Ⅲ-皖南震旦纪银铅锌多金属成矿带(皖南震旦纪与热水沉积作用有关的银铅锌铁锰矿床成矿系列)

皖南指东至宁国以南的安徽省南部地区，在该区广泛发育着震旦纪蓝田组(相当陡山沱组)地层，是皖南地区典型的矿源层之一，也是银铅锌多金属成矿带的重要赋矿层。皖南地区为皖浙赣有色贵金属成矿带的组成部分，该区位于下扬子陆块东南缘，属江南台拱与下扬子拗陷的过渡带。区内广泛发育震旦纪地层(和寒武纪地层)。为晋宁运动以后发育起来的张性裂谷盆地沉积，含矿地层及其附近有火山岩发育，反映了矿床产于裂谷盆地中的高地热场环境。岩石类型丰富，出露良好，为华南型地层最古老的盖层。沉积类型多样，并横跨下扬子地层分区与江南地层分区。产有丰富的铅、锌、银、铁、锰、磷、金等沉积层控矿产。南华纪以陆源碎屑沉积环境为主，为一陆棚相的海进过程；震旦纪以碳酸盐岩沉积环境为主，为台地前缘斜坡到浅海盆地相沉积的一个海退过程(陈多福，1997)。在这一演化过程中，各种金属在热水沉积作用下形成了一系列的矿床。区内金属矿点星罗棋布，陆续发现中型规模银铅锌多金属矿床及一些铁锰矿床，如绩溪县岭角银铅锌矿床、逍遥钨钼(铜)矿床、际下多金属矿床、祁门三堡银铜铅锌金属矿床、屏山-西坑银铅锌多金属矿床、休宁贵源铁锰矿床。矿体多呈层状和似层状，产状与围岩一致，显示同生沉积特征，组成一个底部含锰、铜的铅锌碳酸盐岩矿层；中部含银的铅、锌、铁、锰、钨、钼的页岩层中，断续产出似层状和囊状矿体；顶部含黄铁矿及锰晕的一个南华纪—震旦纪碳酸盐岩中以铅锌为主的成矿系列。金属来源可能是南华纪 震旦纪裂谷系中海底火山活动的产物。形成一个距喷发口近处铅锌矿床，远一点形成(铅锌)铁锰矿床，再远一些为广泛的锰晕。也可以说随着裂谷的发展，铅锌矿由富到贫的趋势。而铅锌矿床为产于裂谷系碳酸盐岩中与热液(热水)沉积作用有关的沉积矿床。矿床类型为MVT型。

(一)区域成矿地质特征

皖南南华系-震旦系是以区域性不整合覆盖于新元古代青白口纪历口群或溪口群等不同层位之上。南华系包括休宁组和雷公坞组，厚3000m，主要岩性为砾岩、砂砾岩、砂岩、火山碎屑岩和冰碛泥砾岩；震旦系地层包括蓝田组(相当于北方的陡山陀组)和皮园村组，厚400m，主要由碳酸盐岩、黑色页岩和硅质岩组成。

区内断裂构造发育，主要的是北东向和近东西向两组。在时间上，晋宁期后皖南及其东南侧的华南地区属于边缘海域，具有多裂沟、弧、盆体系和小型地块的复杂大陆边缘特征。印支运动使三叠纪以前的沉积盖层普遍发生大规模的褶皱和断裂，形成了一系列呈北东、北东东方向展布的褶皱断裂带。该区在燕山运动时转入大陆边缘活动带，以强烈差异性断块运动为主。

区内震旦纪为大陆边缘的拉张断陷盆地——皖南断陷盆地。其北侧边界为江南深断裂，断裂向北到达巢湖、滁州一带，为广阔的海水碳酸盐岩(图5-39)。德兴-乌镇断裂是盆地的南界，以南则为浙江省的开化-临安碳酸盐岩台地。盆地内断裂发育，如祁门-三阳坑万家桥等断裂等，且均以近东西方向展布。盆地水体深度不大，几十米到几百米，蓝田组属于陆棚边缘盆地相(李双应等，1998)。并且在该成矿带蓝田组地层最为发育，同时也是该带代表性含矿地层。

图5-39 皖南蓝田组古地理图

(据李双应，2001)

