河南省卢氏县杨树沟锰矿地质特征及成因分析

张石粉，刘小照，李国勇

(1.河南省矿源地质有限公司，河南三门峡 472000；2.河南省第一地质勘查院，河南南阳 473056)

1 地质背景

1.1 地层

本区属秦岭地层区北秦岭地层分区西峡南召地层小区[1]。出露地层主要有中元古界秦岭群和宽坪群、下古生界二郎坪群、中生界三叠系、新生界第四系。

秦岭群(Pt2qn)和宽坪群(Pt2k)分别出露于区域的南、北两侧，中间被与岩层走向近于一致的古生界、中生界断陷带隔离，两群地层未见直接接触。下古生界地层夹于秦岭群和宽坪群之间狭长断陷地块之中。中生界三叠系上统(T3)分布于中生界、下古生界地层小型断陷盆地的顶部。新生界第四系(Q4)出露于河床及沟谷中(见图1)。

1.2 断裂

区域性大断裂，呈近东西向和北西西向展布。

1)汤河—瓦穴子—羊坡山断裂(F1)

该断裂带由多条次级断裂分支复合，组成断裂束。断裂带切穿的岩石主要为中元古界硅质条带大理岩、云母石英片岩、石英岩、变质石英斑岩等。断裂带中充填的岩石为多种动力变质岩石，有碎裂岩、压性断层角砾岩、糜棱岩、断层泥等。大断裂带内多见有构造透镜体和挤压片理化带。该断裂控矿明显，其东端控制铅、锌、银矿。锰矿产于该断裂带西段北侧[2]。该断裂南侧为下古生界二郎坪群，北侧为中元古界宽坪群。

图1 杨树沟锰矿区区域构造地质

2)庙台—朱阳关大断裂(F2)

F2总体走向110(°)，倾角较陡，带宽最大可达200 m以上。该断裂穿过地层为秦岭群雁岭沟组和界牌组，控制了断陷带的南缘，亦是卢氏锑矿带的控矿断裂带，已探明的有大河沟、南沟、王庄、寺合院等锑矿区和多处锑矿点，是区域上最主要的控矿构造之一。

3)白花场—狮子坪大断裂(F3)

F3总体走向115(°)，陡倾角，长度达40 km以上。该断裂是秦岭群郭庄组和雁岭沟组的分界线。

1.3 褶皱

区域内褶皱构造十分发育，形成一系列轴向呈北西西向展布的巨型褶被。根据褶皱发育时期及特点将褶皱归结为二次倒转复向斜构造[3]。锰矿处于本复向斜北翼中次级小向斜褶皱带之中。

1.4 岩浆岩

区域岩浆岩主要呈岩株、岩枝状侵入。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区范围内大面积出露地层为中元界宽坪群四岔口组，其次为宽坪群广东坪组的变质岩系。沿沟谷及山坡有第四系冲积、坡积、残积砂砾石层及腐植土层(图2)。

图2 杨树沟锰矿区地质

1)中元古界宽坪群广东坪组(Pt2gn)

中元古界宽坪群广东坪组(Pt2gn)，出露面积较小，为广东坪组下段(Pt2gn1)。呈北东东—南西西向展布，岩性为一套中深变质的片岩。见有二云石英片岩、斜长角闪片岩夹薄层钙质阳起绿泥片岩、透闪石石英大理岩和白云石大理岩的透镜体。片岩片理倾向南南东 150(°)～170(°)，倾角 70(°)左右。

2)中元古界宽坪群四岔口组(Pt2s)

中元古界宽坪群四岔口组(Pt2s)呈近东西向展布。岩性为一套中一深变质的片岩夹大理岩。锰矿化层产于该组地层之中。该组可分上下两段。

a下段(Pt2s1)

出露于矿区中北部及南侧，岩性以白云石英片岩为主，其次为二云石英片岩、黑云斜长石英片岩、二云变粒岩，局部有薄层大理岩、斜长角闪片岩夹层或透镜体。底部含石榴石和黄铁矿颗粒。主次片岩之间界线不明显，为渐变关系。片理走向为近东西向，局部变化较大，倾向 170(°)～195(°)，倾角多数为 60(°)～75(°)，最缓处 40(°)，最陡处 85(°)，总厚度大于1 000 m。

b上段(Pt2s2)

