南京栖霞山铅锌矿成矿流体特征及演化：来自流体包裹体及氢氧同位素约束 *

孙学娟 倪培 迟哲 杨玉龙 景山 王国光

1. 南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室，地质流体研究所，地球科学与工程学院，南京 2100232. 江苏省有色金属华东地质勘查局，南京 2100073. 成都理工大学地球科学学院，成都 610059

长江中下游成矿带是我国重要的铁铜金铅锌多金属成矿区域(常印佛等, 1991; 翟裕生等, 1992; 唐永成等, 1998; 周涛发等, 2008, 2012, 2016, 2017)，自西向东分布着多个各具特点的矿集区，如鄂东、九瑞、安庆-贵池、庐中、铜陵、宁芜、宁镇(图1)。区内矿产资源十分丰富，金属矿床(点)200余处，大型矿床22处，中小型矿床近150余处(周涛发等, 2008；阴江宁等, 2016)。并且该区依然具有很好的勘探潜力，近些年来在长江中下游成矿带的勘探已经取得一系列突破(Wuetal., 2011; 蒋少涌等, 2011)。另外，其深部成矿条件良好，勘探潜力巨大(Chenetal., 2001; 吕庆田等, 2004, 2014;毛景文等, 2004, 2009; 周涛发等, 2008; Zhouetal., 2015)。

图1 长江中下游地区构造简图及矿床分布位置图(据Pan and Dong, 1999)TLF-郯城-庐江断裂; XCF-襄樊-广济断裂; YCF-阳新-常州断裂Fig.1 Sketch map showing the distribution of the ore districts in the Middle-Lower Yangtze River Valley Metallogenic Belt (modified after Pan and Dong, 1999)TLF-Tancheng-Lujiang fault; XCF-Xiangfan-Guangji fault; YCF-Yangxin-Changzhou fault

江苏栖霞山铅锌多金属矿床位于长江中下游成矿带最东端的宁镇矿集区，是华东地区目前已发现规模最大的Pb-Zn 多金属矿床。对于栖霞山的研究最早可追溯到1948年，矿床虽然具有悠久的研究历史，但是目前对于成矿过程与矿床成因依然具有争议。这些争议主要集中于成矿物质来源(叶敬仁, 1983; 肖振民等, 1983, 1996; 杨元昭, 1986; 刘沈衡, 1991; 桂长杰和景山, 2011;付强, 2011; 桂长杰, 2012)、硫主要来源(叶敬仁, 1983;肖振民等, 1983, 1996; 钟庆禄, 1998; 桂长杰和景山, 2011; 陈伟, 2016)、成矿流体(郭晓山等, 1985;真允庆和陈金欣, 1986; 蒋慎军和刘沈衡, 1990; 刘沈衡, 1991, 1999; 钟庆禄, 1998; 徐忠发和曾正海, 2006; 桂长杰和景山, 2011; 张明超, 2017)，由此也导致了不同的成因观点：(1)喷流沉积型(Sedex)(桂长杰, 2012)；(2)岩浆热液型(张明超, 2015)；(3)同生沉积-热液叠加型(刘孝善等, 1979; 刘孝善和陈诸麒, 1985)。而成因模式的争议也一定程度上制约了深部找矿的进展。近些年来，栖霞山的深部找矿工作取得突出进展，新增铅锌金属储量达到118.73万吨，达到大型规模(魏新良和龚德奎, 2013; 张明超, 2015)，矿体在-600m以下依然具有较好延伸，西部和深部的边界依然没有完全控制，并且矿化特征出现了转变(张明超, 2015; Sunetal., 2018)，急需新的矿床成因模式对其进行解释并展开深部找矿方向的预测。

本文在详细厘定成矿阶段的基础上，对不同阶段的矿石矿物(闪锌矿)和脉石矿物(石英)中的包裹体进行研究，以反演成矿流体特征、来源及演化，进而讨论金属沉淀的主导机制。另外，利用不同位置晚期热液闪锌矿的包裹体进行流体空间填图，反映成矿流体通道和可能的热液中心，进而为深部找矿提供依据。

1 区域地质

栖霞山铅锌矿位于宁镇地区北西端。宁镇矿集区是我国东部长江中下游成矿带的重要组成部分，地处扬子板块的北东部，其北西邻郯庐断裂带、南东接华南褶皱系(图1)。该区褶皱构造主要由轴向近东西的三个复背斜和二个复向斜(简称“三背二向”)组成(图2)；断裂构造可分为南北向、北北东向、东西向、北北西向和北西向等，这些断裂把宁镇中段分割成若干断块，各个断块内又被次级横断裂分割(肖振民等, 1996)。

