新疆阿克陶县玛尔坎苏一带锰、铜矿成矿规律及成矿远景

张兆宏，侯继亮

玛尔坎苏一带锰、铜矿行政区划隶属新疆柯尔克孜自治州阿克陶县木吉乡，位于西昆仑造山带与西南天山造山带交汇部位，经过长时期复杂的地质构造演化，构造运动较强，具有较好的成矿地质条件，是锰、金等多金属成矿的有利地段。在该带发现的中-大型沉积型矿床有奥尔托喀纳什锰矿、恰尔隆锰矿、卡拉墩含铜铁矿、特格里曼苏铜矿等。

1 区域地质背景

区域大地构造位置处于秦祁昆造山系之西昆仑弧盆系的昆盖山晚古生代岛弧（Ⅲ-2-1）中，分布地层为上石炭统-下二叠统喀拉塔什组、石炭系、二叠系、下白垩统等地层。其中上石炭统-下二叠统喀拉塔什组二段（C2-P1k2）为重要赋矿位置，分布于区域南部偏西的库木别勒沟一带，该套地层北、南、东侧均为断裂围限，西端延出区外，总体呈不规则近北东向展布，受断裂影响，未发现顶底，出露面积约50km2。

2 调查区地质特征

调查区位于塔里木地块与昆仑造山带接触部位的帕米尔逆冲前缘断裂构造带上-江布布拉克断裂带南侧，整体岩浆活动频繁，构造活动发育，具明显动力变质、热接触交代变质。

2.1 地层

调查区出露地层为上石炭统喀拉阿特河组（C2k）、下二叠统玛尔坎雀库塞山组（P1m）和部分第四系（Q4）。

上石炭统喀拉阿特河组（C2k）：分布于北西部，呈北东至南西走向，为调查内锰多金属矿的主要含矿层位。上石炭统喀拉阿特河组三段（C2k3）：分布于F1与F2两条断层之间。上石炭统喀拉阿特河组二段（C2k2）：位于F2与F19两条断层之间。以底部出露角砾状灰岩为标志层。该层分布3条锰矿带、4条锰矿层（Ⅰ～Ⅳ号），岩石破碎，片理化强、节理裂隙发育、构造带发育。

2.2 构造

调查内受区域构造应力作用，分布与区域主构造线方向大致相同的构造组合，并呈多期次、相互叠加改造不同性质和特点。区内断裂，按其性质大致归为两组：北东向与地层方向一致断裂8条、北东或近东西向剪切地层的断裂10条。两侧及矿区普遍糜棱岩化，糜棱面理方向与断裂走向相同，推侧为顺层逆推断裂。挤压应力减弱，构造运动后期继续活动表现为左行走滑和脆性特征，断裂带内刚性岩石呈碎裂角砾状。断裂性质为韧-脆性断裂。剪切断裂早期形成糜棱面理、原生层理，且切断顺层断裂。断裂F18为右行走滑。它们的断裂带内以破碎为主，为脆性断裂。

2.3 岩浆岩

区内岩浆岩不发育，少量侵入岩呈带状脉状产出；岩性主要有斜长石角闪岩、辉绿岩等。区内火山岩在石炭系、二叠系中少量出露，岩性主要有蚀变安山岩、玄武岩、蚀变霏细岩等。

2.4 围岩蚀变

矿体围岩蚀变较弱，矿体及近矿围岩具弱碳酸盐化，绿泥、高岭土、水云母化等。锰矿体均赋存于含炭泥质灰岩中，围岩主要硅化。矿层与围岩界线明显。

3 成矿规律

3.1 矿床的空间展布特征

3.1.1 锰矿床

玛尔坎苏一带锰矿床、矿（化）点均分布于晚古生代弧后裂谷盆地的碳酸盐岩中，具有层控矿床较为明显，沿带状分布。

整体分析来看，该锰成矿带延伸方向稳定、具有一定厚度、矿化较较为明显，中间锰矿体整体呈断续层状似层状出露、多呈薄层状、弱矿化的特征，这一特征与矿点以及矿床规模一致；纵向上含锰岩系主体为上石炭统喀拉阿特河组（C2k）。

含锰地层为上石炭统喀拉阿特河组（C2k），总体呈北东-南西向，为锰矿床的主要赋矿地层（碳酸盐岩建造），岩层呈南东倾向，倾角20°～75°。含矿地层与南部中二叠统昆盖依套组呈逆冲式接触。该段岩性主要由灰黑色片理化微晶、粗晶灰岩，含陆源碎屑、含生物碎屑、含炭粉晶灰岩，含陆源碎屑亮晶砂屑灰岩组成，局部夹含粉砂含钙质炭质泥岩、含炭泥质粉砂岩、强片理化岩屑凝灰岩、钙质绿泥石片岩；石英、方解石脉发育。根据成果大致分三个岩性段，由上而下为：

