江苏宜兴周铁地区地质地球物理场特征及找矿潜力

魏邦顺，黄顺生

(江苏省地质调查研究院，江苏 南京 210018)

0 引言

江苏宜兴周铁地区属于长江中下游Ⅲ级成矿区带中宣州—苏州Ⅳ级成矿带。Ⅳ级成矿带内以铅锌银和优质高岭土矿产为特色，矿产地有苏州小茅山—吴宅、迂里铅锌银矿、苏州潭山铅锌(银)硫铁矿床及溧阳土包山金矿等矿床，与酸性、中酸性岩浆作用有关的接触交代矽卡岩型铁、铜铅锌银多金属矿较为发育，矿床(矿点)众多，是江苏重要的多金属成矿区(江苏省地质矿产局，1995;黄震等，2013)。

1 区域地质背景

该区大地构造位置处于下扬子陆块苏锡地体南西段，次级构造位于张渚—芳桥断褶隆起区之宜兴—芳桥凸起，西北界以归径—和桥断裂与常州凹陷为邻(图1)。印支运动使古生代和中生代早期盖层褶皱隆起，后受燕山运动影响，在局部地区发生凹陷，形成中生代盆地。中生代以来构造变动强烈，早期有明显的挤压，后期有较强烈的拉升和升降运动，形成一系列褶皱、断裂、隆坳构造，同时伴有岩浆侵入活动(江苏省地质矿产局区域地质调查大队，1988;江苏省地质矿产局第四地质大队，1989;江苏省地质矿产调查研究所，1998;江苏省地质调查研究院，2001a，2001b)。

1.1 地层

研究区处于扬子地层区之江南地层分区，地层具有江南型特征。区域上地层出露不全，隆起区宜兴芳桥镇太阳山见奥陶纪仑山组(O1l)灰岩，屺亭屺山见志留纪茅山组(S2m)砂岩及泥盆纪五通组(D3w)砂岩，凹陷区堆积了巨厚的白垩系—古近系沉积物。

宜兴市芳桥镇地热普查工作中见较厚的二叠系龙潭组含煤岩系，表明张渚—芳桥断褶隆起区之宜兴—芳桥凸起位置存在石炭系—三叠系碳酸盐岩的可能性大。

1.2 构造

在漫长的地质发展历史中，研究区经历了基底形成、褶皱盖层形成和濒太平洋大陆边缘活动3个主要发展阶段。印支运动之前该区是盖层稳定发展阶段，印支期以强烈的褶皱造山运动为主，形成了一系列北东向展布褶皱构造及该方向的低角度逆冲断裂，逆冲推覆构造发育，岩浆活动强烈。燕山晚期(晚白垩世)以北东向断陷为主，并控制了古近纪盆地沉积。

1.2.1 褶皱构造 研究区主要褶皱，卷入的地层由泥盆系—三叠系，构造线方向为北东—北东东，褶皱形态多以短轴、开阔褶皱为主，轴向大致平行，往往向北东向倾伏。由于受后期构造运动的改造，所见者均为残缺、断续的褶皱，其背斜往往隆起形成山岭而出露，向斜则隐伏于平原中。

图1 周铁地区基岩地质图Fig.1 Bedrock geological map of the Zhoutie area

1.2.2 断裂构造 自印支运动以来，断裂构造十分发育，不同时期形成的断裂主要有：北东向、北西向及近东西向3组。区内多期、多阶段的构造变动使同一方向的断裂成生于不同时代或同一条断裂具有多期活动特征。

1.2.3 推覆构造 区内推覆构造十分普遍，大多是隆起与凹陷的边界断裂，大多被第四系覆盖，地表可直接观察到的构造形迹较少，主要以工程(槽探、钻探)揭露和地球物理资料分析及理论推断获得。据在无锡马山施工水文钻孔时，钻孔穿过中志留统茅山组砂岩后遇二叠纪煤系地层;常熟福山—张家港庙桥煤田详查时，含煤盆地东南缘，茅山组推覆在青龙组之上。区内马山—福山推覆体控制长度90 km，推覆面则呈低角度向南倾斜。

1.2.4 凹陷 研究区西侧为徐舍凹陷，位于徐舍—前黄一带，呈北东—北东东方向延伸，长约40 km，宽约15 km。在布格重力异常图上，凹陷中心重力异常以强低异常为主，两侧则为密集的梯度带(断裂)。凹陷内堆积了巨厚的白垩系—古近系沉积物。据部分钻孔及物探资料，凹陷南东侧地层倾向北西，倾角较陡，达 30°～40°;北西侧地层倾向南东，倾角缓，组成一个南东陡、北西缓的不对称和缓向斜。