图2 宁镇地区构造及矿床分布图Fig.2 Regional geology of the Nanjing-Zhenjiang region, showing the distribution of deposits

该区自震旦纪到第四纪地层发育比较齐全，最老的地层为下-中元古界，为一套具轻微混合岩化的浅变质岩系；震旦系-三叠系以海相沉积为主，海陆交互相及陆相沉积次之，各系、组之间呈平行不整合或整合接触；侏罗系-白垩系以陆相碎屑岩堆积为主，次为火山岩。其中，中石炭统黄龙组、上石炭统船山组、下二叠统栖霞组和中下三叠统青龙组是主要的赋矿层位。

本区岩浆活动以燕山晚期最为强烈，中酸性岩浆侵入体分布广泛，此外还有陆相火山岩产出，主要发育于中生代的次级断陷盆地中。燕山晚期有三次侵入活动，第一次形成辉长岩(124.9±0.6Ma; 徐祥和邢凤鸣, 1994; LA-ICPMS锆石)，辉石闪长岩(121.2±0.85Ma; 刘建敏等, 2014; LA-ICPMS锆石)；第二次形成花岗闪长岩(109.1±1.9Ma; 孙洋等, 2014; LA-ICPMS锆石)和石英闪长玢岩(101.5±0.9Ma; 孙洋等, 2014; LA-ICPMS锆石)；第三期形成钾长花岗斑岩、碱长花岗斑岩及花岗闪长斑岩(86Ma; 江苏省地质矿产局, 1989; K-Ar黑云母)。区内矿产较为丰富，已知矿床(点)有80余处。自西向东为大型栖霞山铅锌矿、中型铜山铜钼矿、中型安基山铜矿、中型伏牛山铜矿、中型韦岗铁矿等矿区(图2)。

2 矿床地质特征

栖霞山矿区从东到西可分为三茅宫矿段、平山头矿段、虎爪山矿段、北象山矿段、甘家巷矿段和西库矿段(图3)。栖霞山矿区发育的志留系-侏罗系地层可分为上下两个构造层，下构造层形成栖霞山-甘家巷复式背斜，由志留系至三叠系之海相碳酸盐岩及碎屑沉积岩、陆相碎屑沉积岩和海陆交互相沉积岩组成，背斜的轴部为志留系坟头组地层，出露于平山头矿段，走向北东，沿背斜两翼发育泥盆系至三叠系地层；上构造层为舒缓开阔的盖层，由侏罗系陆相碎屑岩和少量火山岩组成，出露在矿区东北部、西南部及南部的边缘，呈北东向展布。

矿区内断裂比较发育，纵横交错，按产状及发育的地质部位可分为北东东-近东西向纵断裂、北西向横断裂、北东向横断裂及断碎不整合面等四种类型。这些断裂大部分在印支期强烈褶皱的后期既已形成，至燕山期又重新活化，构成区内的控矿断裂。

矿区地表及深部钻孔均未揭露到岩浆岩，但其深部可能有隐伏岩体的存在。在矿区西侧的甘家巷矿段的个别钻孔中已见闪长玢岩岩脉(蒋慎君和刘沈衡, 1990; 徐忠发和曾正海, 2006)。

图3 栖霞山铅锌矿矿区地质简图 Fig.3 Sketch geological map of Qiaxiashan Pb-Zn deposit

图4 虎爪山矿段主矿体形态及矿物分带示意图Fig.4 The cross-profile of the main ore body for the Huzhuashan ore section

虎爪山矿段1号主矿体集中了整个矿段90%以上的铅锌储量，矿体呈似层状及大透镜体状(图4)。主矿体走向北东45°～58°，延长1100m，倾向整体北西 (倾角70°～90°)。主矿体向南西向侧伏，侧伏角45°左右，矿体西南端侧伏角有变陡趋势。矿体厚度3.5～90.5m，平均厚度26.8m。主矿体埋藏最浅处约-10m，钻探深度已经达到-1380m，矿体深度控制到-1079m。矿体东部主要受上下构造层间断层不整合面、北西向断裂、古岩溶控制，其中，不整合面内的矿体主要分布于石炭系黄龙组(C2h)-二叠系栖霞组(P1q)的碳酸盐岩一侧，少量小矿体赋存于五通组(D3w)和象山群( J1-2Xn) 砂岩层间裂隙中。矿体西部以地层和纵向断裂控制为主，矿体主要赋存在石炭系黄龙组灰岩中，与围岩整合产出，产状随地层和断裂的变化而变化。