有些断裂的继承性和长期活动特征较明显。如，祁门-三阳坑万家桥断裂，呈近东西向分布。自晋宁期到喜马拉雅期均有活动，涉及地层从元古宇到中生界，它不仅控制了岩浆的展布，也控制了地层、岩相的发育以及矿产的分布。

区内岩浆岩主要是花岗岩类，侵入时代有晋宁期和燕山期。未发现与晋宁晚期莲花山岩体、白际山岩体有关的矿床。燕山早期有黟县岩体、太平岩体、逍遥岩体等，燕山晚期有黄山岩体、伏岭岩体等。本期岩浆活动最强烈，形成多期多阶段的复式岩体，在这些岩体内或接触带只发现矿化，未发现工业矿体。也就是说矿床与岩体间关系不密切。

铅锌银多金属矿床产在大陆边缘断陷带，属于大陆地壳型成矿。线型断裂构造控制着矿床的分布，火山活动不发育，赋矿岩系为碎屑岩-碳酸盐岩。矿床以简单硫化物为特征，主要成矿元素为Ag、Au、Pb、Zn、W、Fe、Mn，矿床侧向分带性明显，Cu、W→Pb、Zn、Ag→Fe、Mn。这些可与海底喷流铅锌矿床(Large，1981)以及华南型块状硫化物矿床(顾连兴等，1997)相对比，具有与海底喷流同生沉积成因类似的成矿背景和成矿机制。在蓝田组(银)铅锌多金属矿床中，存在后期燕山期侵入体和热液对层状矿体的叠加和改造作用。

蓝田组地层与南华系雷公坞组呈假整合接触，与上覆皮园组整合接触。蓝田组总厚度70～208m。总体上呈东厚西薄。

底部：灰色、灰褐色含锰白云岩、白云质灰岩，厚32～120m(表5-12)。局部发育有铁锰矿层和硅质岩。含锰碳酸盐岩相对厚度较大。铁锰矿层、硅质岩、含锰碳酸盐岩组合分布于祁门、黟县、休宁、绩溪和宁国一线，即沿着祁门-三阳坑-万家桥断裂呈带状展布，长200km以上，宽20～30km，面积约达500km2，而在东至、石台等地，则相变为白云质灰岩和粉砂质板岩(图5-40)。主要矿床特征见表5-13。

表5-12 皖南震旦系(蓝田组)含锰碳酸盐岩分布

(据李双应，2001，修改)

图5-40 皖南震旦系矿床及含锰碳酸盐岩分布图

(据李双应，2001)

1—白云质灰岩；

2、—含锰碳酸盐岩；

3、—岩相界线；

4、—省界；

5、—各类矿床(点)；

6、—断裂及编号；

7、—推测短层。

①祁门三堡(铜)银铅锌多金属矿床；

②黟县西坑银铅锌多金属矿床；

③休宁贵源铁锰矿床；

④休宁大裴岭褐铁矿床；

⑤绩溪乳坑铁锰矿床；

⑥绩溪逍遥银多金属矿床；⑦绩溪际下(钨)银矿床；⑧宁国元川壁坑铁锰矿床；⑨宁国小音山铁锰矿床；⑩宁国小曹含金铁锰矿床； 黄山太平油竹坑铁锰矿床； 黟县鸟鹊坪黄铁矿床； 宁国木里坑铁锰矿床

表5-13 皖南震旦纪主要矿床地质特征

(据李双应，2001，修改)

中部：以黑色碳质页岩为主，富含呈层纹状、分散浸染状和结核状黄铁矿，夹带状含钙泥岩，在蓝田为钙质板岩。本层上部夹数层灰色白云质灰岩。

上部：灰色条带状泥灰岩，含黄铁矿结核、团块和条带，厚18～22m。顶部：灰褐色到黑色含锰粉砂泥岩，局部含碳质，厚18～40m左右，见于石盂剖面。

(二)祁门三堡铅锌矿床

矿床发育于蓝田组中，从下至上有铜银铅锌，钨钼，铁锰三类矿体(点)均呈规律的分布于蓝田组的三个层段，即底部为含锰碳酸盐岩(铜银铅锌)、中部页岩(钨钼)、顶部含锰碎屑岩(铁锰)。这种矿化特点不仅在三堡，在皖南，在浙江西南矿化依然沿蓝田组固定层位断续延深，多形成硫多金属和有色金属矿床点(顾连兴等，1987)。矿体多为硫化物的板状体、透镜体组成，矿体的厚度多为0.3～20m，侧向规模多数为500余米。镍铁锰规模较小。层状矿体底部常能见到网脉状或脉状铁铅锌矿体。矿床中铅储量1.9余万吨，锌储量4.89余万吨。

