甘肃青砂沟大型低品位锰矿地质特征及找矿方向

赵保青，张凤霞，袁　博，吴志鹏

(甘肃省地矿局第二地质矿产勘查院，甘肃 兰州　730020)

甘肃青砂沟大型低品位锰矿地质特征及找矿方向

赵保青，张凤霞，袁博，吴志鹏

(甘肃省地矿局第二地质矿产勘查院，甘肃 兰州730020)

摘要：甘肃省青砂沟锰矿在阿尔金走滑断裂北侧，是蓟县系地层中发现的海相沉积型大型锰矿床,介绍了区域地质背景，总结和归纳了矿床地质特征，主要从矿区地质特征、矿石质量等方面，对矿床成因类型和找矿标志进行分析，提出找矿方向。

关键词：低品位锰矿；地质特征；找矿方向

甘肃、新疆交界的阿克塞安南坝地区,于1998年发现苦水泉锰矿，有关地质勘查单位在该区断续开展了不同程度的锰矿地质勘查工作，一直未取得进展，直到2010年甘肃省第二地质矿产勘查院在本区展开锰铁多金属矿普查工作，根据1∶50 000水系沉积物测量圈定的Mn元素异常，发现并评价了青砂沟锰矿，锰矿勘查取得了重大突破，截止2013年矿区共估算锰资源量2 823万t。

1地质背景

1.1　区域地质特征

青砂沟锰矿位于阿克塞县西南约136 km处，处于塔里木地台—敦煌地块与柴达木—祁连板块结合带，经历了复杂的地质演化历史[1]。

区内出露地层主要为太古代深变质岩、元古界碳酸盐岩、古生代火山—沉积岩系以及中新生代的河湖相碎屑沉积岩，区域性断裂构造主要为阿尔金大断裂及其伴生断裂，具有韧性—韧脆性剪切特征。构造线以近东西向为主，主要表现为断裂构造。以压性、压扭性断裂为主。岩浆活动频繁，自元古代至中生代均有岩浆岩出露，一般以小岩株或岩脉状产出，岩性以酸性为主，超基性次之，中酸性再次之[2]。

在阿尔金山东段区域已发现有许多矿床，矿床的分布都严格受大地构造的控制，而且大部分都分布在阿尔金断裂带上。

工作区矿床(点)的分布不仅受大地构造的控制，也与地层、岩浆岩密切相关。安南坝铜、铁矿(化)点、加尔塔斯赤铁矿点、阿克旗铁矿点主要分布在青白口系第二岩组(Qn2)碳酸盐岩、碎屑岩夹中酸性火山中。上石炭统羊虎沟(Cy)含煤岩系控制了莫坝尔煤矿的分布。

青砂沟锰矿床、苦水泉锰矿分布在蓟县系含锰层位中，该含锰岩系为蓟县系第二岩组(Jx2)的硅质碳酸盐组合，为烟紫色含锰砂质白云岩、硅质白云岩，局部夹锰矿层。

1.2　矿区地质特征

矿区出露地层主要为蓟县系第二岩组(Jx2)和青白口系第一岩组(Qn1)。按岩性组合及含矿层特征，可将蓟县系第二岩组(Jx2)划分为6个岩性段，每个岩性段构成1个从碎屑岩到碳酸盐岩的沉积韵律，其中第四岩性段和第六岩性段发育有不纯碳酸盐岩过渡带，形成含锰矿层。青白口系第一岩组(Qn1)岩性组合底部为碳酸盐岩，上部为碎屑岩，反映了1套由海进到海退的沉积韵律，见图1。

