贵州震旦纪锰矿地质特征及矿床成因

杨明坤，李向平

(贵州省地质矿产勘查开发局一一五地质大队，贵州 贵阳 551400)

0 前 言

锰矿在国民经济中具有十分重要的战略地位，贵州锰矿的发现和研究最早始于20世纪40年代初期[1]，经过几代地质科技工作者的不懈努力，查明的锰矿资源主要赋存于南华系大唐坡组底部和二叠系茅口组顶部，南华纪锰矿和二叠纪锰矿是贵州两个重要的锰矿产出时代。前人对两类锰矿的矿床成因、成矿规律、找矿标志等方面进行了较多研究并取得了诸多重要进展[2-24]，其中有学者认为两者成因类型一致，均属“古天然气渗漏沉积型锰矿床”，近年来通过成矿理论和找矿预测方法的创新，南华纪锰矿经贵州铜仁松桃锰矿国家整装勘查区实践检验，已先后发现4个世界级隐伏超大型锰矿床和多个大中型锰矿床；二叠纪锰矿通过国家找矿突破战略行动计划纲要设立的“贵州遵义锰矿整装勘查区”和贵州省的锰矿整装勘查区的持续勘查投入，遵义—水城地区已发现了锰矿床(点)29个，贵州省查明锰矿资源储量矿产地52处(见图1)[25]，近来上述找矿在国内外产生重要影响，已成为国内最重要的锰矿床类型之一。

早期有少量文献对贵州震旦纪锰矿沉积相特征及其成因进行过探讨，已证实为南华纪锰矿[2]。指产于南沱组以下的黑色炭质粘土岩和粉砂质粘土岩岩性段之底部，南沱组进一步划分为南沱冰砾岩、莲沱(或富禄)组、长安组3个岩性段，贵州103地质队1965年以后在黔东北地区的锰矿普查勘探实践中，又将第二段(莲沱组)上部的黑色炭质粘土岩段提出了单独建组的意见，并命名为“大塘坡组”，一直沿用至今，岩石地层单元几经变更，目前比较认同的是自上而下将南沱组、大塘坡组、铁丝坳组、两界河组及长安组全部归属于南华纪(见图2)[19]。前人对贵州震旦纪锰矿的研究尚无公开发表的文献，研究程度尚浅。根据镇远县袁家山锰矿普查工作成果[26]，对贵州震旦纪锰矿地质特征进行论述，探讨了矿床成因，研究成果可为找矿者在靶区优化、找矿方面提供一定的线索和思路，以期促进贵州锰矿找矿工作的发展。

图1 贵州省锰矿资源分布

图2 贵州南华纪—震旦纪地层对比

1 区域地质背景

镇远袁家山锰矿位于扬子准地台四级构造单元—贵阳复杂构造变形区东部，龙井向斜北段东翼。普宁运动之后，扬子准地台基底最终形成(震旦系)，早震旦世后期，由于澄江运动，地台整体抬升接受山地冰川和内陆(冰川)碎屑沉积(南沱组)，至晚震旦世，地台又复整体下降，形成广泛的海侵超覆，为含锰质岩层的沉积提供了良好的沉积环境。至燕山运动，最终形成了区内的构造格架和复杂的地貌特征。区域地层有青白口系、南华系、震旦系、寒武系、奥陶系，南华纪的大塘坡组、铁丝坳组、两界河组及长安组缺失，导致南沱组与下伏的淸水江组直接接触，研究区处于黔渝湘毗邻区南华系分区的铜仁—凤凰地层小区(Ⅲ2)，沉积特征与前人研究相符[14]。

区域位置上处于黔东锰矿成矿区带的南西部(见图3)[19]，区域上，含锰层位有南华系下统大塘坡组和震旦系下统陡山沱组底部，在区内大塘坡组缺失，含锰岩系为震旦系下统陡山沱组中下部厚度不等的含锰粘土岩、含锰炭质粘土岩和含锰白云岩、含锰白云质灰岩。