矿体整合地产于含锰碳酸盐岩、泥灰岩和碳质页岩中，基本与围岩同步褶皱。在空间上，矿体常常过渡为含锰硅质岩和含锰泥岩。由热水沉积作用叠加形成的含锰碳酸岩分布广泛，面积达数千平方米。矿床(矿体)沿祁门-三阳坑万家桥断裂断续呈带状分布，距断裂垂直距离几乎不超过20km，而且主要分布在断裂的北西侧(断裂上盘)。

矿石类型、结构构造和成矿阶段：主要为黄铁矿-闪锌矿矿石、黄铁矿-闪锌矿-方铅矿矿石、黄铜矿-黄铁矿-闪锌矿-方铅矿矿石等简单的原生硫化物。金属矿物有闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、黄铁矿，次要的有赤铁矿、磁铁矿、白铁矿。锰矿床中有黄铁矿、赤铁矿和水锰矿。脉石矿物有重晶石、石英、萤石、硅质岩和方解石。主要结构有半自形-他形细晶结构、自形晶粒状结构、碎裂结构、填隙结构、胶状结构等。主要构造为团块状、角粒状、条带状、网脉状、浸染状和层纹状。成矿阶段分为三期，即一期沉积为主，二期同生沉积成岩成矿，三期为晚期岩浆再富集作用。

围岩蚀变：主要为硅化，其次为碳酸盐岩化和透闪石化。

矿床成因：从区域地质、矿床地质表明，矿床是由于热水沉积作用和受断裂构造控制而形成。赤铁矿是海盆底部含金属沉积物中常见的组分，并一般认为是热液活动的标志，赋存于皖南震旦纪中的多金属矿床可与Large(1981)以及涂光炽等(2000)的热水沉积矿床进行很好的对比，即铅锌矿床常常集中在热液喷出口及其附近(如三堡)，同时伴有铜、银等。而随着距喷出口距离的增大，则形成一些铁锰矿层(如休宁)，并伴随着生成重晶石、萤石、硅质岩，这些是典型热水喷溢的产物。在向外，随着热水溶液被稀释，则出现热水沉积与正常海水相沉积交替的过渡区，形成锰晕，即银铅锌(铜只见于三堡)→铁锰→锰晕。

从地球化学特征来看，矿体中不同岩石类型的常量元素在Fe/Ti-Al/(Al+Fe+Mn)图中，硅质岩落入靠近太平洋陆隆两翼热水沉积区，黑色页岩和泥晶灰岩都属于盆地沉积物，并且靠进陆源物质端元和生物物质端元。而含锰碳酸盐岩则处于盆地沉积与热水沉积过渡区，这些表明热水沉积物的叠加特征。作为判定热水沉积成因标志的微量元素元素，如：Ba、Ag、As、Hg等的浓度系数均为8以上，显示了明显的富集。Ba的最高含量系数为3068×10-6，超过东太平洋中海底热水作用Ba的富集值。含锰碳酸盐岩中的锰最高含量为8.49×10-6，超过太平洋脊和红海热水沉积物，这些都显示热水沉积成矿的标志(李双应等，2001)。

祁门三堡黄铁矿硫同位素变化较大，可能揭示了两种来源即海水和地下热水，成矿温度为250℃和300℃，表明它们是成矿热水与海水混合流体。又可以与秦岭热水沉积成因的厂坝式铅锌矿床相比较。

总之，该矿床(及该成矿带内的大多数矿床)是产于震旦纪含锰碳酸盐岩裂谷系边缘热水沉积矿床(MVT型)。

铜陵矿集区构造演化概述

在一定的成矿区带中，在不同地质时期形成的成矿系列间存在着叠加复合关系，晚期的成矿系列在空间上重叠在早期成矿系列之上，或对早期成矿系列加以继承和改造，造成复杂的矿床物质组成和结构，也常是形成大矿、富矿的重要因素。

