新疆東天山東段錳礦礦床成因及找礦方向淺析

范磊善 孫耀鋒

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院烏魯木齊 830000）

隨著國內(nèi)錳礦資源需求不斷增大，中國錳礦的后備資源難以跟上現(xiàn)代化建設(shè)的步伐，中國對(duì)錳的需求呈不斷上升的趨勢(shì)，尤其是富錳礦和優(yōu)質(zhì)錳礦資源。1983年，我國開始進(jìn)口錳礦，從2010年開始，我國進(jìn)口錳礦石年增率超過45%，2010 年突破1000萬噸，2015年甚至高達(dá)60%，且是48%以上的富錳礦石。中國貧錳礦石資源量占全國的93.6%，富錳礦石僅占6.4%，中國錳礦石平均品位約21%，優(yōu)質(zhì)錳礦一直是我國的戰(zhàn)略資源和緊缺礦種,也是近期地質(zhì)勘查的主攻礦種之一。

東天山是目前新疆礦床（點(diǎn)）分布最多、規(guī)模最大的地區(qū)，也是最具找礦潛力的地區(qū)，雖然工作程度較高，但主攻礦種主要為金、銅鎳、鉛鋅、鐵和磷釩等礦產(chǎn)，對(duì)于錳礦勘查的重視程度不夠。目前全國初步劃分出11 個(gè)錳礦成礦帶，研究區(qū)位于西天山成礦帶與祁連成礦帶之間，錳礦找礦潛力巨大；而在新一輪國土資源大調(diào)查實(shí)施過程中,新疆在鐵、銅、鎳、金、鉛、鋅及稀有金屬等礦種的勘查中取得了巨大的找礦成果,但在錳礦勘查方面進(jìn)展不大。雖然東天山一帶自20世紀(jì)60年代初便發(fā)現(xiàn)大水鈷錳礦，隨后其周圍也發(fā)現(xiàn)較多錳礦線索，錳品位一般在10%-40%之間，但因礦體規(guī)模小，形態(tài)不穩(wěn)定，錳礦石品位變化大，錳礦深部延伸不明等因素，一直制約著研究區(qū)的錳礦勘查工作，而隨著近年來該區(qū)三架山南錳礦點(diǎn)、隆鼓錳礦點(diǎn)、鹽池西錳礦點(diǎn)等一批新的錳礦點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)，對(duì)該區(qū)錳礦的研究再次進(jìn)入一個(gè)新的熱潮，本次通過對(duì)三架山錳礦、鹽池西錳礦等的研究，進(jìn)一步梳理該區(qū)錳礦的成礦規(guī)律，找礦方法，對(duì)該區(qū)錳礦勘查提供一些新思路。

1 地質(zhì)概況

研究區(qū)橫跨北天山、中天山和北山三大地理區(qū)，大地構(gòu)造位置處于哈薩克斯坦-準(zhǔn)噶爾板塊與塔里木板塊（Ⅲ級(jí)）的結(jié)合部位（以紅柳河斷裂為界），由北向南依次分布康古爾（塔格）-苦水縫合帶，雅滿蘇晚古生代島弧帶，中天山地塊，塔里木微板塊之北山裂谷帶四個(gè)Ⅲ級(jí)構(gòu)造單元。自震旦紀(jì)以來,本區(qū)經(jīng)歷多次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng),由南北向拉張或擠壓為主的構(gòu)造應(yīng)力場形成了以東西向?yàn)橹鞯臄嗔褬?gòu)造體系。區(qū)內(nèi)紅柳河主斷裂呈北東東向展布,以逆斷層為主,構(gòu)成次級(jí)構(gòu)造單元的分界線。褶皺構(gòu)造也較發(fā)育,以近東西向排列的復(fù)背斜和復(fù)向斜為主。

