贵州省水城区锰矿矿床地质特征及找矿潜力分析

代启先 尚 荣

(贵州省有色金属和核工业地质勘查局二总队，贵州 六盘水 553004)

0 引言

在现代工业中，锰及其化合物应用于国民经济的各个领域。我国锰矿资源尤其是富锰资源严重缺乏,锰矿产品供不应求[1]。经综合分析研究，水城区锰矿赋存层位均为二叠系阳新统茅口组第二段( P2m2)的含锰灰岩，矿床特征相似，面积分布较广，在浅部地段已开展过零星找矿勘查工作，其中以水城区宏运锰矿工作程度较为系统全面。目前已发现大小锰矿床9个(见图1)，取得了不同程度的地质找矿效果。因此，本文旨在通过全面收集研究区地质及矿产资料的基础上，初步分析研究区成矿地质背景、岩相古地理环境、矿床地质特征、富集规律及找矿潜力，为进一步找矿工作提供一定的理论依据。

图1 水城区锰矿分布示意图

1 区域成矿地质背景

研究区大地构造位于羌塘-扬子-华南板块-扬子陆块-上扬子地块-威宁隆起及六盘水裂陷槽(六盘水北西向褶断带)[2]。

2 岩相古地理特征

据贵州大区域范围内的宏观研究，将二叠系阳新统茅口期沉积相划分为碳酸盐台地相，其中又可分为台盆相、半局限台地相、开阔台地相、台地边缘礁滩相、台缘斜坡相、深水盆地相(见图2)。研究区锰矿均产于台盆相内。据研究 ,该台盆水深较大,发育了一套硅质岩组合沉积 ,而该台盆周围为浅水半局性台地相。贵州二叠系阳新统茅口晚期锰矿分布[3]见图3。

1-泥晶灰岩夹硅质泥晶灰岩组合；2-硅质岩组合；3-生物泥晶灰岩组合；4-礁灰岩组合；5-灰岩-砾屑灰岩组合；6-含生物泥晶灰岩-含硅质泥晶灰岩组合；7-半局限台地相；8-台盆相；9-开阔台地相；10-台地边缘礁滩相；11-台缘斜坡相；12-深水盆地相；13-岩相界线；14-海侵方向

图3 贵州二叠系阳新统茅口晚期锰矿分布图

3 矿床地质特征

3.1 地层

矿区出露地层由老至新有二叠系阳新统栖霞组(P2q)、二叠系阳新统茅口组(P2m)、二叠系乐平统峨嵋山玄武岩组(P2-3em)及第四系(Q)。其中，茅口组为该区锰矿的含矿层位。现由老至新对各地层特征描述如下：

二叠系阳新统栖霞组(P2q)：上部为灰色、深灰色中至厚层灰岩，常含有燧石结核；中部为浅灰、灰色厚层状白云质斑状灰岩；下部为浅灰、灰黑色厚层-块灰岩，含燧石结核，层间夹黑色页片状泥灰岩。厚130～250 m。

二叠系阳新统茅口组(P2m)：根据岩性特征分为两段。茅口组第一段(P2m1)：上部为深灰色厚层至块状灰岩夹中厚层灰岩，局部见燧石团块；下部为浅灰色厚层至块状灰岩。厚277～350 m。茅口组第二段(P2m2)：上部为深灰色薄至中厚层泥灰岩，局部夹灰色中厚层生物灰岩，厚54.71～65.86 m；中部为灰色薄至中厚层细晶灰岩夹深灰色薄层含锰灰岩，厚7.22～15.10 m，其中顶为一层厚0.64～0.90 m 深灰色层纹状碳酸锰矿层，区内较稳定，表浅部局部为氧化锰矿；下部为灰、浅灰色薄至中厚层细晶灰岩夹燧石层，厚33.40～45.20 m。该层总厚为95.33～126.16 m。