1.复合成矿系列的实例

我国的大地构造背景复杂，有多期的构造-岩浆-成矿和构造-沉积-成矿历史，因而在特定区域中的成矿系列叠加复合现象是常见的。其中，早期沉积或热水沉积成矿系列与晚期岩浆-热液成矿系列二者之间的叠加复合最为常见，如下表（表5-7）中的12个实例。

表5-7 中国若干叠加复合成矿系列

据唐菊兴等，1996。注：对大厂等矿床的成矿过程有不同认识。

2.沉积-岩浆复合成矿系列的组合形式

沉积-岩浆叠加复合成矿即早期的沉积（火山-沉积）成矿系列被晚期的岩浆-热液成矿系列所叠加，是最常见的一种叠加复合成矿作用，可有多种组合形式。图5-11 展现出地史演化过程中可能存在的叠加复合成矿系列的各种组合。从中国东部研究程度较高的成矿区带看，古生代沉积（热水、火山）成矿系列与中生代（印支、燕山）岩浆-热液成矿系列的叠加复合情况是多见的。其他的组合形式有待关注和进一步的研究。

3.叠加复合成矿系列中矿质的继承性和新生性

叠加复合成矿系列中由于成矿作用的复杂而导致成矿物质的复杂多样，既可以以早期成矿物质为主，也可在后期叠加成矿中带入新的成矿物质。在特定的成矿环境中，因叠加复合成矿作用的方式和强度不同，可使系列中成矿物质表现出继承性和新生性（表5-8）。

4.叠加复合成矿系列的形成条件（以沉积-岩浆热液叠加成矿系列为例）

成矿系列间的叠加复合是形成“多矿源、多阶段、多成因”矿床或称多成因矿床的一种重要机制，它形成了大量的层控矿床。在多种成矿因素的耦合条件下，成矿系列叠加也是造成大型、超大型矿床的重要原因。

要深入研究的问题是，造成成矿系列复合的原因是什么？是哪些因素控制了成矿系列的叠加复合？

图5-11 沉积-岩浆复合成矿系列的组合形式

实例：A4—绿岩型金矿；B3—白云鄂博；B4—棠甘山；C4—武山、铜官山、大宝山、大厂、岭后；D4—狮子山；D5—玉龙。可能的实例：A2—BIF的古老风化壳；A5、B5、C5—超基性岩的风化壳型矿床

表5-8 叠加复合成矿系列中矿质的继承性与新生性

从对长江中下游和粤北盆地的矿床研究中，可以得到的启发是，构造因素是造成成矿系列复合的主要因素。例如，早期沉积盆地或热水（热泉）或火山热液-沉积盆地是受裂谷等断裂构造控制的，其中的同生断层（主要是主支断层交会区）控制的还原性海底次级凹地最有利于上涌热液系统的输运和矿质的堆积与保存，是发生早期成矿系列的良好环境。后来当含矿盆地关闭，转入一个新的构造环境，如褶皱隆升造山环境时，原已A合（静止）的同生断裂如与基底断裂沟通且再度活动时，又可作为深部岩浆热液上升的通路，有利于基底和盖层的物质和能量交换和融通，促进岩浆-热液型矿床的形成和就位。这就是说，长寿的同生断层的多次反复活动既造成有利于热水沉积成矿的通道和空间场地，又为后来的岩浆热液成矿准备了有利场所。因而，由同一断裂系统所引发的早、晚不同成矿系列构成了在空间上的重叠。可以认为，同生断裂构造的多次活动对成矿系列的复合起了“纽带”作用。

再有，早期盆地成矿系列形成的层状矿床多为金属硫化物矿层，黄铁矿、胶状黄铁矿层比较发育，它们之中的Fe、S等为后期成矿提供了物源，又因其具有物理化学还原性，因而为后来的岩浆热液系统的成矿就位提供了必要的地球化学屏障，起到了汇聚后来铜、铅、锌等矿质的作用。一些层控矿床中早期黄铁矿作为晶核，黄铜矿等以之为依托聚集结晶的现象可以作为一个佐证（顾连兴等，1989）。