區(qū)內(nèi)地層出露齊全，太古界、遠(yuǎn)古界、寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二疊系、古近系、新近系地層均有出露，賦礦地層主要為薊縣系平頭山組、下寒武統(tǒng)雙鷹山組、上石炭統(tǒng)梧桐窩子組，含錳巖系主要有含碳石英板巖、泥質(zhì)巖和黑色巖系,其次是硅質(zhì)巖-灰?guī)r和雜色泥巖等。

2 錳礦帶劃分及礦點(diǎn)特征

目前具有進(jìn)一步工作價(jià)值的錳礦點(diǎn)主要位于東天山東段，北起苦水混雜巖帶，南至塔里木古板塊塔北陸緣活動(dòng)帶紅柳河裂陷槽-北山地塊均有涉及，出露地層較為復(fù)雜，在研究區(qū)疏密分布錳礦點(diǎn)（礦化點(diǎn)）25處，含礦巖石主要為變質(zhì)的碎屑巖及碳酸鹽巖等，由礦點(diǎn)分布位置及地質(zhì)背景的差異，可將這些錳礦（化）點(diǎn)劃分為景峽、鹽灘-紅柳河、磁海-三架山錳3個(gè)錳礦帶（圖1），鹽灘-紅柳河錳礦帶與磁海-三架山錳礦帶的地質(zhì)背景具有較大的相似性，均分布于北山地塊中，含礦巖石主要為寒武系深灰色石英板巖，景峽錳礦帶則位于苦水混雜巖帶與雅滿蘇晚古生代島弧帶中，含礦巖石為石炭系正常碎屑巖、硅質(zhì)巖（鐵碧玉巖）及少量灰?guī)r、玄武巖，現(xiàn)從三條錳礦帶中各選一處較為典型的礦點(diǎn)進(jìn)行特征描述：

2.1 雅東錳礦點(diǎn)

雅東鐵錳礦位于準(zhǔn)噶爾-吐哈地塊-覺羅塔格晚古生代裂陷槽-康古爾海槽內(nèi)，侵入巖主要為二疊世二長花崗巖、石英閃長巖、鉀長花崗巖等，斷裂、褶皺構(gòu)造發(fā)育呈近東西向-北東東向展布，區(qū)域斷裂以苦水?dāng)嗔?、雅滿蘇斷裂和阿其克庫都克斷裂。出露主要地層以上古生界為主，從老到新依次為下石炭統(tǒng)雅滿蘇組（C1y）、下石炭統(tǒng)干墩巖組（C1g）、上石炭統(tǒng)梧桐窩子巖組（C2w）。區(qū)內(nèi)的錳礦主要賦存于上石炭統(tǒng)梧桐窩子巖組二段內(nèi)。總體呈一向北陡傾的單斜狀，構(gòu)造線方向近東西向。梧桐窩子巖組二段巖性較復(fù)雜，以變質(zhì)碎屑沉積巖為主，局部夾有礫巖、灰?guī)r等。礦石多為致密塊狀，質(zhì)地堅(jiān)硬，含錳礦物主要為硬錳礦、軟錳礦、針鐵礦、水針鐵礦，以及微量的黃鐵礦、磁黃鐵礦，結(jié)晶程度好，常呈自形晶，粒度粗。脈石礦物有石英、雯石、石膏等，石英多呈細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀穿插分布，錳礦石結(jié)構(gòu)類型相對(duì)簡單，有細(xì)粒狀、粉末礦石構(gòu)造多樣，有皮殼狀、同心環(huán)帶狀、土狀等。圍巖蝕變?yōu)楹骤F礦化、黃鉀鐵釩化，硅化、碳酸鹽巖化。

圖1 東天山錳礦分布圖

賦存于上石炭統(tǒng)梧桐窩子巖組第二巖性段硅質(zhì)粉砂巖內(nèi)。初步圈定6個(gè)層狀或透鏡狀鐵錳礦體，單礦體規(guī)模東西延伸300～800 米，寬0.3～4.5 米，其中FeMn-6 礦體規(guī)模最大，長800 米，視厚8.5 米，產(chǎn)狀10°∠85°。礦體與圍巖為整合接觸，頂板為強(qiáng)劈理化變質(zhì)砂巖、底板為絹云母化粉砂巖、硅質(zhì)粉砂巖等。錳品位15%～27%，鐵品位16%～21%。礦石中主要錳礦物為硬錳礦，次為軟錳礦，為氧化錳礦石，品位變化較大，初步確定礦石工業(yè)類型為冶金用錳礦石。

