劉志佳

（南京寶地梅山產城發(fā)展有限公司礦業(yè)分公司）

長江中下游成礦帶是中國最重要的銅、鐵和金等多金屬資源產地之一。寧蕪礦集區(qū)是長江中下游多金屬成礦帶中最重要的鐵礦礦集區(qū)之一。梅山鐵多金屬礦床之梅山鐵礦位于南京市郊長江南岸西善橋地區(qū)，是寧蕪盆地中典型的大型鐵礦床。礦山自1961 年投產至今已生產近60 a，主要開采礦種為鐵礦。為延長服務年限，2009 年礦山開始實施接替資源勘查工作。隨著礦床地質勘查工作的不斷深入，在梅山鐵礦床的深部和外圍發(fā)現(xiàn)了磁鐵礦體、金銅鉬多金屬礦體和硫鐵礦體，從而對該礦床的成因類型也有了新的認識。

1 區(qū)域地質背景

寧蕪火山巖盆地位于下?lián)P子地槽北緣的長江中下游坳陷—火山巖帶東部，毗鄰大別—蘇魯超高壓碰撞造山帶前陸縮短帶東段，介于張八嶺隆起、江南隆起和淮陽隆起之間，是在下?lián)P子褶皺帶基礎上發(fā)育起來的一個繼承性火山巖盆地，區(qū)內以晚侏羅世至早白堊世末期的中基性巖漿的火山活動為主。

盆地內礦產資源豐富，以鐵、銅礦床為主，區(qū)內鐵、銅、金礦化點星羅棋布，各類型礦床達近百余處，是組成我國長江中下游鐵、銅多金屬成礦帶的7個礦集區(qū)之一，自東向西依次為寧鎮(zhèn)礦集區(qū)、寧蕪礦集區(qū)、銅陵礦集區(qū)廬樅礦集區(qū)、安慶—貴池礦集區(qū)、九瑞礦集區(qū)、鄂東南礦區(qū)，見圖1。

2 礦區(qū)地質特征

2.1 礦區(qū)地層

梅山鐵多金屬礦床礦區(qū)出露地層有侏羅—白堊系陸相火山巖系，及白堊系紅層以上沉積地層，礦區(qū)內的火山巖系沿南西向展布，呈不整合覆蓋于上侏羅系西橫山組砂巖之上。礦區(qū)內火山凝灰?guī)r系則主要由侏羅系上統(tǒng)龍王山組及大王山組中偏基性的火山碎屑巖及熔巖組成。

礦區(qū)內的地層由老到新依次如下。

（1）侏羅系上統(tǒng)西橫山組（J3x）的巖性以長石石英砂巖為主，構成為礦床的基底。

（2）侏羅系上統(tǒng)龍王山組（J3l）為灰色輝石安山巖、灰白、灰紫色沉凝灰?guī)r，凝灰角礫巖。沉凝灰?guī)r、凝灰角礫巖主要分布在大凹山南山坡、泰山西南山坡及長龍山一帶，局部地段夾透鏡狀薄層赤鐵礦。該層與其上復輝石安山巖呈火山沉積接觸。

（3）輝石安山巖在梅山地區(qū)有大面積分布。局部地段夾有薄層灰白色凝灰?guī)r，凝灰角礫巖，厚400 m。

（3）侏羅系上統(tǒng)大王山組（J3d）為紫紅色凝灰角礫巖及灰紫色黑云母安山巖，在黑云母安山巖中夾薄層紫紅色凝灰?guī)r、凝灰質粉砂巖。

（4）白堊系下統(tǒng)姑山組（K1g）為灰紫色凝灰質粉砂巖、凝灰角礫巖、石英角閃安山巖及少量集塊巖，主要分布在東北部、西南風井、胡家山、羅卜山、烏石村和馮圩村一帶。

（5）白堊系上統(tǒng)娘娘山組（K2n）為淺紅色凝灰角礫巖、石英粗面巖，主要分布在梅山鐵礦副井周圍，厚125 m。區(qū)內的龍王山旋回和大王山火山旋回處于巖漿由中基性向中性偏堿性方向演化階段，早于鐵礦的主成礦期；姑山旋回和娘娘山旋回處于巖漿由中性向中酸性和堿性方向演化階段，晚于鐵礦的主成礦期。

