貴州遵義復(fù)興錳礦床主要地質(zhì)特征

鐘月麗，陳 登*

錳礦是國家戰(zhàn)略礦產(chǎn)，屬于新材料所需的關(guān)鍵礦產(chǎn)之一，應(yīng)用前景廣泛。貴州是全國的主要錳礦賦存區(qū)域，其中二疊紀(jì)遵義錳礦是貴州首次發(fā)現(xiàn)具有工業(yè)價值的錳礦床，貴州遵義復(fù)興錳礦床位于貴州遵義國家錳礦整裝勘查區(qū)內(nèi)。2016年～2018年貴州省地礦局一0二地質(zhì)大隊(duì)承擔(dān)了貴州省遵義錳礦整裝勘查區(qū)礦產(chǎn)調(diào)查與找礦預(yù)測項(xiàng)目，通過該項(xiàng)目對遵義錳礦開展成礦預(yù)測研究，創(chuàng)新提出了遵義錳礦為“內(nèi)生外成氣液噴溢沉積型”錳礦床，并建立了該類型錳礦床的找礦預(yù)測模型，提出了以構(gòu)造標(biāo)志、成礦地質(zhì)標(biāo)志、同沉積斷層、成礦相、覆蓋層等方向開展找礦預(yù)測。指導(dǎo)了貴州省遵義復(fù)興錳礦的找礦勘查，發(fā)現(xiàn)了中型錳礦床1個，實(shí)現(xiàn)了成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用和找礦勘查。本文在復(fù)興錳礦勘查研究基礎(chǔ)上，主要對該礦產(chǎn)的地質(zhì)特征、礦體特征和礦石特征等方面進(jìn)行總結(jié)，為下一步找礦勘查工作提供借鑒意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

按大地構(gòu)造單元劃分，復(fù)興錳礦床位于華南板塊的上揚(yáng)子板塊東南部的鄂渝湘黔前陸褶皺沖斷帶西部，先后經(jīng)歷了燕山等多次構(gòu)造運(yùn)動的疊加改造作用，區(qū)域構(gòu)造形跡主要形成于燕山期，形成了如今北北東西緊密褶皺及被同方向斷裂的地質(zhì)特征。區(qū)域上出露了震旦系、古生界寒武系（∈）、奧陶系（O）、志留系（S）、二疊系（P）、中生界三疊系（T）和第四系（Q）的沉積巖。

研究區(qū)位于全國26個重要成礦區(qū)帶中的上揚(yáng)子中東部(臺褶帶) PbZn Cu AgFeMnHgSb磷鋁土礦硫鐵礦成礦帶（Ⅲ77-2），礦產(chǎn)以錳、鋁為主。在中二疊世早期，峨眉地幔柱的活動在貴州水城-黔西-遵義地區(qū)形成了“黔北裂谷盆地”，隨著構(gòu)造運(yùn)動加強(qiáng)黔北裂谷盆地（Ⅰ級）進(jìn)一步斷陷形成了水城和遵義兩個次級裂谷盆地（Ⅱ級），并在遵義次級裂谷盆地形成了3個Ⅲ級地塹盆地、2個Ⅲ級地壘，在中二疊世晚期，在Ⅲ級地塹盆地內(nèi)形成了若干個Ⅳ級地塹盆地組成，Ⅳ級地塹盆地控制了錳礦的形成和分布范圍。表現(xiàn)為在黔北裂谷盆地外圍茅口組第二段為含燧石條帶灰?guī)r、盆地內(nèi)部為深灰色硅質(zhì)灰?guī)r和泥質(zhì)條帶互層，在盆地內(nèi)部和盆地外圍地壘巖性為茅口組三段灰白色生物灰?guī)r，在盆地邊緣形成線狀分布的茅口組三段的硅化巖體，在Ⅳ級地塹盆地形成了錳礦床。復(fù)興錳礦床即分布在深溪-復(fù)興Ⅳ級地塹盆地中，按貴州二疊紀(jì)錳礦成礦區(qū)帶進(jìn)行劃分，復(fù)興錳礦床位于遵義-黔西錳礦成礦帶、遵義次級成礦亞帶的深溪-復(fù)興錳礦礦帶。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

研究區(qū)內(nèi)出露地層為第四系（Q）、三疊系中統(tǒng)獅子山組（T2sh）和松子坎組（T2s）、下統(tǒng)茅草鋪組（T1m）及夜郎組，其中三疊系下統(tǒng)夜郎組分為九級灘段（T1y3）、玉龍山段（T1y2）、沙堡灣段（T1y1），二疊系上統(tǒng)長興組（P3c）、上統(tǒng)龍?zhí)督M（P3l）、中統(tǒng)茅口組（P2m）為鉆孔揭露。與錳礦形成有關(guān)地層為二疊系中統(tǒng)茅口組，產(chǎn)出層位為茅口組第三段（P2m3），現(xiàn)將區(qū)內(nèi)地層由老至新簡述如下：

