新疆阿克陶县奥尔托喀讷什锰矿矿床成因探讨及找矿预测

黄 河，苏雅拉图

(正元国际矿业有限公司，北京 100080)

奥尔托喀讷什锰矿床(下文简称“奥矿”)位于新疆西昆仑木吉—阿克塞钦Au、Cu、Fe三级成矿带上，现阶段在成矿带内已发现中小型富锰矿床多处，奥尔托喀讷什锰矿工作程度较高，已获得较大成果，是成矿带内最为重要的矿床，其找矿环境佳，前景好，通过对该矿床的详细研究将有效指导外围找矿，为外围找矿提供理论支撑。本文是根据近几年来取得的勘探成果和矿山实际生产情况，简要介绍该矿床地质特征，并对该区域未来找矿预测提出几点预测，以供参考。

1 区域地质概况

奥矿位于塔里木—华北板块与羌塘(中间)板块接触部位北侧，塔里木微板块的西昆仑北缘古生代复合沟弧带内。区内地层以古生代、中生代地层为主，少量古元古界及新生代地层，地层层序不齐全，受构造活动影响，相互叠置关系表现复杂。

区内出露地层主要为志留系、石炭系、二叠系、白垩系、第四系。其中志留系为碎屑岩—碳酸盐岩系，下石炭统为一套基性火山岩，上石炭统为一套碳酸盐岩—碎屑岩建造，下二叠统为碎屑岩—火山碎屑岩夹薄层碳酸盐建造，第四系主要为河流沉积物、冰碛物。奥矿赋存于上石炭统喀拉阿特河组一套灰岩地层中。

以空贝利—木札令断裂为界，北侧为塔里木—华北板块塔里木微板块西昆仑北缘古生代复合沟弧带，发育近东西向的褶皱和断裂。南侧为羌塘(中间)板块北羌塘微板块阿克赛钦早古生代陆缘盆地，褶皱、断裂均有发育，以近东西向或北北西向断裂为主，且多具逆冲特征。

与矿带关系最密切的主要褶皱为玛尔坎土山复背斜：位于昆盖山主脊以北，沿玛尔坎土山—江塔克—喀什喀苏一带展布，轴线走向近东西向，卷入褶皱的地层有上石炭统和下二叠统，该背斜为一轴面南倾的紧闭同斜复式背斜，其最初的发生时间与晚古生代裂陷槽的俯冲、闭合有关，晚期在早更新世末，由于大规模由南向北逆冲推覆构造作用使其同轴叠加而复杂化。

区域岩浆活动不发育，仅出露早二叠世火山岩。火山岩呈夹层状整合产于下二叠统玛尔坎雀库塞山组海相沉积岩中，岩石类型以以中性岩、火山碎屑岩类为主，少量基性岩、熔岩类，为一套安山质岩石为主的玄武岩—安山岩—英安岩组合。

2 矿床地质特征

2.1 矿区地层

矿区地层由老到新依次为石炭系上统喀拉阿特河组(C2k)、二叠系下统玛尔坎雀库塞山组(P1m)、白垩系上统库克拜组(K2k)。

石炭系上统喀拉阿特河组(C2k)：主要分布在勘查区玛尔坎苏河两侧，其地层产状整体趋势为北东—南西向展布，该层为赋矿层位，大致分为3个岩性段：

第1岩性段(C2k1)：岩性为生物碎屑角砾灰岩夹薄层微晶灰岩：呈灰白色含生物碎屑微晶、细晶粒屑结构，块状构造，岩石主要由粒度细小的碳酸盐矿物方解石组成，其含量约65%，生物碎屑呈棒状、圆状，主要由骨纤构成，分布不均匀，约占15%，见介形虫、有孔虫等。

