滇西鹤庆锰矿的几个地质问题及找矿方向

彭晓清

(云南省鹤庆锰业有限责任公司，云南 鹤庆 671500)

滇西鹤庆锰矿具有全国有名的优质富锰矿资源，整个矿区包括小天井、猴子坡、大陡坡、武君山、黄峰山等几个矿段，经过40多年的开采，现资源已近枯竭，成为资源严重危机矿山。从上世纪70年代开始，鹤庆锰矿的地质普查、详查工作一直未停止过，尤其是2005年至今，又在区内进行了多期勘查找矿并取得了一些地质成果。本文通过对历年的地质成果进行梳理和总结，认为对鹤庆锰矿区“构造运动及地史、矿物质来源、古气候与古地貌、沉积环境与成矿规律、找矿特征及方向”等问题[1-3]的了解、肯定及作进一步深入研究，对将来的找矿工作具有非常重要的指导作用。

1 构造运动及地史概况

鹤庆锰矿位于程海断裂西侧，属冒地槽区。早古生代时区内为浅海，奥陶系为一套浅海—滨海砂岩建造。志留纪时期相继堆积了浅海相碳酸盐及砂泥质。加里东运动使全区上升，至中泥盆世又开始下沉，沉积了碳酸盐及硅质、砂质物。石炭纪又堆积了碳酸盐类。由于华力西升降运动，使程海大断裂复活，发生大量海底基性火山喷发。二迭世晚期鹤庆黑泥哨一带为滨海沼泽区，植物茂盛，泥屑碎屑物迅速掩埋后形成煤炭。华力西晚期在本区又有上升运动，致使下三迭统与二迭系均为假整合。

三迭纪开始，来自北西方向的海水浸漫本区，早三迭世堆积了陆相—浅海相碎屑物。随着海浸范围的扩大，至中三迭世堆积了碳酸盐类(北衙组灰岩)。发生于中三迭世末期的印支早期运动使鹤庆盆地东侧上升，致使中三迭世与上三迭世假整合，而鹤庆盆地西侧未见二者的明显间断面，为连续沉积。印支中期运动才使本区上升，至诺利克期(松桂组)，大面积沦为滨海沼泽，堆积了含煤碎屑物，诺利克末期的印支晚期运动结束了本区大规模的海侵，区内全部上升为陆地。

中生代末期，燕山晚期运动在区内表现为褶皱、较强烈的断裂，在该区构造运动的基础上，沿军营—福田断裂一线，形成一新生代凹陷。燕山运动在区域上表现为强烈的东西向挤压，形成南北向褶皱。本区由于丽江—剑川断裂吸收了东西向的挤压力，形成拉张应力场，导致矿区横向张性断层的产生。

喜马拉雅旋回中在南西印度板块和南东太平洋板块的挤压作用下，形成强大的南北向挤压力，汝南哨断裂下盘(南盘)向北俯冲，形成汝南哨断裂，表现为由北向南的推覆作用，在本区表现3个方面：①松挂组之上出现大量的北衙组“飞来峰”(T2b2)；②小天井向斜进一步变形，其北东翼继续向南压，并在其翼部形成次级背斜，局部地层受挤压后发生倒转，并在其核部形成更次一级褶曲构造；③本区横向断层形成，表现为抬升和水平运动，水平运距最大达180 m。

2 矿物质来源

中三迭世末期的印支早期运动使鹤庆东侧的大福地、倒流箐等上升，经过一定时期的侵蚀和古卡斯特作用，使风化堆积的铝硅酸盐类、含铁碎屑物迅速分解，搬运到中窝、大黑山等浅海边缘地区堆积。而二迭纪海底喷发的基性火山岩，由于长期处于陆地风化剥蚀的环境中，岩石中的各种元素被风化分解出来，在分异过程中，一些易溶于水的元素被转入溶液内，一些物理性质稳定的物质则呈机械碎屑物质(陆源碎屑物)，而另一些难溶于水的物质如铁、锰、铝等，则形成胶体溶液。

为了探求鹤庆锰矿的形成以及物质来源，在锰矿外围北部汝南哨、北东侧的大福地、东侧的倒流箐、南部的黑泥哨几个不同地方的玄武岩地层中取岩石全分析样16件，其分析结果见表1～2。

