贵州遵义复兴锰矿床主要地质特征

钟月丽，陈 登*

锰矿是国家战略矿产，属于新材料所需的关键矿产之一，应用前景广泛。贵州是全国的主要锰矿赋存区域，其中二叠纪遵义锰矿是贵州首次发现具有工业价值的锰矿床，贵州遵义复兴锰矿床位于贵州遵义国家锰矿整装勘查区内。2016年～2018年贵州省地矿局一0二地质大队承担了贵州省遵义锰矿整装勘查区矿产调查与找矿预测项目，通过该项目对遵义锰矿开展成矿预测研究，创新提出了遵义锰矿为“内生外成气液喷溢沉积型”锰矿床，并建立了该类型锰矿床的找矿预测模型，提出了以构造标志、成矿地质标志、同沉积断层、成矿相、覆盖层等方向开展找矿预测。指导了贵州省遵义复兴锰矿的找矿勘查，发现了中型锰矿床1个，实现了成果转化应用和找矿勘查。本文在复兴锰矿勘查研究基础上，主要对该矿产的地质特征、矿体特征和矿石特征等方面进行总结，为下一步找矿勘查工作提供借鉴意义。

1 区域地质背景

按大地构造单元划分，复兴锰矿床位于华南板块的上扬子板块东南部的鄂渝湘黔前陆褶皱冲断带西部，先后经历了燕山等多次构造运动的叠加改造作用，区域构造形迹主要形成于燕山期，形成了如今北北东西紧密褶皱及被同方向断裂的地质特征。区域上出露了震旦系、古生界寒武系（∈）、奥陶系（O）、志留系（S）、二叠系（P）、中生界三叠系（T）和第四系（Q）的沉积岩。

研究区位于全国26个重要成矿区带中的上扬子中东部(台褶带) PbZn Cu AgFeMnHgSb磷铝土矿硫铁矿成矿带（Ⅲ77-2），矿产以锰、铝为主。在中二叠世早期，峨眉地幔柱的活动在贵州水城-黔西-遵义地区形成了“黔北裂谷盆地”，随着构造运动加强黔北裂谷盆地（Ⅰ级）进一步断陷形成了水城和遵义两个次级裂谷盆地（Ⅱ级），并在遵义次级裂谷盆地形成了3个Ⅲ级地堑盆地、2个Ⅲ级地垒，在中二叠世晚期，在Ⅲ级地堑盆地内形成了若干个Ⅳ级地堑盆地组成，Ⅳ级地堑盆地控制了锰矿的形成和分布范围。表现为在黔北裂谷盆地外围茅口组第二段为含燧石条带灰岩、盆地内部为深灰色硅质灰岩和泥质条带互层，在盆地内部和盆地外围地垒岩性为茅口组三段灰白色生物灰岩，在盆地边缘形成线状分布的茅口组三段的硅化岩体，在Ⅳ级地堑盆地形成了锰矿床。复兴锰矿床即分布在深溪-复兴Ⅳ级地堑盆地中，按贵州二叠纪锰矿成矿区带进行划分，复兴锰矿床位于遵义-黔西锰矿成矿带、遵义次级成矿亚带的深溪-复兴锰矿矿带。

2 矿区地质特征

2.1 地层

研究区内出露地层为第四系（Q）、三叠系中统狮子山组（T2sh）和松子坎组（T2s）、下统茅草铺组（T1m）及夜郎组，其中三叠系下统夜郎组分为九级滩段（T1y3）、玉龙山段（T1y2）、沙堡湾段（T1y1），二叠系上统长兴组（P3c）、上统龙潭组（P3l）、中统茅口组（P2m）为钻孔揭露。与锰矿形成有关地层为二叠系中统茅口组，产出层位为茅口组第三段（P2m3），现将区内地层由老至新简述如下：

