湘西北民樂(lè)錳礦地質(zhì)特征及成礦地質(zhì)條件

何婷菊

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)局四○五隊(duì)，湖南吉首416000）

湘西北民樂(lè)錳礦地質(zhì)特征及成礦地質(zhì)條件

何婷菊*

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)局四○五隊(duì)，湖南吉首416000）

民樂(lè)錳礦位于揚(yáng)子地臺(tái)東南緣，湘桂盆地之次級(jí)花垣斷稻盆地，含錳巖系為南華系大塘坡組下段黑色頁(yè)巖—菱錳礦相。礦層由錳礦體及1～4層黑色炭質(zhì)頁(yè)巖或黑色粉砂頁(yè)巖夾石層組成，總體呈層狀產(chǎn)出。礦層和礦石中普遍存在火山碎屑物質(zhì)，是該礦床的重要特征之一。在礦床地質(zhì)特征研究基礎(chǔ)上，探討了成礦地質(zhì)條件及礦床成因，指出了找礦方向。

錳礦；地質(zhì)特征；成礦地質(zhì)條件，礦床成因；民樂(lè)；湘西北

民樂(lè)錳礦位于湖南省湘西州花垣縣境。面積18km2。該錳礦自20世紀(jì)60年代中期由湖南省地質(zhì)局四○五隊(duì)發(fā)現(xiàn)以來(lái)，先后進(jìn)行普查、初勘和詳勘，探明錳礦石儲(chǔ)量3000×104t，為湖南省最大規(guī)模的錳礦床。本文在前人大量勘查資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合多次調(diào)研情況，闡述了民樂(lè)錳礦成礦地質(zhì)特征，探討了礦床成因，或可作為本區(qū)或類(lèi)似地區(qū)找礦研究參考。

1　區(qū)域地質(zhì)概況

民樂(lè)錳礦位于揚(yáng)子地臺(tái)東南緣與江南地軸結(jié)合部位。由于泛大陸解體，華南形成新元古界被動(dòng)陸緣盆地，控制了湘西地區(qū)南華紀(jì)錳礦的形成和分布。

區(qū)域出露地層有新元古界青白口系、南華系、震旦系、寒武系等。南華系大塘坡組位于古城組與南沱組2個(gè)冰期之間的地層單位，為區(qū)內(nèi)錳礦容礦層位，系一套含炭質(zhì)細(xì)碎屑巖、錳礦沉積組合巖石，具有特征性的含錳建造的巖石組合序列。

區(qū)域構(gòu)造位于湘西北弧形斷裂帶南西段。該弧形斷裂帶由NNE向保靖—銅仁深斷裂和NEE向花垣—張家界深大斷裂聯(lián)合構(gòu)成，它不僅奠定了湘西北地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的主要格架，而且長(zhǎng)期以來(lái)控制著兩側(cè)的構(gòu)造面貌及它們的發(fā)生、發(fā)展和演化；控制著兩側(cè)的地層和沉積建造特點(diǎn)以及區(qū)域礦產(chǎn)的展布規(guī)律。民樂(lè)錳礦地處湘西北弧形斷裂帶外側(cè)，保靖—銅仁深斷裂西側(cè)，其分布與弧形構(gòu)造帶保持著始終如一、和諧一致的空間關(guān)系。

2　礦區(qū)地質(zhì)

2.1地層

礦區(qū)出露地層有青白口系板溪群、南華系、震旦系及寒武系。與錳礦有關(guān)的地層為南華系下統(tǒng)大塘坡組下段（Nb1d1）黑色頁(yè)巖段，巖性為黑色炭質(zhì)頁(yè)巖、黑色頁(yè)巖、黑色含錳頁(yè)巖，局部夾白云巖透鏡體或相變?yōu)楹i白云巖。

2.2構(gòu)造

礦床位于摩天嶺背斜南東翼，呈向南凸出的單斜構(gòu)造，其北翼已剝蝕殆盡。區(qū)內(nèi)褶皺簡(jiǎn)單，斷層發(fā)育，大多位于礦區(qū)邊緣無(wú)礦地段，只有F2逆斷層縱貫全區(qū)，受其影響礦區(qū)中部的斷層形成重復(fù)出露的2層錳礦層。

2.3礦床地質(zhì)特征

2.3.1礦床產(chǎn)出特征

錳礦層在空間上呈長(zhǎng)軸40°的橢圓形，其西南段的西北部已被剝蝕。礦層走向最大延伸長(zhǎng)度5530m，其中工業(yè)礦層（體）為4250m，傾向最大延伸寬度為1820m，其中工業(yè)礦層（體）為1800m。