早期热水沉积成矿系列常产在不同地层岩相的界面带或转换带，如粤北盆地之中泥盆统的碎屑岩-碳酸盐岩的转换带，从岩石物理力学性质看，是易于剥离滑脱的顺层构造带；从岩石化学性质看，易于与接触的热液发生反应，是水-岩作用活跃地段。早期矿床的这种地层-层间构造物理化学性质有利于后期热液成矿的发生和重叠。例如，铜陵狮子山矿田的“多层楼”成矿模式。

从成矿构造环境看，古陆块边缘、陆内构造-沉积-岩浆多发活动带也即壳幔作用活跃带是有利于发生多次成矿系列的成矿地质背景（相当于地台活化区或地洼区）。

综合上述，可以认为，壳幔作用多期活跃带、成矿构造区（带）的重叠、构造-热点的长期存在、同生断裂构造的反复活动、早期生成矿层（硫化物）的地球化学障作用以及早期含矿岩系的构造物理化学多样性（和界面转变），是形成复合成矿系列的综合控制因素。还应指出，特定的成矿元素的高浓度区域地球化学场的稳定长期存在是造成同一元素（组合）的多种成矿系列复合的基础背景条件。

铜陵矿集区的大地构造位置属扬子板块北缘、下扬子印支期北东向构造带的东南部隆皱带，为下扬子坳陷之相对隆起区(黄许陈等，1993)。

铜陵矿集区属于长江中下游铜铁成矿带的组成部分，长江中下游内生矿床的主导控制因素为构造－岩浆作用，特别是具深断裂性质的长江破碎带为成矿带的聚矿构造，以它为主干的带状网络构造系统控制了成矿带的形成和演化，岩浆岩的不同成岩系列制约了不同的成矿系列，沉积层的岩性(及其组合)和特定层位的岩相古地理环境对某些主要矿床类型的形成和分布也有主要意义(常印佛等，1991)。

长江中下游铜铁成矿带相对于环太平洋成矿带的中国东部成矿域而言，居于次级成矿单元地位，控制这一成矿单元的基本构造格局为地幔上隆区(图4－5)，而主要矿床几乎都集中分布在这一上隆区抬升最高的“中轴”附近部位(常印佛等，1991)。

铜陵矿集区曾经历了活动→稳定→再活动的构造演化历史。晋宁运动—澄江运动使多个基底联合，之后发育了震旦纪之后的统一盖层，构成“一盖多底”的格局(常印佛，1996)。震旦系—志留系为稳定的陆表海碳酸盐岩—碎屑岩相沉积，加里东运动隆起成陆，缺失下中泥盆统。海西期开始沉积了上泥盆统、下三叠统的碎屑岩、碳酸盐岩和海陆交互含煤系建造，其间剧烈的升降运动形成了多个平行不整合面，造成下石炭统部分地层缺失，而在上石炭统底部形成块状硫化物层，在二叠系形成孤峰组和大隆组深水硅质岩。中三叠世受印支运动影响，主要为局限海含膏盐碳酸盐岩沉积，之后开始大规模褶皱隆升，至中侏罗世发育陆相盆地沉积。上侏罗统—下白垩统为燕山期大规模构造－岩浆活动形成的一套钙碱性—碱性火山岩、火山碎屑岩建造，本区进入陆内伸展构造环境。伴随燕山期强烈的构造－岩浆－成矿活动形成长江中下游成矿带现今的主体面貌，其成矿作用呈现“层控”和“多位一体”的规律(吕庆田等，2007)。

图4－5 长江中下游莫霍面深度相对变化与矿产分布图

一个关键问题是晚石炭世早期(威宁期)构造运动的性质及其控矿作用。赋存于上石炭统黄龙组和船山组中的层控型矿床是本区乃至长江中下游地区的重要矿床类型，区内的冬瓜山、新桥、马山三个大型矿床和松树山等一些中小型矿床均产于上石炭统地层内，对于该类型矿床于海西期成矿的认识，有两种不同的观点，一种认为存在海底喷流－沉积成矿(阎学义等，1977;顾连兴等，1986);另一种观点认为属海相环境正常沉积成矿(唐永成等，1998)之争议。如果存在海底喷流－沉积成矿作用，那么制约海底热水活动的构造系统是怎样构成和分布的?