1.3 岩浆岩

区内岩浆岩分布广泛，主要由中酸性—酸性侵入岩和中酸性火山岩组成。

1.3.1 侵入岩 该区侵入岩比较发育，规模较大的主要有无锡复式岩体、周铁复式岩体。

无锡复式岩体由1个“犁头”形岩株和多个小岩株构成，隐伏于第四系之下，分布面积5～50 km2，侵入于志留纪—三叠纪地层中，岩体中部被上白垩统和新近系覆盖。岩体与围岩的接触面不规则，总体北倾60°左右。同位素年龄值为117.7 Ma(江苏省地质矿产局区域地质调查大队，1991)，岩浆活动期为早白垩世。岩性主要为二长闪长岩、石英二长岩。

周铁复式岩体位于周铁—漕桥一带，与岩体上覆晚白垩世地层或第三纪地层为沉积不整合接触。扶风钻孔见到了石英闪长斑岩;漕桥南部钻孔揭露岩石类型为斑状石英二长岩，岩体具有丰富的钨矿化，WO3质量分数一般为0.24% ～0.99%，平均质量分数为0.92%(江苏省地质矿产研究所，1990);芳桥钻孔ZK004见到了石英闪长岩。从区域上来看，岩体受北东向梅岭—新芳桥断裂控制，呈小岩株产出。根据航磁异常资料，推测周铁岩体的面积达70 km2左右。

此外，在宜兴市屺山、无锡市南部等地，沿断裂裂隙侵入形成一些岩脉，岩性主要为花岗斑岩、闪长玢岩、流纹斑岩等。

1.3.2 火山岩 主要为中生代侏罗系大王山旋回火山岩，属裂隙式喷发兼中心式喷发。以中酸性、酸性火山熔岩为主，岩性主要为流纹质凝灰熔岩、凝灰岩、凝灰角砾岩、流纹岩及火山碎屑沉积岩为主。

1.4 矿化特征

宜溧周铁地区因有一定厚度的第四系覆盖，地质工作程度较低。至今尚未发现规模较大的矿床，研究区附近已发现的内生金属矿产主要有铁、锰、锡等，均为矿点、矿化点，主要有川头桥多金属矿点、吼山铁矿点、塌山铁矿点、军嶂山铁矿点、马山锰矿化点、龙王山锰矿化点，均与中低温热液充填有关。现以军嶂山铁矿点为例简述如下。

军嶂山铁矿点矿区构造部位属马山—惠山背斜之东南翼，出露地层为茅山组砂岩及五通组石英砂岩，附近未见岩浆岩出露，仅钻孔中见有花岗闪长岩，军嶂山一带茅山砂岩为单斜构造。地层产状340°∠22°。围岩蚀变有硅化、高岭土化、绢云母化。矿体赋存于茅山组砂岩的破碎带中，破碎带主要有2条，分别在山腰及山顶东侧，矿体呈脉状，共有8条，主要矿体走向NE 15°，倾角陡，近直立。各矿体互相平行呈侧幕式。主矿体长30～60 m，5号矿体最长250 m，厚2～3 m，延深5～9 m，矿体已采光。矿石矿物以赤铁矿为主，次为镜铁矿、褐铁矿、磁铁矿。脉石矿物为石英。据拣块化学分析结果：TFe 47.08%，Mn 1.47%，Zn 0.2%，Ag 19.80 g/t(江苏省地质矿产局第四地质大队，1989)。

1.5 地球物理场特征

研究区处于苏南航磁复杂异常区中南部，溧阳杂乱磁场区与苏州环状带异常之间，涵盖规模较大的宜兴周铁重、磁同高异常，其北西侧为徐舍平静磁场、重力低异常、南东侧为丁蜀镇宽缓磁场、重力低异常(图2、图3)。

图2 周铁地区布格重力异常等值线平面图Fig.2 Contours showing bouger gravity anomalies in the Zhoutie area

图3 周铁地区航磁化极异常等值线平面图Fig.3 Contours showing aeromagnetic anomalies in the Zhoutie area

