黔东南地区南华纪锰矿地质地球化学特征

2013-12-19 03:04王佳武李代平蒋天锐
地质与勘探 2013年6期
关键词:含锰岩系大塘

覃 英,王佳武,李代平,蒋天锐

(1.贵州省地质矿产勘查开发局一○三地质大队,贵州铜仁 554300;2.贵州省地质调查院,贵州贵阳 550005)

黔东南地区是指镇远-三穗-天柱-锦屏-黎平-从江等地区,区内南华纪大塘坡期海相沉积锰矿主要分布在从江县小黄、岜扒、高增、广界、八当等地,黎平县的肇兴-水口及龙安-张鲁等地区也有含矿层分布。近几年的锰矿地质勘查,在从江县提交了八处中型规模锰矿床,在黎平县龙安一带有重要的发现,结合毗邻的湖南靖州板团地区锰矿找矿进展和区域锰矿成矿规律的分析,认为区内锰矿具有较好的找矿前景。

目前,国内外学者对黔东锰矿研究较多,但对黔东南南华纪锰矿地质、矿床地球化学特征研究很少,目前区内含锰岩系分布变化、沉积成锰盆地及其沉积物地球化学特征尚无系统的研究资料,研究程度较低。因此,开展该区锰矿地质、地球化学特征的研究,分析其沉积成矿环境、成矿条件及成矿特征,对本区锰矿成矿规律的研究与预测、找矿工作的部署具有重要意义。

1 区域地质背景

黔东南锰矿区大地构造位于江南造山带的南段(见图1),处于贵州、湖南和广西三省区交界处。区

图1 研究区大地构造简图Fig.1 Simplified map showing tectonic setting of the study area

内锰矿产于南华系富禄组之上大塘坡组下部的黑色岩系中,大塘坡组时限为662.9~630Ma之间(尹崇玉,2006),位于晚前寒武纪长安组、南沱组冰期之间的间冰期。以黔东铜仁松桃地区为代表的南华纪“大塘坡式”锰矿的成因目前尚有生物沉积成因、生物化学沉积成因、火山喷发沉积成因、热水沉积成因、碳酸盐岩(钙帽)沉积成因及古天然气渗漏沉积成因等观点,对黔东南地区类似的锰矿缺乏系统深入研究。

黔东南地区锰矿产出层位与黔渝湘毗邻的松桃、秀山、花垣等地矿一致,即均产于南华系大塘坡组下部黑色炭质页岩中,是Rodinia超大陆裂解过程中的一次事件沉积。

新元古代大塘坡期黔东南地区位于扬子古陆与华夏古陆之间。大地构造背景分析表明,从扬子陆块向东南方向海水由浅到深,依次可划分为浅海盆地相、斜坡相、深海盆地相3个相区(图2)。黔东南地区位于斜坡相区和深海盆地相区。区内发现的锰矿主要位于为深海盆地相区,斜坡相区目前尚未发现锰矿床(点)。黔渝湘毗邻的松桃、秀山、花垣地区锰矿则为浅海盆地相成矿,由此导致这两个区的沉积与成矿特征存在较大的差异。

浅海盆地相区,即新晃-玉屏-三穗-台江一线的北西地区,含锰岩系沉积建造为炭质页岩、菱锰矿、凝灰岩组合,本相区含锰大于15m地段,一般有锰矿产出,是主要的成锰区域;斜坡相区东界大致位于天柱白市-高酿-雷山一线的北西地区,为炭质细碎屑岩、含锰泥岩组合,含锰岩系厚度仅2~4m,没有锰矿的沉积;深海盆地相区,即黎平-从江地区,含锰岩系沉积建造为含锰炭质页岩、硅质页岩组合,含锰岩系厚度3~5m,有锰矿的沉积。

黔东南地区出露的地层为南华系长安组-南坨组-黎家坡组等地层,普遍遭受区域浅变质作用,现以从江八当锰矿区为代表进行叙述。

长安组(Nh1c):为深水冰碛岩,岩性为灰、灰绿色块状含砾砂质粘土岩夹含砾不等粒岩屑石英杂砂岩、粉砂岩及粘土岩;厚1898m,黎平德顺~肇兴一带最厚。

富禄组(Nh1f):为深水重力流碎屑岩沉积,上部为浅灰、黄灰色块状钙质岩屑砂岩、岩屑石英杂砂岩、含砾岩屑杂砂岩及灰色块状含砾粘土岩;中部为灰绿色厚层至块状不等粒岩屑砂岩,含较多黑色矿物;下部为灰色块状岩屑石英杂砂岩,偶见水平条带。厚度800m。