（6）白堊系上統(tǒng)浦口組（K2p）由紫紅色砂巖、砂礫巖組成，分布于礦區(qū)西部火球山以西，與姑山組呈角度不整合接觸，厚170 m。

（7）第三系（N）以礫石層為主。

（8）上第三系雨花臺組（N2y）為松散砂礫石層。

（9）第四系包括有蜀組棕黃色黏土（Q3x）及現(xiàn)代松散堆積物（Q4），主要分布在礦區(qū)北部丘陵平原地區(qū)及山麓溝谷地帶，厚20～30 m。

2.2 礦區(qū)構造

礦區(qū)由侏羅系、白堊系火山巖地層組成了平緩的泰山向斜和梅山短軸背斜［2］。泰山向斜分布于泰山、牛山一帶，由龍王山組凝灰?guī)r、輝石安山巖和凝灰角礫巖組成。在泰山南西部翹起，軸向大致為南北，為開闊平緩的向斜構造。向斜西南翼凝灰?guī)r的走向為290°，以15°～25°的傾角向北東傾；南東翼凝灰?guī)r的走向為50°，以12°～23°的傾角向北西傾；與鐵礦有控制作用的梅山短軸背斜主要分布在陳家凹—大凹山一帶，軸向北東，為輝石安山巖組成。背斜南段被抬高，北段則向北東方向傾伏，被姑山組火山碎屑巖和火山巖地層所覆蓋。北西翼巖層的走向為40°～50°，傾向北西，傾角16°～26°；南東翼巖層產狀走向20°～65°，傾向南東，傾角30°～40°。

區(qū)內斷裂構造較發(fā)育，按發(fā)育時間可以歸為成礦前斷裂和成礦后的斷裂。成礦前斷裂包括302°～336°向的張性斷裂和26°～48°向的壓性斷裂，這2 組斷裂交叉部位控制成礦，NWW 向壓扭性斷裂為控巖構造。成礦后的斷裂多達31 條，其中14 條出露于地表，斷距大于2 m，井下斷裂裂隙則為17 條。斷裂為NW、NNE 及NEE 張性和張扭性斷裂，斷距一般在10～15 m。礦坑斷裂調查和地表節(jié)理裂隙統(tǒng)計，井下斷裂裂隙與地表斷層方向相一致，以NW295°～325°和NE30°～50°居多，這些斷裂裂隙對礦體沒有明顯破壞作用。

本區(qū)的斷裂控制著區(qū)內的火山噴發(fā)、巖漿活動與成礦作用。礦區(qū)斷裂構造較為發(fā)育，走向主要有NNE 向和NW 向2 組，主要分布在礦區(qū)西北部、羅卜山與主礦區(qū)間、羅卜山與劉家村之間的秦準河流域等。此外羅卜山—劉家村輝石閃長玢巖隆起兩側可能有斷裂分布。這些斷裂分屬于NE 向濱江斷裂帶和NW 向梅山—鳳凰山斷裂帶以及次一級NNE 及NW 向斷裂，控制著區(qū)內火山噴發(fā)、巖漿活動與成礦作用。NNE 向和NW 向2 組斷裂交匯處成礦有利，如地質體分布、重磁異常走向呈NNE 向線形、NW 向帶狀展布特征；礦區(qū)西北部的NE 向斷裂，屬于NE 向濱江斷裂帶，控制梅山鐵礦西部邊界，斷裂以西為火山巖—碎屑巖發(fā)育區(qū)，東側為梅山輝石閃長玢巖穹隆與鐵礦富集區(qū)；羅卜山與主礦區(qū)間NW 向斷裂屬于NW 向梅山—鳳凰山斷裂帶，控制著梅山鐵礦北部邊界，斷裂南側發(fā)育輝石閃長玢巖穹隆，成礦作用強，為梅山主礦區(qū)，斷裂北側火山巖發(fā)育，成礦作用相對較弱，以弱磁性菱鐵礦、赤鐵礦、混合礦為主。

