青海省都兰县某锰矿成矿地质背景研究

黄碧云，胡兴旺，曹智鹏，曹成刚，王一点

(1.青海省环境地质勘查局，青海 西宁 810000； 2.青海九零六工程勘察设计院有限责任公司，青海 西宁 810000； 3.青海省环境地质重点实验室，青海 西宁 810000； 4.商洛西北有色七一三总队有限公司，陕西 商洛 726000)

0 前 言

上世纪60年代，我国地质工作者在青海省都兰县进行地表检查工作时，发现锰矿露头，并对其进行勘查，初步探明Mn矿石量80.11 万t。本世纪初，在都兰县建成了矿山，近年来随着矿山开采的进行，浅部矿石资源量局部减少，矿山存在资源枯竭，面临可持续发展难题，急需寻找接替资源来维持企业发展。

青海省都兰县某锰矿床地处柴达木盆地东南缘，大地构造位置地处北秦岭-祁连-东昆仑晚加里东造山系东昆仑造山带赛什腾山-阿尔茨托山造山亚带的东端北缘地段。成矿区划属赛什腾山-阿尔茨托山加里东期、印支期铅、锌、金、钨、锡(铜、钴、稀土)成矿带[1]。地层主要为造山前期的寒武、奥陶系碎屑岩及中基性火山岩组合，构造线展布方向北西向，局部北东向。其形成与加里东期和海相中基性-中酸性火山岩有关的铁、锰、铅、锌、钨、锡、硅矿床成矿密切相关[2-4]。在分析区域成矿地质背景与成矿规律后，认为本区深部找矿潜力较大。青海都兰县锰矿成矿带位置划分见图1。

1 区域地质概况

1.1 地质特征

1.1.1 地层

本区域属中昆仑-西秦岭地层分区，柴达木北缘地层小区，出露地层见图2。

古元古代金水口岩群(Pt1J)，是区内最古老的地层，构成区内结晶基地，出露面积大，该套地层岩石遭受了不同程度的变形、变质、变位作用。局部出现糜棱岩化、混合岩化。反映地层在遭受区域变质作用后，又遭受了不同期构造变质作用，使地层序态发生变化。与沉积时的地层相比已面目全非。为一套层状无序的中-深变质岩系。根椐岩性组合特征反映出明显差异，可分上下2个岩组，与其他地层多呈断层接触关系，与岩体呈侵入接触关系。

片麻岩组(Pt1J1)分布在区域中部，由于遭受后期侵入岩吞蚀，分布不连续。呈北西-南东向展布，南东段与滩间山群断层接触，北西段延出图外。主要岩性有二云二长片麻岩、黑云斜长片麻岩、黑云二长片麻岩，局部出现斜长角闪片岩、石英岩、大理岩夹层。斜长角闪片岩岩组(Pt1J2)在区内分布面积较小，出露在区域北部及东南角，地层大多在片麻岩组两侧呈狭长带状分布。由于遭受断裂切割破坏及多期次侵入岩侵蚀，空间上多呈不连续的块体零星分布，岩石中片理极为发育，多具薄片状构造。片理走向不够稳定，总体上北西-南东向。主要岩性有斜长角闪片岩、角闪二长片岩。

奥陶-志留纪滩间山群(OST)，分布在哈莉哈德山锰矿区周围，为一套层状有序的浅变质岩，层内以脆性-韧性变形为特征。地层呈北东-南西向展布，是区内的含锰矿地层，根据岩性组合，分为下部碎屑岩组(OST1)和上部火山岩组(OST2)2个岩组。与古元古代金水口岩群(Pt1J)和早石炭世怀头它拉组(C1h)地层呈断层接触关系，与加里东期和华力西期侵入岩呈侵入接触关系。