关于下扬子断裂坳陷带在石炭纪时期的活动性，已有众多的研究者加以论述(翟裕生等，1992a、b，1997;岳文浙等，1993;李文达等，1997)，并强调了同生断裂，尤其是长江断裂对于断陷带内部差异演化的重要意义，而最大的拉张发生在威宁期(晚石炭世早期)，形成了一种以升降振荡运动为主的裂陷环境。沈喜伦(1982)和安徽区调队(1990)在研究下扬子地区岩相古地理变迁时，即充分强调了该区石炭纪地壳的活动性和升降运动的不均一性。晚泥盆世时，下扬子地区本是深度相对均匀的海区，而早石炭世早期，安庆—铜陵—芜湖一带缺失沉积，安徽区调队称之为“铜陵岛”，并推测沿江一带有一条活动断裂，造成了两侧的差异升降。“铜陵岛”南侧泾县—宁国一带的沉降表明了青阳—宣城一带有断裂活动。这样的古地理格局一直持续到早石炭世中期。至早石炭世晚期，泾县—宁国一带上升，使“铜陵岛”与江南古陆合成一体，这表明了青阳—宣城断裂的反向运动。至晚石炭世早期，整个下扬子地区全部被海水淹没，铜陵地区亦潜入水下，表明了该区断裂的又一次活动。

关于晚石炭世海底喷流－沉积成矿作用，主要的证据还包括石炭纪时期下扬子断裂坳陷带多处海相火山岩和火山碎屑岩的发现(富士谷等，1977;常印佛等，1991;翟裕生等，1992)及硅质岩、石膏(硬石膏)等喷流岩的存在和层状矿体中广泛出现的典型海底喷流沉积矿石组构(顾连兴等，1986;岳文浙等，1993;王文斌等，1994)。

在对天马山和黄狮涝金矿的研究中，我们也注意到成矿的多世代性及反映海底喷流沉积成矿的典型矿石组构，尤其黄狮涝金矿，其分布及矿化中心均距天鹅抱蛋山岩体较远，在很大程度上其成矿是独立于天鹅抱蛋山岩体的。矿床地球化学特征也证实了同沉积期热水沉积作用的存在。

关于石炭纪同生断裂或断裂坳陷带活动的状况，目前的研究仍显不足。从长江中下游地区石炭纪岩相古地理演化来看，整个石炭纪表现为一个海进过程(常印佛等，1991)，其中早石炭世沉积范围和岩相古地理环境变化频繁，反映下扬子陆表海盆的地壳活动性处于相对活跃的阶段，特别是在高骊山期中晚阶段及和州期初，地壳震荡频繁，在海陆交替的变迁中出现了局部火山活动，形成了厚度不大的浅海滨岸火山碎屑岩，火山活动中心大致在南京栖霞山—镇江高骊山一带。中石炭世(黄龙期)海侵范围明显扩大，长江中下游地区为一开阔台地，处于还原至氧化环境，化石非常丰富，包括铜陵和贵池在内的中部地带出现白云岩。晚石炭世(船山期)基本继承了中石炭世黄龙期的格局，沉积岩岩性为藻类球粒状灰岩和厚层状灰岩。石炭纪海进过程，在一定程度上反映了同生断裂或断裂坳陷带的存在，有一点非常重要，那就是具深断裂性质的长江断裂带的同生断裂活动，而从天马山、冬瓜山和新桥矿床的分布来看，在铜陵地区，是一系列与长江断裂平行的次级断裂系统控制了该地区的热水沉积活动范围，从天马山等矿床中广泛出现磁黄铁矿的现象分析，热水沉积作用发生在较为还原性的海底环境，而具体的海底深度目前尚难以做出准确的判断，但我们根据热水沉积作用发生的普遍性规律仍可以做出一个大胆的推断，那就是石炭纪断裂坳陷带是沿长江断裂带方向展布的，具有拉张活动的性质，在铜陵地区构造拉张的方向为北西－南东向，热水沉积作用发生在北东向次级断裂与北西向转换断层的交汇部。

另一个问题是铜陵矿集区燕山期控岩控矿的构造环境与构造性质，比较一致的观点是本区此时属于伸展作用下的拉张环境(陈林杰等，2007)，那么，该拉张环境的构造系统是如何控岩和控矿的?控矿构造应力场方向如何?