區(qū)內(nèi)錳礦層系由若干似層狀、透鏡體礦體緊密疊置而成，礦層與圍巖總體上呈整合接觸。按礦層產(chǎn)出部位、形態(tài)、物質(zhì)組分和礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征，本礦床可劃分為下礦層（I）、上礦層（Ⅱ）兩個(gè)工業(yè)礦層，其間為厚約0.5～1m（最厚3m）的黑色頁(yè)巖所間隔。

下礦層（I）：分布于礦區(qū)中部，走向長(zhǎng)1500m，寬度1290m。礦層在剖面上呈透鏡體或似層狀產(chǎn)出，厚度較薄，一般為0.89～1.22m，最厚2.28m，礦層中心厚度較大，向邊部逐漸變薄直至相變?yōu)楹i頁(yè)巖而尖滅。

上礦層（Ⅱ）：為礦床之主體，走向長(zhǎng)5530m，寬度為300～1500m礦層（體）厚度0.32～6.53m，一般1～3m，平均2.71m。礦層（體）主要由3～4個(gè)小礦層組成，其下部的一、二層主要呈層狀、似層狀，上部常出現(xiàn)似層狀、透鏡體。小礦層之間黑色頁(yè)巖（夾石）厚0.05～1.57m，一般厚0.30～0.40m。礦層（體）由中心向邊緣逐漸變薄，但遞減梯度較小，厚度比較穩(wěn)定。

2.3.2礦石質(zhì)量

礦石礦物組分：以菱錳礦為主，含量一般為40%～70%，炭泥質(zhì)18%～58%，少量石英、白云石、方解石、黃鐵礦、磷灰石、電氣石、鋯石等。

礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造：礦石結(jié)構(gòu)有隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、微粒結(jié)構(gòu)及假鮞粒結(jié)構(gòu)，以前者為主。礦石構(gòu)造主要為塊狀構(gòu)造及條帶狀構(gòu)造。

礦石品位：Ⅰ礦層Mn含量一般為15%～17%，Ⅱ礦層Mn含量一般為16.01%～25.74%，品位變化系數(shù)品位變化較穩(wěn)定。

礦石類(lèi)型：礦石自然類(lèi)型為黑色頁(yè)巖碳酸錳礦石，工業(yè)類(lèi)型為高磷（P 0.206%）、低鐵（TFe 2.53%）、造渣組分值（Ca+Mg）/（SiO2+Al2O3）值0.41、貧錳（Mn 2013%）礦石。

礦石加工技術(shù)性能，經(jīng)湘西州多家電解錳廠(chǎng)生產(chǎn)實(shí)踐，浸出率高達(dá)95%，適合錳的電化工產(chǎn)業(yè)。

3　成礦地質(zhì)條件及礦床成因

3.1成地質(zhì)條件

3.1.1地層條件

民樂(lè)錳礦賦存于南華系大塘坡組黑色頁(yè)巖下段，具有穩(wěn)定的成礦層位和部位，相鄰礦床（體）在地層—巖性柱狀剖面可作對(duì)比。礦石樣品測(cè)得的全巖Re-Sr等時(shí)限年齡為728Ma±27Ma［1］，可見(jiàn)民樂(lè)錳礦屬南華系古城冰期與南沱冰期之間的間冰期大塘坡組沉積產(chǎn)物?？辈楸砻?，同一盆地內(nèi)含錳巖系的厚度在一定程度上控制了錳礦的成生與總量，二者具有明顯的正相關(guān)關(guān)系。

3.1.2古構(gòu)造條件

本區(qū)經(jīng)雪峰運(yùn)動(dòng)，造成揚(yáng)子地臺(tái)東南緣的隆起和坳陷，使錳礦得以沉積在武陵陸緣邊緣坳陷盆地中。受盆地東南緣同生斷裂的影響，北西側(cè)大塘坡組沉積厚度大，為海灣瀉湖相沉積，民樂(lè)錳礦嚴(yán)格受民樂(lè)盆地所控制。

3.1.3成錳盆地沉積相帶特征

民樂(lè)錳礦成錳盆地中，巖相及其組合具有一定的分帶性，相帶長(zhǎng)約1750～2500m，寬300～1500m。由成錳盆地中心向外依次為塊狀菱錳礦→條帶狀菱錳礦→含錳炭質(zhì)頁(yè)巖或含錳白云巖。由此表明，民樂(lè)錳礦的產(chǎn)出明顯受盆地相帶的控制，由成錳盆地的中心向外成錳作用逐漸減弱，其沉積成錳環(huán)境亦隨之改變，由此產(chǎn)生沉積成錳盆地的沉積相環(huán)帶狀分布特征。