表1 岩石全分析检测报告 %

表2 岩石全分析检测报告 %

1)汝南哨喜山期苦橄玄武岩地层中，取岩石全分析样品2件，其中二氧化硅含量40.40%～41.62%，平均41.01%，为硅酸不饱和的岩石；氧化铁含量1.05%～3.86%，平均2.46%；氧化镁含量1.41%～14.52%，平均7.97%，含镁高；氧化钾含量0.2%～0.6%，平均0.40%；氧化钠含量0.24%～1.29%，平均0.77%，K2O+Na2O为1.17%；氧化钙含量1.04%～8.7%，平均4.87%；三氧化二铝含量10.82%～18.18%，平均14.50%；氧化锰含量0.088%～0.094%，平均0.091%。氧化锰的含量接近地球元素克拉克值(Mn 0.09%)。

2)大福地二迭系玄武岩地层中，取岩石全分析样品3件，其中二氧化硅含量44.39%～47.35%，平均46.06%；氧化铁含量6.03%～8.34%，平均7.13%；氧化镁含量3.83%～4.68%，平均4.14%，含镁低；氧化钾含量0.35%～1.00%，平均0.67%；氧化钠含量1.38%～3.01%，平均2.17%，K2O+Na2O为2.84%；氧化钙含量5.50%～9.66%，平均7.61%；三氧化二铝含量12.35%～15.40%，平均14.12%；氧化锰含量0.095%～0.11%，平均0.10%。二氧化硅含量为45%～52%。氧化锰的含量高于地球元素克拉克值。

3)黑泥哨二迭系玄武岩地层中，取岩石全分析样品5件，其中二氧化硅含量34.95%～48.01%，平均44.29%；氧化铁含量1.64%～7.12%，平均5.34%；氧化镁含量0.76%～7.25%，平均3.54%，含镁低；氧化钾含量0.41%～3.22%，平均1.46%；氧化钠含量0.34%～2.78%，平均1.95%，K2O+Na2O为3.41%；氧化钙含量0.56%～10.82%，平均7.30%；三氧化二铝含量12.12%～21.38%，平均14.77%；氧化锰含量0.063%～0.12%，平均0.095%。二氧化硅含量为45%～52%。氧化锰的含量高于地球元素克拉克值。

4)倒流箐二迭系玄武岩地层中，取岩石全分析样品6件，其中二氧化硅含量43.94%～48.08%,平均含量为46.37%；氧化铁含量4.025%～7.995%，平均6.32%；氧化镁含量1.68%～3.99%，平均3.38%；含镁低；氧化钾含量0.39%～3.15%，平均1.68%；氧化钠含量0.31%～2.94%，平均1.89%，K2O+Na2O为3.57%；氧化钙含量3.35%～7.51%，平均6.09%；三氧化二铝含量14.52%～15.94%，平均15.17%；氧化锰0.13%～0.20%，平均含量为0.16%。二氧化硅含量为45%～52%。氧化锰的含量高于地球元素克拉克值。

通过以上16件岩石全分析样的结果显示，除汝南哨氧化锰的含量等于地球元素克拉克值外，大福地、黑泥哨、倒流箐的氧化锰的含量均大于地球元素克拉克值，据此，认为鹤庆锰矿的锰质来源应与上述三地有关。

3 古气候与古地貌

3.1 古气候

晚三迭纪松桂组下段煤系地层的形成，说明当时气候温热潮湿，有利于生物的生长活动，在这种气候条件下，加速了古陆岩石的风化作用。大量植物衰败，从而提供了各种腐植酸，为胶体物质的长途搬运创造了有利的条件。

3.2 古地貌

鹤庆锰矿位于滨岸沼泽相中，它的东边靠近陆地，西边是滨海沼泽相沉积。从填制的1/2 000地质图上可以看出，小天井矿段南东侧的松桂组下段顶部有一富含长石的三角洲相含砾砂岩地质体，岩性为灰白、褐黄色，厚层状中—细粒长石石英砂岩，局部见粒径为0.5～1 mm的砾石，砂粒磨圆度较好，砂岩体呈透镜状产出，中心部位厚达100 m，往两侧迅速尖灭。认为当时山间河流，在洪水期间携带大量富含长石的陆源碎屑物质，在入海处搬运能力降低而沉积下来，沿第一河道形成的含砾砂岩构成水下砂堤，以后的浅海沉积作用由于受继承性影响，致使水下暗堤的面海一侧局部形成一个近岸海沟的地球化学环境，为锰质的聚集提供了有利场所(见图1)。