大塘坡组(Nh1d):为含锰岩系,岩性为灰、深灰、灰黑色粉砂质粘土岩、硅质岩、含粉砂质粘土岩夹菱锰矿。与下伏富禄组整合接触。按其岩性分为两段:第一段为黑色炭质粘土岩、凝灰质粘土岩夹菱锰矿层,厚度3.0 ~8.0m;第二段:为浅灰、灰、灰黄、灰绿色块状泥质粉砂岩、粉至细砂岩及细砂岩。该岩性段厚约60~100m。

南沱组(Nh2n):岩性上部为浅紫、浅灰黄、浅灰禄色块状含砾粉砂质粘土岩;下部为灰黄、灰绿色块状含砾粉至细砂岩,厚约80~130m。为海相沉积,未见典型的冰碛岩,为深水盆地相高密度块体重力流沉积相沉积。与下伏地层大塘坡组呈整合接触。

区域构造线呈北东向及北北东向展布,黔东南地区锰矿处于三江-湖南通道一带的北东向的三江同生断裂带上(杨瑞东等,2010),分布于北东向小黄向斜、龙安向斜的轴部地区,毗邻肇兴向斜含锰岩系的含矿性尚未作出评价。在新元古代长安-大塘坡期,由于三江同生断裂强烈下降,导致从江高增-黎平肇兴-中朝-湖南靖州一带地处深水盆地相环境,沉积巨厚的深水重力流碎屑岩、含砾砂岩等冰水沉积层,总厚度最大达到3000m以上。区内锰矿主要沿从江的高增-小黄-肇兴及黎平县的德顺的龙安-张鲁一线呈北东向分布。

表1 从江八当锰矿区ZK001含锰岩系剖面Table 1 Column showing Mn-bearing series of the drill well ZK001 in Badang,Congjiang

2 含锰岩系与成矿特征

南华系大塘坡组第一段黑色岩系称为含锰岩系。如前所述,黔东南地区含锰岩系沉积建造为含锰炭质页岩、硅质页岩组合,为深海盆地相沉积成矿,区内锰矿与黔东铜仁松桃地区锰矿有较大的区别,主要是含锰岩系及矿体厚度薄,矿石炭质含量少,硅铝质含量较高,层纹状构造发育等。

矿石中主要含锰矿物有菱锰矿、钙菱锰矿、锰方解石,其它矿物组份有炭质有机质、粘土矿物、石英、玉髓、黄铁矿、方解石等;矿石结构有胶状结构、泥晶结构、显微晶粒结构和碎裂结构;矿石构造以块状构造为主,次为层纹状构造、条带状构造。

块状菱锰矿主要见于锰矿体的中部,是区内的主要锰矿石类型,它由泥晶菱锰矿构成,伴有炭质有机质、粘土矿物,结构致密,分布均一,矿石锰品位一般在18%~20%。

纹层状及胶状菱锰矿:多见于矿层的底部,即表1中的(1)矿层,矿石由深灰色菱锰矿、钙菱锰矿、锰方解石与浅色石英、玉髓、黄铁矿、方解石互层组成条纹及层纹状构造,局部见胶状结构,花斑状及包卷状构造,偶尔出现腊硅锰石[Mn6Si10(OH)6]呈脉状和显微层状产出。

区内锰矿含锰岩系岩相组合与结构以从江八当锰矿为代表,由下而上细分7层,见表1。

根据对锰矿层系统取样分析,其Mn 15.05% ~26.48%,平均 18.36%;P 0.07% ~0.88%,平均0.235%;SiO223.64% ~55.79%,平均 34.71%;TFe 0.94% ~3.66%,平均2.52%;Al2O39.13% ~14.25%,CaO 5.77% ~10.48%,MgO 1.88% ~2.72%,烧失量 12.64% ~23.92%;S 1.34% ~1.95%。矿石主要组份与铜仁松桃主要锰矿床相比,SiO2、Al2O3明显偏高,CaO、MgO、As烧失量则明显偏低,说明两区锰矿沉积成矿环境的差异导致锰矿石物质组份和结构构造的差异。

依据对从江八当锰矿的勘查成果资料,很多地段锰矿层与下伏富禄组含砾砂岩直接接触,与底板砂岩直接接触的矿层多为纹层状锰矿层,即为表1中的(1)矿层,矿层与底板含砾砂岩没有炭质页岩或含锰炭质页岩过渡沉积层。