矿区断裂构造较为发育，主要为近东西向发育在青白口系第一岩组(Qn1)和蓟县系第二岩组(Jx2)间的地层分界断裂和与之相伴生的次级构造。

矿区内侵入岩主要有分布在东南部的海西期二长花岗岩岩体，其次为沿构造分布的二长花岗岩、细中粒黑云母花岗闪长岩、细中粒角闪石英二长闪长岩等岩脉。

在本区展开的1∶50 000水系沉积物测量共圈定出了两个Mn元素异常，其中As1异常分布于赛马沟，异常由Mg、Cd、Mn组成，Mn峰值为11 000×10-6，一般含量为2 000×10-6~7 000×10-6，异常强度高，规模大。As2异常位于青砂沟，异常由Mn、P、Fe、Ti、Ca、Mg组成，异常套合较好。其中Mn峰值为6 819×10-6， Ti峰值为4 973×10-6，P元素一般在500×10-6~800×10-6之间，异常强度高，规模大。在这个综合异常中发现了青砂沟锰矿。

1 第四系；2 青白口系第一岩组第一岩性段；3 蓟县系第二岩组第六岩性段；4 蓟县系第二岩组第五岩性段；5 蓟县系第二岩组第四岩性段；6 蓟县系第二岩组第三岩性段；7 蓟县系第二岩组第二岩性段；8 蓟县系第二岩组第一岩性段；9 海西期侵入岩；10 断层/地质体界限；11 向斜轴；12 勘探线；13 锰矿层及编号

图1甘肃省阿克塞县青砂沟锰矿地质概况

2矿床地质特征

2.1　矿体特征

矿体受层位和岩性(及岩石组合)的严格控制，赋存在含锰白云质砂岩中，矿石与围岩呈渐变关系，需依靠化学分析结果确定其界线。依据工业指标推荐书，经采样分析Mn含量>8%的圈定为锰矿体，Mn含量>11%的为工业矿体(氧化矿为12%)。全矿区共圈出两个矿体群61条矿体。其中：工业矿体22条，低品位矿体39条。

1)Ⅰ号矿体群受Ⅰ号含锰层位控制，地表出露范围为21~16勘探线，长1 900 m。倾向为150(°)~170(°)，倾角40(°)~49(°)之间。矿体群向东延伸至16勘探线后尖灭，向西延伸至21号勘探线,然后被上更新统洪积物覆盖。矿体群向深部延伸为东浅西深，有明显的侧伏现象，控制最大深度为553 m(钻孔ZK 1503)，在其2 770 m标高以下，未控制到矿体零点边界。最浅为16勘探线，仅为地表槽探TC1601工程控制。Ⅰ号矿体群均为较规则层状—似层状，共圈出36条矿体，其中：工业矿体15条，低品位矿体21条，矿体长度为86~1 900 m不等，矿体平均厚度一般为0.58~7.26 m不等，厚度变化系数25.11%~108.09%。Mn平均品位在8.3%~15.41%之间。

2)Ⅱ号矿体群分布在Ⅰ号矿体南300 m处，地表出露范围为4~24勘探线，深部出露范围为0~36勘探线。Ⅱ号矿体群倾向较为稳定，在170(°)~182(°)之间，向深部产状变陡，地表倾角46(°)~52(°)，深部为59(°)~64(°)。控制最大深度为422 m。Ⅱ号矿体群向西过青砂沟后为品位在3%~7%之间的锰矿化体，向东未封闭。Ⅱ号矿体群均为层状—似层状，共圈出25条矿体，其中：工业矿体7条，低品位矿体18条。矿体长度为94~900 m不等，矿体平均厚度为0.52~6.64 m，厚度变化系数12.18%~116.21%。Mn平均品位在8.09%~15.48%之间。品位变化系数2.51%~23.19%。

其他分属矿体群的各小矿体形状亦多为似层状、透镜状，他们的形态、矿石特征与主矿体基本一致，距主矿体上下盘距离通常是0.5~10 m，其他矿体均平行于主矿体展布。

另外，在Ⅱ号矿体群南150 m处分布有宽8~15 m，Mn品位在5%~8%之间的MnⅢ号矿化体。

2.2　矿石特征

经室内显微镜下观察，矿石中锰矿物主要是硬锰矿，次为菱锰矿；铁矿物含量很少，见有黄铁矿和褐铁矿；脉石矿物以石英为主，其次是长石、绿泥石、绢云母和白云石。矿石的结构主要为胶状结构、隐晶结构、粒状变晶结构。构造主要有块状构造、微脉浸染状构造、网格状构造。