图3 贵州南华纪—震旦纪沉积矿产分布

2 矿床地质特征

2.1 矿区地质

普查区内出露的地层自新至老有第四系(Q)、寒武系下统乌训组(∈1w)、变马冲组(∈1b)、九门冲组(∈1jm)、震旦系上统留茶坡组(Z2lc)、震旦系下统陡山沱组(Z1d)、南华系上统南沱组(Nh2n)、青白口系清水江组(Pt3q)，缺失南华系下统大塘坡组、铁丝坳组、两界河组。

矿区位于龙井向斜北段东翼，羊场断层北西盘，区内地层呈北东—南西向延伸，地层倾向北西，在南西部地层倾向转向西、南西，地层倾角19(°)～55(°)，据钻孔揭露，锰矿露头分布区地层倾角较大，倾角40(°)～55(°)，往北西地层倾角逐渐变缓。矿区北东部和中南部断裂较为发育，自北而南共发育有8条断层，其F2、F3为逆断层，F1、F4、F5、F6、F8为正断层。次级褶皱较为发育，次级褶皱常使留茶坡组硅质岩弯曲成锐角状、直角状，并使地层发生重复，在ZK001以北40～100 m段、TC35以东10～280 m段的公路边坡地带展现清晰。凝灰岩、粘土岩、粉砂质粘土岩节理发育，常有两组以上的节理进行交互切割，使表层岩石破碎成松散砂状。

2.2 含锰岩系(矿体)特征

含锰岩系为震旦系下统陡山沱组：上部为深灰色薄层含炭质粘土岩夹泥质白云岩，具层纹构造；中部为灰、灰黑色薄层粘土岩、粉砂质粘土岩、炭质粘土岩，具水平层理；下部为灰色中厚层含锰白云岩，局部夹灰黑色薄层炭质粘土岩。该套岩层的中部底层(上锰矿，下同)和下部均含锰(下锰矿，下同)，特别是下部为锰矿的主要产出层位。

区内锰矿体主要产于震旦系陡山沱组底部，原生含锰岩层为含锰白云岩(含锰粘土岩)，矿区内原生含锰白云岩延伸较为稳定，呈层状，倾向北西、西，中等倾斜，倾角22(°)～49(°)，厚1～6 m。经普查工作取样测试，原生含锰白云岩含锰低，一般在0.1%～1.5%之间，未能形成原生锰矿层，仅形成含锰胚层(下锰矿)。

据ZK102揭露显示，上距下锰矿约108 m处赋存一层浅黄、浅灰色薄层含锰粘土岩，厚0.90 m，含锰低，一般在1.0%左右，未能形成有工业价值的原生锰矿层(上锰矿)。

锰矿体的形成严格受风氧化深度制约，含矿岩性为含锰白云岩风化而成的灰黑、黑色薄层含锰粘土岩，同样严格受风氧化程度制约，厚0～6 m，厚度不稳定，连续性较差，在地形条件有利于风化且保留的地带，含锰粘土岩层较厚，锰矿体亦较厚，含锰品位高；反之，在不利于风化或地形条件不利于保留风化物的地带，含锰粘土岩层薄或缺失，锰矿体亦变薄或缺失。

含锰白云岩(细晶白云岩)岩矿鉴定结果：岩石具细晶结构。主要矿物白云石呈半自形粒晶状，其粒度多在0.08～0.12 mm，彼此紧密镶嵌。自生石英呈他形晶粒，以集合体团块或单晶存在于白云石晶间孔隙中。蒙脱石呈显微鳞片状，集合体呈脉状或团粒状产出。褐铁矿部分以自形黄铁矿之假象星散分布，另一部分则以非晶质无定形雾状小团块分布。矿物组成及含量：白云石80%～85%、石英 10%、蒙脱石 5%、褐铁矿 1%～2%。

区内锰矿体的形成严格受风氧化深度制约，同样，锰矿体的矿化程度亦受风氧化程度制约，浅部露头地带，风氧化程度高，矿化程度高，锰含量较高。据对位于QJ01北侧40 m的露头小坑内打块样测试，Mn含量最高达37.76%，向深部逐渐延伸，随着风氧化深度的减弱，锰矿矿化程度逐渐降低。

