陕西紫阳县麻柳锰矿地质特征及成因分析

常 昊

（中国冶金地质总局西北地质勘查院，陕西 西安 710119）

巴山锰矿带是陕西主要产锰地之一，目前已发现（开发）锰矿的主要位于其中带（优质锰矿带）的屈家山锰矿、石堡山锰矿、栗子垭锰矿、水晶坪锰矿等中小型锰矿床，其东带为高磷锰矿带，在陕西境内仅发现有麻柳坝锰矿一处。而该高磷锰矿带南延至重庆境内已发现有高燕、修齐、大渡溪等锰矿床，矿石特征与麻柳锰矿相似，并已开发利用。本文通过对麻柳锰矿地质背景、矿体、矿石特征等阐述，总结了锰矿分布规律，并对矿床成因进行了初步探讨，为锰矿的开发及合理应用提供参考。

1 锰矿地质特征

1.1 矿区地质背景

大地构造属扬子地台、秦岭褶皱系两大构造单元交界处，区内出露地层震旦系下统陡山沱组（Z1bd）、震旦系上统灯影组（Z2bdn）、早古生界寒武系下统石牌组（∈1s），均为浅海相碳酸盐岩建造和碎屑岩建造。陡山沱组第三岩性段为锰矿赋矿层位，岩石沉积特征很明显，受动力作用影响，岩石中可见有揉皱，碎裂现象。区内褶皱断裂极为发育，褶皱主要有银红沟背斜和何家湾向斜，矿体相态严格受地层及褶皱控制。两条区域大断裂大巴山断裂、镇巴大断裂控制着含锰地层的分布，次级断裂多为褶皱后形成的，且多沿褶皱轴部分布。

1.2 含锰岩系特征

麻柳锰矿属“城口式”锰矿，震旦系下统陡山沱组第三岩性段为含锰层位，主体岩性均为白云质页岩，夹薄-中薄层状白云岩，厚16.4m～25.0m。下部一般分布有厚0.45m～9.10m，具条带状特征含磷白云质页岩层，含磷白云质页岩层下部紧邻为锰矿层，厚0.5m～1.95m。矿层严格受此含锰层位控制，正常产出时，上盘为含磷白云质页岩，下盘为白云质页岩；矿体随地层发生褶皱、倒转，矿体发生倒转部位，下盘为含磷白云质页岩，上盘为白云质页岩。

1.3 矿体特征

1.3.1 矿体产出特征

麻柳锰矿，按其矿体空间分布划分为银红沟、桃园沟、青树湾三个矿段，以银红沟锰矿为最多，规模较大。区内通过槽探、坑探、钻探等工程共圈出锰矿体20余条，总体呈北西-南东向展布，长度100m～1030m不等，厚度一般0.4m～1.61m，Mn品位10.69%～17.93%。锰矿床总的特点是：矿体数量多，连续性好，但锰品位低，厚度小。矿体受构造影响大，特别是褶皱使矿体在水平方向弯曲，而且在垂向上也弯曲如蛇形状，且矿体由上部到深部锰品位有变贫的趋势。以下就III4号矿体、XI号矿体特征简述。

III4号矿体：基本呈一单斜层产出，矿体长约660m，厚度0.45m～1.64m，平均厚度0.77m，厚度变化系数Vm为40.61%，呈层状产出，矿体形态复杂程度属简单—中等变化。Mn品位9.20%～21.23%，平均品位15.12%,品位变化系数Vc为20.91%，矿化连续，品位分布均匀。P含量0.48%～0.57%，P/Mn0.03～ 0.29，SiO2含 量 8.05% ～ 35.40%，TFe含 量0.50%～2.55%。矿体倾向230°～250°，倾角52°～65°。

XI号矿体：矿体向北东方向倒转，向南西倾斜，总体沿313°走向方向断续展布。矿体长约1030m，厚度0.50m～1.15m，平均厚度0.78m，厚度变化系数25.06%，厚度稳定，矿体形态复杂程度简单；Mn品位12.73%～22.09%，平均品位16.43%，品位变化系数18.37%，品位分布均匀。P含量0.47%～2.20%，SiO2含量14.70%～40.82%，TFe含量1.50%～3.46%。矿体倾向210°～230°，倾角54°～69°，矿体被次级褶皱复杂化，形成一系列的倾伏背斜。