碎屑岩组岩性主要由石英砂岩、长石石英粉砂岩夹粉砂质绿泥绢云母千枚岩、千枚状板岩夹石英岩。岩层层理发育，产状较稳定，产状150°～170°∠50°～70°，北部与金水口群断层接触。南部与滩间山群火山岩组渐变接触关系。

火山岩组主要特征是由中基性火山岩组成。局部夹碎屑岩，由片理化蚀变玄武岩、安山质凝灰岩夹凝灰质绢云千枚岩、安山质玄武岩夹石英砂岩、黑云石英片岩、斜长角闪片岩。北部与碎屑岩组呈整合接触关系，南部与金水口岩群、华力西期侵入岩断层接触。

泥盆纪晚泥盆世牦牛山组(D3m)，分布在区域东部，出露面积较小，约0.5 km2，主要岩性有灰绿、灰紫色中基性火山岩夹碎屑岩。与奥陶-志留纪滩间山群(OST)和早石炭世怀头它拉组(C1h)地层呈断层接触关系，与华力西期中细粒黑云角闪闪长岩呈侵入接触关系。

石炭纪早石炭世怀头它拉组分布在哈莉哈德山锰矿点以东，出露面积约1 km2，地层走向东-西向展布，呈不规则长柱状形态。东南侧和北东端分别与奥陶-志留纪滩间山群、晚泥盆世牦牛山组呈断层接触，北西侧与华力西期侵入岩呈侵入接触。该组地层下部岩性为生物碎屑灰岩，中部岩性为砂质板岩夹灰岩及中酸性火山岩，上部岩性为碎屑岩。

第四纪残破积、冲洪积层(Q)分布在东、西大滩以及沟谷两侧，主要由残坡积砾石、砂土，洪冲积物砂砾石、粉砂、黏土等组成。

1.1.2 构造

由于区域所处的特殊位置，决定了地质构造的复杂性和构造变动的多期性，褶皱断裂构造极为发育。褶皱构造主要为茶卡南山复式背斜及茶卡南山向斜，均分布于金水口岩群中，轴向北西-南东向，两翼基本对称，褶皱内次一级柔皱、拱曲极为发育，这也说明了本区经受了多期构造运动。

区域内断裂构造极发育，按其走向分北北西向、东西向、北东向和北西向4组。其中，北东向断裂中部分逆冲断层发育有断层角砾岩、断层泥等，对锰矿起切割破坏作用。

1.1.3 岩浆岩及脉岩

区内岩浆活动强烈而且频繁，加里东期、华力西期、印支期，主要侵入岩以超基性、基性-中性-酸性岩体均不同程度分布，以酸性岩为主，多呈基岩株状产出，喷出岩以中酸-中基性为主。

区域内脉岩较为发育，主要集中分布于区域北部，在区域东南部也有少量分布。走向多与构造线方向一致，脉岩分布明显受次级构造控制。脉岩主要有石英脉、花岗岩脉、正长岩脉、闪长岩脉、辉长岩脉等。

1.1.4 变质作用及变质岩

区域内变质作用强烈，其中以区域变质岩最为发育。区域变质作用及变质岩主要发生在加里东期和华力西期，形成古元古代金水口群、奥陶-志留纪滩间山群、泥盆纪、石炭纪等地层中的浅变质岩系，其变质程度为低绿片岩相。主要岩石类型有石英片岩类、千枚岩类、板岩类，主要矿物组合为石英、绢云母、绿泥石和钠长石。

区内的接触变质作用主要发生在印支-燕山期大型复式花岗岩类侵入体的四周，在古元古代金水口群、早古生界滩间山岩群和晚古生界耗牛山组等与岩体接触地段，形成了宽窄不一的接触变质带，内接触带的变质岩则不甚发育。另外还有极小范围的接触交代变质作用，但均不发育，岩石以局部或零星状出露，多发育在碳酸盐岩与中酸性岩浆岩的外接触带中，形成砂卡岩。