矿石的有益组分主要为锰，次为铁。其他组分因含量低，不具工业意义。

矿石自然类型按矿物成分划分，地表主要为氧化锰矿石，深部为碳酸锰矿石。按构造可分为层状锰矿石、网格状锰矿石。

2.3　矿体顶底板围岩

青砂沟含矿层顶板为含硬锰矿化的硅质白云岩、粉微晶白云岩，底板为碎裂的钙质粉砂岩、硅质粉砂岩。矿体赋存在含锰白云质砂岩中。

矿体内夹石主要为含锰白云质砂岩。在矿体底部可见锰矿石与紫红色含泥质粉砂岩互层，层厚5~10 cm。

2.4　矿石氧化带

通过物相分析，青砂沟锰矿氧化带深度最浅约在地表以下19 m以上,Ⅰ号矿体群氧化带深度大致37~102 m，平均深度为72 m，Ⅱ号矿体群氧化带深度大致为19~193 m，平均深度为67 m。氧化带的发育与构造裂隙、弯曲褶皱、矿体的埋深有关，在16勘探线构造发育，氧化带深度约在193 m。原因是成矿后的构造作用及岩脉侵入带来大量的气液使碳酸锰矿石氧化形成。矿体在第四系覆盖的情况下，其氧化深度比裸露地表的矿体要高，如24号勘探线矿体裸露地表，矿石氧化深度仅为19 m，氧化作用对碳酸锰矿石有富集作用，主要是有覆盖物时，含锰白云质砂岩在地表附近受水、生物等因素的作用，岩石中的钙、镁、炭和氧等较活泼元素分解而流失，而硅、锰和泥质留下后，相对富集形成次生氧化锰矿石。

2.5　矿石加工技术性能

为了研究矿石的加工技术性能，确定矿石的选矿工艺流程，委托长沙矿冶研究院有限责任公司于2012年初对甘肃省阿克塞县青砂沟锰矿石的地表氧化矿和原生矿分别开展了较为详细的工艺矿物学和矿石的可选性试验研究。

1) 氧化矿选矿试验

试验结果表明该矿氧化矿石原矿品位低、可选性差，采用机械选矿方法无法进行有效富集，而采用还原焙烧—磨细—酸性浸出的湿法冶金工艺可获得较好指标。

以锰品位11.04%的氧化锰矿为原料，经还原焙烧，煤用量为矿粉量7.5%、焙烧温度850℃、焙烧时间90 min；经自然冷却后，破碎、磨细成0.15 mm(100目)矿粉，加硫酸、使矿粉中的锰浸取进入溶液，浸出温度80℃，时间3 h，矿酸比1∶0.42，液固比4∶1。总回收率为82.26%。

2) 原生矿选矿试验

深部原生矿锰品位及其他元素含量与试验样(地表氧化矿)相近，烧失率有明显增加(由11.14%增加至16.46%)。99.51%的锰为碳酸锰，对酸浸极为有利。故采用岩心样不经焙烧，直接进行磨细—酸浸探索试验，进行酸用量和入浸粒度试验。矿酸比1∶0.42时浸出率为99.72%，可以粗磨入浸，锰金属总回收率为82.86%。

采用还原焙烧—酸浸工艺，锰金属总回收率可达82.86%。通过经济技术论证，认为青砂沟锰矿在当前经济技术条件下开发利用是经济的。

3找矿方向

3.1　找矿标志

1) 青砂沟锰矿分布在阿尔金走滑断裂的北侧，其地貌特征为阿尔金山前岛弧状分布的低缓山区。

2) 青砂沟锰矿体产出严格受蓟县系第二岩组沉积地层碎屑岩—碳酸盐岩控制，锰矿赋存于碳酸盐岩微晶白云岩与白云质砂岩中。钙泥质细碎屑岩向碳酸盐类沉积的岩性过渡带控制矿体产出，因此，该地层岩性是本区锰矿找矿标志。