2.2 鹽池西錳礦點(diǎn)

礦區(qū)出露的地層有薊縣系平頭山組（Jxp），巖性為灰白色-灰黃色大理巖、硅化大理巖；寒武系上統(tǒng)雙鷹山組（∈1s），巖性為灰黑色-黑色硅質(zhì)板巖、含碳硅質(zhì)板巖、碳質(zhì)板巖；志留系下統(tǒng)黑尖山組（S1h），巖性為灰色-灰黃色巖屑砂巖夾粉砂巖；二疊系下統(tǒng)紅柳河組（P1h），巖性為灰黃色粗-細(xì)砂巖夾安山巖，新近系庫車組（N2k）泥巖、粉砂巖和第四系沖洪積物。構(gòu)造主要為北東向的紅柳河大斷裂及派生的次級(jí)斷裂。巖漿巖較不發(fā)育，見少量閃長巖和石英脈侵入到黑尖山組中。

鹽池西1 號(hào)礦（化）點(diǎn)產(chǎn)于寒武系下統(tǒng)雙鷹山組黑色含碳硅質(zhì)板巖中，該套硅質(zhì)板巖，出露厚度5～15米，北東向展布，延伸長度400米，出露不連續(xù)。礦化帶長200 米，最寬處3 米，礦石比重和硬度大，呈塊狀，見鋼灰色金屬光澤，向東追索，礦化減弱。在該礦帶東西兩端各采一個(gè)化學(xué)樣控制，結(jié)果Mn：35.70%～45.40%，Co：0.080%～0.082%，Cu：0.091%～0.14%，Zn：0.46%～0.48%，Mo：0.066%～0.073%。

2.3 三架山南錳礦點(diǎn)

礦點(diǎn)位于三架山韌性剪切帶（次級(jí)斷裂）附近，出露地層為薊縣系平頭山組（Jxp），巖性為灰白色-灰黃色大理巖、硅化大理巖；寒武系上統(tǒng)雙鷹山組（∈1s），巖性為灰黑色-黑色硅質(zhì)板巖、含碳硅質(zhì)板巖、碳質(zhì)板巖；巖石普遍具有明顯的變質(zhì)變形構(gòu)造；Mn地球化學(xué)背景值較高，蝕變帶沿三架山韌性剪切帶分布，長度大于1km，寬10-50m，具有良好的成礦前景。

初步認(rèn)為鈷錳礦（化）體分布沿三架山韌性剪切帶呈不規(guī)則囊狀、帶狀、串珠狀分布，韌性剪切帶為其提供了容礦空間，兩條探槽控制礦體三條，賦礦巖石為碎裂錳礦化碳酸鹽化硅質(zhì)巖、石英巖和錳礦化大理巖，礦體頂板為寒武系雙鷹山組深灰色石英片巖，底板為薊縣系平頭山組大理巖；礦體寬2.0-5.1m，礦體品位Mn：17.40%-30.70%，平均品位20.07%，鈷礦體1 條，寬5.1m，Co 含量0.011%-0.032%，平均品位0.023%，此外，Zn元素接近礦化品位，礦石礦物以硬錳礦為主，兼有少量軟錳礦、黃鐵礦，褐鐵礦，脈石礦物主要為方解石、白云石、石英；蝕變主要為硅化及褐鐵礦化；目前認(rèn)為該錳礦點(diǎn)為沉積變質(zhì)性錳礦或遭受次生氧化改造的海相沉積型錳礦床，礦化蝕變帶規(guī)模較大，具成大礦的潛力。