3 地球化学特征

3.1 微量元素含量特征

黔东南地区的从江高增、八当及黎平龙安等锰矿区的含锰岩系中的炭质页岩、菱锰矿石进行了微量元素测试分析(表2),在从江八当锰矿详查中,锰矿石除主要组份之外,S 1.34% ~1.95%,Co(21.4~42.0)×10-6,Pb(41.9 ~89.1)×10-6,Zn(58.5~114)×10-6,Cu(17.3 ~23.4)×10-6,Au(0.05 ~0.22)× 10-6,Ag(4.2 ~ 4.55)× 10-6,As(101 ~123)×10-6,Ni(5.64 ~20.1)×10-6。

为了研究区内锰矿含矿岩段不同岩矿石元素含量的差异性特征,对从江八当锰矿区PD6号坑道附近富禄组顶部白云岩到含锰岩系进行系统取样分析,测试分析结果见表3。

表2 黔东南主要锰矿区炭质页岩、菱锰矿石微量元素测试分析结果统计表(×10-6)Table 2 Statistics of trace elements in carbonaceous shale and layered rhodochrosite in southeastern Guizhou Province(×10-6)

表3 黔东南从江八当锰矿区含锰岩段岩矿石微量元素测试分析结果表(%)Table 3 Trace element content of the Mn-bearing series in Badang,Congjiang,Guizhou Province(%)

表4 黔东南地区南华系锰矿含锰碳酸盐岩碳、氧稳定同位素测试分析结果(‰)Table 4 Stable oxygen and carbon isotopes of manganese carbonates in the Nanhuaian manganese deposit of southeastern Guizhou Province(‰)

3.2 碳、氧同位素特征

为研究黔东南地区南华系含锰碳酸盐岩的碳、氧同位素特征,本次在从江八当锰矿区采集菱锰矿和白云岩样品,送中国科学院地质所重点实验室进行碳、氧同位素测试分析。其结果见表4。

4 讨论

4.1 南华纪早期沉积相与沉积环境特征

新元古代南华纪早期沉积环境特征从扬子地块向东南方向,即从黔中往黔东南方向,海水由浅到深,古地理环境依次可划分为浅海盆地相、斜坡相、深海盆地相(见图3),黔东南黎平-从江等地区地处深海盆地相区,该区长安组及富禄组沉积物厚度巨大,其黎平肇兴剖面长安组厚1898m,富禄组约厚800 m,该区一般厚度多在2500~3000m,具有深水重力流、浊流及冰水混杂沉积特征,分析认为这一阶段地壳活动强烈,地壳强烈拉张与下陷、地震、火山等活动较为频繁,因此裂谷盆地沉降降速率大,盆地的补偿充填速度快,造成沉积层厚度巨大,该区沉积物主要由石英、长石、岩屑、粉砂、粘土及少量砾石组成,结构成熟度和成分成熟度相对较高,具有远程搬运的特点,分析其沉积物来源于扬子古陆与华夏古陆两个方向。而往北西方向迅速变薄,其它天柱、三穗地区铁丝坳组一般厚度25~35m,其三穗兴隆剖面铁丝坳组厚36.66m,沉积物具有河湖相砾砂互层沉积的特点,具有砾石粗大、结构不均、分选差、混杂堆积的特点,结构成熟度和成分成熟度低,沉积物则主要来源于扬子古陆方向。

大塘坡早期,随着间冰期气候变暖和地壳活动强度的减弱,间冰期的温室效应控制着南华纪锰矿形成环境,也控制着南华纪锰矿分布。这一阶段,研究区因离古陆较远,地壳相对稳定,因此沉积物源来量有限,盆地处于饥饿状态,含锰岩系及矿层沉积厚度较薄,一般含锰岩系仅4~5m(如图4),最厚不大于9m,通常含锰岩系厚度大于5m地段一般有锰矿产出。通常锰在氧化条件下形成+4价态的氧化锰沉淀,在缺氧或厌氧还原条件下,形成+2价锰沉淀,区内锰矿都是以+2价锰沉淀成矿(菱锰矿),但因沉积环境不同,致使不同相区锰矿床含矿建造和矿石组构有较大差异。浅海盆地相区(铜仁松桃)为炭质页岩、菱锰矿建造,矿石中炭质、有机质及钙、镁碳酸盐类矿物含量相对较高,并含有少量陆源碎屑类矿物;深海盆地相区为炭硅质页岩及及菱锰矿建造,矿石中炭质、有机质含量明显减少,硅、铝质组份含量明显增高,陆源碎屑类矿物极少。锰矿层中炭质、有机质的含量一定程度上反应了成锰期微生物的繁盛情况,区内锰矿石炭质、有机质含量少,说明成锰期深水盆地相区微生物不如浅海盆地相区繁盛,生物及生物化学成矿作用相对要弱。

