桂西荣华锰矿控矿因素和矿层划分研究

裴秋明，李社宏，苑鸿庆，周旻玥，曾 诚, 刘胜涛

(1. 桂林理工大学 地球科学学院，广西桂林 541004；2. 广西地质工程中心重点实验室，广西桂林 541004；3. 中国石油冀东油田分公司，河北唐山 063000; 4. 中国石油新疆油田分公司采油一厂, 新疆克拉玛依 834000)

桂西荣华锰矿控矿因素和矿层划分研究

裴秋明1,2，李社宏1,2，苑鸿庆1,2，周旻玥1，曾 诚3, 刘胜涛4

(1. 桂林理工大学 地球科学学院，广西桂林 541004；2. 广西地质工程中心重点实验室，广西桂林 541004；3. 中国石油冀东油田分公司，河北唐山 063000; 4. 中国石油新疆油田分公司采油一厂, 新疆克拉玛依 834000)

桂西是我国最重要的锰矿富集地区之一。近年来在德保县荣华乡新发现了锰帽型矿床，锰矿体赋存于中三叠统百逢组碎屑岩系中。前人对该层位的锰矿研究很少，本文首次结合深部钻探工程，对矿床控矿因素及矿层空间展布进行了研究。钻探工程识别出了6个矿层，其中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ矿层稳定，空间上延续性较好。荣华锰矿床的形成是地层岩性、构造条件、地貌特征与古气候因素等多种因素综合作用的结果。矿体的空间展布、规模及其形态等主要受地层和构造因素控制，而该区持续的温暖潮湿气候和有利的地形地貌因素是后期氧化锰矿富集的重要条件。深部钻探工程揭示了原生碳酸锰矿(品位：6.65%～8.20%)的存在，该区深部碳酸锰矿具有较大找矿潜力。

荣华锰矿 控矿因素 矿层划分 百逢组

Pei Qiu-ming, Li She-hong, Yuan Hong-qing, Zhou Min-yue,Zeng cheng,Liu Sheng-tao. Ore-controlling factors and orebed division of the Ronghua manganese deposit in western Guangxi[J]. Geology and Exploration, 2014, 50(2):0226-0233.

桂西是我国最重要的锰矿富集地区之一，该区矿床具有分布相对集中(主要沿古陆块边缘分布)，时代广泛(从元古代到新生代)，贫矿多、富矿少，往往有特定含矿层位等特点(陈仁义等，2004；邱俊等，2009；孙家富，1995；Liuetal., 1996；Fanetal., 1999)。大量学者对广西各含锰地层的聚锰环境及成矿规律进行了研究总结(李明声，1986；曾友寅，1989；茹延锵等，1992；陈仁义等，2004；李升福等，2009；秦元奎等，2010)。概括起来，该区域赋矿地层主要有上泥盆统榴江组(D3l)、上泥盆统五指山组(D3w)、下石炭统大塘阶(C1d)及三叠系北泗组(T1b)。各赋矿地层内一般含有几个到十几个矿层，其中Ⅱ～Ⅳ矿层是主要的工业矿层，这些研究总结对进一步找矿起到了重要作用。近年来新发现的桂西荣华锰矿赋存于中三叠统百逢组(T2bf)地层中，前人研究很少。笔者首次结合勘查工作，对荣华锰矿床控矿因素和矿层划分等方面进行探讨，旨在探讨矿床成矿规律，分析找矿远景,为该区后期锰矿勘查和研究工作提供资料。

1 地质背景

图1 荣华锰矿地质简图(据李升福等，2009及注释①修编)Fig.1 Geological sketch of Ronghua manganese deposit in Guangxi Province(after Li et al., 2009 and annotation①) 1-第四系；2-三叠系百逢组第一段；3-三叠系百逢组第二段；4-三叠系罗楼组；5-矿体及其编号； 6-产状；7-背斜构造；8-断 层；9-三叠系成锰沉积盆地；10-台地；11-研究区位置1-Quaternary; 2-1st member of the middle Triassic Baifeng Formation; 3-2nd member of the Triassic Baifeng Formation;4-lower Triassic Luolou Formation; 5-manganese orebody and number; 6-occurrence; 7- anticline; 8-fault; 9- Triassic manganese-forming sedi- mentary basin; 10-platform; 11-study area