动力变质作用及变质岩发生时间跨度大，从吕梁期到燕山期均有发生，但以加里东期和印支期为主，各时代动力变质作用的发生与断裂构造密切关联，形成糜棱岩类、碎裂岩系等岩石和构造片理化带，大多叠加在区域低温变质作用之上，形成变形弱化带、剪切劈理等容矿域，其结果有利于促进岩石中成矿元素的活化、迁移及富集。

1.2 区域地球物理、地球化学特征

1.2.1 区域地球物理特征

根据1∶50万航磁异常特征，测区处于航磁异常轴向展布方向为北西西和东西向2条航磁异常的交会复合部位，测区内航磁异常轴向以东西向为主、北西西向为辅的近东西向的条带状或团块状的正负相间的异常带，而测区较大范围处于正异常区，磁异常峰值在100 nT以上(见图3)，有5处局部高磁异常圈闭。航磁异常的总体特点是：强度高，一般75～100 nT，最高可达200 nT以上，磁异常与化探所圈定的铅、银、铜异常相吻合，初步认为航磁异常的形成可能与多金属矿化有一定的关系。

1.2.2 区域地球化学特征

前人对哈莉哈德山一带进行了1∶5万水系沉积物化探测量，该次工作未对锰元素进行测试分析，对哈莉哈德山幅做了其他13种元素分析，圈定3个乙类异常，2个丙类异常(见图4)。其中3个乙类异常中高值异常元素为Ag、Pb、Ni、Co、Cr、As、Sn、Cu，2个丙类异常中高值异常元素为Co、Cu。

图4 哈莉哈德山地区综合异常

区域内圈定有5个综合异常，与沉积型锰矿有关的指示元素主要为Co、Ni、Mo、Zn、W、As、Ba、V，该区内哈莉哈德山附近存在一个Co元素异常区，对该区内寻找锰矿具一定指示意义。

1.3 区域矿产特征

工作区处于祁连山、东昆仑及柴达木陆块三角交会部位，是东昆仑成矿带东段铁、锰、铜、铅、锌、金、钨、锡成矿聚集区。区域内构造-岩浆活动十分发育，并且多具长期活动、多阶段演化的特点，对元素的迁移、富集、沉淀十分有利，从而形成了一系列多金属矿(化)点，在区域地质图幅范围内已知矿床(点)共有6处，分别为红柳沟铬矿化点、红柳沟铜矿化点、哈莉哈德山铬铁矿化点、哈莉哈德山锰矿化点、高蒙中沟赤铁矿化点、配种沟闪锌矿点(见表1)。在这6处矿化点中哈莉哈德山锰矿化点有矿体42条，矿床平均品位为20%；高蒙中沟赤铁矿化点有矿化带4处；配种沟闪锌矿点有矿体2处，w(Zn)=67%。

表1 区域矿(化)点一览

2 矿区地质特征

矿区面积小，仅0.37 km2，地层岩性单一，褶皱、断裂构造不发育(见图5)。矿区出露的地层为奥陶-志留纪滩间山群及第四纪地层。

2.1 地层

2.1.1 奥陶-志留纪滩间山群变碎屑岩组(OST1)

分布在矿区的中部地段，出露面积约为0.21 km2，总体呈北东-南西向展布，倾向南东，倾角54°～80°，根据地质填图成果，区内从北向南划分为2个岩性层。

1)硅质板岩(SiSl)

该岩性层分布于矿区中部，走向230°～240°，地层出露厚度30～390 m。岩性特征为青灰色-深灰色，鳞片粒状变晶结构，板状构造，板理较发育，部分板理面具弱丝绢光泽，主要成分为粉砂质、泥质及硅质条带，硅质条带顺层产出，宽1～2 cm。主要矿物成分为长石、石英、少量绿泥石、黑云母等。长石与石英呈微粒状与岩石构造线平行分布，呈他形不规则板粒状、粒状，后期受区域变质作用影响，边缘已经被重结晶形成硅质；绿泥石含量为3%～5%，绿色，鳞片状集合体，呈条纹状分布；黑云母含量为10%～15%，多为黑云母雏晶，基本定向分布；硅质含量为50%～55%，粒度小于0.005 mm。偏光显微镜下硅质板岩见图6。