出露于矿区中南部，呈近东西向延伸的条带状展布，东西长2.7 km以上，贯穿矿区。南北宽度200～300 m，岩性以石英白云石大理岩为主，其次是白云石英片岩、二云石英片岩、二云钙质片岩。大理岩与片岩互为层状。3种片岩相互沿横向和纵向均可渐变(相变)而界线不明显。锰矿层即在片岩中顺层产出，锰矿层中的钙质较多。岩层片理倾向170(°)～190(°)，倾角多为 58(°)～75(°)。局部最缓为 41(°)。本段在区域上最大厚度为488.4 m，在详查区最大厚度为160 m，其中含锰矿的片岩厚度为20～30 m。

3)第四系(Q4)

出露面积较大，主要分布于沟谷中，为冲积洪积砂砾石层；山坡和山脊的风化残积物厚度较小，为残坡积碎石及少量腐植土，局部黄土层。

2.2 构造

矿区位于秦岭近东西向复杂构造带东端。构造受区域地层强烈褶皱和深大断裂强烈活动的制约，构造形迹十分明显而复杂。

1)褶皱

秦岭褶皱系北秦岭褶皱带的褶皱构造形迹在矿区内明显表现为地层发生倒转。包含锰矿层的中元古界宽坪群四岔口组上段(Pt2s2)，处于一小型倒转向斜的轴部，向斜两翼依次为四岔口组下段(Pt2s1)和广东坪组(Pt2gn)。轴向为近东西向，因发生倒转，显示两翼片理产状均倾向南，倾角达40(°)以上，多为60(°)～75(°)。受长期的区域及动力变质作用的结果，岩石呈现片状构造，鳞片粒状变晶结构。一组剪切节理普遍发育。

2)断裂

矿区内末见区域性大断裂构造，仅见规模较小的断层。

a F1断层

位于矿区的西北部，出露长1 000 m以上，宽1～5 m，断层走向北东70(°)左右，与褶皱轴向近于一致。倾向南东，倾角 50(°)～70(°)为逆断层，断层带两侧片岩产状变化较大，断层北侧岩石片理产状北西倾 310(°)，倾角 65(°)，断层南侧岩石片理产状南东倾160(°)左右，倾角 70(°)。断层带中岩石破碎，见碎裂岩及断层角砾岩，断层层面间有较窄的糜棱岩带和断层泥，未见矿化。

b F2断层

位于矿区中部，出露长度约500 m，断层走向南南东，倾向北东东 80(°)～85(°)，倾角 60(°)～72(°)，断裂带宽1～1.5 m，为正断层，断裂带中有断层角砾岩、糜棱岩及断层泥。断层面较粗糙。显示张性断裂特征。在断层中有方铅矿透镜体，局部地段夹黄铁矿透镜体。方铅矿及黄铁矿矿化范围均很小，尚不具工业意义。

c F3断层

位于矿区西北部，出露长约500 m，断层走向100(°)～110(°)，南南西倾，倾角 45(°)左右，断裂带宽1～2.5 m，北盘下降，为逆断层，断层面粗糙，断裂带中有糜棱岩、断层泥，局部地段有方铅矿化、黄铁矿化。黄铁矿呈星散状、浸染状。

d F4断层

位于矿区南侧，为顺层构造，断层活动形迹较弱，局部见碎裂岩及断层泥，与Pt2s2中的向斜轴重合，锰矿体产于此构造中。

2.3 矿体地质特征

2.3.1 矿体特征

杨树沟锰矿体呈近东西方向展布，矿体严格受中元古界宽坪群四岔口组上段(Pt2s2)变质岩层控制，产于大理岩层中间的夹层二云石英片岩中，矿体顶底板岩石均为二云石英片岩，局部为白云石英片岩。矿体沿走向，连续性较好，但厚度变化明显，厚度从 1.60～2.05 m 不等。走向 82(°)～90(°)，向南南东倾，倾角 41(°)～80(°)。矿体产状总体与围岩片理产状一致。矿体长 660 m，出露最高标高1 198.50m，埋藏最低标高908 m，最大斜深337 m。矿体厚度稳定1.70～3.07 m，平均厚度2.05 m，厚度变化系数6.89%。矿石品位18.09%～21.83%，平均品位19.80%，品位变化系数6.29%(图3)。