荣华锰矿位于右江盆地(图1)，属于华南褶皱系西南部(杨怀宇，2010)。右江盆地在晚古生代-中三叠世为典型的浅水台地-深水台间海槽间列的“棋盘式”盆地(杜远生，2013)，处于欠补偿环境(曾允孚等，1995a)。从中三叠世开始古特提斯洋板块向北东俯冲，挤压加剧，右江盆地进入强烈拗陷阶段(陈洪德等，1990)，造成区内普遍厚达5000m的陆源碎屑浊流沉积(张锦泉等，1994)。三叠系末古特提斯洋闭合，在印支运动强烈影响下，全区抬升地表，结束了海相沉积历史，之后在新构造运动的作用下，陆相盆地经后期改造形成现今的格局。在盆地构造演化过程中，伴随着大量的锰矿成矿事件(曾允孚等，1995b；梅冥相等，2004；郑宽兵等，2004)，例如大新锰矿床、天等锰矿床等。这些矿床在物质来源、成矿机制和分布规律等方面，都与盆地的发展有着密切的关系。本区荣华锰矿正位于右江盆地中心地区，构造演化对成矿具有重要影响作用。

研究区主要出露中二叠统茅口组碳酸盐岩、下三叠统罗楼组碳酸盐岩、中三叠统百逢组碎屑沉积岩。一系列北东向背斜、向斜等褶皱构造控制二叠系至三叠系沉积岩系的分布，少量断裂发育，图1。氧化锰矿体呈层状分布于下三叠统罗楼组碳酸盐岩之上和中三叠统百逢组第一段浊积砾岩层之下的泥岩、泥质粉砂岩中。矿区目前发现多条工业矿体，走向延伸250～2600m，由6层组成，单矿层厚0.5～3.3m，主矿层延续稳定，其余矿层差异性较大。在近地表为氧化锰矿贫锰矿石，主要锰矿物有水羟锰矿、硬锰矿、软锰矿，此外还可见褐铁矿、黄铁矿、金红石及粘土矿物等，深部发现有碳酸锰矿化。该矿床氧化锰矿的空间分布特征与法郎组(滇东南)和北泗组锰矿相似，但含锰岩系有很大差异，荣华锰矿产于泥岩、泥质粉砂岩之中，而法郎组、北泗组锰矿主要产于碳酸盐岩、硅质岩中。

2 控矿因素分析

据广西风化锰矿床“三类七型”划分法(特征对比见图2)，荣华锰矿床氧化带部分为典型的锰帽型矿床。氧化锰矿是由含锰岩石或胚胎矿在有利的气候和构造条件下，经大气、水、生物等多种营力的综合作用而发生氧化、分解形成(Ostwald，1988)，笔者综合考虑地层岩相、构造条件、地貌特征与古气候因素，对荣华锰矿的控矿因素作如下分析探讨。