周铁重、磁同高异常呈现走向北东、带状展布，航磁ΔT异常为强度高、规模较大的正负伴生异常，幅值大于340 nT，位于宜兴周铁镇—新庄镇一带，考虑到斜磁化影响，一般航磁ΔT化极异常与磁性地质体水平投影范围有较好的对应性，而航磁ΔT异常明显向南位移。航磁ΔT化极异常极值＞300 nT，150 nT等值线走向长15 km，宽8.5 km，位于宜兴周铁镇—万石镇—芳桥镇之间。布格重力异常极值＞14×10－5m/s2，6×10－5m/s2等值线走向长15 km，宽10 km，航磁化极异常与重力异常位置、形态、轴向并不完全一致。重力高异常主要反映了古生界地层及基底隆起，航磁异常则主要为隐伏岩体所引起。从重、磁异常展布特征看，明显受北东、北西向断裂构造控制。

周铁重、磁同高异常北西为徐舍平静负磁、重力低异常，航磁ΔT化极表现为平静负磁场特征，范围宽大，强度一般在－100 nT左右;重力场上显示为相对重力低，布格重力异常小于－18×10－5m/s2，区域地质资料证实：徐舍平静负磁、重力低异常为厚度很大的无磁性、低密度白垩系、第三系沉积地层引起。

周铁重、磁同高异常以南为丁蜀镇宽缓磁场、重力低异常，位于丁蜀镇一带，表现为重力低异常区，布格重力异常小于－8×10－5m/s2;磁场总体较平静，航磁ΔT化极在－50 nT左右，局部有杂乱磁场叠加。重磁场特征反映为相对凹陷区，主要为无磁性、低密度白垩系、第三系沉积地层有关，局部叠加的杂乱磁场反映了岩浆活动。

2 区域成矿模式

苏南东部成矿区溧阳—苏州成矿亚区以铁铜铅锌银和优质高岭土矿产为特色，也是江苏省重要的多金属成矿区。铜铅锌银等多金属矿产相对集中分布在苏州西部和无锡查桥地区;溧阳南部有金及多金属矿。区内已发现铜、金、多金属矿床、矿点30处，其中铜矿1处、金矿6处、多金属矿23处。除吴宅、迂里、潭山3处中型多金属矿床外，其他皆为小型矿床和矿点。此外，区内还查明或发现中、小型锌铁或铁矿床12处，大、中型高岭土矿床4处及具有良好找矿前景的锡多金属和铌钽矿床等。

根据成矿地质特征、成矿作用方式及成矿元素组合规律等，内生金属矿床类型可分为矽卡岩型、热液充填型和斑岩型等(江苏省地质矿产局，1995)。

2.1 矽卡岩型矿床

矽卡岩型矿床为区域上最重要的矿床类型，包括苏州西部地区的多金属矿和锌铁矿以及溧阳地区的部分金矿与多金属矿等。矿体主要分布在酸性—中酸性侵入岩体(花岗斑岩、花岗岩、石英闪长斑岩等)与石炭系—二叠系和三叠系碳酸盐岩层的内、外接触带及其附近的围岩中。例如：迂里铅锌银矿体产于花岗斑岩与石炭系—二叠系和三叠系碳酸盐岩层接触带及其附近，石炭系—二叠系碳酸盐岩层的层间构造是重要的赋矿部位。矿体处于重磁异常梯度带上的扭曲或凸出部位。

2.2 热液充填型矿床

是区域上较多见的矿床类型，包括迂里多金属矿中部分矿体及大贤岭金矿(点)等。此类矿床(点)的矿体多产在侵入体接触带附近或一定距离范围内，受区域裂隙控制。矿体形态复杂，变化大。例如迂里矿矿体多产于逆推断裂上盘蚀变砂页岩的裂隙带中，呈平行的矿脉群;大贤岭金矿体受逆冲断裂控制，呈陡倾的透镜状产于破碎带中。此类矿床(点)的另一特征是矿体与围岩界线清晰，近矿围岩蚀变弱，成矿作用方式以充填作用为主。

2.3 斑岩型矿床

该类型矿床为区域上重要的矿床类型，如吴宅部分铅锌银多金属矿体，产于花岗斑岩与泥砂质围岩接触带的内侧和舌状岩体破碎裂隙带中。

矽卡岩型、热液充填型、斑岩型矿床常可在同一矿区围绕岩体接触带的不同部位相继出现，形成成矿元素组合基本相同、成矿类型不同的“多型一体”矿床组合。例如：苏州西部迂里、吴宅等矿区，均属于矽卡岩型为主的“多型一体”矿床组合。