图5 栖霞山矿石照片层纹状的黄铁矿石(a)及镜下草莓状的黄铁矿反射光照片(b); 揉皱状的铅锌矿石(c)及镜下反射光照片(d);块状的铅锌矿石(e)及镜下反射光照片(f); (g)晚期铅锌矿脉穿插早期铅锌矿石; (h)晚期黄铜矿脉交代早期铅锌矿石. Py-黄铁矿;Sph-闪锌矿; Gn-方铅矿; Ccp-黄铜矿; Rds-菱锰矿; Cal-方解石; Qz-石英Fig.5 Photographs and microphotographs of representative samples from the Qixiashan deposit(a) hand specimen of laminated pyrite; (b) microphotograph (reflected light) corresponding to (a), showing Py1 framboids in carbonate rock; (c) intensely folded Pb-Zn ore; (d) reflected light photograph corresponding to (c), banded sphalerite; (e) massive Pb-Zn ore; (f) microphotograph (reflected light) photograph corresponding to (e), coarse-grained euhedral crystal pyrite (Py3), yellow-brown sphalerite (Sph2), galena (Gn2) veins and calcite (Cal) ; (g) lead-zinc ore replaced by lead-zinc vein from the late mineralization stage; (h) chalcopyrite vein cut lead-zinc ore from the early mineralization stage. Py-pyrite; Sph-sphalerite; Gn-galena; Ccp-chalcopyrite; Rds-rhodochrosite; Cal-calcite; Qz-quartz

结合岩相学观察和电子探针测试结果，可观察到栖霞山铅锌矿具有一定矿石矿物和特征性矿物的分带现象，方向与矿体走向相近，可以分为三个带(图4)：①黄铁矿-菱锰矿带，常分布于铅锌主矿体上部，受黄龙组和高骊山组层间破碎带的控制，少量分布在五通组砂岩中，主要为块状和条带状矿石，黄铁矿含量较高，部分被铅锌矿交代；②闪锌矿-方铅矿带，常分布于黄龙组灰岩与高骊山组砂岩之间，交代黄铁矿矿石，主要为块状矿石、条带状矿石，铅锌矿含量较高；③磁铁矿-黄铜矿-闪锌矿-方铅矿带，具有透闪石-绿帘石-透辉石围岩蚀变，沿主矿体南西侧伏方向分布，即主矿体深部，主要为块状矿、浸染状、角砾状矿石。黄铜矿、磁铁矿主要为后期的热液矿物，交代早期的闪锌矿和方铅矿。

矿石构造以块状、浸染状、条带状、角砾状为主。矿石结构主要为粒状结构(自形晶粒结构、半自形晶粒结构、他形晶粒结构)、镶嵌结构、交代结构、显微压碎结构，次为乳滴状结构、显微包含结构、浸蚀结构、骸晶结构等。围岩蚀变主要为硅化、碳酸盐化、石膏化、重晶石化和绢云母化；部分钻孔见有零星的绿泥石、绿帘石及透闪石等，热液蚀变常与铅锌矿化有关。矿石矿物主要为胶黄铁矿、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、菱锰矿、黄铜矿、磁铁矿、磁黄铁矿等；脉石矿物主要为石英、方解石等。主要矿石类型为黄铁矿矿石、黄铜矿矿石、铅锌矿黄铁矿矿石、菱锰矿磁铁矿矿石等。

经过对样品的手标本观察和薄片镜下观察，可以将栖霞山矿的成矿划分为三个不同阶段(图5)。第一阶段为同生沉积期，黄铁矿Py1出现在石炭系黄龙组灰岩与高骊山组砂岩中，表现为层纹状构造(图5a)，镜下表现为黄铁矿呈草莓状(图5b)；第二阶段为早期热液成矿期，该阶段黄铁矿Py2多被闪锌矿、方铅矿交代(图5d)，多呈骸晶结构；闪锌矿Sph1呈深灰-红棕色(图5c)，颗粒较细，大小为0.05～1mm，矿石构造多为块状或层状构造，此阶段脉石矿物为方解石；第三阶段为晚期热液成矿期(图5e)，该阶段黄铁矿Py3浅黄色，颗粒较粗，大小为0.2～2mm，多呈粒状结构和镶嵌结构(图5f)；该阶段闪锌矿Sph2呈棕色-浅黄色，颗粒较细，大小为0.05～1mm，矿石构造多为块状、角砾状和脉状构造。局部可见晚期的铅锌矿脉穿插早期热液成矿期形成的铅锌矿石(图5g)。本阶段也是黄铜矿和磁铁矿形成的主要阶段，其中黄铜矿主要呈脉状、团块状穿切或包裹前期的铅锌矿石(图5h)。脉石矿物为方解石和石英，少量石英颗粒镶嵌于较大闪锌矿颗粒外围，无色透明，多为自形。