上石炭统喀拉阿特河组三段（C2k3）：分布于F1与F2两条断层之间。以底部出部灰质砾岩、凝灰质砾岩为标志层，岩性主要为中厚层状粉-细晶灰岩-薄层状砂屑灰岩，底部见角砾状灰岩、安山质凝灰岩产出，相对喀拉阿特河组该层普通火山碎屑岩较为发育。

上石炭统喀拉阿特河组二段（C2k2）：位于F2与F19断层中间。底部灰色角砾状灰岩为标志层，断续分布有2条细晶岩脉。该岩性段主要为一套深灰、灰黑色、薄层状含炭微晶灰岩，局部夹中厚层细晶、砂屑灰岩，薄层炭质泥岩、泥质粉砂岩，岩屑凝灰岩呈强片理化；发育石英、方解石脉，该层明显特征为分布3条锰矿（化）带、4条赋锰矿层（Ⅰ～Ⅳ号锰矿体），岩石节理裂隙发育，整体较为破碎、具强片理化、糜棱岩化。进一步还可细划分为上、中、下部：

上部（C2k2～3）：位于F3与F5断层之间。岩性以灰色中厚层状细晶灰岩夹片理化或糜棱岩化中-薄层状粉晶灰岩为主，局部炭质含量较高。

中部（C2k2～2）：位于F2与F6或F5与F6断层之间。岩性以深灰色糜棱岩化中-薄层状含炭质泥-粉晶灰岩为主，顶部分布一套浅黄绿色火山碎屑岩，整体炭质含量较高（局部见石墨化现象），岩石呈暗色调，岩石节理裂隙发育较为破碎。为矿区主要赋锰矿层位，规模较大。

下部（C2k2～1）：位于F19与F6断层之间。岩性以灰色中厚层状细晶含砾灰岩为主，局部地段见安山质凝灰岩夹层，地表岩石较为破碎，局部可见褶曲发育。

上石炭统喀拉阿特河组一段（C2k1）：位于F19号断层以北或Ⅰ2号锰矿带以北、Ⅰ1号锰矿带中部。岩性主要为浅灰-灰色中-厚层状粉-细晶灰岩、砂屑灰岩、生物碎屑灰岩等，局部呈薄-中层状构造，向北东部增多；岩石完整程度相对较高。

该组地层产优质碳酸锰矿石，含锰岩系为上石炭统上段灰黑色、灰绿色泥质灰岩夹薄层微细晶灰岩，在玛尔坎苏河上游出露近65km。阿克陶县奥尔托喀呐什锰矿产于该地层中，该矿床锰品位35%以上，具有质量好、品位高、规模大的特点。该岩性组合大致反映了一个海进旋回。其中矿体产于海进沉积系列的上部。

另外，玛尔坎苏一带的锰矿床、矿（化）点分布与区域地球化学锰异常分布、遥感锰异常分布也基本一致。

3.1.2 铜、锌矿（化）点

玛尔坎苏一带铜矿（化）点、铜锌矿点分布在石炭系、二叠系地层、火山岩或出露于二叠系的侵入岩中，成因类型有多种，分布范围较广，铜矿化零星出露，但一般规模都不大。

中二叠统昆盖依套组（P2k）：下与下二叠统玛尔坎雀库塞山组（P1m）断层接触。昆盖依套组在区内仅发育一岩性段，大致可分为三部分，下部为一套灰黑色含钙凝灰质板岩、灰色钙质硅质板岩、灰黑色薄板状含钙质凝灰质板岩，厚度约18.98m；中部主要岩性为灰色含炭质大理岩、灰色片理化含砂质大理岩、灰色片理化含硅大理岩、灰色巨厚层状大理岩夹灰色中薄层变质长石岩屑杂砂岩，厚度约530.43m；上部主要岩性为灰黑色含炭粉砂质板岩、灰黑色钙质板岩、灰黑色含钙绿泥绢云千枚岩与灰色钙质板岩互层、灰黑色含钙绢云千枚岩、灰黑色千枚状凝灰质板岩，层厚约269.3m；该套地层横向变化不大，总体特征以浅灰色调细晶灰岩为主，喀拉阿特河以西多被断层截断，出露很少，多呈岩片状产出；以东出露宽度较大，在喀拉阿特河一带厚度大于1032.44m。该层位在区内主要见铜锌矿点及沉积石膏矿。