3.1.4錳的富集與火山作用

民樂(lè)錳礦含錳巖系具有特征性的富含火山物質(zhì)的地質(zhì)標(biāo)志。垂向上，下礦層底板常見(jiàn)沉凝灰?guī)r、粉砂質(zhì)沉凝灰?guī)r、凝灰?guī)r粉砂巖，下礦層為凝灰質(zhì)菱錳礦、含凝灰質(zhì)菱錳礦或含凝灰質(zhì)頁(yè)巖。在平面上，火山物質(zhì)富集地段與礦層（體）中心以及累計(jì)厚度大、品位高的富錳區(qū)段吻合［2］。從而表明，該區(qū)錳礦的形成與富集與火山作用密切相關(guān)，并可能伴有熱水噴流。

3.1.5生物地球化學(xué)作用

研究表明，大塘坡期黑色頁(yè)巖是在間冰期氣溫變暖引起的海進(jìn)型缺氧事情造成的，氣溫變暖有利于菌藻類(lèi)的大量繁衍，進(jìn)而廣泛發(fā)生生物地球化學(xué)作用。民樂(lè)錳礦床中豐富的藍(lán)藻化石的存在，且單個(gè)球形細(xì)胞的藍(lán)藻化石本身就是一個(gè)菱錳礦礦物顆粒，整個(gè)礦層是由無(wú)數(shù)多的單細(xì)胞等藍(lán)藻化石堆積的藻礁體群構(gòu)成，形成透鏡體的藻礁體群菱錳礦層，指示了該區(qū)錳的富集與微生物活動(dòng)有直接的聯(lián)系。

3.2礦床成因

早南華世大塘坡期經(jīng)雪峰運(yùn)動(dòng)使武陵陸隆邊緣產(chǎn)生坳陷和斷裂，在淺海域內(nèi)由于局部障壁性隆起的阻障，使其半局限盆地成為海灣瀉湖，沿著以基底斷裂控制的拉張帶來(lái)自海相火山巖的Mn（HCO3）2，伴隨著富錳熱水溶液上涌溢流，以及來(lái)自古陸上化學(xué)風(fēng)化產(chǎn)生的MnO2或Mn2+被河流源源不斷地帶入盆地并在盆地中聚焦。在缺氧環(huán)境中，錳以氧化物或氫氧化物形成沉淀的?？梢哉J(rèn)為，原始沉積盆地是一種富含微生物的沉積環(huán)境，這些微生物與海底火山作用、海底噴流通道有關(guān)，海底熱水交換作用為微生物活動(dòng)提供了良好的環(huán)境，使嗜熱細(xì)菌大量繁殖與聚集，微生物也起了吸附、沉積，還原成礦作用。在盆地邊緣或表層較為氧化的水體中，錳發(fā)生氧化并沉淀后，被掩埋在富含有機(jī)物質(zhì)的缺氧沉積物中，在成礦過(guò)程中，錳的氧化物或氫氧化物與有機(jī)物質(zhì)相互作用而形成了菱錳礦。由此可見(jiàn)，該區(qū)錳礦床成因?qū)儆诨瘜W(xué)—生物化學(xué)沉積碳酸錳礦床。

4　找礦方向

湘西北地區(qū)錳礦資源豐富，分布廣，資源潛力巨大，找礦前景看好。

（1）花垣—張家界深大斷裂帶及其次級(jí)斷裂民樂(lè)—敖溪斷層附近，出露的南華系大塘坡組下段黑色頁(yè)巖段，可能為古裂稻即成錳盆地，是新一輪找礦的有利地段。

（2）民樂(lè)錳礦的東北部火麻沖預(yù)測(cè)區(qū)，經(jīng)控制性鉆探獲得的資料表明，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)厚度0.61～2.35m，含Mn11.01%～20.63%的隱伏錳礦層［3］，具有大中型礦床的成礦潛力。

（3）通過(guò)區(qū)域成礦地質(zhì)背景，礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特征，結(jié)合時(shí)成錳盆地沉積相帶分布等的分析研究進(jìn)行成礦預(yù)測(cè)，指導(dǎo)尋找隱伏礦床。

［1］劉金山.試論花垣民樂(lè)錳礦床的成因［J］.湖南地質(zhì)，1986，5 （3）：18-2.

［2］曾健康，李清忠，樊昂君.花垣民樂(lè)錳礦若干特征及找礦方新思路［C］//2011年湖南科技論壇國(guó)土資源分論壇論文集，長(zhǎng)沙：湖南地圖出版社，2011：83-87.

［3］余沛然.湖南花垣民樂(lè)錳礦床主要地質(zhì)特征及其找礦前景［J］.中國(guó)錳業(yè)，2008，26（4）：10-13.

P571

A

1004-5716（2016）08-0162-03

2015-08-27

2015-09-11

何婷菊（1988-），女（漢族），湖南道縣人，助理工程師，現(xiàn)從事礦產(chǎn)資源勘查工作。