图6 偏光显微镜下硅质板岩

该岩性层是区内的主要赋矿岩层，区内大多矿体均产于该岩层内。

2)变砂岩(Mss)

主要出露于矿区东侧，走向230°～240°，地层出露厚度60～130 m，岩性特征为灰-浅灰色，变余细粒砂状结构-变余粉砂状结构，多具微片理化构造。碎屑成分主要为石英、长石，磨圆度较差，呈次圆状-次棱角状；胶结物属钙质，在岩石裂隙面见钙质薄膜。主要成分为长英质、泥质，少量云母、绿泥石、方解石。长英质含量75%左右，灰白色，细粒状均匀分布；泥质含量为15%～20%；云母含量<3%，褐黑色，光泽明显，多呈片状不均匀分布。

分布在矿区的中部地段，出露面积约为0.16 km2，总体呈北东-南西向展布，倾向南东，倾角60°～80°。根据地质填图成果，区内从北向南划分为斜长角闪片岩(abls)1个岩性层。该岩性层分布于矿区北、中、南部，走向230°～240°，地层出露厚度50～110 m。岩性特征为灰绿色，条带状构造、片状构造，由斑晶和基质两部分组成，斑晶为中长石，含量为9%，基质占91%，中长石占25%，普通角闪石占56%，石英占10%，屑石、磁铁矿、磷灰石少量。

斑晶中长石多数呈不规则外形，但已完全被碳酸岩、高岭土、钠长石交代，保留晶体假象，定向排列。普通角闪石呈蓝绿色柱状晶体，节理发育，紧密、交错排列，连续定向排列。中长石呈粒状变晶，个别仍保留半自形细粒状外形，连续定向排列；石英呈微粒状变晶与中长石一块定向排列；磁铁石呈显微粒状不均匀分布在普通角闪石之间；磷灰石呈半自形针状晶体包裹在中长石晶体中。该岩性层在矿区北部被层间断裂切割，分为大小不均的两段，中部和南部地段均以不规则状形式分布。

2.2 构造

矿区为一单斜构造，岩层走向北东，倾向向南，倾角45°～80°不等，局部地段受区域断裂影响，岩层产状略有变化，其中变化情况较为明显的地段在矿区南段，M15、M16、M17矿体产状变化较为明显。

区内断裂不发育，在矿区北部奥陶-志留纪滩间山群火山岩组地层中出露一条断层，该断层为哈莉哈德山区域断裂次生F17断层，横贯该地层。断层走向南西-北东向，走向220°，长约1.4 km，倾角近似直立，宽6～10 m，以强烈的挤压片理化为特征，属于层间断层。断层南侧发育有断层破碎带，走向220°，长约1.4 km，宽6～10 m，带内岩石较为破碎，矿化蚀变主要为黏土化、绿泥石化，断裂中有小的石英脉碎块，褐铁矿化较强。

2.3 岩浆岩

矿区面积较小，区域上出露的岩浆岩和侵入岩，均未在本区图幅内出露，即区内未见较大规模的岩浆岩和侵入岩。

2.4 变质作用及变质岩

矿区变质作用主要为区域变质作用，其次为热接触变质作用和动力变质作用。

区域变质作用主要发生在华力西期，区域变质岩主要发育在奥陶-志留纪滩间山群，其变质岩主要有斜长角闪片岩和变砂岩。滩间山岩群在经受早期区域变质作用后，又遭受了动力变质作用叠加，因而，该群岩石局部会呈现动力变质岩的特点。热接触变质作用较弱，主要表现为奥陶-志留纪滩间山群火山岩组地层和华力西期侵入岩热接触所形成的绿泥石化和绿帘石化等现象。动力变质作用较弱，主要由矿区地表的断裂构造引起，动力变质作用形成的变质岩主要为破碎蚀变带中的碎裂岩。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