3.2 矿体（层）空间赋存规律

玛尔坎苏一带锰矿床、矿（化）点由于赋矿层位、岩性和大地构造位置的差异，矿体规模和矿石品位等特征存在差异。区内玛尔坎土-穆呼锰成矿带，其空间赋存规律如下：出露地层有石炭系、二叠系、白垩系、新近系、第四系，褶皱和断裂构造十分发育，火山岩和侵入岩发育，赋矿地层为上石炭统喀拉阿特河组，矿床主体由3条锰矿带组成，该段含锰岩系稳定，赋矿岩性在穆呼锰矿床、玛尔坎土锰矿床相同，但与卡拉特河锰矿化点有差异，矿体延伸稳定，厚度较大，矿石品位较富，后期构造对矿体的改造和破坏影响大。

玛尔坎土-穆呼锰矿床主要由四个矿层组成，均位于玛尔坎土山背向斜复式褶皱带中，其分布在东西长2800m，南北宽100m～560m，地表面积0.44km2的范围内。Ⅰ号矿层距Ⅱ号矿层80m左右；Ⅱ号矿层距Ⅲ号矿层2m～80m之间，西窄东宽；Ⅲ号矿层距Ⅳ号矿层100m左右。矿层总体走向90°～180°，倾角西陡东缓，地表缓深部稍陡的复杂形态，一般在15°～85°之间；矿层受一定层位控制，呈层状、似层状产出，与围岩产状基本一致。根据主要矿体地表分布情况，每个矿层又细划分了四条矿体，共计16条锰矿体。

Ⅰ号矿层圈出4个矿体，矿体长100m～590m，厚度0.35m～1.08m，Mn平均含量19.04%～25.54%。该矿体位于矿区中北部，地表出露呈刀鞘状或囊状，剖面上呈倒转背形构造形态，北翼陡南翼缓。矿体呈层状、似层状，总体具有一定连续性，受后期断裂、褶皱构造作用，沿矿体走向或倾向上“W”形波状起伏较大。矿体产状变化很大，北翼矿体产状一般为162°～170°∠42°～85°；南翼矿体产状一般164°～175°∠8°～32°，翼间角50°左右。因此，该矿体形态复杂程度为复杂。

Ⅱ号矿层圈出4个矿体，矿体长250m～1150m，厚度0.83m～1.49m，Mn平均含量20.82%～31.70%。矿体形态规则，呈层状产出，总体呈连续性，受后期断裂、褶皱构造影响沿走向或倾向上变化很大，走向上多被断层切割、呈错位平移状，倾向上呈明显（倒转）背、向斜构造产出。

Ⅲ号矿层圈出4个矿体，矿体长275m～860m，厚度0.75m～1.26m，Mn平均含量22.32%～25.97%。矿体形态规则，呈层状、似层状产出，矿体连续性较好，沿走向及倾向上均呈波状起伏，地表及浅部矿体形态变化较大，深部形态相对稳定。矿体总体走向61°～80°，倾向153°～210°，总体倾角较陡，一般61°～33°，平均50°，深部相对趋于稳定，总体为上缓下陡的“弧形”倾斜矿体。

Ⅳ号矿层圈出4个矿体，矿体长30m～200m，厚度0.93m～2.90m，Mn平 均 含 量13.19%～21.35%。倾 向125°～259°，倾角38°～48°。矿体形态总体呈向西南侧伏的似层状，局部膨大的透镜状。地表主矿体东侧附近裸露，西窄东宽，呈“S”形厚大透镜体状。西由于前期露采地表多被坡积覆盖，但钻孔控制深部延伸稳定呈层状，且有变厚趋势，总体表现为向西南侧伏并沿走向上向西继续延深；呈隐伏状态，向东延伸尖灭。

矿石中金属矿物主要有菱锰矿、软锰矿、硬锰矿、黑锰矿、水锰矿、铁锰矿、方铁锰矿、黄铁矿、褐铁矿、闪锌矿等。矿石中非金属矿物主要有方解石、石英、石膏、石墨、绿泥石、有机炭质等。

菱锰矿：菱锰矿呈黑色，风化面呈褐红色，半金属光泽-金属光泽，主要呈粉晶-微晶状镶嵌分布，结构较为均匀，块状构造，嵌布粒度细，变化不大，在0.001mm～0.05mm±之间，多数在0.005mm～0.03mm±之间，含量一般在30%～87%之间。在部分微晶粒状菱锰矿中分布少量圆粒状菱锰矿，球粒边部被方解石所交代。大部分菱锰矿有锰矿物污染现象，在菱锰矿中有少量微裂隙状氧化锰矿物赋存，氧化锰矿物含量＜4%。

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软锰矿：在矿石中主要表现为两种状态：一种呈微晶细脉状、细网脉状沿裂隙分布，少量呈尘点状分布，粒径＜0.03mm，散布在菱锰矿间的锰矿物粒径多在0.003mm～0.0lmm之间，含量很低，一般不超过4%或微量存在；二是经近地表氧化作用呈他形粒状、片状分布，粒径很细，粒径多在0.006mm～0.03mm之间，彼此紧密连接在一起，其集合体呈不规则条带状，构成不规则网脉状、团粒状或脉状分布，含量变化较大，一般为20%～60%，常被铁锰矿、方铁锰矿交代。