3) 区内含锰矿层氧化带露头，表面风化呈黑色或褐黑色渲染，在地表呈带状分布，是找矿的直接标志。

4) 1∶50 000水系沉积物测量综合异常中的Mn元素是锰的间接找矿标志。

3.2　找矿方向

综合研究表明，阿尔金东段成矿地质背景优异，具有良好的成矿远景，我们根据含锰层位地质特征，矿床成矿模式，对青砂沟锰矿及外围进行预测：根据青砂沟锰矿矿床类型，层状矿体的特征预测，在下列范围内矿体有一定的延伸，可能发现新的矿体。

MnⅠ号含矿层15勘探线钻孔ZK1503已经见矿，依据矿床类型和矿体层状分布的特点，判定其相邻勘探线范围内有一定的矿石量，并且沿矿体倾向向深部可能有一定的延伸。

MnⅡ号含矿层矿体两端未封闭，52勘探线见矿体顶板，表明矿体沿走向有进一步的延伸，还可以进一步施工探矿工程，扩大锰矿石量。

MnⅢ号矿化体在地表有一定的规模，类比Ⅰ、Ⅱ号含矿层，其沉积环境和地质背景相类似，深部有可能赋存一定的矿体。

因此青砂沟锰矿向深部、向矿体两端施工更多的钻孔，可提高矿体控制程度，增大资源量。

赛马沟地区与已发现的青砂沟锰矿处于同一含矿层位，矿化体出露为宽缓背斜的核部，走向长>3 km，剥蚀程度较低，受构造破坏较小，其水系沉积物异常强度，规模、峰值(Mn峰值为11 000×10-6，一般含量为2 000×10-6~7 000×10-6)均高于青砂沟地区水系沉积物异常中的Mn异常，具有一定的找矿远景。

通过进一步的工作，预计青砂沟锰矿及外围还具有找到1~2处大(中)型矿床的潜力，使全区锰资源量达到5 000万t以上。

4结语

通过综合分析青砂沟锰矿地质特征及外围地质调查，认为青砂沟锰矿体产出严格受蓟县系第二岩组沉积地层碎屑岩—碳酸盐岩控制，锰矿富含在碳酸盐岩微晶白云岩与白云质砂岩中，蓟县系第二岩组钙泥质细碎屑岩向碳酸盐类沉积的岩性过渡带可作为青砂沟锰矿及外围确定找矿方向的主要依据。

参考文献：

[1]张新虎,刘建宏,徐家乐，等.再论甘肃省板块构造[J]. 甘肃地质学报，2005，14(2)：1-10.

[2]毛德宝，钟长汀，牛广华，等. 阿尔金成矿带成矿规律与找矿预测[J]. 西北地质， 2006，39(2)：114- 127.

Features and Mine Direction in Mn-mine Geology with

Low Grade in Qingshagou of Gansu

ZHAO Baoqing, ZHANG Fengxia, YUAN Bo, WU Zhipeng

(SecondInstituteofGeologyandMineralResources,GansuBureauofGelolgyand

MineralExplorationandDevelopment,Lanzhou,Gansu730020,China)

Abstract:Qingshagou mine goes sliding fracture in North, as is the formation in marine type of large Mn deposit. It also introduces regional geological background, conclusion and antibody in deposit geological features with main mine geological situation, including ore quality, aspects, deposit causes and mine logo to propose a mine direction.

Key words:Manganese ore with low grade; Geological feature; Prospecting direction

中图分类号：P618.32

文献标识码：A

doi：10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2015.01.004

作者简介：赵保青(1965-)，男，甘肃定西人，高级工程师，研究方向：矿产勘查，手机：18919196618，E-mail：138939168@qq.com.

收稿日期：2014-09-18