4.2 沉积成矿作用与沉积矿物学特征

黔东铜仁松桃“大塘坡式”锰矿是Rodinia超大陆裂解阶段脊内浅海裂谷盆地厌氧还原水体中甲烷喷气作用的成矿。黔东南地区锰矿则是Rodinia超大陆裂解阶段脊外深海盆地沉积成矿(王砚耕,2012)。区内从江高增、八当及邑扒等锰矿床均以块状矿石为主,次为层纹状锰矿石和条带状锰矿石,锰矿体中沉积纹层发育,不同类型的矿石具有分层结构特征,块状矿石主要分布于矿体的中上部,层纹状锰矿石位于下部,条带状锰矿主要分布矿体的上部,锰矿物主要藻泥(微)晶菱锰矿,蚀变微弱,其间硅质玉髓、石英较少,且主要分布于矿体下部的层纹状锰矿石中,据此认为区内锰矿形成主要是以化学、生物化学沉积成矿。但是,矿床有热水或热水喷流成矿的痕迹(杨瑞东,2010)。本次对从江八当锰矿的研究中,发现锰矿层与下伏富禄组含砾砂岩直接接触,没有过渡沉积层,说明沉积成矿与Rodinia超大陆裂解中火山、喷流等突发地质事件成矿有关联;在含锰岩系及锰矿层中也发现一些热水沉积成因的矿物与构造,如锰矿体下部的纹层状菱锰矿则具胶状及层纹状构造,其胶状结构它主要由灰白色乳胶状硅质玉髓和菱锰矿组成,具胶状结构和条带状构造;层纹状构造则由毫米级的灰白色玉髓、石英和与深色菱锰矿互层,这些层纹状构造受后期构造改造发生强烈变形挠曲。分析认为,这种硅质玉髓、石英和菱锰矿互层,很有可能是成矿期阵发性热水喷流沉积作用所形成;除此之外,矿层中的含凝灰岩锰质粘土岩中也具纹层状结构,凝灰岩中含有较多玻屑、晶屑,表明锰矿沉积成矿中,有多期次火山、火山喷气及相伴的热液活动,含锰岩系中的数层火山凝灰岩是火山作用的记录。

Rodinia超大陆裂解过程中,派生出许多小断裂和裂隙,是火山喷气或热液活动的通道,同时也是成为古天然渗漏的通道(周琦等,2013);裂解作用伴随的火山喷发活动及其放气作用,不仅形成火山岩和火山碎屑岩,而且改变了盆地的氧化还原环境,并把锰质带入盆地中,为成矿提供了部分锰物质来源(王砚耕,2012),同时是引发下伏较厚长安组地层中古天然气渗漏作用的直接原因。因此裂解及喷气作用往往在盆地中形成了水温的高异常区,使得这些区域微生物异常繁盛,造成盆地的缺氧或厌氧还原还境,并随着成矿物质的不断增加,氧化还原条件的改变,造成矿物质的淀积,形成碳酸锰矿或透镜状白云岩,由此,在锰矿区含锰岩系及下伏地层中形成了下透镜状白云岩、上菱锰矿相互关联的剖面结构。本区锰矿硅质岩发育,含矿岩系中见有大量的火山灰、纹层结构的石英玉髓等沉积物,说明成锰期沿同生断裂热液活动、火山活动较频繁,锰质来源丰富,为此同生断裂带所控制的沉积成锰盆地是区内锰矿成矿最为有利成矿区域,也是下步找矿重点靶区。

4.3 沉积含锰岩系微量元素地球化学特征

通过分析从江高增、八当及黎平龙安3个矿区含矿岩系测试结果,发现如下规律与认识:

(1)矿石中 Li、Be、Sc、Ni、Cr、Co、V 、Mo、Rb、Pb、Cs、Th、U等含量较高,与产于寒武系底部天柱大河边热水喷流沉积重晶石矿区中含矿层(黑层)中的成矿组份有相似性,Co、Ni、Cr、V 富集说明成锰期成矿物源与地幔物质有联系,这反应了处于裂谷盆地中心地段的黔东南地区,成锰盆地的深大断裂带可能深切地壳到地幔,地幔物质有可能通过这些断裂以热液、喷气或火山等方式进入盆地。

(2)矿石中 Pb、Zn、Ni、Cr、Co、V 含量明显高于围岩中炭质页岩的含量,且Pb、Co、V等元素明显高于上地壳的平均值,说明成矿期有热液活动。

(3)含锰岩系之下的富禄组透镜白云岩及砂岩铁含量明显高于锰含量,Mn/Fe<1,而上伏含锰岩系及锰矿层铁含量明显低于锰含量,Mn/Fe>1,这反应了成矿期间铁和锰的强烈分异。