硬锰矿：矿物粒径0.01mm～0.05mm，含量1%～3%，沿着岩石裂隙呈细脉状分布。

3.3 成矿时间演化规律

玛尔坎苏一带锰矿、铜矿均形成于晚古生代。但不同时期形成的矿产类型和组合各具特点。主要矿种为晚古生代海相沉积型锰矿床，现对其成矿时间及演化规律简述如下。

3.3.1 石炭纪

石炭纪形成的矿种单一，主要为锰矿床。锰矿床、矿（化）点主要赋存于上石炭统喀拉阿特河组，为海相沉积型，受地层层位控制，成矿时间为晚石炭世。早石炭世处于伸展拉张环境（可能为弧后盆地）（贠杰等，2015），与之对应伴生有构造岩浆活动，中-基性火山岩分布广泛。赋矿围岩含碳质泥质灰岩中发育多层火山凝灰岩，反映锰矿形成时期地壳活动频繁。强烈的火山作用使乌鲁阿特组（C1w）火山岩中Mn元素大地背景值含量较高，为后期锰矿床的形成提供了物质来源。岩性岩相及古生物综合分析反映出喀拉阿特河组（C2k）处于靠近陆缘的浅海抝陷带，并经历过一次海侵事件，成锰期后海平面整体下降，整体上构成了一个完整的海侵至海退的旋回。在此环境中，早期水动力作用条件较弱，由于风暴和潮汐的影响下，动荡水体中形成泥质、炭质和泥（微）晶方解石胶结砂屑、生物碎屑灰岩和砾屑灰岩等；锰富集期总体海水变深，水体安静，炭质和泥质层稳定环境中沉积，形成含炭含泥质灰岩。赋矿围岩形成于大陆边缘正常浅海氧化水体，在逐步海侵的过程中，形成安静还原的水体环境，受陆源物质的影响变小，也正是在该阶段锰质大量沉积成矿。

3.3.2 二叠纪

产于二叠系中的矿产有铜矿、锰矿。二叠系细碎屑岩-碳酸盐岩建造中发现有少量锰矿（化）点（如春雷、莫洛山口锰矿点），其赋矿岩性与晚石炭世锰成矿期相同，成矿时间有早二叠世和中二叠世，但矿体规模较小，延伸不稳定，矿石品位也较低，多数地段为铁锰矿化。二叠系中发育的铜矿化分布广泛，成因类型有多种，成矿时间有早二叠世和中二叠世，但规模都不大，含矿岩性有钙质砂岩、绿泥石片岩、安山质凝灰岩、玄武安山岩等。

4 成矿远景分析

玛尔坎苏一带处于西昆仑～阿尔金成矿带西端，大地构造位置处于秦祁昆造山系西昆仑弧盆系的昆盖山-库尔浪晚古生代裂谷之昆盖山C-P纪夭折裂谷（Ⅳ-7-41），锰矿主要位于昆盖山-库尔浪（裂谷带）Fe-Cu-Mo-Au-Ag-Cr-Ni-硫铁矿-煤-石棉矿带Ⅳ-27-①）中，大型玛尔坎苏锰矿带即产于该成矿带中，西部奥尔托喀纳什大型锰矿床、苏萨尔布拉克锰矿点；东部玛尔坎土-穆呼中型锰矿床、卡拉特河锰矿化带；中部发现有琼喀纳什、博托彦、莫洛山口、春雷等多处锰矿点。已知铜矿主要有卡拉墩大型铜铁矿床及三岔沟、喀拉苏、卡拉特河等多处铜矿点，构成了区域长约80km找矿前景较好的锰多金属矿带。

1：25万 化 探 圈 定Mn10综 合 异 常（Mn、W、Sr、F、Cr），Mn-56异常浓集中心明显，Mn元素含量高达3000×10-6以上，1：5万专项化探圈定Mn2锰异常极值为9433.12×10-6，显示均与穆呼-玛尔坎土锰矿床位置相对应，反映出玛尔坎苏一带深部具有很好的找矿前景。

赋锰地层主要为上石炭统喀拉阿特河组（C2k），少量发现于下石炭统乌鲁阿特组（C1w）及下二叠统玛尔坎雀库塞山组（P1m）（春雷锰矿），上述地层在玛尔坎苏一带附近普遍发育，除穆呼-玛尔坎土锰矿床外地表已发现个别锰、铜矿（化）点，但规模较小，深部具有一定的找矿空间。

5 结论

玛尔坎苏一带石炭系、二叠系为锰、铜矿主要赋矿层位，成矿地质条件良好，深部找矿潜力巨大。