第2岩性段(C2k2)：砂屑灰岩：灰白色—灰色，砂屑结构，块状构造，其碎屑物多为灰岩碎屑和方解石碎屑。

第3岩性段(C2k3) ：岩性为含碳泥质灰岩夹薄层细晶灰岩：呈灰黑色，风化面呈浅灰色，微晶、泥晶结构，层状构造。锰矿体赋存于该层位。与上伏地层呈断层接触。

二叠系下统玛尔坎雀库塞山组(P1m)：分布于玛尔坎苏河两侧，为赋矿层位顶板围岩，其北翼出露薄，南翼较厚，岩性为蚀变安山岩。与上伏地层呈断层接触。

白垩系上统库克拜组(K2k)：分布于玛尔坎苏河北部，其出露面积较大，岩性主要为砂砾岩。与上伏地层呈断层接触。

2.2 矿区构造

伴随着长期、多期次的构造活动，矿区构造形态较为复杂，褶皱构造、断裂构造均较发育，且多继承了区域性构造的特征。

2.2.1 褶皱构造

矿区背斜构造为区域玛尔坎土山复背斜的西延部分，在矿区表现为单一的背斜构造，背斜核部大致位于玛尔坎苏河位置，背斜轴走向总体呈近东西向。背斜两翼地层基本对称，核部为石炭系地层，两翼为二叠系地层。总体看，背斜北翼产状较陡，倾角为75(°)～88(°)，南翼稍缓，倾角为65(°)～70(°)，目前矿区发现的锰矿体赋存于该背斜北翼，与地层产状基本一致。

2.2.2 断裂构造

1)区域性断裂

F1断层：为乌赤别里山口断裂(F48)的西延部分，总体呈近东西向展布，断层面产状倾向5(°)～20(°)，倾角65(°)～78(°)，为上白垩统库克拜组(K2k)与新近系中新统乌恰群克孜洛依组层(N1k)的分界线，断层性质为正断层。

F2断层：为卡拉特河断裂(F49)的西延部分，总体呈近东西向展布，在勘查区中段微向北凸，呈微弧形，断层面产状倾向173(°)～200(°)，倾角35(°)～83(°)，该断层为二叠系下统玛尔坎雀库塞山组(P1m)蚀变安山岩与上白垩统库克拜组(K2k)的分界线，断层性质为正断层。由于该断层的影响，致使矿体形态及产状发生变化，局部出现南倾现象。

2)次级断层构造

矿区内次级断层均为区域构造作用的产物，从矿体分布空间及特征上来看，对矿体影响不大。

2.3 矿区岩浆岩

伴随着长期、多期次的构造活动，矿区内岩浆活动明显，侵入岩、喷出岩均有产出，由于后期热液活动的影响，锰矿床局部矿石品位较高，受后期热液改造迹象明显。

2.4 矿体地质特征

2.4.1 矿层分布

在奥矿矿区内发现两个锰矿层，由南向北可分为Ⅰ、Ⅱ锰矿层，两条矿层基本呈平行分布，间距约30～50 m不等，其中Ⅰ号矿层规模较大，为区内主矿层，矿层产状与地层产状基本一致。

1)Ⅰ号矿层：该锰矿层在走向上连续分布，东西长约5 200 m，控制最大斜深475 m，厚约0.5～23 m不等，平均厚度3.8 m，矿层平均品位37.82%。

2)Ⅱ号矿层：该锰矿层位于Ⅰ号矿层北部，呈不连续展布，断续长约1 000 m，控制最大斜深200 m，厚约0.3～1.2 m不等，平均厚度0.8 m，矿层平均品位29.78%。

另外，除以上两条矿层外，在其周边还发现有锰矿小透镜体，其规模不大，品位不高，根据资料分析认为，为后期构造作用的产物。

2.4.2 矿石特征

矿物类型，锰矿床主要以菱锰矿为主，主要为菱锰矿矿石，约占95%以上，为本区的主要类型。见少量软锰矿、褐锰矿等。金属矿物，菱锰矿：为褐黑色，呈细粒—微粒集合体，粒径很细，0.2～0.3 mm，碳酸锰中菱锰矿含量占89%～95%。软锰矿：呈细—微粒状，0.001～0.06 mm，含量1%～9%，沿裂隙分布。在次生氧化带中软锰矿含量最高9%。其它金属矿物如褐锰矿、黄铁矿等偶尔可见。