羅卜山古火山口構造形成于成礦期后（圖2），自下而上分為4 層：①噴發(fā)沉積相—沉凝灰?guī)r、凝灰角礫巖；②浸出溢流相—石英角閃石安山巖；③噴發(fā)碎屑巖相—含集塊角礫巖、集塊巖；④巖管相—脈狀石英角閃石安山巖玢巖，次火山巖侵入體。集塊巖和含集塊角礫巖在北西側羅卜山和南東側車庫形成喇叭形，羅卜山古火山口北西側接觸面走向65°，以75°的傾角向南東傾，南東側接觸面的走向為80°，且向西南傾，傾角55°，接觸面附近發(fā)育震碎帶和淬火邊。

2.3 礦區(qū)巖漿巖

梅山鐵多金屬礦床礦區(qū)內巖漿活動主要有3種，按形成時代早晚，依次為早晚燕山早期淺成—超淺成相中偏基性閃長巖類、燕山晚期中酸性—酸性花崗巖類和喜山期輝綠巖。其中淺成—超淺成閃長巖體為晚侏羅世龍王山期噴發(fā)旋回末期的產物，與鐵礦成礦條件關系密切。具體特征如下。

輝石閃長玢巖一次火山巖體侵入于輝石安山巖及其夾層沉凝灰?guī)r中，巖株狀產出，在泰山呈橢園狀分布，出露面積為1 000 m×700 m。巖石顏色為深灰色、灰綠色，蝕變后呈灰色，風化后則為褐黃色，多為全晶質—半晶質連續(xù)不等粒斑狀結構，斑晶含量可達65%～80%，主要為中長石、拉長石、普通輝石，偶見角閃石、黑云母。副礦物為磷灰石、磁鐵礦，少量鋯石、榍石。輝石閃長玢巖與輝石安山巖接觸界線不清。其地球化學成分顯示其對應于TAS 分類中的玄武質粗面安山巖。

石英角閃石安山玢巖沿南北向斷裂構造呈脈巖貫入，侵入于龍王山組及姑山組地層中。巖脈走向南北，傾向東，傾角達80°。巖石顏色為灰色、灰綠色，斑狀結構，斑晶為斜長石、石英、角閃石及黑云母?；|為隱晶、微晶交織結構，副礦物有磷灰石、磁鐵礦。根據(jù)侵入關系，為姑山組火山巖同期稍晚產物。

輝綠巖分布于礦區(qū)北部的副井、CK41 及CK67孔。呈巖脈產出，黑色—灰黑色，致密塊狀構造，發(fā)育中斑結構、間粒結構以及粗玄結構。斑晶由拉長石、輝石組成，含量在25%上下，基質由星點狀鐵礦、小柱狀長石及次生綠泥石組成，K-Ar 法同位素年齡測定為64 Ma，為喜山期產物。

3 多金屬礦床地質特征

3.1 鐵礦體特征

鐵礦是梅山鐵多金屬礦床的主要礦床資源，鐵礦品位為32.93%～66.06%，全礦區(qū)平均品為39.14%，其資源量儲量達33 799.32 萬t，其中資源量8 155.91萬t，基礎儲量25 643.41萬t。

鐵礦體主要賦存于中偏基性富鈉質輝石閃長玢巖與輝石安山巖的接觸帶處，其接觸帶和巖體的形態(tài)控制了主礦體的產狀和形態(tài)。其他小礦體及硫鐵礦主要賦存在輝石閃長玢巖中。

梅山鐵礦主礦體為一透鏡狀盲礦體（圖3），平均品位為49.24%，平面投影呈橢圓形，投影面積達0.8 km2，礦體走向NE20°左右，長1 370 m，寬824 m，厚度為2.56～292.50 m。