2.1.1 第四系（Q）

由残、坡积物及人工堆积物组成，分布于沟槽和低洼地带。主要为灰黄色粘土、粘土质砂、砾等，不整合于其他地层之上。厚度为0.55m～8.04m，平均厚3.61m。

2.1.2 三叠系中统狮子山组（T2sh）

狮子山组大面积分布于区内北西部何家台一带，岩性主要为灰色、深灰色中至厚层状细晶灰岩夹灰色薄层状泥质灰岩和含白云质、泥质灰岩，层间夹少量泥质条带；厚度大于115.72m。与下伏地层三叠系中统松子坎组（T2s）整合接触

2.1.3 三叠系中统松子坎组（T2s）

广泛分布在勘查区内，岩性为灰黄色薄层状夹中厚层状泥灰岩、泥质灰岩和灰绿色、紫红色泥岩互层，深灰色中厚层状夹薄层状细晶灰岩，浅灰绿色薄层状钙质泥岩夹灰质白云岩和白云质灰岩。厚度为225.47m～265.98m，平均厚254.62m。与下伏地层三叠系下统茅草铺组（T1m）整合接触。

2.1.4 三叠系下统茅草铺组（T1m）

该地层大面积出露于勘查区南东部龙坪至兴隆一带，上部岩性为浅灰色中至厚层状细晶白云岩、白云质灰岩；中部岩性为肉红色、灰褐色白云岩夹溶塌角砾白云岩；下部为深灰色微晶、细晶灰岩夹少量白云岩，底部为灰色薄层状微晶灰岩；厚度为422.51m～557.11m，平均厚495.45m。与下伏地层整合接触。

2.1.5 三叠系下统夜郎组（T1y）

按其岩性可分为三段，从新到老为：

九级滩段（T1y3）：出露于勘查区南东部彭家林一带。岩性为紫红色、浅灰绿色泥岩夹泥质灰岩，上部夹少量灰色薄层状泥灰岩，与下伏地层整合接触，厚度为138.84m～149.69m。平均厚度为145.97m。

玉龙山段（T1y2）：少量出露于勘查区西部矿权边缘，主要岩性为浅灰色、灰色薄至中厚层状微晶、细晶灰岩，下部夹厚约3～10m的紫红色、浅灰绿灰色泥岩、钙质泥岩。厚度为207.56m～216.37m，平均厚211.73m。

沙堡湾段（T1y1）：为钻孔揭露地层，主要岩性为灰色、浅灰绿色钙质泥岩夹泥灰岩、微晶灰岩，顶、底部为灰绿色蒙脱石粘土岩，中部一般夹多层灰绿色蒙脱石粘土岩，厚度为6.07m～8.52m，平均厚7.48m。与下伏地层整合接触。

2.1.6 二叠系上统长兴组（P3c）

为钻孔揭露地层，主要岩性为深灰色、灰色中～厚层状含燧石细晶灰岩，上部夹少量泥质条带，下部夹少量深灰色中厚层状泥质灰岩和较多泥质条带；灰岩中产丰富的牙形石、腕足类化石，泥质灰岩和泥岩中产较丰富的生物碎屑化石，厚度为55.21m～59.45m，平均厚57.25m，与下伏地层二叠系上统龙潭组（P3l）整合接触。

2.1.7 二叠系上统龙潭组（P3l）

为钻孔揭露地层，厚度为104.90m～118.10m，平均厚112.95m：上部岩性为深灰色泥岩和深灰色中厚层状泥质灰岩夹少量灰色细晶灰岩和含泥质灰岩，偶见厚0.02m～0.63m的C3粉煤；产腕足、瓣鳃化石及大量生物碎屑化石，含较多星散状和结核状黄铁矿，此段厚约60m。下部为两层厚约18m～30m的灰、深灰色中至厚层状细晶灰岩夹少量泥质灰岩组成，两套灰岩之间为厚约5m的泥岩、粘土岩、粉砂质泥岩、C2煤层、灰岩、泥岩岩性组合；底部为C1煤层（线），局部为炭质泥岩层。C2煤层上部为粉煤下部为块煤，煤层（线）厚0.20m～0.64m，平均厚0.42m不具工业利用价值；C1煤层（线）厚0.15m～0.69m，平均厚0.44m，为不可采煤层，此段厚约45m，与下伏地层呈假整合接触。