3 实验方法

研究样品来自栖霞山矿区虎爪山矿段I号主矿体，其集中了整个矿段90%以上的铅锌储量。样品采自-525m中段、-575m中段和-625m中段坑道和34线、36线、40线、42线、48线和54线的钻孔。从中选择有代表性的样品进行石英单矿物分离和氢氧同位素测试，石英和闪锌矿包裹体显微测温和激光拉曼探针分析。

3.1 流体包裹体显微测温

本文中流体包裹体岩相学和测温工作全部在南京大学内生金属成矿机制研究国家重点实验室包裹体室进行，所用仪器为英国产Linkam THMS600型冷热两用台，分析精度为：±0.2℃，<30℃；±1℃，<300℃；±2℃，<600℃。实验中升温使用电阻丝加热，降温的利用液态氮气进行冷却。速率控制在10℃·min-1，当加热到接近均一温度时，升温速率控制在约1℃·min-1；当接近冰点温度时，回温速率控制在约0.1℃·min-1。由于闪锌矿为半透明矿物，有些闪锌矿包裹体在升温过程中随着温度的升高，透光性下降，使观察者很难观察到包裹体的均一温度。因此针对这类包裹体，采用循环测温法测定其均一温度(Goldstein and Reynolds, 1994; 朱霞等, 2007)。

表1栖霞山铅锌矿流体包裹体温度测试结果

Table 1 Summary of microthermometric data of fluid inclusions in quartz and sphalerite in the Qixiashan deposit

成因类型成矿阶段主矿物大小(μm)冰点(℃)盐度(%NcCleqv)均一温度(℃)数量原生早期热液闪锌矿3～20-5.7～-0.50.9～8.2182～28979原生晚期热液闪锌矿2～12-7.4～-0.20.4～10.9201～306166原生晚期热液石英2～10-5.5～-0.40.7～9.2197～34840原生成矿后石英3～12-5.8～-11.7～8.9120～18818

3.2 激光拉曼探针分析

本次工作在对包裹体进行显微测温之后，选择其中有代表性的单个包裹体进行激光拉曼光谱测定，分析包裹体气、液相成分。实验在南京大学内生金属成矿机制研究国家重点实验室激光拉曼探针室进行，实验仪器为英国 Renishaw公司RM2000 型激光拉曼探针。实验条件：温度23℃， Ar离子激光器(514nm)，风冷，狭缝宽50μm，光栅1800cm-1，扫描时间30～60s，扫描次数根据需要在1～3次不等，扫描范围为1000～4000cm-1。

3.3 氢氧同位素分析

对包含有石英的矿石，破碎至50～80目，在双目镜下手工挑选纯净的石英。石英氢氧同位素组成均在中国地质科学院矿产资源研究所稳定同位素地球化学研究实验室采用MAT-253EM型质谱仪完成，在氧同位素分析测试中，使用BrF5方法提取氧(Clayton and Mayeda, 1963)，分析结果以V-SMOW 为标准(Craig, 1961; Baertschi, 1976)，测试精度为±0.2‰。在氢同位素分析测试中，使用Zn与水反应提取氢(Colemanetal., 1982; Fallicketal., 1993)，测试结果以V-SMOW 为标准，分析精度为±2‰。

4 流体包裹体研究

4.1 包裹体岩相学特征

根据Roedder (1984)和卢焕章等(2004)提出的室温下流体包裹体相态分类准则，将石英和闪锌矿中包裹体分为以下两种类型：

I型包裹体：单相水溶液包裹体，此类包裹体出现量较少，占包裹体数量的1%，大小3～5μm，形态为不规则状、椭圆形，多为次生包裹体，呈串珠状分布(图6c)。

II型包裹体：富液相两相水溶液包裹体(图6a-h)，加热均一至液相。该类包裹体主要见于各阶段的石英和闪锌矿中，且占99%。II型包裹体大小为2～25μm，形态通常椭圆型、长条型或负晶形，气液比10%～30%，通常孤立或成群分布。