(4)富禄组顶部透镜白云岩与上覆含锰黑色岩系中的 Cu、Pb、Zn、Ni、Cr、Co 含量等级相当,没有明显的变化规律,透镜状白云岩中铁平均含量与锰矿石中铁的平均含量相近,说明透镜状白云岩与上伏地层中的锰矿成矿机理相同,成矿物质来源一致。

(5)含钴锰矿一般为深部热流体成矿(杨瑞东,2010),热水沉积矿床相对富含Cu和Ni,贫Co,Co/Ni<1是热水沉积的矿床(谢建成等,2006),U/Th>1也是热水沉积矿床的重要特点(夏邦栋等,1995)。但研究区含锰岩系则明显定富含Co、Cu,贫Ni,区内锰矿区Ni含量明显低于Co的含量,这些锰矿区含锰岩系中无论菱锰矿或炭质页岩,Co/Ni均大于1。其高增锰矿区菱锰矿和炭质页岩平均Co/Ni分别为1.85、2.38,U/Th 为 0.51,小于 1;八当锰矿区菱锰矿和炭质页岩平均Co/Ni分别为2.00、5.26;龙安锰矿区炭质页岩平均Co/Ni为1.79。这说明本区锰矿不是热水沉积成因矿床。

综上所述,区内锰矿含锰岩系与地幔物质关联度较大的d区元素相对较为富集,并有Cu、Pb、Zn、Ni等中低温热液矿化的指示元素活动的痕迹,但各矿区Co/Ni均大于1,U/Th<1,分析认为成矿物质主要来自地壳深部,沉积成锰期间有热液活动参与,这说明处于裂谷盆地中心地段的黔东南地区,成锰期锰盆中的深大断裂带可能有阵发性、间歇性的火山、热液等作用,但反应矿床成因的主要指示元素的比值分析,矿床不属热水沉积矿床范畴,据此分析认为成矿物质主要以火山、火山喷气、热液等方式进入沉积成锰盆地,但沉积成矿作用主要为化学及生物化学方式沉积成矿。

4.4 碳酸盐岩C、O同位素特征

黔东南地区沉积碳酸锰矿及其下伏白云岩C、O稳定同位素存在明显的负偏移(表4),其含锰岩系中的菱锰矿 δ13C 在 -8.90‰ ~ -9.20‰,平均为-9.05‰,下伏透镜状白云岩 δ13C 在 -8.80‰ ~-10.30‰,平 均 为 -9.17‰;菱 锰 矿 δ18O 在-7.60‰ ~ -8.10‰,平均为 -7.85‰,下伏透镜状白云岩 δ18O 在 -5.80‰ ~ -10.10‰,平均为-7.257‰,菱锰矿与下伏白云岩C、O稳定同位素十分接近,变化幅度较小,说明菱锰矿与白云岩成矿物质来源及成因是一致的,沉积成矿环境是相对稳定的。

黔东铜仁松桃地区沉积碳酸锰矿δ13C在-8.016‰ ~ -10.698‰之间(高兴基,1984),湖南民乐锰矿 δ13C 在 -8.19‰ ~ -12.98‰之间,与黔东南地区C稳定非常接近,但黔东铜仁、松桃锰矿O位素在-2.43‰~-15.32‰,变化幅度较黔东南锰矿区大,据此认为,黔东铜仁松桃锰矿与黔东南从江、黎平锰矿成矿机制与成矿物质来源一致,其成矿物质来源均可能来自地壳深部,但成锰期沉积成锰盆地氧化还原条件则存在较大的差异,氧同位素变化小,说明处在深水盆地相的黔东南地区氧化还原环境变化相对较小。

根据杨振强等(1999)通过对国内外近百个与热水沉积作用有关的矿床的研究成果,热水沉积作用所形成的碳酸岩的碳同位素δ13C(PDB)值不低于-8‰,δ18O 不高于 -7.0‰,是热水沉积碳酸盐岩所具有的碳、氧同位素特征。由此认为,黔东南地区南华系锰矿不属于热水或热水喷流沉积成矿,而主要是以正常化学与生物化学方式沉积成矿或形成碳酸盐岩。

从以上测试结果分析,该区成锰期的气体可能是无机气体,如果是有机气体(甲烷)氧化后的CO2,如果结合进碳酸盐岩中的碳同位素会非常的负,一般在-45‰~60‰,即使有成岩作用的缓冲作用,也不至于升至-10‰左右;火山或热液喷出的CO2的同位素在-6‰左右。而区内锰矿石赋存在黑色页岩中,在富有机质沉积中,会发生广泛细菌硫酸盐还原作用,消耗有机质,释放出CO2,提高水体的碱度,促使碳酸盐沉淀,这种碳的同位素一般在-8‰~15‰之间,这就很好地解释区内菱锰矿碳同位素负偏及其矿床的形成。