2.1.8 二叠系中统茅口组第三段（P2m3）

在研究区内该段呈现不同的岩性建造分布：

（1）含锰建造：主要为含锰岩系，赋存于C1煤层之下，茅口组三段由深灰～灰色粘土岩、深灰色含锰粘土岩、碳酸盐锰矿层和浅灰绿色绿泥石蒙脱石粘土岩组成，厚1.15m～7.61m，平均2.50m。区内可分为北东东向分布的二种建造类型：

贫锰沉积：分布在研究区北部一带，是本区的主要建造类型。为深灰色、灰黑色块状贫锰矿层，具晶粒、球粒结构和土状、碎屑状构造，为成锰过渡相主要建造类型。

含锰建造：分布在贫锰建造外围，主要为浅灰色、灰色的含黄铁矿粘土岩、含锰粘土岩组成，为成锰边缘相主要建造类型。

（2）硅化岩建造：分布在研究区中部和北部，两个钻孔均揭露了硅化岩带，其沿45°方向延伸呈线性分布，分布宽度约为100m～1000m；岩性为含硅化岩角砾粘土岩、硅化岩（原岩为灰岩），该建造为同沉积断层识别标志和断陷盆地边界划分标志。

（3）灰岩建造：分布在研究区南部一带，矿区仅1个钻孔揭露了生物灰岩，为浅灰色中至厚层状生物灰岩，含蜓化石。

（4）二叠系中统茅口组第二段P2m2（习称为“白泥塘层”）：岩性主要为深灰色、灰黑色薄层状含炭硅质灰岩夹灰黑色薄层状硅质岩，下部夹少量灰色中厚层状细晶灰岩，产生物化石以放射虫、海绵骨针为代表，腕足类、瓣鳃类、介形虫产于下部。厚度大于28.99m。从区域上来看，该段分布在整个遵义锰矿区内，是黔北裂谷盆地范围识别的重要标志。

2.2 构造

位于虾子复向斜南翼，整体属于单斜构造，倾向300°～350°，倾角5°～25°，地层为三叠系中统狮子山组（T2sh）、三叠系中统松子坎组（T2s）和三叠系下统茅草铺组（T1m）和夜郎组（T1y）；未发现断裂构造。

2.3 含矿岩系

研究区含矿地层为二叠系中统茅口组三段，与上伏二叠系上统龙潭组呈假整合接触；主要分布在矿区北部。锰矿产于含矿岩系的下部，属黑色岩系中的海相沉积碳酸锰矿床，主要由一套浅灰、灰绿、暗灰至灰黑色的含黄铁矿的粘土岩、碳酸盐锰矿组成。其厚度为0m～4.90m,平均厚2.12m。其产出层序及岩矿组合特征自上而下综述如下：

上覆地层龙潭组（P3l）：主要为厚约0.15m～8.75m深灰色含植物根茎化石粘土岩，含较多黄铁矿结核，是锰矿层的直接顶板；其上为厚约0m～0.70m炭质泥岩或煤层（线），再上为厚约1.20m～2.68m的深灰色含海百合化石细晶灰岩，与下伏地层不整合接触。

茅口组第三段（P2m3），含锰岩系：

（1）灰色、灰白色粘土岩，含大量黄铁矿结核和少量条带状菱铁矿、白云石和褐铁矿。该层含锰一般为0.10%～3.06%；黄铁矿含量为2.27%～6.50%之间。厚度为0m～0.63m。