图6 流体包裹体显微照片(a、b) II型: 早期热液闪锌矿富液相气液两相包裹体; (c) I型: 成矿期石英单相水溶液包裹体; (d) II型: 成矿期石英富液相气液两相包裹体; (e、f) II型: 晚期热液闪锌矿富液相气液两相包裹体; (g、h) II型: 成矿后石英富液相气液两相包裹体Fig.6 Microphotographs showing different types of fluid inclusions observed in the Qixiashan deposit(a, b) type II: liquid-rich fluid inclusions in brown sphalerite from the early mineralization stage; (c) type I: mono-phase aqueous fluid inclusions of quartz from the late mineralization stage; (d) type II: liquid-rich inclusions of quartz from the late mineralization stage; (e, f) type II: liquid-rich fluid inclusions in yellow brown sphalerite from the late mineralization stage; (g, h) type II: liquid-rich inclusions of quartz from the post-ore stage

图7 栖霞山矿不同矿化阶段流体包裹体均一温度与盐度关系图Fig.7 Homogenization temperature vs. salinity of fluid inclusions from different mineralization stages in the Qixiashan deposit

4.2 流体包裹体显微测温学

测温工作主要针对早期热液闪锌矿，晚期热液闪锌矿，与晚期热液闪锌矿密切伴生的石英及成矿后的石英进行，原生包裹体显微测温数据结果见表1。盐度根据所测的冰点温度，利用Bodnar(1993, 2003)提供的方程计算得到。均一温度和盐度分布图见图7。

早期热液闪锌矿：包裹体类型为II型，均一温度分布范围为182～289℃，平均为229℃；流体包裹体盐度分布范围为 0.9%～8.2% NaCleqv，平均为4.0% NaCleqv。

晚期热液闪锌矿：包裹体类型为II型包裹体加热后均一到液相，均一温度分布范围为201～306℃，平均为252℃；盐度分布范围在0.4%～10.9 % NaCleqv，平均为4.7% NaCleqv。

与晚期热液闪锌矿共生石英：包裹体类型为II型，均一温度在197～348℃之间，平均为260℃；均一到液相，盐度分布范围为0.7%～9.2 % NaCleqv，平均为4.3%NaCleqv。

成矿后石英：II型包裹体均一温度在120～188℃ 之间，平均为148℃，均一到液相，盐度分布范围为1.7%～8.9% NaCleqv，平均为3.69%NaCleqv。

4.3 流体包裹体气相成分

本文选择了用激光拉曼对各期次的流体包裹体气相成分分析。结果显示，早期热液阶段闪锌矿中流体包裹体(图8a)和晚期热液阶段闪锌矿中流体包裹体(图8b)均只出现了闪锌矿和水的包络峰，表明闪锌矿中流体包裹体气相组分主要是水蒸气, 不含其它气相成分。晚期热液阶段石英中流体包裹体(图8c)和成矿后石英中流体包裹体(图8d)均只出现了水的包络峰及包裹体寄主矿物石英的峰，表明两个阶段石英中流体包裹体气相组分主要是水蒸气，不含其它气体。

表2栖霞山铅锌矿氢氧同位素结果

Table 2 Hydrogen-oxygen isotopic results of the Qixiashan Pb-Zn deposit

样品号样品描述δDSMOW(‰)δ18Omineral (‰)Th(℃)δ18Ofluid(‰)QX181成矿期石英-788.9248-0.2QX32成矿期石英-8110.52702.3QX151成矿期石英-8215.82054.3QXZK352成矿期石英-7111.72854.09QXZK487成矿后石英-849.6180-3.5

4.4 氢氧同位素

本文选择与晚期热液成矿阶段的石英和成矿后的石英作为测试样品(表2)。栖霞山矿区中晚期热液成矿阶段石英的δ18Omineral值变化在8.9‰～15.8‰之间，流体包裹体中δDSMOW变化范围为-71‰～-82‰。成矿后的石英样品的δ18Omineral值为9.6‰，流体包裹体中δDSMOW为-84‰(图9)。