二叠系阳新统-乐平统峨嵋山玄武岩组(P2-3em)：上部为深灰色、灰绿色拉斑玄武岩，夹多层杂色凝灰岩及少量玄武质熔岩集块岩、玄武质火山角砾岩、玄武质凝灰熔岩等；中部为深灰色、灰绿色厚层至块状拉斑玄武岩，部分地区夹少量玄武质熔岩角砾岩、凝灰岩等火山碎屑岩；下部为深灰色玄武质熔岩集块及深灰色拉斑玄武岩，近底部30 m夹一层厚15 m 深灰色薄层泥质灰岩透镜体。厚度大于400 m。

第四系(Q)：以黄色及黄灰色残、坡、洪积物为主，主要由粘土、亚粘土、腐植土及砂、砾石等组成。厚0～69.90 m。

3.2 构造

区内构造较简单，以断层为主，褶皱不发育。区内断裂构造主要呈北东向展布，倾角55°～80°，以逆断层为主，其次为正断层。对整个矿体的形态复杂程度、稳定程度无明显影响。

3.3 矿体特征

矿体控制深度从地表露头至+1 300 m标高，倾向延深控制大于1 000 m。矿体总体呈层状、似层状、透镜状沿含矿地层呈单斜产出，产状与围岩一致。矿层倾向北西，局部为北，倾角10°～20°，局部达40°。矿体单工程真厚度0.58～1.14 m，变化系数为11%～22%，矿体厚度分布均匀，矿体形态复杂程度属简单类型。单工程矿体特征分布见图4。

图4 单工程矿体特征分布图

3.4 矿石特征

研究区内锰矿石自然类型有氧化锰矿石和碳酸盐锰矿石两类：若氧化锰比例>50%，则矿石类型为氧化锰矿石；其余为碳酸锰矿石。

氧化锰矿石主要分布在近地表氧化带，倾向延伸平均约100 m；矿石矿物主要为软锰矿，次为含锰方解石；脉石矿物主要为方解石。碳酸盐锰矿石主要分布在深部；矿石矿物主要为含锰方解石，次为含锰白云石。

矿石结构主要为细-粉-微-隐晶级它形粒状晶体结构，构造以条带状和层纹状、透镜状为主。

通过区内组合分析测试，氧化锰矿石和碳酸盐锰矿石中有益组分为Mn，主要有害组分为P，其它组分为 Fe、SiO2、CaO、MgO、Al2O3、烧失量。

氧化锰矿石各组分含量为：Mn 11.57%～38.90%、Fe 0.80%～2.60%、P 0.01%～0.06%、SiO24.71%～36.98%、CaO 2.90%～30.72%、MgO 0.22%～9.99%、Al2O30.27%～1.64%、烧失量15.65%～36.23%。矿体品位变化系数为45%，有益组分分布均匀，主要有害组分P含量低。

碳酸盐锰矿各组分含量为：Mn 8.22 %～12.89%、Fe 0.90%～1.25%、P 0.01%～0.05%、SiO26.5%～13.6%、CaO 28.83%～33.54%、MgO 3.24%～8.88%、Al2O30.22%～0.94%、烧失量 31.46%～36.89%。矿体品位变化系数为14%，有益组分分布均匀，主要有害组分P含量低。

氧化锰矿石和碳酸盐锰矿石各组分含量见表1、表2。

表1 氧化锰矿石组合分析表 %

表2 碳酸盐锰矿石组合分析表 %

矿区内氧化锰矿石中W(P)/W(Mn)比值在 0.0004～0.0016 之间，平均为 0.0010，属低磷矿石；W(CaO+MgO)/W(SiO2+Al2O3)比值在 0.08～8.18 之间，平均为 2.74，属碱性矿石；W(Mn)/W(Fe)比值介于 10.09～16.36 之间，平均为 13.35，属低铁锰矿石。

矿区内碳酸盐锰矿石中W(P)/W(Mn)比值在 0.0005～0.0062 之间，平均为 0.0028，属低磷矿石；W(CaO+MgO)/W(SiO2+Al2O3)比值在 2.41～5.80 之间，平均为 3.87，属碱性矿石；W(Mn)/W(Fe)比值介于 7.22～11.72 之间，平均为 9.07，属低铁锰矿石。