（2）深灰色含锰粘土岩，含少量鲕粒状、豆状菱锰矿，中下部含少量次生菱锰矿颗粒。厚度为：0m～2.32m。

（3）锰矿层：为灰、黑灰色、灰褐色、棕红色碳酸盐锰矿或者灰褐色氧化锰矿，矿层中偶见夹石，夹石为含锰粘土岩和含锰泥岩。矿层厚0m～4.90m。

（4）浅灰绿色绿泥石、蒙脱石粘土岩，含大量黄铁矿结核，局部含锰达3.41%。厚度为0.30m～0.60m。

（5）灰褐色、棕红色菱锰矿和锰方解石，常见角砾状构造和斑杂状构造，仅在北部ZK2321钻孔发现，推测在该孔以北存在该层锰矿石，应为复兴Ⅳ级盆地喷溢沉积中心相的边缘位置。厚度约为：0m～0.69m。

底板：茅口组第二段（白泥塘层）P2m2：灰黑色薄层状含硅质灰岩。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

勘查区内锰矿层产于茅口组三段含锰岩系底部，位于二叠系中统茅口组（P2m2）硅质灰岩之上，埋藏深度达1300m～1550m。矿体呈层状产出于勘查区北部，锰矿体总体呈65°方向延伸，矿体沿走向延长约1.6km，倾向延伸约1.0km，见矿面积为1.6km2，赋存标高为-350m～-450m。矿层厚度为0m～4.90m，平均厚度为2.12m，变化系数为87.83%。矿体总体呈单斜产出，矿体倾角7°～8°。矿体单工程品位为16.77%～19.67%，矿体平均品位为18.01%，变化系数为6.77%；矿石自然类型主要为碳酸盐锰矿石。该矿体形态复杂程度中等、矿床有用组分分布均匀，矿体具有中型规模。

3.2 矿石特征

3.2.1 矿石成分

区内锰矿矿石矿物以菱锰矿为主，其次为水褐锰矿，含少量钙菱锰矿、锰方解石、锰白云石、铁菱锰矿、软锰矿等，总体上含锰岩系从上至下菱锰矿比例越来越高，水褐锰矿比例越低；脉石矿物主要以粘土矿物为主，次为硫化物和方解石以及少量炭屑、石英等。其中菱锰矿为浅玫瑰色、浅褐、黑棕色，粒度0.01mm～1.00mm，是主要矿石矿物，为他形粒状、针柱状产出，所占比例一般为87.99%～96.94%。

3.2.2 矿石结构、构造

原生结构主要以球粒结构为主，其次是皮壳状结构、放射鲕结构和纤维状结构，矿石常由两种以上的结构组成。后生结构主要为晶粒状结构、碎裂结构、残余粒屑结构。原生构造主要有无定向构造（块状构造）为主。块状构造为绝大部分矿石的主要构造，各矿物之间彼此紧密分布。

3.2.3 矿石组分

锰矿石主要组分为锰、二氧化硅、铁、磷、硫、氧化钙、氧化镁、三氧化二铝等，矿石主要有益组分为锰，单件样品品位12.10%～24.88%；单工程平均品位16.77%～19.67%，平均18.01%。铁是矿石中主要矿物组分，在矿石内分布较均匀，单工程平均品位4.41%～9.97%，平均7.07%。Mn/Fe比值为2.55%，属于高铁矿石。硫为主要有害元素组分，主要以黄铁矿的形式存在，单工程平均品位1.15%～6.39%，平均4.12%，总体变化较稳定。磷是矿石中主要有害组分，含量为0.021%～0.136%，单工程平均平均0.060%；P/Mn比值为0.003%,总体属于中磷矿石。