5 讨论

5.1 闪锌矿与石英的流体包裹体对比

脉石矿物和矿石矿物中的流体包裹体为理解成矿过程提供了重要依据(Roedder, 1984; Wilkinson, 2001)，为了解成矿流体的物理化学条件提供直接证据(Campbelletal., 1984; Wilkinson, 2001; Shimizuetal., 2003; Moritz, 2006)。但是，与矿石矿物伴生的脉石矿物有时候很难判定是否真正与矿石具有成因联系。脉石矿物中包裹体具有显著不同于矿石矿物的现象在一些矿床中已经被报道，如石英脉型黑钨矿中的黑钨矿和伴生石英(Campbell and Panter, 1990; Lüders, 1996; Baillyetal., 2000; Nietal., 2015a)，高硫型浅成低温热液矿床中硫砷铜矿和石英(Mancano and Campbell, 1995; Kouzmanovetal., 2010)。另外，一些矿床也呈现出脉石矿物与矿石矿物具有相似的包裹体均一温度和盐度，如中-低硫浅成低温热液矿床(Shimizuetal., 2003)。因此，在利用包裹体数据反演成矿过程前，需要比较矿石与伴生脉石矿物的温度盐度数据以区分它们是否同时沉淀，从而阐明矿床的成矿过程(Lietal., 2018)。

图8 栖霞山铅锌矿各阶段流体包裹体拉曼图谱(a)早期热液闪锌矿原生包裹体气相成分; (b)晚期热液闪锌矿原生包裹体气相成分; (c)晚期热液石英中原生包裹体气相成分; (d)成矿后石英中原生包裹体气相成分Fig.8 Representative Raman spectra of fluid inclusions in different ore stages of the Qixiashan Pb-Zn deposit(a) primary fluid inclusion from the early sphalerite; (b) primary fluid inclusion from the late sphalerite; (c) primary fluid inclusion in quartz from the late mineralization stage; (d) primary fluid inclusion from the post-ore stage

图9 栖霞山铅锌矿氢氧同位素图解(底图据Taylor, 1997)Fig.9 Fluid δD vs. δ18O characteristics of the fluids at the Qixiashan Pb-Zn deposit (base map after Taylor, 1997)

栖霞山铅锌矿中晚期铅锌矿化脉中存在伴生石英。我们对比研究了晚期闪锌矿与石英中的包裹体(表1、图7)，闪锌矿的原生包裹体的均一温度为201～306℃，盐度为0.4%～10.9% NaCleqv，而石英中的温度范围为197～348℃，盐度为0.7%～9.2% NaCleqv。结果显示晚期闪锌矿与其伴生石英具有一致的均一温度和盐度范围，证实两者确实同时沉淀，因此石英的包裹体的物理化学及同位素特征也可以用于成矿流体特征。

5.2 成矿流体演化及金属沉淀机制

根据不同矿石的产状和交切关系，栖霞山存在两期不同的铅锌矿化。早期铅锌矿化形成层状矿体，其中闪锌矿结晶细小，呈深灰-红棕色，常出现碎裂结构、骸晶结构、显微包含结构。早期铅锌矿石明显被晚期脉状铅锌矿化切穿。晚期铅锌矿矿化中闪锌矿颗粒较大，呈棕黄色；并伴有明显的黄铜矿和磁铁矿化。

图10 栖霞山矿晚期热液闪锌矿流体包裹体均一温度空间分布图Fig.10 Spatial distribution map of the homogenization temperatures of sphalerite fluid inclusions in late hydrothermal fluid at the Qixiashan deposit

早期闪锌矿中包裹体主要为II型包裹体，未发现沸腾包裹体组合，其均一温度范围为182～289℃，盐度范围为0.9%～8.2% NaCleqv，主要分布于2%～6% NaCleqv，包裹体的温度盐度未体现出明显的谐变关系(图7)，这些说明流体沸腾和混合均未在早期闪锌矿沉淀中起到主导作用。早期铅锌矿的沉淀可能受控于成矿流体与同生沉积层发生化学反应。一方面层状铅锌矿体通常出现交代早期同沉积黄铁矿矿体的现象(Sunetal., 2018)；另一方面，对早期闪锌矿阶段硫同位素的研究显示，其δ34S值为6.5‰～9.4‰，具有较高的δ34S值(Sunetal., 2018)，高于岩浆硫的范围(0‰±5‰; Ohmoto and Rye, 1979)。Pan and Dong (1999)报道了古生代到中生代下扬子地区的海相硫酸盐的硫同位素组成为δ34S=15‰～22‰。早阶段铅锌矿化中异常高的硫同位素可能是由于在其形成过程中混入该地区的硫酸盐。在水岩反应过程中，来自沉积地层的S可以为金属的沉淀提供硫源，从而促进铅锌沉淀(Machel, 2001; Sunetal., 2018)；另外该过程也会显著改变成矿流体的酸碱度和氧逸度，降低金属络合物的溶解度，从而引起金属的沉淀(Ohmoto, 1972; Nietal., 2015b)。