矿石结构，主要为微晶结构、细粒结构，以微晶结构为主。微晶结构：菱锰矿和软锰矿呈细粒—微粒状分布，局部呈集合体状。细粒结构：菱锰矿和方解石均呈细粒状分布，粒径很细，0.2～0.3 mm。

矿石构造，矿石构造主要为致密块状构造、浸染状构造、细脉状构造和土状构造等。致密块状构造：矿石矿物主要是菱锰矿，结晶程度好，分布均匀，致密，可见矿石矿物呈靛蓝色，是勘查区最常见的矿石构造。浸染状构造：菱锰矿、蔷薇辉石等锰矿物呈星点状、稀疏浸染状等分布于含碳泥质岩矿石中。细脉状构造：菱锰矿、软锰矿及蔷薇辉石等矿物，呈细脉状分布，局部可见岩含碳泥质灰岩裂隙面分布。土状构造：是菱锰矿等矿石矿物风化后所呈现的构造，在勘查区中不常见，矿体在地表出露处偶可见土状构造。

经大量数据统计，矿石的矿物组分(见下表1)，金属矿物主要为菱锰矿，见少量软锰矿、褐锰矿、硫锰矿、硅锰矿、黄铁矿。菱锰矿：为褐黑色，呈细粒—微粒集合体，粒径很细，0.2～0.3 mm，锰矿石中菱锰矿Mn含量为12.95%～50.2%，占总锰量的89.19%。软锰矿：呈细—微粒状，0.001～0.06 mm，锰矿石中软锰矿Mn含量为0.89%～9.10%，占总锰量的8.21%，沿裂隙分布，在次生氧化带中软锰矿含量最高。硅酸锰Mn含量为0.07%～1.20%，占总锰量的0.66%。

表1 锰矿石物相分析结果 %

注：检测单位——中国冶金地质总局西北地质勘查院酒泉测试中心

数据统计(见下表2):P/Mn=0.005与一般工业指标一致，属低磷，Mn/TFe=14.01>6为低铁，(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)=0.61<0.8为酸性，烧失量为20.25%。查阅现阶段关于锰矿及其相关产品的资料，在当前技术条件下P的含量对矿石生产加工等技术性能影响不大，因此确定锰矿石工业类型为低铁低磷酸性碳酸富锰矿石。

表2 矿石中物质平均含量统计结果表(质量分数)/%

注：检测单位——中国冶金地质总局西北地质勘查院酒泉测试中心。

3 成因探讨

3.1 地块边缘与锰矿的沉积

奥矿区域构造位置，是西昆仑、西南天山与塔里木板块三者交汇的地方，锰矿产于塔里木板块西南边缘与西昆仑晚古生代石炭统泥质灰岩地层中，岩石组合是浅海相沉积物特征。关于陆块边缘形成锰矿，例如广西下雷—东平锰矿成矿带，形成于被动大陆边缘[1]。本文奥尔托喀讷什锰矿，物相分析检测，主要为菱锰矿，矿石中菱锰矿Mn含量占总锰量的89.19%。这种锰矿石可能在先前的沉积过程中已经形成。海相沉积矿床以产碳酸锰富矿为主[2]，矿石中软锰矿Mn含量占总锰量的8.21%，部分可能在沉积过程中形成，部分在地表风化作用形成，含量少，风化作用不是主要作用，至于硅酸锰Mn含量为0.07%～1.20%，占总锰量的0.66%。含量更少，也不会发生变质作用，所以，该锰矿以沉积作用为主。锰矿的沉积环境和构造背景，它们在空间分布上一个明显特点是,大多数矿床都分布在地盾或地台边缘其中的裂谷盆地、或活动带附近。这与本文锰矿的情况是一样的。

