贵州遵义市深溪隐伏富锰矿床主要地质特征

汪 洋，陈 登，2，刘志臣，2，肖 亮，代德飞，肖 林

(1．贵州省地矿局一○二地质大队，贵州 遵义 563003；2．自然资源部基岩区矿产资源勘查工程技术创新中心，贵州 贵阳 510081)

0 引言

锰矿是国家战略矿产，富锰矿石是冶金中重要矿产资源。贵州省遵义深溪隐伏富锰矿床位于贵州遵义国家锰矿整装勘查区内，是2019年在贵州省乃至全国首次发现的二叠纪富锰矿床，实现了二叠纪锰矿找矿重大突破，该富锰矿的发现具有重大意义，为解决贵州省绥阳县煤电锰化工产业资源困境提供了资源储备。该富锰矿床由1个完整矿体构成，提交了(332)+(333)类碳酸锰富锰矿资源量达1178万吨，锰平均品位为26.98%，其位于深溪大型锰矿床西南部。本文在深溪锰矿勘查、研究基础上，主要对该富锰矿地质特征、矿石特征和成矿特征进行介绍，总结认为，其与遵义地区典型的二叠纪铜锣井锰矿床、和尚场锰矿床类似，均为典型的“内生外成气液喷溢沉积型”锰矿床[1]，富锰矿产于喷溢沉积成矿系统的中心相区，并预测具有找到大型富锰矿床的潜力。

1 成矿地质背景

按大地构造单元划分，深溪锰矿床区域位于华南板块、上扬子板块(Ⅲ级)东南部的鄂渝湘黔前陆褶皱冲断带西部[2]。三级成矿单元中属上扬子中东部(台褶带)Pb-Zn-Cu-Ag-Fe-Mn-Hg-Sb-P-铝土矿-硫铁矿成矿带(Ⅲ77-2)[3]；肖克炎(2016)将其划分在中国26个重要成矿区带中的上扬子东缘成矿带[4]。按照贵州二叠纪锰矿成矿区带划分，位于黔北裂谷盆地锰矿区、遵义—黔西锰矿成矿带的遵义锰矿成矿亚带[5]，其受深溪Ⅳ级地堑盆地控制，该盆地形成具体受二叠纪茅口晚期同沉积断裂控制，该同沉积断裂也是锰矿成矿通道[6]。目前发现该地堑盆地长度大于25 km，宽1～5 km，呈NEE 80°～85°方向展布[7]，盆地中心应在深溪锰矿床ZK4007～ZK3012之间。该地堑盆地还同时控制了转龙庙中型锰矿床、复兴中型锰矿床，已累计提交锰矿资源量达6000万吨[8]。

区域内先后经历了燕山、喜山期等多次构造运动的叠加改造作用，燕山运动形成了如今构造格局，区域构造格架总体呈NE向和NNE向展布[9]；泥盆纪—中二叠世受加里东造山运动影响，扬子大陆发生陆内断陷，受走向NEE80°～85°的同沉积断裂活动影响，形成了高位地垒、低位地堑的构造格局，表现为“黔北裂谷盆地”，在次级地堑盆地内形成了锰矿床[10-13]；该同沉积断裂与现阶段地质构造格架存在约20°的夹角(图1)。区域地层由老至新为古生界寒武系(∈)、奥陶系(O)、二叠系(P)、中生界三叠系(T)、侏罗系(J)和新生界第四系(Q)，缺失志留系中上统与泥盆系、石炭系全部。区域内构造发育，以褶皱为主，呈NE、NNE向分布；断层走向与褶皱轴线基本一致，以高角度断层为主。

图1 贵州遵义深溪锰矿床区域地质(a)与二叠纪茅口晚期地堑盆地分布叠合图(b)Fig.1 Regional geology map of Shenxi manganese deposit in Zunyi， Guizhou (a) and distribution superposition map of Late Permian Maokou graben basin (b)

2 矿区地质

2.1 矿区地层、构造

矿区位于铜锣井背斜南东翼，虾子复向斜北西部，富锰矿主要分布在虾子复向斜核部和南翼，地层倾向主要为330°～350°，倾角为8°～25°；在矿区西部发育区域性逆断层F1，断距为20～35 m，未对锰矿层造成破坏。

底板茅口组第二段“白泥塘层”(P2m2)：深灰色、灰黑色薄至中厚层状炭硅质灰岩夹灰黑色硅质岩和少量细晶灰岩，厚46.76～63.81 m。

茅口组第三段(P2m3)：根据锰矿成矿时气液喷溢沉积特征可分为富锰建造、贫锰建造和含锰建造[15]，以富锰建造为中心，往外围依次为贫锰建造、含锰建造，其中富锰建造约占15%的面积、贫锰建造占60%面积，含锰建造占25%面积。富锰矿体产于富锰建造主要为灰色、深灰色及黑色角砾状、斑杂状、纹层状锰矿层，局部夹褐红色锰方解石，品位在25%～35%之间，矿体厚度一般为2.00～4.50 m，主要分布于南部ZK3209附近，是本区的富锰矿分布区，反映了渗漏喷溢中心相沉积特征。