图3 杨树沟锰矿区第3勘探线剖面

2.3.2 矿石特征

1)矿石物质成分

a矿物成分

锰矿石最主要的有用矿物成分为硬锰矿，其次是软锰矿。锰矿物含量一般占矿石的40%左右。脉石矿物以方解石、石英居多，亦常见有钙铝榴石、黑云母、白云母等，偶见斜长石和角闪石。脉石矿物占60%左右。

b化学成分

锰矿石中最重要氧化物为MnO2，占25%～35%；含量最多的氧化物为SiO2、最高为58.7%，一般为40%～50%；含量次多的氧化物为 Fe2O3和FeO，一般为 1%～5%；其他氧化物有 CaO、MgO、Na2O、K2O、BaO、Al2O3、TiO2、P2O5、S等，其含量较少，合计不足10%，偶有伴生的Ag，含量最高可达15.50×10-6，一般为1×10-6～3×10-6，Au含量不足0.2×10-6；Pb、Zn含量亦极低。

2)矿石结构构造

矿石结构主要为隐晶结构和他形微粒结构，其次见有胶状结构和豆状结构，矿石构造主要是块状结构，其次是土状构造。

2.3.3 矿石类型及矿石品级

1)矿石自然类型

矿区锰矿石中主要锰矿物为单一的硬锰矿，属氧化锰矿石。

2)矿石工业类型

矿区锰矿石为冶金用锰矿石[4]。

3 控矿因素与成矿作用

3.1 控矿因素

锰矿赋存在中元古界宽坪群四岔口组上段的石英白云石大理岩层夹二云石英片岩中，矿体顶底板均为二云石英片岩。严格受二云石英片岩岩层控制，呈似层状分布。构造与矿体规模、厚度、品位变化等密切相关。

3.2 锰矿的成矿作用

区域深断裂活动及海底火山作用形成的地下热水循环体系，提供了大量成矿物质及其它相关元素，经过蕴集和迁移，在适宜的环境下沉积成矿。沉积裂陷盆地对锰矿的形成具有重要的作用[5]。

根据本区矿层与围岩分界较明显，矿石粒度从底向顶由粗变细的韵律特征；矿石锰品位大多上部稍高，矿石品位普遍较底；在锰矿层之顶板及底板，岩石中以富含Ca、Mg、CO3-2等成分的化合物为主要组份。因此，当时的气候条件比较温暖、潮湿。锰矿是在显弱还原弱碱性条件的正常盐度浅海环境中沉积的。

4 找矿标志和矿床远景

通过近年来的野外工作实践，找矿的主要标志有以下2点：

1)锰矿体严格受中元古界四岔口组石英白云石大理层夹二云石英片岩层位控制，凡有大理层夹二云石英片岩出露的部位，或多或少均能圈出一定规模的矿体；

2)断层经过的褶皱轴部往往是矿化富集部位。

在矿区的东部，有中元古界四岔口组出露的地方，其地质特征与杨树沟矿区相仿，经过踏勘工作，已发现了多个可供开发利用的锰矿点，展示了该区具有良好的找矿前景。

[1]涂金顺，郭鸿志，王振乾，等.豫西南地区成矿规律及成矿预测研究报告[R].南阳：河南省地质矿产厅第四地质调查队，1989.

[2]王建明，李铭，李胜利，等.河南朱阳关——湍源地区铅锌银矿评价报告[R].郑州：河南省地质调查院，2006.

[3]杨伯轩，王佐，张立中，等.河南省卢氏县杨树沟锰矿详查报告[R].三门峡市：河南省地质矿产勘查开发局第四地质探矿队，2007.

[4]DZT 0200-2002.铁、锰、铬矿地质勘查规范[S].

[5]万平益.巴山锰矿带地质特征、矿床成因及成矿远景分析[J].中国锰业，2002，20(3)：1-6.