2.1 地层岩性因素

地层条件对于控制沉积矿床和沉积变质矿床以及火山-沉积变质矿床的分布，具有头等重要意义(袁见齐等，1985)，含锰岩层的存在是矿床形成的物质基础(李明声，1986)。出露地层为三叠系中统百逢组、下统罗楼组，二叠系茅口组，其中罗楼组与茅口组主要为一套碳酸盐岩沉积，野外露头上与百逢组碎屑岩整合接触。百逢组为本区的含矿层位，主要为一套碎屑岩沉积，以泥岩、泥质粉砂岩及砂岩为主。百逢组进一步可分为三段，锰矿床即分布于中三叠统百逢组第一段底部，呈缓倾斜顺层产出，具有典型的层控特征。百逢组第一段顶部发育典型的重力流沉积，砂砾岩磨圆度高，分选差，粒径变化范围大，砾岩风化表面及裂隙中见大量锰染，特征明显；中下部主要为泥岩，夹泥质粉砂岩、粉砂岩，靠近第二段顶部岩石粒径变大，逐渐过渡为细-中砂岩。对比荣华锰矿和东平锰矿的含矿地层和岩性特征(图3)，东平锰矿区含矿层位为下三叠统北泗组，主要为一套含锰泥质灰岩、硅质灰岩，局部夹中酸性火山岩、火山碎屑岩，共划分为13个锰矿层。东平锰矿处于海盆中半封闭环境-靠近台地的海湾(茹延锵等，1992)，陆源碎屑较少且底板岩石中硅质含量高。而百逢组地层含矿地层以泥岩等碎屑岩系为主，可划分为6个矿层，钻孔中见百逢组的特征化石-菊石，时间上晚于北泗组。岩性上的巨大差异及百逢组广泛发育的浊流沉积也显示了沉积环境的巨大变迁，这些差异性都显示出百逢组地层是三叠系中不同于北泗组的一个新的锰矿含矿层位。

图2 广西氧化锰矿床三类七型特征综合对比图(据刘腾飞，1997)Fig.2 Comprehensive comparison of oxidized manganese ore deposits in Guangxi(after Liu,1997)

图3 荣华锰矿与东平锰矿含锰地层对比简图Fig.3 Sketch comparison of Mn-bearing strata between the Ronghua manganese deposit and Dongping manganese deposit 1-泥岩；2-粉砂岩；3-泥质粉砂岩；4-砂岩；5-灰岩；6-泥质灰岩；7-砾岩；8-锰矿层及其编号；9-压缩符；10- 下三叠统罗楼组；11-下三叠统马脚岭组；12-下三叠统北泗组；13-中三叠统百逢组1-mudstone; 2-fine siltstone; 3-muddy siltstone; 4-sandstone; 5-limestone; 6-argillaceous limestone; 7-conglomerate; 8-manganese mineralization and its number; 9- symbol of compression; 10- lower Triassic Luolou Formation; 11- Majiaoling formation in lower Triassic; 12- lower Triassic Beisi Formation; 13- middle Triassic Baifeng Formation

2.2 构造因素

区域上本区经历了广西运动、印支运动等剧烈的构造运动，统计显示自中元古代以来，广西地区经历的较为明显的构造运动共有19 次之多(刘腾飞，1997)，在构造活动的作用下，区域内形成性质各异、纵横交错、规模不一的断裂构造，这些深大断裂、断裂带对整个区域格局具有深远影响，同时这些构造运动也直接为次生锰矿的形成提供了动力。

研究区出现的构造主要有荣华向斜、F1断裂、那庙背斜，见图1。

褶皱控矿：荣华向斜为研究区最大的褶皱构造，分布全区，影响了区内地层基本空间格架。那庙背斜为荣华乡那庙居民区附近的一隐伏背斜，背斜核部是罗楼组碳酸盐岩，整体呈北西西向分布，背斜翼部为百逢组第一段地层，在北西部抬起，沿东南部延伸。该背斜影响了矿体的空间分布，使得矿体在核部延伸方向急剧改变，本次勘查工作根据核部附近的矿化线索以及考虑背斜构造控制作用进行追踪，在该隐伏背斜的另一翼发现的4号矿体(主矿体)，4号矿体呈倒放的“7”字型。

断裂破矿：F1为研究区内规模较大的断层，为一北东向的逆断层，使得研究区北部由东向西延伸的矿体错断，断距达500m，形成现在的1号和3号矿体的分布格局。在断层破碎带可见丰富的断层角砾岩，破碎的岩石表面锰染强烈。该断层的存在影响了矿体的连续性和规模，同时断层的活动也产生了更多的裂隙等，利于后期成矿，但该断层对研究区南部3号和4号矿体影响不大。

此外，区内岩石中发育节理及裂隙等构造，这些微裂缝的存在为后期风化淋滤作用提供了大量的容矿空间和运移通道，是氧化锰矿形成和富集的有利条件之一。锰质在运移过程中，会形成锰染，在裂隙发育部位尤其明显，穿层的裂隙中亦可见条带状锰矿和“丁”字形矿石结构。整体而言，区内氧化锰矿体实际上是同一矿带在不同部位的出露，在地层及构造等因素综合作用下形成矿体现在的分布格局。