晚期闪锌矿中的包裹体的显微测温结果显示，其均一温度范围为201～306℃，盐度范围为0.4%～10.9% NaCleqv；与闪锌矿密切伴生的石英中流体包裹体的均一温度为197～348℃，盐度范围为0.7%～9.2% NaCleqv，相较于早期闪锌矿对应的流体温度盐度均有所上升，反映了在晚期闪锌矿成矿阶段有更多岩浆水组分的加入。而且晚期闪锌矿阶段硫同位素也表现为狭窄的变化区间，δ34S为1.6‰～3.7‰(Sunetal., 2018)，接近于岩浆硫(0‰±5‰; Ohmoto and Rye, 1979)，也反映了主要为岩浆来源。晚期岩浆水的加入来源于深部，尽管目前还未在栖霞山矿区深部发现岩体侵入，但是在其西南部已发现矽卡岩化矿物组合，以出现透闪石-绿帘石-透辉石为特征，其成矿流体可能与晚期的铅锌矿化具有密切的联系。首先，矽卡岩中也已发现有铅锌矿化，其矿石矿物具有与晚期铅锌矿化一致的特征，均以块状、角砾状和脉状构造为主，发育棕色-浅黄色的闪锌矿，这与早期铅锌矿化可以明显区分；其次，晚期铅锌矿化中具有伴生明显的黄铜矿化，这也在深部矽卡岩带中明显出现，矿物分带示意图(图4)中有所总结；另外，流体温度空间分布(图10)显示出由浅部矿化向深部的矽卡岩区域晚期闪锌矿的成矿流体温度具有明显上升的趋势，并且在矽卡岩带部分温度最高，暗示了与矽卡岩化具有一致的成矿流体来源。

图11 栖霞山矿晚期热液闪锌矿流体包裹体盐度空间分布图Fig.11 Spatial distribution map of the salinities of sphalerite fluid inclusions in late hydrothermal fluid at the Qixiashan deposit

在晚期闪锌矿沉淀阶段，流体混合可能是主要的沉淀机制,其证据如下：(1)在晚期闪锌矿中仅出现II型包裹体，未发现沸腾包裹体组合，说明在闪锌矿沉淀过程中未发生显著的流体沸腾。(2)晚期闪锌矿和与之密切共生的石英中的包裹体的均一温度和盐度显示两者具有一定的谐变关系，表现为流体温度降低盐度降低的趋势，反映了流体混合过程。(3)流体混合过程同样可以在氢氧同位素上体现：通过对铅锌矿化期石英和成矿后石英脉进行D-O同位素测定结果，成矿期的δ18Omineral为8.9‰～15.8‰，δDSMOW值为-71‰ ～82‰，显示成矿流体介于岩浆流体和大气水之间，表明成矿过程中有大气水的混入；形成成矿晚期石英脉的流体则更接近大气水，其δ18Omineral为9.6‰，δDSMOW值为-84‰(图9)。流体混合在很多铅锌矿中被认为是主导的成矿机制，例如Patricia 铅锌银矿床(Chinchillaetal., 2016)，Pering铅锌矿床(Huizengaetal., 2006)，Morococha铅锌多金属矿床(Catchpoleetal., 2011)，Baiyinnuoer铅锌矿床(Shuetal., 2017)，银山铅锌银矿床(Wangetal., 2013),悦洋银铅锌多金属矿床(Chietal., 2018)等。流体混合过程不仅造成成矿流体温度下降引起溶解度下降从而发生金属沉淀；同时也引起成矿流体稀释。铅锌被认为在流体中主要以ZnCl42-和PbCl42-形式进行迁移(Seward and Barnes, 1997; Wood and Samson, 1998; Yardley, 2005)，因此流体稀释过程可以使盐度降低，进而造成金属的络合物解耦引发沉淀(Shuetal., 2017)。