顶板龙潭组(P3l)：上部以深灰色泥岩、粉砂质泥岩为主，下部主要为深灰色中至厚层状细晶灰岩，夹1～3层不可采煤层(线)，厚96.83～122.83 m。

图2 深溪锰矿床地质剖面图

2.2 成矿地质体特征

深溪锰矿床成矿地质体为茅口组第三段的含锰岩系，由一套灰白色黏土岩、含锰黏土岩、锰矿层和凝灰岩组成，其在西南部深溪ZK4007、ZK3211、ZK3209钻孔一带呈NEE向厚度中心，厚度中心为富锰矿分布位置，反映了深溪Ⅳ级盆地喷溢沉积中心位置(图3)，在横向上成矿地质体表现出由盆地中心向边缘厚度逐渐变薄、尖灭(图4)。矿区成矿地质体可划分为6个小层，其中①②层为富锰矿产出层位，由上自下依次：

上覆地层龙潭组(P3l)：厚0.10～4.46 m深灰色含植物根茎化石黏土岩，含黄铁矿结核，锰矿层直接顶板；其上为厚0.02～0.30 m炭质泥岩或煤层(线)，再上为厚2.0～4.5 m的深灰色含生物碎屑泥质灰岩、细晶灰岩，与下伏地层不整合接触。

茅口组第三段(P2m3)，含锰岩系：

2018年10月23日6时许，接群众举报，森林公安民警迅速出警，在砣矶镇砣子岛山顶，将正在网具上收鸟的李某某抓获，现场发现其猎捕的国家二级保护动物1只（活体，已放生），随后在其住所冰柜中发现死体鸟类20只，其中5只为国家二级保护动物，其余为三级保护动物。

⑥ 灰色、灰白色黏土岩，含大量黄铁矿结核，局部含少量条带状菱铁矿、白云石和褐铁矿等矿物。

厚0.12～1.18 m

⑤ 深灰色含锰黏土岩，底部为豆状锰铁矿，中下部含少量次生菱锰矿颗粒。

厚0.25～0.65 m

④ 锰矿层：深灰色、黑灰色块状菱锰矿，矿层中偶见含锰黏土岩夹石，见少量细粒黄铁矿星点状分布和团块状黄铁矿。

厚0.28～4.19 m

③ 浅灰绿色蒙脱石凝灰岩，含大量黄铁矿结核，局部含锰较高可达10%。

厚0.04～0.39 m

② 灰褐色、棕红色菱锰矿和锰方解石，常见斑杂状构造、纹层状构造和搅动构造，分布在东南部的深溪Ⅳ级盆地喷溢

沉积中心位置。该层为富锰矿的产出层位。

厚0～2.12 m

① 深灰色、灰黑色角砾状菱锰矿，具角砾状构造，主要分布在东南部深溪Ⅳ级盆地喷溢沉积中心位置。与下伏茅口

组第二段炭硅质灰岩呈整合接触。该层为富锰矿的产出层位。

厚0.30～1.08 m

下伏地层：茅口组第二段白泥塘层(P2m2)：灰黑色薄层状含硅质灰岩。

3 矿体特征

矿区内均为隐伏锰矿体，矿体总体呈一向斜产出，北翼倾向160°～230°，倾角为21°～32°，一般为25°；南翼倾向115°～225°，倾角为5°～12°，一般为8°；锰矿体呈层状、似层状产出，沿走向控制矿体长约7.8 km，倾向控制约2.6 km，见矿面积为5.92 km2，赋存高程为-860 m～+280 m，矿体形态简单，厚度变化不大，矿石质量变化稳定。矿体厚度为0.50～4.19 m，平均厚度为1.46 m，厚度变化系数为68.99%；矿体单工程品位为10.00%～28.27%，平均品位为17.53%，品位变化系数为26.76%。

in Zhuanlongmiao-Shenxi manganese mining area

1—含锰岩系厚度等值线 2—矿体厚度等值线 3—剖面位置 4—富锰矿体钻孔 5—贫锰矿体钻孔 6—含锰地层钻孔 7—未见矿钻孔 8—锰矿体厚度0～1.00 m 9—锰矿体厚度1.00～2.00 m 10—锰矿体厚度>2.00 m

图4 深溪锰矿区A—B含锰岩系剖面对比图(剖面位置见图5)Fig.4 Section comparison of A-B manganese bearing rock series in Shenxi manganese mining area

其中富锰矿体位于矿区西南部单斜产出，倾角为5°～18°，埋深为1500～1700 m；锰矿体呈层状产出，沿走向控制矿体长约2.6 km，倾向控制约0.8 km，见矿面积为1.49 km2，矿体厚度为1.20～4.19 m，平均厚度为2.47 m，厚度变化系数为42.50%；富锰矿体单工程品位为26.20%～28.27%，平均品位为26.98%，品位变化系数为2.91%(图5)。