因此，矿区内锰矿石工业类型属于低磷低铁碱性含锰灰岩碳酸锰及氧化锰矿石,见表3、表4。

表3 氧化锰矿石相关组分比值表 %

表4 碳酸盐锰矿石相关组分比值表 %

3.5 矿体围岩及夹石

经地表露头、山地工程及钻孔工程揭露，矿体主要赋存于二叠系阳新统茅口组第二段(P2m2)中部近顶部的含锰灰岩中；矿层直接顶板为灰黑、深灰色薄层泥质灰岩，层纹状构造特别发育，厚54.71～65.86 m，含Mn 0.10%～0.68%，平均含Mn 0.25%；矿层直接底板为灰色薄至中厚层细晶灰岩夹灰色薄层含锰灰岩，厚33.40～45.20 m，含Mn 0.52%～3.94%，平均含Mn 1.52%。

矿体厚度较薄，矿体中不含夹石。

3.6 矿床共(伴)生矿产综合评价

由化学全分析结果可知，锰矿石中含 Co、Ni、Cu、Pb、Zn、Au、Ag、 B、S 等元素，各元素含量见表5。经分析，各伴生元素含量均未达到伴生组分综合评价参考指标要求，无可进行综合利用的共(伴)生矿产。

表5 锰矿石伴生组分分析结果表 %

4 找矿潜力分析

研究区工作程度较低，对已发现的矿体控制深度主要为地表50 m左右，矿体深部及外围尚未开展系统的勘查工作。根据研究分析，可初步得出水城区锰矿的富集规律与岩相古地理、峨眉地幔热柱活动、古构造及后期风化作用等方面有关。

1)锰矿与岩相古地理的关系。研究区位于二叠系阳新统茅口期台盆相内,水深较大，发育了一套薄至中厚层细晶灰岩夹燧石层等硅质岩组合沉积，硅质岩体的存在，提供较稳定的储存物质的沉积环境。

2)锰矿与峨眉地幔热柱活动的关系。茅口晚期由于峨眉地幔热柱活动 ,云南、四川、 贵州西部开始峨眉山玄武岩喷发 , 而在玄武岩喷发中心的外围 ,则由于地幔柱上托作用 ,贵州西部被抬升 ,引起断裂活动和热液活动 ,热水 (液 )从深部把锰质带入沉积岩区[4]。

3)锰矿与古构造及后期风化作用的关系。晚古生代至早白垩世，为海西-印支-燕山构造旋回期，地壳抬升，研究区由海相沉积转为陆相沉积并进一步抬升为陆地。含锰地层广泛裸露于地表，经过长期氧化、淋滤，在有利地段进一步富集形成氧化锰矿。

研究内锰矿石工业类型属于低磷低铁碱性含锰灰岩、碳酸锰及氧化锰矿石，其中以碳酸锰最具规模，但其品位偏低，低品位碳酸锰矿可采用直接硫酸浸出法处理,优化浸出条件以实现锰、铁的选择性浸出[5],以实现高效、经济的利用国内贫锰矿资源的目的。

综上，研究区二叠系地层广泛分布，具有一定的找矿前景。

5 结语

水城区锰矿赋存于二叠系阳新统茅口组第二段( P2m2)，矿石类型属于低磷低铁碱性含锰灰岩、碳酸锰及氧化锰，厚度及品位变化较小，有用组分分布均匀，有害组分含量低。研究区位于二叠系阳新统茅口期台盆相内,提供了较为稳定的沉积环境；茅口晚期由于峨眉地幔热柱活动影响,热水 (液 )活动或早期火山喷气作用开始，形成了一套硅灰泥锰质沉积组合；此后经过多期造山运动，地壳抬升，经过长期风化淋滤，进而形成氧化锰矿。此类锰矿在研究区具有一定找矿前景。