3.2 优质锰矿的物质组成

关于优质锰矿成矿条件，先前的研究认为具备3个条件。第一，被动大陆边缘；第二，板块离散和会聚环境下的成锰盆地；第三，半封闭沉积相带，层序上发生锰、磷、铁的分离。优质锰矿的化学指标，就是Mn/Fe≥6，P/Mn≤0.003的工业锰矿石[3]。本文新疆阿克陶县奥尔托喀讷什锰矿，从构造位置，符合优质锰矿形成的条件，两个重要的化学指标，Mn/TFe=14.01>6符合标准，而P/Mn=0.005>0.003超标，因此，该矿床不是优质锰矿床，属富锰矿床。

3.3 锰矿的成矿物质来源

关于锰矿石锰元素的来源，元古宙是地球历史中最重要的锰成矿期。在元古宙中已发现的锰矿占目前世界锰矿储量的80%左右。锰矿的成矿物质来源,从现有资料看,应是多来源的,主要是火山源、海底热液源和陆源[4]。

奥矿大地构造位置位于，塔里木微板块的西昆仑北缘古生代复合沟弧带内，属南天山Au、Pb、Zn、Cu、Sn、Sb、Al、Hg、稀有、稀土金属、宝石成矿带的一部分及西昆仑木吉—阿克塞钦Au、Cu、Fe三级成矿带，矿产分布与地层关系密切，矿种主要有锰矿、铁矿、岩金、砂金，空间上，在西昆仑北缘古生代复合沟弧带内，晚古生代期间强烈拉张环境下的火山活动形成了与之相关的大量的火山岩型块状硫化物内生矿产，主要有硫矿(黄铁矿)、含金铜矿。在阿克赛钦早古生代陆缘盆地内，志留纪，在弧后拉张拗陷环境有海水热液活动参与情况下，形成了系列层控碳酸盐岩型铁铜金矿，各种矿物质的富集具有明显的多阶段、多期成矿作用。此外，在木吉北西一带还产出有与岩浆热液有关的伟晶岩型稀有金属矿床。

另外，从岩性特征来分析，由生物碎屑角砾灰岩、砂屑灰岩、碳质泥质灰岩夹薄层细晶灰岩组成，该岩石组合特征符合浅海相沉积物特征。岩层中多见有孔虫、珊瑚类化石，很大程度上指示了当时的海深程度属浅海；锰矿床产于上石炭统泥质灰岩地层中，产状与地层一致，与围岩界线清楚，矿体形态比较规则，呈似层状、透镜状，厚度一般比较稳定，在矿体与围岩附近沉积层理特征明显；经野外观察和岩矿鉴定等分析，矿区后期热液活动明显，并且矿石品位大都高于理论值，因此认为矿石受后期热液改造明显，使之富集。

因此综合分析认为：新疆阿克陶县奥尔托喀讷什锰矿床应属浅海沉积热液改造型层控锰矿床。

4 结 论

根据矿床地质特征和矿床成因，本人就后期外围找矿提出几点认识。

1)奥尔托喀讷什一带锰矿赋存于上石炭统喀拉阿特河组第三岩性段中，因此寻找该矿床首先应在矿区查明该岩性段的空间位置和分布规律。

2)奥尔托喀讷什一带锰矿分布于玛尔坎土背斜北翼，而玛尔坎土锰矿分布于背斜南翼，因此整个成矿带明显受玛尔坎土背斜构造的控制，因此今后工作应加大对该背斜构造的研究，查明构造地质特征，特别是背斜近核部部位。

3)从现阶段工作程度分析认为，矿区发育的近东西向区域大断裂对矿体的连续性有破坏作用，但是断裂局部地段又存在明显热液活动，并且该处矿体品位较高，有后期明显改造的迹象，因此该断裂对锰矿后期改造富集有一定作用，在今后找矿过程中应详细观察分析断层性质，研究其控矿意义。

4)奥尔托喀讷什一带锰矿含锰岩系岩石组合为一套碳酸盐岩组合，其出露岩性从上到下依次为碳质灰岩夹薄层套带状细晶灰岩—砂屑灰岩—生物碎屑角砾灰岩，其中碳质灰岩夹薄层套带状细晶灰岩部位是锰矿赋存部位，因此该岩性组合是寻找富锰矿的岩性标志。