综合区内工作，共圈定41条锰矿体，其中地表及采坑底部27条，深部隐伏矿体14条，矿体均赋存于奥陶-志留纪滩间山群硅质板岩地层中，长度100～1 000 m，已控制倾向延伸50～220 m，平均厚度0.51～10.50 m，平均品位15.17%～26.69%，规模较大的主矿体主要以层状-似层状形式展布，规模较小的矿体主要以透镜体形式分布(见图7)。矿体走向、倾向上连续，稳定性较好。矿体中主要矿物为蔷薇辉石，矿化蚀变主要为蔷薇石化、锰矿化、褐铁矿化和黄铁矿化等。

◎最重要的是养成好的习惯，提前几分钟就和宝宝说快要吃饭了。吃饭之前要和玩具拜拜。不能边吃边玩，而且最忌讳追着喂。会自己吃的宝宝尽量让他自己吃，即使用手抓着吃也可以。可以买个宝宝座，让宝宝和家人坐在一起进餐。此外，正餐好好吃就在两餐之间给些小点心、零食做奖励，不好好吃就啥也没有。

锰矿体的围岩主要为硅质板岩，区内含矿岩性和围岩均为硅质板岩，从野外观察及化学样品分析结果统计来看，矿体和围岩的区别主要在于颜色，围岩一般为灰-深灰色，含矿岩性颜色一般为浅玫瑰红色、褐红色、棕红色等。主要蚀变有硅化、黑云母化、透闪石化、透辉石化等；主要矿化有磁铁矿化、黄铁矿化、黄铜矿化、褐铁矿化等。

本区锰矿体厚度比较薄，一般无夹石。

3.2 矿石质量

3.2.1 矿石结构构造

矿石的主要结构为自形粒状结构，地表局部氧化地段氧化矿石呈自形-半自形结构及隐晶质结构，其中菱锰矿呈自形-半自形结构，软锰矿呈隐晶质结构。矿石构造主要为块状构造和条带状构造(见图8)。

图8 矿石块状构造及条带状构造

3.2.2 矿物成分

1)矿石矿物主要为蔷薇辉石、软锰矿、菱锰矿。

蔷薇辉石：浅玫瑰红色至褐红色，有时呈灰色或黄色，多呈致密细粒块状。半透明，玻璃光泽，解理面上显珍珠光泽；多为自形板状，颗粒较粗，粒径0.625～6.500 mm。常见单形，氧化后表面常显褐黑色或黑色(见图9)。

图9 显微镜下蔷薇辉石

软锰矿：主要呈土状、隐晶质粉末状集合体，显强多色性(土黄色-灰白色微带土黄色)，强非均性(灰白-淡蓝绿-棕红色)，粒度极为细小，主要呈浸染状、线状分布于脉石中或脉石间隙，或与脉石矿物、褐铁矿呈集合体状产出，局部包裹褐铁矿、黄铁矿分布。局部可以见到少量呈晶体的锰矿物。反射色为白色微带浅黄色色调，无内反射，具多色性，可见清楚的解理纹(见图10)。