5 结论

黔东南地区南华纪大塘坡期海相沉积锰矿分布在从江-黎平NNE向向斜构造轴部地区,通过对区域锰矿成矿地质背景、沉积地层厚度岩相、矿床特征及沉积地球化学特征的研究,认为黔东南地区锰矿具有如下特征:

(1)黔东南地区锰矿形成于深海盆地相环境,沉积建造为含锰炭质页岩、硅质页岩组合。其沉积成锰盆地的形成与发展受从江-黎平-靖州同生深大断裂带的控制,新元古化南华纪早期(长安-富禄期)研究区地壳拉张、裂陷及沉降等活动强烈,沉积厚度巨大;而大塘坡早期则地壳趋于稳定,强度减弱,Rodinia超大陆裂解及其伴随火山、气液带来大量锰质,间冰期的温室效应控制着锰质的沉积成矿。

(2)根据对矿层结构及矿物组份的研究,锰矿层中有多层凝灰岩的产出,矿层及含锰岩系中可见较多的火山碎屑矿物,锰矿层下部的纹层状菱锰矿具乳胶状结构,菱锰矿与浅色硅质玉髓、石英、方解石组成及条纹条带状构造。分析认为成锰早期热液活动相对强烈,其锰矿下部的纹层状菱锰矿层热水或热水喷流成矿的痕迹更明显,但进入主成矿阶段,地壳活动逐渐趋于稳定,盆地中锰质的浓度达到较高的丰度,并随着成锰期沉积盆地中阵发性、间歇性火山及热液活动、喷气作用及由此引发的古天然气渗漏作用,导致沉积成锰地环境的改变,促使锰质的快速沉淀,该阶段的沉积成矿作用以化学和生物化学为主,

(3)通过含锰岩系常量元素的研究,发现矿石中 Li、Be、Sc、Ni、Cr、Co、V 、Mo、Rb、Pb、Cs 、Th、U 等含量较高,这此元素与地幔物质关联度较大,矿石中Pb、Zn、Ni、Cr、Co、V 高于炭质页岩围岩中的含量,说明有 Cu、Pb、Zn、Ni等中低温热液活动的痕迹,据此分析认为区内锰矿成矿物质主要来自地壳深部,成矿物质来源主要通过火山、火山气液等方式带入沉积盆地。

(4)通过微量元素分析研究,发现区内所有矿区炭质页岩及菱锰矿Co/Ni均大1,U/Th<1,据此矿床不属热水沉积矿床,因此区内锰矿沉积成矿作用主要为化学及生物化学成矿方式成矿。

(5)通过C、O同位素分析研究,发现菱锰矿δ13C平均为-9.05‰,下伏透镜状白云岩δ13C平均为 -9.17‰;菱锰矿 δ13O平均为 -7.85‰,下伏透镜状白云岩 δ18O平均为 -7.257‰。从 C、O同位素的变化幅度判断,也说明黔东南地区南华系锰矿总体不属于热水或热水喷流沉积成矿,菱锰矿与下伏白云岩形成机制相同,成锰期的喷气作用主要来源于火山或地壳深部,以及由此引发的引发古天然气渗漏作用,可能为壳幔源无机成因天然气。

致谢 本课题同位素样品测试得到中国科学院地质与地球物理研究陈代钏教授支持与帮助,论文编撰先后得到陈代钏教授、贵州省地矿局冯济洲研究员、中国地质大学杜远生教授的精心指导,并提出了许多宝贵的修改意见,在此向他们表示衷心感谢!

[注释]

① 高兴基.1984.松桃地区早震旦世锰矿成矿条件及找矿方向[R].

② 贵州省地矿局101地质大队.2013.贵州省从江县八当锰详查地质报告[R].

③ 贵州省地矿局103地质大队.2012.黔东地区南华系锰矿资源潜力评价报告[R].

④ 王砚耕.2012.Rodinia超大陆演化与南华纪锰矿的成矿[R].

⑤ 杨坤光.2012.华南及贵州区域构造问题[R].