2.4 地球物理找矿标志

区域物性可知：中酸性侵入岩体具有一定的磁性，密度相对较低;石炭系—二叠系和三叠系碳酸盐岩无磁性，密度相对较高;而区域上铅锌银多金属矿体一般伴生磁铁矿物。因此，一定规模的花岗斑岩、花岗岩、石英闪长斑岩等酸性—中酸性侵入岩体反映为相对高的磁异常和相对低的重力异常特征;石炭系—二叠系和三叠系碳酸盐岩表现为平静的磁场和相对高的重力异常特征，酸性—中酸性侵入岩体与石炭系—二叠系和三叠系碳酸盐岩接触带反映重磁异常的梯度带特征，其上局部地磁异常或重力异常扭曲、凸出部位，则是寻找含磁铁矿物铅锌银多金属矿的重要地球物理找矿标志。

典型矿床特征分析：苏州小茅山—吴宅铜铅锌多金属矿是以铜、铅、锌、银为主的中型接触交代型和中温热液充填型矿床，区内第四系广布，地层主要为石炭系—二叠系沉积岩，岩浆活动强烈，以中酸性岩体为主，矿体受北东向逆掩断层控制，赋存于石英斑岩体与围岩接触带及其附近。共探明铜铅锌银多金属矿石量180.4万t，埋深一般在－14～－414 m不等。矿体为含磁铁矿铅锌银矿，矿石磁性强，K平均213 126 × 10－5～ 244 667 × 10－5SI，Jr平均138 100×10－5～271 800×10－3A/m，岩体与围岩均为无磁性—弱磁性(王传礼等，2002)。

从小茅山—吴宅铜铅锌银矿水平投影与重、磁异常等值线平面图(图4)可以看出：小茅山磁异常(M23)为一正负伴生的磁异常，形似梨状，走向北西40°，400 nT等值线长 260 m，宽 150 m，极大值 829 nT，北侧伴生负－91 nT负异常，磁异常梯度变化较陡;吴宅磁异常(M24)为一正负伴生的磁异常，形似椭圆形，走向近南北，350 nT等值线长300 m，宽150 m，极大值448 nT，磁异常梯度变化较缓。已探明含磁铁矿铅锌银矿水平投影范围对应磁异常极大值至北侧梯度带附近，重力异常22×10－5～24×10－5m/s2等值线梯度带扭曲或相对凸出部位(华东地质勘查公司814队，1986)。

图4 苏州小茅山—吴宅铜铅锌银矿水平投影与重力、磁异常等值线平面图Fig.4 Horizontal projection，gravity and magnetic anomaly contours of the Xiaomaoshan－Wuzhai Cu－Zn－Pb－Ag deposit in Suzhou

3 找矿潜力探讨

3.1 成矿地质条件优越

该区位于张渚—芳桥断褶隆起区之宜兴—芳桥凸起位置，宜兴芳桥镇太阳山、屺亭屺山出露奥陶系—泥盆系地层(图5)。此外，地热普查资料推断该凸起位置可能存在石炭系—三叠系碳酸盐岩地层。紧邻出露奥陶系—泥盆系地层以东，周铁—漕桥一带，即航磁推测的复式岩体，分布面积达70 km2左右，其中：芳桥ZK004钻孔约120 m以下见石英闪长岩;漕桥南部钻孔揭露岩石类型为斑状石英二长岩，岩体具有丰富的钨矿化。从区域上来看，岩体受北东向梅岭—新芳桥断裂控制，呈小岩株产出。此外，在宜兴市屺山沿断裂裂隙侵入形成一些岩脉，岩性主要为花岗斑岩、闪长玢岩等。北东、北西向断裂构造发育。

图5 周铁地区地质、1∶1万地磁ΔT化极异常等值线平面图Fig.5 Map showing geology and magnetic pole anomaly contours at a scale of 1∶10 000 in the Zhoutie area

从上述成矿地质背景看，研究区具有寻找矽卡岩型铁、铅锌银多金属或热液充填型铜多金属矿产的良好条件。

3.2 物探异常良好

区域重磁场特征很好地反映了研究区内老地层、侵入岩体及断裂构造的分布，北东向重力高异常主要反映了宜兴—芳桥凸起，即：奥陶系—泥盆系以及可能存在的石炭系—三叠系碳酸盐岩等高密度体的反映，航磁异常主要为石英闪长岩、斑状石英二长岩等中酸性岩体反映。

从1∶5万航磁ΔT化极等值线平面图(图6)看，区域上北东走向的航磁异常分解成多个走向各异的局部异常突起或扭曲(地质矿产部航空物探遥感中心，1989)，反映该区地质构造的复杂性，奥陶纪仑山组灰岩及可能存在的石炭系—三叠系碳酸盐岩等与石英闪长岩、斑状石英二长岩等中酸性岩体接触部位的局部航磁异常，宜兴市屺山—万石镇—武进区潘家镇一带，无疑是寻找矽卡岩型铁、铅锌银多金属或热液充填型铜多金属矿产的有利地段。