1.3.2 矿石特征

（1）物质组成及结构。原生锰矿石：矿石新鲜面为灰黑色，以碳酸锰为主，锰的氧化物极少。碳酸锰矿物有锰白云石、菱锰矿、锰方解石，含量约67.2%，锰的氧化物以硬锰矿为主，次之为褐锰矿。脉石矿物主要有白云石、石英、方解石、冰长石及少量黄铁矿等。锰白云石呈粒状镶嵌连生、板条状结构，菱锰矿具球粒状结构、同心圆状结构；矿石具块状构造、变余纹层状、层状构造、浸染状构造。由于白云石等碳酸盐类矿物与含锰矿物的物化性质相近，Ca、Mg、Mn的相互类质同象替换构成了一系列过渡矿物，使碳酸盐矿物中均含有锰，构成以锰白云石、菱锰矿等组成的含锰碳酸岩系列矿物。

氧化锰矿石：主要为软锰矿、方解石、少量黄铁矿等组成。软锰矿，含量25%，灰黑色，颗粒细小，多呈条纹条带状与方解石混杂一体，岩石中分布不均匀，推测为碳酸锰氧化蚀变后产物。

（2）矿石化学成分。矿区内锰矿石的主要化学成分是：锰、硅、铝、钙、镁、铁、磷等（表1），矿石化学组分分布基本均匀，矿石有益组分是锰，有害组分是磷、硅、铁。

锰（Mn）：波动于12.0%～17.0%之间，全矿床平均锰品位为15.49%，属一个低品位锰矿床。锰含量沿走向上变化总体有矿体中间品位富，而向边部变贫的特点。

磷（P）：该矿床磷含量较高，一般为0.20%～1.50%,平均为0.86%，磷锰比为0.006～0.26，为高磷锰矿床，但磷的含量分布不均，地表含量偏高，偏高原因是地表锰矿石经风化淋滤，磷相对富集造成，磷锰地表与深部均呈现出磷随锰增加而降低的反消长关系。

表1 矿石主要化学成分一览表

硅（SiO2）：SiO2含量波动于4.36%～27.51%之间，全矿床平均含量12.27%，Mn/Fe为16.0。南部桃园沟矿段SiO2含量较银红沟矿段高的特点。

全铁（TFe）：TFe含量低，波动于0.35%～2.95%之间，平均为0.89%，在矿石中分布均匀稳定。从全分析资料知，全矿床FeO平均含量0.16%，Fe2O3平均含量2.19%，Fe2O3比FeO高出5倍～15倍，显示出以氧化为主的特征。

1.3.3 矿石类型

（1）矿石自然类型：为碳酸锰矿石。

（2）矿石工业类型：矿石含Mn15.49%；P含量为0.86%，P/Mn为0.056；全铁含量平均0.89%，Mn/Fe为6.0；其碱度（CaO+MgO）/（SiO2+Al2O3）为1.62，为碱性矿石，因此确定该矿床矿石类型属于高磷低铁碱性碳酸贫锰矿石。

1.3.4 矿体围岩特征

靠近矿体部分围岩含锰1%～6%，远离矿体的部分含锰逐渐减低至1%以下。据围岩化学分析显示：SiO2含量较高，一般在10%～40%之间；锰一般0.60%～5.62%；磷含量为：白云质页岩一般为1%～2%，含磷白云质页岩一般4%～8%，（CaO+MgO）/（SiO2+Al2O3）为0.82；Ka2O含量为0.64%、Na2O含量为0.16%；Fe2O3的含量为FeO含量的8.76倍，显示出氧化高于还原的特点。

1.4 锰矿分布规律

（1）据侯宗林、薛友智对扬子地台周边锰矿分布规律研究:晚震旦世是高磷成矿期，高磷锰矿主要分布在扬子陆块东南缘（湘黔川鄂）和北缘（大巴山～龙门山）。晚震旦世以后，先期生成的火山碎屑岩经长期风华，此时地势平坦，气候温暖潮湿，以风化的岩石中的磷、锰呈胶体溶液被腐植质保护着进入海中，随着海水电解度增大，护胶质分解，锰、磷等先后沉积下来。该时期锰矿的富集过程，页岩层位的阻隔对于锰的溶解与淋滤形成良好的天然屏障。