Bureau of Geology and Mineral Deposits.1982.Geology records of Guizhou Province[M].Beijing:Geological Publishing House:5-48(in Chinese)

Cheng Guo-fan,Li Da-you,Zhang Quan-li,Li Ji-lin,Meng Kang-yuan.2005.The discovery of Leng shuitang manganese ore deposits in Liping county and its economic geology significance[J].Geology of Guizhou,22(2):109 -111(in Chinese with English abstract)

Dai Chuan-gu,Yang Da-huan.2001.Structural characteristic of Southeast Guizhou area[J].Geology of Guizhou,18(1):2 -6(in Chinese with English abstract)

Dai Chuan-gu,Chen Jian-shu,Lu Ding-biao,Ma Hui-zhen,Wang Xuehua.2010.Appearance and geologic significance of Caledonian movement in Southeastern Guizhou,China and its adjacent area[J].Geological Bulletin of China,29(4):530-534(in Chinese with English abstract)

Geological Publishing House.1982.[M].Geology records of Guizhou Province,5 -48(in Chinese with English abstract)

Liu Xun-feng,Wang Qing-sheng,Gao Xing-ji.1989.Menganese deposits of Guizhou,China[M].Guiyang:Guizhou People’s Publishing House:129-187(in Chinese)

Ma Rui-shi.2006.New thought about the tectonic evolution of the South China with discussion on several problem of the Cathaysian Old Land[J].Journal of China Universities,12(4):486 -456(in Chinese with English abstract)

Shu Liang-shu.2012.An analysis of principal features of tectonic evolution in South China Block [J].Geological Bulletin of China,31(7):1035-1053(in Chinese with English abstract)

Wang Jian.2000.Neoproterozoic rifting history of South China:Significance to Rodinia breakup[M].Beijing:Geological Publishing House:1-146(in Chinese)

Wang Jian,Liu Bao-jun,Pan Gui-tang.2001.Neoproterozoic rifting history of South China significance to Rodinia breakup[J].Journal of Mineralogy and Petrology,21(3):135 -145(in Chinese with English abstract)

Wang Jian,Duan Tai-zhong,Xie Yuan,Wang Zheng-jiang,Hao Ming,Liu Wei.2012.The tectonic evolution and its oil and gas prospect of southeast margin of Yangtze Block[J].Geological Bulletin of China,31(11):1739-1749(in Chinese with English abstract)

Wang Yan-geng.1996.Major geoevents and regional geological features of Guizhou[J].Geology of Guizhou,13(2):99 -104(in Chinese)

Wang Yan-geng,Wang Lai-xing,Zhu Shun-cai.1985.The depositional environment and manganese mineralization for Datangpo Fm in East Guizhou[M].Guiyang:Guizhou People’s Press:1-100(in Chinese)

Xie Jian-cheng,Du Jian-hua.2006.The geological and geochemical characteristics of manganese-bearing sequences of Guichi,Anhui Province,East China[J].Geological Review,52(3):387 -393(in Chinese with English abstract)

Xu Xiao-song,Huang Hui-qiong,Liu Bao-jun.1991.The sedimentollgy and origin of early Sinian manganese deposits form the Datangpo Formation,South China[J].Acta Sedimentologica Sinica,9(1):63 -72(in Chinese with English abstract)

Yang Rui-dong,Gao Jun-bo,Wei Huai-rui,Xu Li-qun,Wen Xue-feng,Wei Xiao.2010.Sediment geochemical character of manganese deposit of Datangpo Stage,Neoproterozoic in Gaozeng,Congjiang County,Guizhou Province,China[J].Acta Geologica Sinica,84(12):1781-1790(in Chinese with English abstract)

Yang Zhen-Qiang,Chen Kai-xu,Zhai Li-na.1999.Isotopic tracing of carbon sources for organic and hydrothermal mineralization[J].Geology and Mineral of South China,(2):59 - 65(in Chinese with English abstract)

Yin Chong-yu,Wang Yan-geng,Tang Feng.2006.SHRIMPⅡU-Pb Zircon Date from the Nanhuan Datangpo Formation in Songtao County,Guizhou Province [J].Acta Geologica Sinica,80(2):274 -278(in Chinese with English abstract)

Zhou Qi,Du Yuan-sheng,Qin Ying,Zhang Ming-qiao,Hou Bing-de.2007.The discoveries and geological significance about the structure of ancient natural gas seepage in Nanhua period early time at Datangpo along Songtao county in Guizhou province[J].Earth Science:Journal of Chia University of Geosciences,32(supplement):33-40(in Chinese with English abstract)

Zhou Qi,Du Yuan-sheng.2012.Ancient natural gas seepage and manganese mineralization:A case study of‘Datangpo type’manganese of Nanhua Period along southeast of Guizhou Province[M].Beijing:Geological Publishing House:1-96(in Chinese)