4 沉积环境与成矿规律

4.1 成矿环境

通过上述含矿岩系、岩相、矿体特征及顶底板、矿石组份及结构构造、微量元素等诸多方面的分析，东西部(具体以16线为界)锰矿的沉积环境有较大差异。

1)紧邻矿体上盘的灰色含粉砂质泥岩中，局部含有海绿石和少量的黄铁矿，说明形成时已是浅海还原环境。

2)含锰岩系及岩相分析显示：西部缺失硅质岩—碳酸盐岩岩相带，仅见陆源碎屑相带，说明西部水体较浅，东部水体较深，东部矿体顶部沉积有较厚的硅质岩—碳酸盐岩，其顶部才是碎屑岩，以层纹状、层状、致密块状为主，属水动力较弱的化学沉积环境，西部为似层状、砂砾状为主。

图1 云南西部晚三叠世古地理略图

3)从地质历史发展具有继承性的特点出发，对锰矿成矿的局部古地理环境作出推断，当时局部沉积环境应是水盆呈北西—南东向展布，南东面水体较深，向北西水体渐变浅，陆源碎屑物增加。小天井矿段属盆地边缘相斜坡水体较深部位，而北西部可能属碳酸盐台地较高或大陆坡中下部。

4)从矿体特征、矿物成分等特征来看，小天井矿段锰矿体走向北西，倾向北东，据探矿工程和采矿工程取样分析统计，矿体沿倾向有氧化锰逐渐向菱锰矿锰过度的现象；小天井矿段南东部锰高铁低，锰矿沉积厚度较大，矿石矿物成分复杂，说明东部更靠近矿源地，西部与东部相反，西部远离矿源地。

5)从矿石颜色上分析，东部矿石颜色较深，西部颜色较浅，说明东部岸坡较陡，近岸部位矿体分异较差，随着海水加深，Mn2+、Ca2+、Mg2+和SiO2胶体能在这里较好地进行化学沉积分异作用，从而分别形成锰矿体及硅钙质互层。而西部海水相对较浅，海水的动能大，富氧、碱性，易形成碳酸锰，西部属碳酸盐台地，海水含钙质较高，因此碳酸锰的颜色随钙含量的增加而变淡。

4.2 成矿规律

1)矿体赋存于松桂组上段上亚段浅色泥岩夹灰岩、硅钙质互层透镜体、泥灰岩、粉砂岩和砂岩中。

2)煤系地层含有黄铁矿，是一种滨海沼泽相的标志，浅色泥岩中接近矿体部位没有黄铁矿，矿体下盘围岩有少量紫色泥岩，说明成矿时的地球化学环境是由弱氧化环境向强还原环境转变的过渡环境；其气候条件正由温暖潮湿型向着干燥型转变。

3)煤系地层之上覆盖着一层灰岩，其展布面积超过200 km2，矿体产于灰岩边部的硅、钙质互层透镜体的底部，表明本区在经历早期印支运动之后，海水曾再次短暂地入浸或漫过矿区，成矿作用即发生在这段局部海浸的过程中。

4)从矿体关系密切的硅、钙质互层透镜体的形态可以看出：矿体形成于一个陆缘浅海局部槽形洼地内，总的槽形洼地展布方向与矿区北沟的汝南哨近东西向断层的方向基本上一致(见图2)。

图2 鹤庆锰矿槽形洼地展布示意

5)硅、钙质互层中两种沉积层的厚度变化不大，表明成矿时期曾经有过一段较为稳定的地球化学分异阶段，矿体即在此阶段内形成。

5 结 语

1)松桂组上段下部的灰绿色岩层是惟一的含矿层位，其中以浅色灰岩的边部对成矿有利，松桂组下段煤系地层中无矿，在今后的工作中要分清层位，注意岩石的颜色的变化情况。

2)硅钙质互层与成矿关系密切，矿体即赋存在它的底部，由于此层风化后易碎，地表显褐红色，局部有矿化现象，可根据分异程度及矿化强弱初步判断含矿性。

3)松桂组上段灰绿色岩层中，常有锰线、锰矿石转块、矿化露头，属直接找矿标志，要注意跟踪发现。

4)松桂组下段顶部有时可见一层富含长石的不等粒砂岩，风化后显黄白色，易呈松散砂土状，小天井含矿层在此层上部的灰绿色岩层中，其外围的猴子坡矿床亦在此层之上，因此可以利用这种空间关系找矿。

综合以上规律，小天井至庆华之间还存在很多松桂组上段的地层及锰矿化露头，通过分析研究前人资料，结合地表和深部勘查，应该还能发现具一定规模的锰矿体。