2.3 气候条件

大多数次生氧化锰矿床均分布在热带或亚热带地区，研究显示温度升高能显著提高岩石的风化速率(Bradyetal.，1994)，温暖潮湿的气候条件是氧化锰矿形成的重要条件之一(Nahonetal.，1990)。整个桂西地区地处低纬度的亚热带温润气候区，古气候学研究表明，包含研究区在内的整个华南地区在渐新世-中新世之交开始出现气候的重大转型，原先炎热干旱的气候开始被温暖潮湿的气候所替代，并在随后出现了氧化锰矿的大规模成矿(Lietal., 2007)，且这种气候一直延续到现在，这种高温多雨的气候为加速基岩分解、形成风化壳和风化矿床提供了良好条件。气候条件也是研究区及周边大旺、东平、天等锰矿等一系列锰矿在表层均有风化淋滤型锰矿(化)的一个重要原因。

2.4 地形地貌

地形地貌特征对氧化锰矿床的形成也有不可忽视的作用。地形地貌及含锰层的产状是控制风化型氧化锰矿床的规模、氧化深度及富集程度的重要因素(封远汉，1995)。研究区属于中低山到丘陵地形地貌，坡度相对平缓，在宽缓的荣华向斜的影响下，含矿层在近地表随地层起伏并反复出现，使得后期风化作用更有效的进行。这种相对平缓的地势也使得剥蚀作用相对减弱，氧化速度大于剥蚀速度，氧化矿得以保存而不被大量破坏，并形成具有一定规模的锰帽型氧化矿床。

北西部与罗楼组整合接触，地形较一致，保留了矿体；东南部与茅口组不整合接触，地形突然变为孤峰，不利于矿体保留，暂未发现矿体。

3 矿层划分

锰矿体在平面上可以划分为5个，层控特征明显，荣华锰矿在纵向上矿体表现出很好的分层性。无论是地表工程还是钻探工程中，下三叠统罗楼组灰岩与百逢组碎屑岩界限均清晰易辨，因此以罗楼组和百逢组的界限为基准，综合野外露头、探槽(剥土)工程、钻探工程、浅井工程等单工程所揭露的矿层垂向分布及岩石组合特征，将矿层从下至上化为分6个矿层，中间为5个夹层，Ⅵ层之上、Ⅰ层之下为矿床的顶底板。6个矿层中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ层稳定，空间上延续性较好，其他三层Ⅰ、Ⅴ、Ⅵ层延续性相对较差，各矿层既相互联系共生又有各自特征。

图5 21～24勘探线纵剖面图Fig.5 Vertical section from exploration line No. 21 to No. 24 1-中三叠统百逢组；2-下三叠统罗楼组；3-矿层及其编号；4-剥土工程；5-钻孔工程1-lower Triassic Luolou Fm.; 2-middle Triassic Baifeng Fm.; 3-manganese mineralization and number; 4-trench; 5-borehole engineering

Ⅰ矿层主体分布于那庙背斜以北，为泥岩与含锰层互层，靠近深部罗楼组碳酸盐岩，在氧化界面之上。受F1断裂和那庙背斜影响改变延伸方向，在两翼出露的矿体产状变化明显。

Ⅱ矿层延伸较稳定，分布广泛，为泥岩与含锰层互层并夹少量花斑状锰矿石，部分地段有垂直裂隙充填的次生氧化锰薄片，矿层靠近第一层和第三层，与Ⅲ矿层往往同时存在。那庙背斜北翼矿体走向近北西，平那庙背斜南翼矿体走向近北东。矿层品位10.07%～26.01%。

Ⅲ矿层是目前发现的最稳定的氧化锰矿层，主要分布在那庙背斜南翼，矿体为泥岩与含锰层互层，局部地段夹土状、胶状氧化锰矿石，走向最长延伸约1660m，倾向延伸20～210m。矿层平均厚度2.79m，矿层平均品位17.43%。

