黔西泰来富锰玄武岩发现及其地质意义

刘林林，徐 海，高军波，杨瑞东

(1. 贵州大学 资源与环境工程学院，贵州 贵阳 550025; 2. 教育部喀斯特资源与环境重点实验室，贵州 贵阳 550025)

1 区域地质背景

扬子准地台西部的茅口晚期，由于地壳不均衡裂陷，自云南宣威，经贵州水城、纳雍、黔西到遵义的北东向黔中台沟[1]，在该台沟内形成一系列锰矿[2](见图1)。

图1 贵州二叠纪茅口期岩相古地理及锰矿成矿带

在这个时期，康滇古陆一带发生峨眉山玄武岩喷发，玄武岩伴随东吴运动沿早已存在的一些深大断裂喷发出地表。玄武岩是扬子准地台岩石圈张裂延伸至上地幔，并发生横向扩张的产物。玄武岩广布在云南、四川和贵州，玄武岩厚度西厚东薄，贵州主要是玄武岩外带，以高钛玄武岩为主。在中二叠世，川滇黔玄武岩分布区，长期处于暴露环境，遭受风化剥蚀,玄武岩被强烈风化，形成古风化壳，风化壳中REE,Nb,Co等富集，形成“三稀”矿床[3]。

近年来，峨眉山玄武岩成矿作用研究越来越受到关注，峨眉山玄武岩不仅与滇黔铅锌矿有关，而且与“三稀”成矿密切关系[4-5]。

贵州二叠系锰矿的发现和研究工作最早始于20世纪40年代初期，通过近年来的勘探和研究，发现贵州遵义—黔西—纳雍—水城—云南格学一带二叠系茅口组顶部均产出锰矿床，主要有遵义铜锣井矿段、沙坝矿段、黄土坎矿段、深溪沟矿段、石榴沟矿段锰矿，黔西泰来锰矿，纳雍营盘锰矿，水城老鸦营锰矿，云南格学锰矿等。对该锰矿成矿带的成矿作用已进行大量的研究，提出锰矿成矿两个不同观点，一种认为锰矿成矿为玄武岩风化成矿[6]，另一种认为热水喷流沉积成因[2,7-9]。虽然，对二叠系锰矿成矿有较深入的研究，但成矿物质来源问题一直存在争议。

在黔西锰矿野外调查中发现锰矿附近的玄武岩富铁锰，风化强烈，对其主量元素测试，发现玄武岩中MnO含量很高，其与二叠系锰矿成矿可能密切相关。

2 黔西泰来玄武岩特征

黔西泰来玄武岩仅分布在泰来一隅，厚度约80 m，下部为深灰色、黑色玄武岩为致密块状玄武岩(见图2a)，上部风化玄武岩为黄褐色、杂色(见图2b)，结构较疏松，风化强烈，风化后表面出现铁质壳体(见图2c)。富锰的玄武岩风化产物为黄褐色、钢灰色，风化后容易染手，斑状结构(见图2d)。玄武岩风化产物呈球状风化，球体外围富含铁质(见图2e,f)。

图2 黔西泰来玄武岩及风化产物结构特征

3 泰来玄武岩及风化产物主量元素特征

通过对黔西泰来玄武岩及风化产物送澳实测试实验室(广州)进行主量元素测试，测试结果如表1所示。

表1 黔西泰来玄武岩及风化产物主量元素组成 %

本次分析测试8件玄武岩及其风化产物样品，从分析数据看出，TL-2，TL-4，TL-05样品中，MnO含量很高，分别为3.35%、3.22%、2.59%，其他样品MnO含量在0.18%～0.61%。一般情况下，玄武岩MnO含量在0.2%左右，表明泰来玄武岩及风化产物中锰含量很高。从表1中看到：风化产物SiO2明显低，为22.01%～24.43%，风化程度低的玄武岩SiO2为41.74%～49.09%。锰含量高的玄武岩风化产物的Al2O3、Fe2O3和TiO2含量也较高，分别为19.02%～21.05%、37.10%～41.12%和2.94%～3.18%，风化程度低的玄武岩，TiO2明显含量高，为4.08%～4.29%，属于高钛玄武岩。

根据毛德明等[10]研究，峨眉山玄武岩的MnO含量在0.2%左右，SiO2、Al2O3、Fe2O3和TiO2含量分别约为48%、13%、5%和4%。但本研究发现，风化玄武岩产物MnO含量高达3.35%，说明玄武岩风化导致锰富集。由此证明，峨眉山玄武岩对二叠系锰矿成矿物源具有很大贡献。

4 二叠系锰矿成矿分析

二叠系锰矿的物质来源及其成矿机理一直处于争议之中，一种认为是通过热水喷流沉积成矿，另一种则认为是由峨眉山玄武岩风化提供锰质在二叠纪台沟沉淀形成锰矿。泰来富锰玄武岩的发现说明二叠系锰矿成矿物质与峨眉山玄武岩关系密切，锰矿成矿与峨眉山地幔柱活动有关。

由富锰玄武岩的发现可推测峨眉山地幔柱活动与锰矿成矿关系密切，其在锰矿成矿中提供了成矿物质，成矿物质供给可能有以下两种方式。

1)贵州毕节—水城—纳雍一带玄武岩属于高钛玄武岩，其富含锰，富锰玄武岩风化淋漓，玄武岩中的锰质被风化淋漓出来，搬运到水体较深的台沟内沉积，形成含锰灰岩、含锰硅质岩和含锰泥页岩等。

2)富锰玄武岩的发现说明峨眉山地幔柱岩浆具有很高的锰，不仅喷发的玄武岩富锰，而且在玄武岩喷出地表(海底)前，岩浆前端大量的富锰热液沿着深大断裂在海底喷出，以热水喷流方式成矿。

上述两种成矿作用均有可能存在，这需要进一步深入研究。目前已经开展了大量的矿床地球化学研究，结果表明热水喷流沉积特征明显[8-9]，而且锰矿中含有黄铜矿、黄铁矿和闪锌矿等热液成因矿物可作为依据。但是，在水城—纳雍等地，锰矿以含锰灰岩为主，热水喷流沉积成矿又不好解释成因。

富锰玄武岩的发现，支持玄武岩风化可以提供大量的锰矿成矿物质，结合水城—纳雍一带发育含锰灰岩，锰矿成矿很可能是玄武岩风化提供锰矿成矿物质，风化出来的锰质在水体相对较深的台沟中沉积成矿(台沟处于氧化—还原环境，最适合锰矿沉淀)。

5 结 论

黔西泰来玄武岩富含锰质，风化玄武岩产物锰含量高达3.35%，说明峨眉山地幔柱活动与锰矿成矿关系密切，锰矿成矿物质可能是玄武岩风化提供大量的锰质，并在台沟沉淀成矿，也可能是岩浆侵入时，形成富含锰质的气水热液，其沿着大断裂喷流出来，形成热水喷流沉积成矿。

富锰玄武岩的发现证明二叠系锰矿成矿与峨眉山地幔柱活动关系密切，但成矿物质来源途径还需进一步研究，是玄武岩风化提供锰质在台沟沉积成矿，还是热水喷流成矿，还需进一步研究。因此，今后需要加强锰矿矿物学研究，风化成矿和热水喷流成矿的矿物学应该有区别。