3 錳礦成因類型

通過野外地質(zhì)調(diào)查與地質(zhì)資料分析，在目前三個(gè)錳礦帶中，礦體形態(tài)基本呈不規(guī)則狀、透鏡體狀、似層狀、帶狀、串珠狀等小夾層產(chǎn)于巖層中，錳品位變化大，一般在10%-35%之間。在成礦環(huán)境和成礦時(shí)代上，鹽灘-紅柳河錳礦帶與磁海-三架山錳礦帶相似，為寒武系黑色巖系形成的沉積變質(zhì)型錳礦，而景峽錳礦帶屬石炭系由于火山活動(dòng)形成的噴發(fā)-沉積型錳礦，賦礦地層為一套碧玉建造，與海相基性火山巖互層，并夾有陸源碎屑巖；主要特征為：①噴發(fā)巖-沉積巖層系往往是基性火山巖在下，沉積巖在上，其中沉積巖以細(xì)砂巖、碧玉巖和硅質(zhì)巖為主；②錳鐵共生于同一個(gè)礦床，出現(xiàn)部位位于基性噴發(fā)活動(dòng)較弱，以沉積為主的凹地；③碧玉巖以紫紅色為主，由硅質(zhì)、玉髓、放射蟲組成，與鐵錳礦層關(guān)系密切；④錳礦層和含鐵錳砂巖等組成薄條帶狀互層；⑤礦石具鐵高、磷低，含硫0.67%-1.03%，少量的鉛鋅。

圖2 東天山錳礦成礦模式圖

鹽灘-紅柳河錳礦帶與磁海-三架山錳礦帶礦石礦物以硬錳礦為主，兼有少量的褐錳礦、軟錳礦、菱錳礦，以氧化環(huán)境為主，局部為還原環(huán)境；可以反映盆地邊緣向深海存在著由氧化過渡到還原的環(huán)境變化；化學(xué)成分上，除鐵錳外，還含有一定量的鈷、鎳、鉛、鋅等伴生有益元素，多種金屬元素的富集，可能由于成礦元素比重較大，在重力分選條件下形成富集。

錳礦床的形成是充足的成礦物源在重力的作用下，以一定的方式搬運(yùn)至（水底）低洼處形成富集，再經(jīng)過一定的溫度、壓力（巖漿作用或構(gòu)造作用）下，形成的礦體或礦化體；而北山裂谷帶多期次的拉伸構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)錳礦的成礦影響深遠(yuǎn)，對(duì)前期形成的沉積錳礦床進(jìn)行改造，為次生富集階段提供條件，一方面為物源提供必要的容礦空間，同時(shí)，為錳礦的形成提供必要的能量，錳礦成礦模式圖見圖2。

4 找礦建議

通過對(duì)比三個(gè)錳礦帶特征及成因，認(rèn)為研究區(qū)規(guī)模較大的錳礦，特別是可能出現(xiàn)的富錳礦主要分布于鹽灘-紅柳河錳礦帶和磁海-三架山錳礦帶，通過野外調(diào)查與本次礦體成因類型的結(jié)論，認(rèn)為該區(qū)兩條錳礦帶依然具有一定的成礦潛力，特別是磁海-三架山錳礦帶的錳礦點(diǎn)均為近年來新發(fā)現(xiàn)，在此提出錳礦4條下一步的找礦建議：

（1）對(duì)成礦帶內(nèi)的次級(jí)斷裂構(gòu)造及韌性剪切帶重點(diǎn)開展調(diào)查，特別是雙鷹山組與薊縣系平頭山組的接觸斷層；

（2）部分錳礦化在地表可見渾圓狀的轉(zhuǎn)石，一般深部可能存在錳礦（化）體，應(yīng)注意地表的這些錳礦轉(zhuǎn)石；

（3）依據(jù)目前的資料，錳礦點(diǎn)的位置與化探錳異常套合程度較差，化探對(duì)錳礦的找礦效果一般；

（4）對(duì)成礦有利部位，可以配合大比例重力測(cè)量與激電測(cè)量，對(duì)地表下部錳礦的現(xiàn)實(shí)效果較好。