矿石类型上，胶状锰矿体呈块状，体重较大，硬度较大，断面呈玻璃光泽，Mn含量较高；粉状锰矿呈土状，黑色，结构松散，体重小，Mn含量较低。

2.3 矿石特征

矿体大致沿层呈层状、似层状、透镜状产出，根据钻孔控制，矿体向深部延伸仅10～20 m，矿体露头长约200 m，矿体厚0.83～4.75 m，厚度变化大，厚度变化系数为61.35%，矿体规模为小型。普查工作锰矿分析项目有：Mn、Fe、P、SiO2，其中Mn含量10.84%～20.04%，平均15.13%，为低品位矿石，品位变化较小，变化系数为19.76%，Fe含量3.04%～17.72%，平均7.30%，P含量0.10%～0.49%，平均0.24%，SiO2含量14.48%～46.43%，平均35.63%。矿石矿物以软锰矿、硬锰矿为主，次为石英、褐铁矿、粘土等。软锰矿呈粉状结合体，土状构造，结构松散，体重小。铁帽型锰矿(硬锰矿)具隐晶质结构，皮壳状、多孔状构造，断口呈玻璃光泽，具铁帽特征，硬度较大，体重较大。根据矿区内锰矿化学成分含量，矿石工业类型为贫锰矿石类型。

3 矿床成因探讨

研究区锰矿体系由原生含锰白云岩风氧化而成，锰矿体的分布受风氧化程度和地形地貌条件制约，区内锰矿体分布于地势较高的水塘附近，周围均暴露，有利于空气流通，有利于风氧化作用的进行，地形条件也有利于风氧化层的原地堆积，矿体位于局部潜水面附近，矿体的形成与地下水的作用亦有关系，其作用机理尚需更多研究。

因此，在地形较缓，暴露较好，风氧作用强，有一定地下水作用的含锰白云岩分布区是寻找锰矿的良好区域。

南华纪锰矿产于铁丝坳组冰碛砾岩之上的大塘坡组底部，而本区震旦纪锰矿产于南沱组冰碛砾岩之上的陡山沱组底部，两者在成因上可能具有一定的相似性；根据区域地质背景、矿床地质特征的分析，结合前人的研究成果，初步认为原生含锰白云岩的锰质主要来自海底火山喷发，然后在干燥炎热的气候(30℃左右)、盐度正常的碱性(pH值>8)、海水浅且较为平静的水体还原环境下在潟湖或海湾中沉积而成。

4 结 论

1)贵州锰矿成矿时代有南华纪、二叠纪、三叠纪和震旦纪，查明的锰矿资源主要赋存于前两者，三叠纪锰矿和震旦纪锰矿随着选矿工艺及研究程度的提高再次引起关注。

2)南华纪的大塘坡组、铁丝坳组、两界河组及长安组缺失，导致南沱组与下伏的淸水江组直接接触，含锰岩系为震旦系下统陡山沱组，中部底层和底部是上、下两层锰矿赋矿位置，厚度稳定，含锰低，达不到工业利用价值，未能形成原生锰矿层，仅形成含锰胚层。

3)研究区内锰矿矿石类型为风化—氧化型矿石，矿石品位受氧化程度控制，矿体浅部含锰品位较高，但矿体向深部延伸十分有限。

4)锰矿体大致沿层呈层状、似层状、透镜状产出，分布受层位、岩性、风氧化程度及地形地貌条件制约。

5)矿石矿物以软锰矿、硬锰矿为主，次为石英、褐铁矿、粘土等。软锰矿呈粉状结合体，土状构造，结构松散，体重小；硬锰矿具隐晶质结构，皮壳状、多孔状构造，断口呈玻璃光泽，具铁帽特征，硬度较大，体重较大。矿石工业类型为贫锰矿石类型。

6)研究区锰质主要来自海底火山喷发，后在干燥炎热的气候(30℃左右)、盐度正常的碱性(pH值>8)、海水浅且较为平静的水体还原环境下在潟湖或海湾中沉积而成。