菱锰矿：含量为3%～5%，反射色为略白灰色，显多色性，显内反射。具强非均性，他形粒状，也有的相对集中呈不连续的微细条带状(见图11)。

2)脉石矿物主要有长英质矿物、黑云母、绿泥石、石榴石等。

3)金属矿物主要有软锰矿、菱锰矿、黄铁矿、褐铁矿、磁黄铁矿、钛铁矿、镍黄铁矿等。矿物生成顺序为：褐铁矿→黄铁矿→镍黄铁矿→磁黄铁矿→钛铁矿→软锰矿→菱锰矿。

3.2.3 矿石化学成分

为了确定矿石中的有用组分及有害组分，前人对本区矿体采集了5件组合分析样，根据化学分析结果统计w(Mn)为18.57%～30.47%、w(SiO2)为46.03%～60.31%、w(TFe)为1.60%～5.02%、w(P)为0.059%～0.065%、w(S)为0.007%～0.10%。本次工作从副样中抽取组合分析样2件进行了分析，有用组分w(Mn)为18.57%～30.47%；其他组分w(SiO2)为46.03%～60.31%、w(S)为0.002%～0.065%、w(P2O5)为0.002%～0.003 4%、w(TFe)为1.60%～5.02%、w(Co)为0.017%～0.02%、w(Ni)为0.004 4%～0.006 1%。Cu、Pb、Ni、Co等含量均较低，与围岩中含量相近，无法进行回收利用。矿石中有害元素P、S含量也较低，对矿石质量影响较小。

3.2.4 矿石类型和品级

矿区内矿石自然类型较简单，主要以蔷薇辉石为主的原生锰矿石及地表浅部氧化锰矿石为主，混合带不明显。由于矿山前期一直处于露天开采状态，地表氧化矿石基本已采损，氧化带不发育。原生矿石按结构构造分为块状矿石及条带状矿石。根据矿石中主要锰矿物划分，结合前人研究，区内锰矿石以硅酸盐中锰矿石为主，矿石氧化程度较低，属原生矿石类型。按工业上对锰矿石用途不同划分，区内矿石工业类型为原生冶金用锰矿石。

4 矿床成因及找矿标志

4.1 控矿因素及矿床成因

根据前述矿体特征及分布规律，结合区域内典型矿床(点)地质特征分析研究[5-10]，总结出区内的控矿因素如下：

奥陶-志留纪滩间山群(OST)，为一套层状有序的浅变质岩。其中青灰色-深灰色粉砂质、泥质及硅质条带板岩为含矿岩石，主要矿物成分为重结晶长石、石英等，少量鳞片状绿泥石、黑云母等，硅质含量高达50%～55%，对Mn元素具有极强的吸附能力，成为区域内富含锰元素的层位。

当印支期花岗岩浆上升时，携带的含锰等成矿元素及硅质气水热液一同侵入奥陶-志留纪滩间山群硅质板岩及裂隙间，便与原地层中分散沉积的锰元素发生共同作用，经析出、混合、迁移，在层间裂隙、构造裂隙中沉淀、富集，从而形成矿体。

由此总结出主要控矿因素为奥陶-志留纪滩间山群硅质板岩为控矿地层，伴随加里东、晚华力西-印支期区域变质作用发生锰矿化作用。印支期花岗岩侵入体活动对其形成的锰矿体2次改造和富集。断裂构造为岩浆活动提供了通道。

4.2 找矿标志

奥陶-志留纪滩间山群硅质板岩地层分布区地表褐铁矿化、黄铁矿化、硅化是寻找锰矿的直接标志。硅质板岩地层及其与印支期花岗岩体接触带是寻找锰矿体的间接找矿标志。

5 结 论

青海省都兰县某锰矿为一沉积-变质型锰矿床，处在祁连山、东昆仑及柴达木陆块三角交会部位，使青海省东昆仑成矿带东段铁、锰、铜、铅、锌、金、钨、锡成矿聚集。矿床形成受奥陶-志留纪滩间山群地层控制，长度100～1 000 m，已控制倾向延伸50～220 m，平均厚度0.51～10.50 m，平均品位15.17%～26.69%，主要呈层状-似层状形式展布，矿体走向、倾向上连续，稳定性较好。主要矿物为蔷薇辉石，矿化蚀变为蔷薇石化、锰矿化、褐铁矿化和黄铁矿化等。区内控矿地质条件与区域上一致，预测深部和矿区外围存在找矿前景。