Ⅳ号矿层往往与Ⅲ矿层一起存在，该矿层中土状、胶状氧化锰矿石含量明显增多，矿层上下顶底板锰染现象普遍。矿层分4段，最长约1160m，最短约180m，倾向延伸20～200m。矿层平均品位17.35%。

Ⅴ和Ⅵ矿层不稳定，延长短，延深浅，为风化淋滤而成，多为土状或胶状，局部地段见有层状锰矿石。

矿层顶板主要为土黄色或灰白色泥岩、粉砂质泥岩。岩石结构松散，具弱粘性。地层保留层面构造，倾角在地表变化较大，主要集中在8°～45°。地层内混杂少量灰色、灰白色致密泥岩碎块，为原岩风化作用产物，顶板岩石中普遍存在锰染。矿层底板岩性与顶板差异不大，颜色以灰色、灰白色为主，但岩石粒径有所增大，在部分钻孔中见黑色中-粗粒砂岩，锰染不明显。夹层主要为薄层状、条带状和条纹状泥岩，泥岩呈灰白色，单层厚0.1～5cm，大多集中在0.5～2cm。部分泥岩呈小透镜状，夹在氧化矿石中。夹石中泥岩结构松散，具有弱粘性，见水易溶解。其中Ⅱ-Ⅲ、Ⅲ-Ⅳ、Ⅳ-Ⅴ中含锰碎块较其他夹层明显增多，且在岩石表面及裂隙中锰染现象更普遍，各夹层厚度及含锰量见表1。

表1 研究区夹层厚度及含锰量统计表Table 1 The thickness and manganese ore grade of the intercalary strata in the study area

注：数据引自注释②。

通过矿层划分及对比，可以更直观地发现矿体层控性明显(图4、5)，整个锰矿带延伸稳定，矿层受深部碳酸盐岩层面起伏控制，氧化锰矿均分布于罗楼组灰岩之上，百逢组第一段重力流沉积之下，该分布规律可以作为该层位找矿的一个重要标志。垂向上，各矿层之间的间距变化较大，这可能与地形因素相关；Ⅲ、Ⅳ矿层总体厚度较稳定，局部厚薄有变化，且大多同时产出，Ⅱ号矿层变化趋势与Ⅲ、Ⅳ号类似，但幅度更大，其他矿层在研究区少量或零星产出，规律性较弱。横向上，除Ⅲ、Ⅳ矿层延伸稳定以外，其他各矿层延伸距离差异明显，但矿层集中尖灭部位较为一致。各矿层之间、同一矿层不同部位之间，矿石品位均较低，大多为10%～15%，变化不大。通过矿层划分，了解各个矿层的延伸及尖灭情况，有利于后期对矿层进行追索发现等，这种平面上及垂向上的分布和空间赋存规律在沉积-锰帽型矿床中可能具有普遍性，对其他地区矿床的研究工作亦具有一定的参考价值。

4 找矿远景分析

锰的聚集和沉淀主要受介质的物理化学性质控制(唐云凤等，2011)。有关矿物学的研究表明：氧化锰矿的次生富集过程就是Mn的价态从二价完全向四价(部分三价)转变的过程(李建威等，2004)。因此在不同的沉积环境下，尤其是在氧化还原环境的改变下，锰的赋存状态会发生变化。对沉积锰矿床而言，锰矿床中会呈现典型的垂向分布规律，即下部为原生碳酸锰矿，上部为次生氧化锰矿，这在国内多个锰矿床中都可找到实例，如大新锰矿(曾友寅，1991)、贵池唐田锰矿(许卫等，2002)、东平锰矿(刘腾飞，1996)等，不止我国，世界上大部分沉积型锰矿在矿体顶部或周边往往有锰帽型锰矿(Haa, 2011; Polgarietal., 2011，雷英凭等，2008)。笔者在那庙背斜的南北翼的深部钻探工程(ZK2002及ZK1501)均发现原生碳酸锰矿存在，通过分析化验，品位在6.65%～8.20%(检测单位：广西壮族自治区冶金产品质量监督检测站，检验依据/方法：GB/T1506-2002(Mn))。在研究区尤其是那庙背斜南翼的4号矿体氧化带深部，原生碳酸锰矿极有可能广泛分布，具有重要的找矿远景，值得后期勘查工作重视。