5.3 矿床类型与勘查意义

前人的研究对于栖霞山铅锌矿具有多种成因认识。例如部分学者根据矿体形态、构造环境及流体包裹体的特征并与典型的喷流沉积矿床对比认为栖霞山铅锌矿为同生沉积成矿，属于典型Sedex型铅锌矿床(王道华等, 1987; 桂长杰, 2012)。一些学者提出栖霞山铅锌矿为典型岩浆热液型矿床，成矿流体主要来源于岩浆热液流体，铅锌矿体受硅钙面的控制(叶敬仁, 1983; 郭晓山等, 1985; 真允庆和陈金欣, 1986; 钟庆禄, 1998; 叶水泉和曾正海, 2000; 徐忠发和曾正海, 2006; 张明超, 2015)。另外，同生沉积-热液叠加型也被提出(刘孝善等, 1979; 刘孝善和陈诸麒, 1985)。最近，对栖霞山矿石矿物原位同位素的研究揭示出不同期次矿石矿物具有显著不同的硫同位素组成(Sunetal., 2018)，指示了一种复合多阶段成因模型。沉积阶段黄铁矿有很低的δ34S值，为负值并且变化范围较大(-13.8‰～-4.0‰)，这种很低的负值且变化很宽的硫同位素特征，通常解释为细菌硫酸盐还原作用(Machel , 2001)。本文研究的早晚两期的闪锌矿及晚期石英的流体包裹体特征也表明栖霞山的铅锌矿化为多期岩浆热液活动的结果：(1)早期与晚期的铅锌矿化成矿流体均具有较高的盐度(例如，早期闪锌矿和晚期闪锌矿中包裹体的盐度可分别高达8.2%NaCleqv和10.9% NaCleqv)，明显高于典型SEDEX型矿(成矿流体盐度与海水相近，通常不超过7% NaCleqv; Sato, 1972)，说明有明显的岩浆组分；(2)另外，晚期闪锌矿阶段成矿流体具有较早期闪锌矿阶段更高的温度盐度，说明晚期闪锌矿阶段的成矿流体具有更多的岩浆组分，暗示了另一期岩浆热液的加入。

早期热液以层状铅锌矿体为主体矿化，该阶段以深灰-红棕色的早期闪锌矿为主。但是目前其西南部分深部已经发现矽卡岩型蚀变和矿化，其矿化特征以出现块状、角砾状和脉状构造为特征，晚期棕色-浅黄色闪锌矿为主，说明晚期铅锌矿化在深部具有勘探潜力。为了限定其深部可能的流体通道方向和热液中心位置，利用晚期闪锌矿中的包裹体进行流体空间填图。结果如图10、图11显示，闪锌矿中包裹体的均一温度从289℃下降到215℃，盐度由7.25% NaCleqv下降到2.35% NaCleqv，且温度盐度的降低方向是沿着矿体的侧伏方向，矿体的西南端温度最高，以西南到北东方向为轴，向轴线的两侧温度盐度递减。温度盐度最高值出现在46线的-700到-800m之间，这些区域也正是矽卡岩蚀变富集的区域。虽然目前研究区内未发现岩体出露，但并不排除深部存在隐伏岩体，目前矿区西侧的甘家巷矿段的个别钻孔中已见闪长玢岩岩脉(蒋慎君和刘沈衡, 1990; 徐忠发和曾正海, 2006)。另外，航磁资料也显示在栖霞山象山群砂岩分布区存在低缓的磁异常(杨元昭, 1986; 刘沈衡, 1991)，可能是由于隐伏岩体导致。据此推测栖霞山西南部分深部存在热液中心，具有发现矽卡岩型矿化的潜力。

6 结论

(1)栖霞山闪锌矿和与其伴生的石英中流体包裹体的均一温度和盐度显示出相似的范围，说明石英为与闪锌矿共生的脉石矿物，其中的流体包裹体可以代表成矿流体。

(2)根据岩相学研究，栖霞山可以存在两期铅锌矿化。早期层状铅锌矿化闪锌矿中包裹体显示出中低温、中低盐度的成矿流体特征，矿化可能受控于成矿流体与同生沉积层发生化学反应。晚期闪锌矿中包裹体显示出中低温、中低盐度的成矿流体特征，但较早期矿化流体温度盐度均有所上升，暗示了更多岩浆流体加入，流体混合可能是主要的沉淀机制。

(3)栖霞山铅锌矿具有多期叠加成矿的特点，为了限定其深部可能的热液中心位置，利用晚期闪锌矿中的包裹体进行流体空间填图。结果显示，成矿流体温度以西南到北东方向为轴，向西南方向温度上升，说明成矿流体可能来源于西南方向深部。

致谢本文野外工作得到了江苏省有色金属华东地质勘查局和南京铅锌银茂有限公司的大力支持，在此深表谢意!