图5 深溪锰矿床品位等值线图Fig.5 Grade contour map of Shenxi manganese deposit

4 矿石特征

4.1 矿物成分特征

区内富锰矿矿石矿物以菱锰矿为主，含少量钙菱锰矿、锰方解石、锰白云石、硫锰矿等；脉石矿物以白云石、方解石为主，其次为黏土矿物，可见少量毒砂、石英、重晶石、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、金红石、石榴子石等。其中菱锰矿呈他形粒状，粒度多约为0.1 mm，聚集成团块状、条带状分布。

4.2 结构构造

区内富锰矿石原生结构以晶质细粒结构为主，主要有块状构造、豆粒状构造、斑杂状构造、纹层状构造、角砾状构造、碎裂构造(图6)等，其中角砾状构造和豆粒状构造为同沉积断裂识别的重要标志。

4.3 矿石质量特征

区内富锰矿石单件样品Mn的品位为25.36%～39.81%，单工程平均品位为26.98%；w(Fe)为1.87%～9.89%，平均为4.73%。P、S为主要有害组分，w(P)为0.007%～0.22%，w(S)为0.77%～8.55%。P/Mn比值为0.0002～0.007，平均0.0023；Mn/TFe比值为2.58～17.79，平均8.66；(CaO+MgO)/(SiO2+A12O3)比值平均为1.94。总体属低硫、低铁、低磷的碱性I级优质富锰矿石。

5 气液喷溢沉积成矿特征

刘志臣从贵州二叠纪锰矿与南华纪锰矿在成矿构造背景、同沉积断裂(控矿构造)、成矿物质来源、矿石与地球化学特征、锰矿成矿系统特征等方面进行对比，发现两者十分相似，认为遵义二叠纪锰矿属于“内生外成气液喷溢沉积型锰矿床”[16]。该类型矿床最为典型的标志，是在气液喷溢成矿过程中在喷溢口形成中心相，往四周依次形成过渡相和边缘相，是该类型隐伏矿床找矿预测的关键标志[17-19]。在深溪锰矿区发现了该成矿系统的中心相、过渡相、边缘相，该成矿系统反映了富锰气液喷溢的同沉积断裂位置[20]，其中富锰矿赋存的矿区西南部ZK4007～ZK3012一带位于成矿中心相带，目前大致控制了其北部和东部边界，但南部和西部尚未圏边，往南部和西部有找到大型富锰矿床的潜力，预测富锰矿资源潜力达2000万吨(图5)。

图6 深溪锰矿富锰矿石照片及镜下鉴定图

1)中心相：大致分布在矿区西南部的ZK4007～ZK3012钻孔连线一带，其长轴方向为75°～80°方向，往西部可能延伸至转龙庙锰矿一带，呈长椭圆状分布，其南部和西部尚未圏边，目前已控制中心相带宽0.6～1.0 km，长度大于2.6 km。其主要特征是含锰岩系下部菱锰矿体中出现锰含量大于25%的灰黑色块状、角砾状菱锰矿和含锰灰岩，气液喷溢成矿过程中产生的系列斑杂状构造和搅动构造等，一般分布有多层菱锰矿体，均出现一层灰绿色凝灰岩，富锰矿体分布在该凝灰岩之下。深溪锰矿床的富锰矿体均分布在该喷溢沉积中心相区。

2)过渡相：呈环带状围绕中心相分布。该相带以不出现角砾状含锰灰岩和斑杂状构造菱锰矿石等，主要以块状菱锰矿和碎屑状菱锰矿为特征。一般以贫锰矿石分布在灰绿色凝灰岩之上，锰的品位较中心相低，一般锰含量为15%～25%，含锰岩系厚度也有所减薄。该相带宽0.50～2.5 km，长度大于5 km。

3)边缘相：呈环带状围绕过渡相分布。该相带以不出现角砾状含锰灰岩和斑杂状构造菱锰矿石等，主要以碎屑状菱锰矿和豆鮞状含锰黏土岩为特征，锰的品位较过渡相低，一般锰含量在5%～15%，含锰岩系厚度较过渡性也有所减薄。越靠近地堑盆地边缘，菱锰矿厚度越来越薄直至尖灭。

6 结论

1)深溪隐伏富锰矿床为一个单一完整的富锰矿体，赋存于深溪大型锰矿床之中，位于铜锣井背斜南东翼，虾子复向斜北西部，地表出露为三叠系，断层未破坏矿体，锰矿体保存良好，赋锰层位为二叠系阳新统茅口组第三段，矿体埋深为1500～1650 m。

2)富锰矿体呈层状、似层状产出，矿体厚度为1.20～4.19 m，平均厚度为2.47 m；Mn的平均品位为26.98%，P/Mn平均比值为0.0023；Mn/TFe平均比值为8.66；(CaO+MgO)/(SiO2+A12O3)平均比值为1.94。总体属低硫、低铁、低磷的碱性I级优质富锰矿石。

3)深溪富锰矿床属于“内生外成气液喷溢沉积型锰矿床”，锰矿气液喷溢沉积成矿系统的中心相、过渡相和边缘相特征明显，研究区内富锰矿体分布在成矿中心相区。

4)深溪富锰矿床位于成矿中心相，富锰矿体南部和西部尚未圏边，预测富锰矿资源潜力达2000万吨，具有很好的找矿潜力。