图6 周铁地区1∶5万航磁ΔT化极异常等值线平面图Fig.6 Contours of aeromagnetic pole anomalies at a scale of 1∶50 000 in the Zhoutie area

近年来宜溧地区开展的远景调查工作中，在宜兴周铁重磁异常位置进行了局部小范围的1∶1万地面磁法测量(图5)，从地磁结果看：磁异常由西向东场值逐渐增大，地磁化极异常平面图上，以150 nT等值线为界线基本上可将测区磁场划分为西部平静的负背景场区和东部高磁异常区。西部平静的负背景场区大致对应宜兴芳桥镇太阳山、屺亭屺山出露奥陶系—泥盆系地层分布范围，东部高磁异常区总体与航磁高值异常推断的中酸性岩体吻合。由此说明开展地面磁测工作可以有效地圈定沉积地层、侵入岩体和接触带分布范围。

在地磁异常高值范围开展了1∶1万激电中梯测量，发现一个走向北东、规模较小，强度较弱的极化率异常，经钻孔(ZK004)验证为黄铁矿化的石英闪长岩引起，进一步证实相对航磁、地磁高值异常与石英闪长岩等中酸性岩体有关。

地磁化极异常平面图上，反映周铁中酸性岩体地磁异常北西方向，有局部磁异常向中阳桥—顾家塘一带延伸，长度达2 500 m，宽度约600 m，磁场强度达350～450 nT，位于剩余重力高中心附近，地质上处在推测的宜兴周铁中酸性侵入岩体与沉积地层接触部位，该类局部磁异常是区内寻找接触交代型含磁铁矿多金属矿(化)体重要线索。值得进一步开展大比例尺磁法、重力和激电等工作，以期该地区在寻找铁、铜铅锌银多金属矿的突破。

4 结论

通过江苏宜兴周铁地区地质背景、地球物理场特征的分析研究，周铁地区既有寻找矽卡岩型铁、铅锌银多金属或热液充填型多金属矿产的成矿地质背景条件，又有良好的重磁异常反映。结合宣州—苏州Ⅳ级成矿带找矿模式和铁、铜铅锌银多金属矿产典型矿床重磁场特征，认为江苏宜兴周铁地区具有较大的找矿潜力。

地质矿产部航空物探遥感中心.1989.江苏省句容—常州地区高精度航磁测量成果报告［R］.北京：地质矿产部航空物探遥感中心.

华东地质勘查公司814队.1986.江苏省苏州西部测区物化探工作报告［R］.江苏镇江：华东地质勘查公司814队.

黄震，贾根，姜丽，等.2013.江苏成矿地质环境及区域成矿谱系研究［J］.地质学刊，37(4)：570－576.

江苏省地质矿产局区域地质调查大队.1988.宜溧地区1∶5万区域地质调查报告［R］.江苏南京：江苏省地矿局区域调查大队.

江苏省地质矿产局第四地质大队.1989.石塘湾幅、无锡市幅、常熟幅、马山幅、望亭幅、陆墓幅1∶5万区域地质调查报告［R］.江苏苏州：江苏省地质矿产局第四地质大队.

江苏省地质矿产研究所.1990.苏锡常地区锡矿找矿前景论证报告［R］.江苏南京：江苏省地质矿产研究所.

江苏省地质矿产局区域地质调查大队.1991.宜兴—溧阳中生代火山岩盆地成矿地质条件和找矿方向预测研究报告［R］.江苏南京：江苏省地质矿产局区域地质调查大队.

江苏省地质矿产局.1995.苏南铜多金属矿勘查研究［R］.江苏南京：江苏省地质矿产局.

江苏省地质矿产调查研究所.1998.常州市幅、漕桥镇幅1∶5万区域地质调查报告［R］.江苏南京：江苏省地质矿产调查研究所.

江苏省地质调查研究院.2001a.长江中下游成矿带江苏段研究成果报告［R］.江苏南京：江苏省地质调查研究院.

江苏省地质调查研究院.2001b.常州市幅1∶25万区域地质调查报告［R］.江苏南京：江苏省地质调查研究院.

王传礼，黄启声.2002.江苏省苏州吴县小茅山铜铅锌多金属矿［M］//孙文珂.中国矿床发现史.北京：地质出版社，367－368.