3.2.4 矿石类型

矿石自然类型为碳酸盐锰矿石，矿石工业类型为高硫、中-高铁、中磷、酸性-自熔性贫锰矿石。

4 矿床成因及找矿标志

4.1 矿床成因

在扬子准地台西部的茅口晚期的峨眉地幔柱活动，导致地壳不均衡裂陷（拉张和同沉积断裂的影响），在碳酸盐台地的基础上发生了分异，形成了一条自云南宣威，经贵州水城、纳雍、黔西到遵义的北东向黔北裂谷盆地。通过对遵义二叠纪锰矿的研究，发现遵义锰矿的形成于黔北裂谷盆地密切相关，提出了以构造标志、成矿地质标志、同沉积断层、成矿相、覆盖层等找矿预测要素，总结出遵义锰矿矿床成因为内生外成的气液喷溢沉积，遵义锰矿属于内生外成的气液沉积成矿构造系统，形成于贵州省二叠纪茅口晚期遵义裂谷盆地中，其形成过程为深部气锰质沿同沉积断层上升到地堑盆地中，发生气液喷溢沉积成锰而形成菱锰矿体，在成锰中心相喷溢的原生锰矿石沉积后，由于遵义锰矿主要形成于属于有氧与厌氧环境的过渡带，原生富锰矿石沉积后开始逐步氧化形成了水褐锰矿石；在成岩后期，矿层顶部由于地质运动形成放射状、波状同心圆鲕粒构造的锰矿石，其中个别鲕粒核部以黄铁矿或菱锰矿为核心四周形成粘土岩或者菱锰矿的，在成岩以后整个变化时期中，由于黄铁矿存在抑制了锰质再次溶解，同时由于粘土岩的良好封闭作用，得以在层内保存的锰在不断的改造集中而成今日的锰矿床。形成了如今贵州省二叠纪锰矿的分布区域和形态。

4.2 找矿标志

复兴锰矿为典型的“内生外成气液喷溢沉积型锰矿床”，其形成和分布受黔北裂谷盆地遵义次级裂谷盆地控制，根据对典型矿床调查分析，总结了其找矿标志主要包括以下几类：

（1）地层标志：包括了二叠系茅口组二段硅质灰岩建造、茅口组三段含锰岩系建造、硅化岩建造和生物灰岩建造。硅质灰岩的分布范围是锰矿体存在的必要地层标志，硅化岩建造和生物灰岩建造控制了聚锰的地堑盆地范围，在该地堑盆地范围内存在含锰岩系就有锰矿存在的可能。

（2）构造标志：本区的构造找矿标志为同沉积断层，其形成和控制了Ⅳ级地堑盆地（聚锰盆地）和地垒。

（3）矿石标志：沉积中心相的富锰矿石，具纹层状构造、斑杂状构造、角砾状构造和搅动构造；出现灰绿色凝灰岩层。

4.3 找矿前景

研究区与著名的贵州省遵义深溪锰矿床、永安锰矿床位于同一深溪-复兴锰矿成矿带内，该矿带为遵义锰矿的主要分布区域，已发现了深溪大型锰矿床、转龙庙中型锰矿床和永安大型锰矿床。在转龙庙、深溪、铜锣井等矿床中均发现了典型的气液喷溢沉积中心，喷流口长轴方向近80°展布；喷溢口中心表现为具软沉积变形纹理、角砾状、斑杂状构造的富锰矿石，含矿岩系厚度中心与矿体厚度中心重合。本次在研究区北部钻孔ZK2321发现了喷溢沉积中心相，目前的工作尚未对该区进行圈边，控制程度低，根据成矿规律分析，认为具有找到大型锰矿床的潜力。

5 结论

（1）矿体呈层状、似层状产于二叠纪茅口组第三段含锰岩系，埋藏深度达1300m～1550m；矿体沿走向延长约1.6km，倾向延伸约1.0km，见矿面积为1.6km2。矿体单工程品位为16.77%～19.67%，矿体平均品位为18.01%。矿层厚度为0m～4.90m，平均厚度为2.12m。矿石矿物以菱锰矿为主，矿石自然类型主要为碳酸盐锰矿石。

（2）研究区内茅口组第三段发现了与黔北裂谷盆地形成相关的含锰建造、生物灰岩建造和硅化岩建造三种不同的建造类型，其中硅化岩建造分布在研究区中部和北部，对识别研究区断陷盆地内的同沉积断层和找矿工作起到指示作用。