Zhou Qi,Du Yuan-sheng,Qin Ying.2013.Ancient natural gas seepage sedimentary-type manganese metallogenic system and ore-forming model:A case study of‘Datangpo type’manganese deposits formed in rift basin of Nanhua Period along Guizhou-Hunan-Chongqing border area[J].Mineral Deposits,32(3):457 -466(in Chinese with English abstract)

Zhou Qi.2008.Geological and geochemical chracteristics of cold seep carbonates for Neoproterozoic Nanhua Period and their significance for manganese ore deposits in East Guizhou[D].Wuhan:China U-niversity of Geosciences:1-104(in Chinese with English abstract)

Zhou Qi,Du Yuan-sheng,Yan Jia-xin.2007.Geological and geochemical characteristics of the cold seep carbonates in the Early Nanhua Sys-tem in Datangpo,Songtao,Guizhou Province[J].Earth Science:Journal of Chia University of Geosciences,32(6):845 -852(in Chinese with English abstract)

[附中文参考文献]

程国繁,李大友,张权莉,李基林,孟康元.2005.黎平县冷水塘锰矿的发现及其经济地质意义[J].贵州地质,22(2):109-111

戴传固,杨大欢.2001.黔东南地区构造特征[J].贵州地质,18(1):2-6

戴传固,陈建书,卢定彪,马会珍,王雪华.2010.黔东南及邻区加里东运动的表现及地质意义[J].地质通报,29(4):530-534

贵州省地质矿产局.1982.贵州省区域地质志[M].北京:地质出版社:5-48

刘巽锋,王庆生,高兴基.1989.贵州锰矿地质[M].贵阳:贵州人民出版社:129-187

马瑞士.2006.华南构造演化新思考兼论华夏古陆说中的几个问题[J].高校地质学报,12(4):486 -456

舒良树.2012.华南构造演化的基本特征[J].地质通报,31(7):1035-1053

王 剑.2000.华南新元古代裂谷盆地沉积演化-兼论与Rodinia解体的关系[M].北京:地质出版社:1-146

王 剑,刘宝珺,潘桂棠.2001.华南新元古代裂谷盆地演化-Rodinia超大陆解体的前奏[J].矿物岩石,21(3):135-145

王 剑,段太忠,谢 渊,汪正江,郝 明,刘 伟.2012.扬子地块东南缘大地构造演化及其油气地质意义[J].地质通报,31(11):1739-1749

王砚耕.1996.贵州主要地质事件与区域地质特征[J].贵州地质,13(2):99-104

王砚耕,王来兴,朱顺才.1985.贵州东部大塘坡组地层沉积环境和成锰作用[M].贵阳:贵州人民出版社:1-100

谢建成,杜建华,许 卫,杨晓勇.2006.安徽贵池地区含锰岩系地质地球化学特征[J].地质论评,52(3):396 -408

许效松,黄慧琼,刘宝珺.1991.上扬子地块早震旦世大塘坡期锰矿成因和沉积学[J].沉积学报,9(1):63-72

杨瑞东,高军波,程玛莉,魏怀瑞,许利群,文雪峰,魏 晓.2010.贵州从江高增新元古代大塘坡组锰矿沉积地球化学特征[J].地质学报,84(12):1781-1790

杨振强,陈开旭,翟丽娜.1999.生物成矿和热水成矿中碳来源的同位素示踪[J].华南地质与矿产,(2):59-65

尹崇玉,王砚耕,唐 烽.2006.贵州松桃南华系大塘坡组凝灰岩锆石SHRIMPⅡU-Pb年龄[J].地质学报,80(2):274-278

周 琦.2008.黔东新元古代南华纪早期冷泉碳酸盐岩地球化学特征及对锰矿的控矿意义[D].武汉:中国地质大学(武汉):1-104

周 琦,杜远生,覃 英,张命桥,侯宾德.2007.贵州省松桃县大塘坡南华纪早期古天然气渗漏构造的发现及其地质意义[J].地球科学—中国地质大学学报,32(增刊):33-40

周 琦,杜远生.2012.古天然气渗漏与锰矿成矿—以黔东地区南华纪“大塘坡式”锰矿为例[M].北京:地质出版社:1-96

周 琦,杜远生,覃 英.2013.古天然气渗漏沉积型锰矿床成矿系统与成矿模式—以黔湘渝毗邻区南华纪“大塘坡式”锰矿为例[J].矿床地质,32(3):457 -466

周 琦,杜远生,颜佳新.2007.贵州省松桃县大塘坡地区南华系早期冷泉碳酸盐岩的地球化学特征[J].地球科学—中国地质大学学报,32(6):845-852

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