除研究区深部以外，区域上整个桂西地区也具有重要的找矿远景。桂西地区百逢组地层广泛出露，盆地保存完好，尤其以三叠系厚度巨大、分布广泛、浊流沉积碎屑岩相发育为鲜明特色(叶太平等，2013)；右江盆地经历了独特的构造演化历程，该区具有持续的温暖潮湿气候条件以及相对低缓的地形特征等，具备有利的成锰条件组合，含矿前景良好。

5 小结

(1) 荣华锰矿床的形成是地层岩性、构造条件、地貌特征与古气候因素等多种因素综合作用的结果。矿体赋存在中三叠统百逢组第一段下部泥岩、泥质粉砂岩岩中，顺层分布；区内背向斜控制矿体整体空间分布、小规模东北向断层错断矿体，影响其连续性；小节理、断裂、气候条件和有利的地形地貌为成矿提供了良好条件。

(2) 共分划分出6个矿层，其中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ层分布稳定，为主矿层，其余矿层差异性较大。矿层顶底板岩性较一致，夹层除Ⅴ-Ⅵ层以外，其他各夹层的厚度及含锰量变化较小。

(3) 研究指出区内深部原生碳酸锰矿可能广泛分布，值得后期勘查工作重视；同时在区域上，桂西地区百逢组地层具有良好的锰矿成矿潜力。

[注释]

① 桂林理工大学勘察设计研究院. 2013. 广西德保县荣华矿区那庙矿段氧化锰矿补充详查报告[R]

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Ore-controlling Factors and Orebed Division of the Ronghua Manganese Deposit in Western Guangxi

PEI Qiu-ming1,2, LI She-hong1,2, YUAN Hong-qing1,2, ZHOU Min-yue1, ZENG Cheng3, LIU Sheng-tao4

(1. School of Earth Sciences, Guilin University of Technology, Guilin, Guangxi 541004; 2. Key Laboratory of Geological Engineering Centre of Guangxi, Guilin, Guangxi 541004; 3. China National Petroleum Corporation Jidong Oilfield Company, Tangshan, Hebei 063000; 4. China National Petroleum Corporation Xinjiang Oilfield Company No.1 Production Plant, Karamay, Xinjiang 834000)

Western Guangxi is one of the manganese ore enrichment areas in China. In recent years, a manganese-hat deposit has been discovered in Ronghua town, Debao county. It occurs mainly in Mn-bearing clastic rock series of the Triassic Baifeng Formation. This study analyzes ore-controlling factors and distribution of this manganese deposit combined with deep drilling results. The ore bodies can be divided into 6 seams in vertical direction. And the No.II, III and IV seams have good continuity in space. A combination of lithological, tectonic, geomorphological and climatic controls the formation of the Ronghua manganese deposit. The spatial distribution, scale and morphologies of the ore bodies are mainly controlled by the stratigraphic and structural factors. The continuous warm humid climate and favorable landforms are two important conditions for manganese oxide minerals enrichment. The existence of manganese carbonate ore (ore grade:6.65%～8.20%) is revealed by deep drilling indicative of a great prospecting potential in this area.

Ronghua manganese deposit, ore-control factors, orebed division, Baifeng Formation

2013-10-18；

2013-12-08；[责任编辑]郝情情。

桂林理工大学人才引进资金资助(gg201103)和教育部地质工程中心开放基金联合资助。

裴秋明(1989年—)，男，在读硕士研究生，主要从事矿产勘查研究。E-mail: peiqm2010@163.com。

李社宏(1977年—)，男，桂林理工大学副教授，主要从事矿产勘查与评价。E-mail: shehong_li@sohu.com。

P571+P621

A

0495-5331(2014)02-0226-8