在主礦體之下還圈定有多個平行的獨立小礦體，一般長度為105～141 m，厚3.24～18 m，品位較低。

3.2 Au、Cu、Mo（Sc）多金屬礦體特征

梅山Au、Cu、Mo（Sc）多金屬礦體主要賦存于中偏基性輝石閃長玢巖與安山質火山角礫巖的接觸帶附近。絕大部分賦存于黃鐵礦之中。少數(shù)賦存在安山質凝灰角礫巖之中。礦體為盲礦體，屬中型礦床。其中銅礦和鉬礦均為小型，銅礦平均品位為0.36%，鉬礦平均品位為0.083%，鈧平均品位為6.99 g/t，金礦達中型，平均品位為2.51 g/t。

金礦的主礦體呈薄板狀、透鏡狀，表現(xiàn)為中間厚兩邊薄（圖4）。產出于礦區(qū)中上部，礦體走向NE，長653.5 m，傾向NW，傾角20°左右，傾斜長最大為505 m，最大厚度為13.11 m。在走向和傾向上多有分枝分叉現(xiàn)象。東南部埋藏比較淺，西北部埋藏比較深。

4 多金屬礦礦床成因淺析

4.1 鐵質來源分析

對于梅山鐵多金屬礦床鐵質來源，前人已經有了比較詳實的討論。梅山鐵多金屬礦床鐵主礦體鐵質來源為巖漿演化的產物，邊部貧礦體的鐵質來源來自于閃長玢巖蝕變。

4.2 硫質來源分析

梅山鐵多金屬礦鐵礦體中黃鐵礦δ34S 值的范圍為8.9‰～14.3‰，平均值為11.9‰；石膏中δ34S 值的范圍為18.5‰～23.3‰，平均值為21.43‰；金銅礦體中黃鐵 礦 的δ34S 值的范圍為-0.2‰～9.3‰，均值為5.8‰，且大多數(shù)δ34S值分布于巖漿流體的范圍內。而中三疊統(tǒng)周沖村組中沉積成因的石膏的δ34S 值范圍為28.0‰～28.2‰［3］。由于熱力學分餾的緣故，黃鐵礦與物源區(qū)δ34S差值為10‰～15‰，據(jù)此判斷，梅山鐵礦體黃鐵礦及石膏中的S 均來自于三疊系周沖村組膏巖層中硫酸鹽的還原作用，而金銅成礦作用中的S，則可能主要來自原巖漿熱液，不排除少量的地層硫的混入。

4.3 成礦流體特征

4.3.1 流體物質來源分析

前人測量的礦化階段晚期的金銅礦化礦石中的石英、方解石的氫—氧同位素，相應投點位于雨水線與巖漿水之間的區(qū)域，表明金銅成礦階段的成礦流體是巖漿水與大氣水的混合流體。

前人測量了菱鐵礦和方解石的碳、氧同位素，大部分菱鐵礦具有海相碳酸鹽的典型特征。說明梅山鐵多金屬礦床的碳質主要來源于下部海相碳酸鹽地層。另外一件出現(xiàn)較大負值的方解石樣品，則與深部巖漿的碳同位素組成相似，這與硫同位素研究結果是相似，礦床的流體既有地層來源，也有深部巖漿來源。

4.3.2 流體包裹體特征

結合巖相學分析結果、流體包裹體測溫數(shù)據(jù)和采集的包裹體激光拉曼光譜的分析結果，顯示金銅礦化存在2種類型的流體包裹體：早期成礦過程中形成的凝灰質層狀礦石中低溫脈石礦物的流體包裹體以及后期重結晶過程中形成的高溫脈狀礦石中的流體包裹體。

（1）凝灰質層狀礦石中脈石礦物中的流體包裹體均一溫度主要落在200 ℃附近，鹽度不高，平均值為2%～3%NaCl當量。樣JK003-4中所測的包裹體均一溫度普遍＞300 ℃，結合鏡下觀察結果，認為該層狀礦石受后期巖漿熱液疊加作用，流體成份發(fā)生了變化，成分與其他樣品不同。