（2）锰矿床中的含磷量和P/Mn比值变化，都具有比较明显的时空规律性，即不仅在成矿期磷、锰沉淀时序上有可能通过相当彻底的分异作用，形成磷锰分层沉积，而且在矿带或矿床的一定空间范围内，也存在着锰、磷互为消长的分离趋势。

（3）麻柳锰矿受沉积环境控制明显，由于其远离海岸线位于滩前相带，海水较深为还原环境，成矿岩系为黑色炭质泥岩序列，形成了磷锰矿床（高燕、麻柳坝等）。

（4）麻柳锰矿严格受地层控制，产于震旦系陡山沱组顶部的深灰色页岩和黑色碳质页岩内，锰矿层由薄层状菱锰矿夹页岩条带构成，菱锰矿各分层之间为含磷黑色页岩或磷块岩相隔。矿体呈层状，产状与围岩一致并随地层产状变化而变化。

1.5 矿床成因探讨

（1）黄金水等通过对中国海相锰矿床进行系统的地质研究，认为锰成矿具有相似的地球化学旋回，不同来源的锰在海水中不断富集，锰在沉积盆地中的沉积、锰与磷的分离、含锰沉积物后期成岩成矿作用。许效松研究指出，震旦纪锰矿床主要产于扬子板块北东大陆边缘，围绕板块呈不连续的带状分布，主要锰质来源为盆地内的地下热水。

（2）据侯宗林、薛友智关于海相锰矿成矿规律中磷、锰分离规律，指出PH=7.78是磷酸钙沉淀与菱锰矿沉淀的一条重要的分界线，这对于菱锰矿来说相当于酸碱度“阀值”，即：当PH＜7.78时菱锰矿不可能发生沉淀，而磷酸钙却可以在菱锰矿不能沉淀的很大范围内(PH=4.46～＜7.78)沉淀。麻柳锰矿含磷较高的现象，显示形成该磷锰矿在一个弱酸性向碱性过渡的个环境。

（3）锰在酸性环境下表现有易于溶解的性质，麻柳锰矿的矿体从近地表向深部，其矿石中Mn的品位有变贫趋势，矿石表现为由碱性向酸性的过渡，亦说明在沉积时该地区的沉积环境经历了一个从酸性到碱性的过程。

（4）巴山锰矿带发育在稳定的上扬子碳酸盐台地与活跃的秦岭海盆之间的过渡带或斜坡上，此处不仅是构造的活动带同时也是良好的成矿带，麻柳锰矿所处巴山锰矿带南部的沉锰洼地即表现为具有盆地斜坡性质，该沉锰洼地沉积环境基本属弱还原化—弱氧环境，且为具有盆地斜坡性质的浅滩相带，相对封闭，利于锰的沉积。

综上，认为麻柳锰矿床为浅海相沉积的锰矿床，由成岩成矿作用形成，成矿过程中，沉积环境经历了从酸性到碱性，还原到氧化的转化，锰质来源可能与热水活动有关。

2 结论

（1）麻柳锰矿为一高磷、低品位，浅海相沉积的碳酸锰矿床。

（2）锰磷的沉积具有多期性，正常沉积序次为Mn—P，锰磷沉积空间上互相迭置，以锰开始，以磷告终。

（3）锰矿层高磷特点以及锰、磷含量互为消长，说明锰磷沉积具同一性，但又互相干涉。

（4）麻柳锰矿床成矿过程中，沉积环境经历了为从酸性到碱性，还原到氧化的转化，锰质来源可能与热水活动有关。

注释：

中国冶金地质总局西北地质勘查院.2014.陕西省紫阳县麻柳镇银红沟-桃园沟锰矿资源储量核实报告[R].

中国冶金地质勘查工程总局西北地质勘查院.2005.陕西紫阳—略阳优质锰矿资源调查评价报告[R].