室溫下方解石和石英流體包裹體的氣相拉曼光譜顯示氣相成分區(qū)間段（1 200～4 000 cm-1）呈現(xiàn)較高的熒光背底，掩蓋了氣相信號，固無法從識辨出包裹體中的氣相成份。根據(jù)成礦環(huán)境，可能為CO2氣體，但在鏡下未觀察到典型的含CO2的雙眼皮包裹體，所以推測包裹體中CO2密度不高。

（2）脈狀礦石中的流體包裹體均一溫度基本＞350 ℃，明顯高于I型包裹體；鹽度略高于I型，平均值為4%～5%NaCl 當量；該類樣品中也存在均一溫度為200 ℃左右的包裹體，且這類包裹體在加溫到室溫不能恢復原形，是因為碳酸鹽硬度低，解理發(fā)育，加熱后流體易泄露，這些包裹體的測試數(shù)據(jù)不具有代表性。

對這2 類流體包裹體測定數(shù)據(jù)與王鐵柱［4］測定的3類礦石的包裹體的均一溫度相一致，顯示金銅成礦階段的成礦流體具有中低溫、低鹽度的特征。

4.3.3 成礦流體的物理化學條件

梅山鐵多金屬礦床主成礦期從早到晚流體的溫度逐漸降低；流體氧逸度隨溫度降低而逐漸降低；而Eh 值逐漸升高；pH 值逐漸升高，成礦流體由弱酸性—中偏堿性—中性—偏酸性—中性變化；成礦流體的CO2逸度受壓力控制明顯，且壓力可能存在突變，在后期呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢。鐵礦體的磁鐵礦的沉淀則發(fā)生在中高溫、中低鹽度、流體由偏堿性一偏酸性過渡的過程中。

4.4 成礦深度及成礦時代

劉文浩等[5]通過磷灰石裂變徑跡的研究，確定了包括梅山鐵多金屬礦在內的寧蕪、廬樅盆地玢巖鐵礦的成礦深度為2 km 左右，且梅山鐵多金屬礦AFT合并年齡為94.2±4.0 Ma。

同位素測試結果顯示，梅山鐵多金屬礦床的中鐵礦礦化（129～140 Ma）和金銅礦化（127～132 Ma）的年齡，基本屬于燕山早期大王山旋回的產物，并且鐵礦體的成礦年齡相對金銅礦化的年齡要偏老一些。對比區(qū)內的成巖成礦年齡的研究，梅山鐵多金屬礦床的時代與區(qū)內其他礦床的形成年齡大致相同。

4.5 礦床成因

綜合前面的分析，梅山鐵多金屬礦床的鐵礦體、金銅礦體形成于大王山組旋回中同一巖漿—熱液系統(tǒng)，且均與輝長閃長玢巖具有密切的成因聯(lián)系；成礦深度為2 km 左右；成礦流體的研究顯示，鐵礦體形成于類矽卡巖階段，鐵質來源既有圍巖的貢獻也有深部巖漿熱液的貢獻。磁鐵礦的沉淀則發(fā)生在中高溫、中低鹽度、流體由偏堿性一偏酸性過渡的過程中，之后的熱液交代形成赤鐵礦和菱鐵礦礦石。金銅礦體形成于成礦末期的石英—硫化物階段，以深部巖漿熱液的貢獻為主，成礦流體具有中低溫、低鹽度的特征，主要為巖漿水與雨水的混合流體。

綜上所述，將梅山鐵多金屬礦床的礦床類型初步定為陸相火山—沉積期后熱液交代充填型。

5 結論

（1）梅山鐵多金屬礦床的礦床類型初步定為陸相火山—沉積期后熱液交代充填型。其鐵礦體、金銅礦體形成于大王山組旋回中同一巖漿—熱液系統(tǒng)，且均與輝長閃長玢巖具有密切的成因聯(lián)系。

（2）以玢巖鐵礦床成礦模式為指導，按照礦床分帶規(guī)律和多類型礦床共生、復合的“多位一體”規(guī)律，充分收集勘查區(qū)內以往地質勘查及礦山生產勘探資料，通過綜合分析，可以有效地對深部礦體賦存位置和外圍可能存在的礦體進行預測，為區(qū)內今后的勘探工作提供經驗借鑒。