2.1.1 第四系（Q）

由殘、坡積物及人工堆積物組成，分布于溝槽和低洼地帶。主要為灰黃色粘土、粘土質(zhì)砂、礫等，不整合于其他地層之上。厚度為0.55m～8.04m，平均厚3.61m。

2.1.2 三疊系中統(tǒng)獅子山組（T2sh）

獅子山組大面積分布于區(qū)內(nèi)北西部何家臺一帶，巖性主要為灰色、深灰色中至厚層狀細(xì)晶灰?guī)r夾灰色薄層狀泥質(zhì)灰?guī)r和含白云質(zhì)、泥質(zhì)灰?guī)r，層間夾少量泥質(zhì)條帶；厚度大于115.72m。與下伏地層三疊系中統(tǒng)松子坎組（T2s）整合接觸

2.1.3 三疊系中統(tǒng)松子坎組（T2s）

廣泛分布在勘查區(qū)內(nèi)，巖性為灰黃色薄層狀夾中厚層狀泥灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r和灰綠色、紫紅色泥巖互層，深灰色中厚層狀夾薄層狀細(xì)晶灰?guī)r，淺灰綠色薄層狀鈣質(zhì)泥巖夾灰質(zhì)白云巖和白云質(zhì)灰?guī)r。厚度為225.47m～265.98m，平均厚254.62m。與下伏地層三疊系下統(tǒng)茅草鋪組（T1m）整合接觸。

2.1.4 三疊系下統(tǒng)茅草鋪組（T1m）

該地層大面積出露于勘查區(qū)南東部龍坪至興隆一帶，上部巖性為淺灰色中至厚層狀細(xì)晶白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r；中部巖性為肉紅色、灰褐色白云巖夾溶塌角礫白云巖；下部為深灰色微晶、細(xì)晶灰?guī)r夾少量白云巖，底部為灰色薄層狀微晶灰?guī)r；厚度為422.51m～557.11m，平均厚495.45m。與下伏地層整合接觸。

2.1.5 三疊系下統(tǒng)夜郎組（T1y）

按其巖性可分為三段，從新到老為：

九級灘段（T1y3）：出露于勘查區(qū)南東部彭家林一帶。巖性為紫紅色、淺灰綠色泥巖夾泥質(zhì)灰?guī)r，上部夾少量灰色薄層狀泥灰?guī)r，與下伏地層整合接觸，厚度為138.84m～149.69m。平均厚度為145.97m。

玉龍山段（T1y2）：少量出露于勘查區(qū)西部礦權(quán)邊緣，主要巖性為淺灰色、灰色薄至中厚層狀微晶、細(xì)晶灰?guī)r，下部夾厚約3～10m的紫紅色、淺灰綠灰色泥巖、鈣質(zhì)泥巖。厚度為207.56m～216.37m，平均厚211.73m。

沙堡灣段（T1y1）：為鉆孔揭露地層，主要巖性為灰色、淺灰綠色鈣質(zhì)泥巖夾泥灰?guī)r、微晶灰?guī)r，頂、底部為灰綠色蒙脫石粘土巖，中部一般夾多層灰綠色蒙脫石粘土巖，厚度為6.07m～8.52m，平均厚7.48m。與下伏地層整合接觸。

2.1.6 二疊系上統(tǒng)長興組（P3c）

為鉆孔揭露地層，主要巖性為深灰色、灰色中～厚層狀含燧石細(xì)晶灰?guī)r，上部夾少量泥質(zhì)條帶，下部夾少量深灰色中厚層狀泥質(zhì)灰?guī)r和較多泥質(zhì)條帶；灰?guī)r中產(chǎn)豐富的牙形石、腕足類化石，泥質(zhì)灰?guī)r和泥巖中產(chǎn)較豐富的生物碎屑化石，厚度為55.21m～59.45m，平均厚57.25m，與下伏地層二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P3l）整合接觸。

2.1.7 二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P3l）

為鉆孔揭露地層，厚度為104.90m～118.10m，平均厚112.95m：上部巖性為深灰色泥巖和深灰色中厚層狀泥質(zhì)灰?guī)r夾少量灰色細(xì)晶灰?guī)r和含泥質(zhì)灰?guī)r，偶見厚0.02m～0.63m的C3粉煤；產(chǎn)腕足、瓣鰓化石及大量生物碎屑化石，含較多星散狀和結(jié)核狀黃鐵礦，此段厚約60m。下部為兩層厚約18m～30m的灰、深灰色中至厚層狀細(xì)晶灰?guī)r夾少量泥質(zhì)灰?guī)r組成，兩套灰?guī)r之間為厚約5m的泥巖、粘土巖、粉砂質(zhì)泥巖、C2煤層、灰?guī)r、泥巖巖性組合；底部為C1煤層（線），局部為炭質(zhì)泥巖層。C2煤層上部為粉煤下部為塊煤，煤層（線）厚0.20m～0.64m，平均厚0.42m不具工業(yè)利用價值；C1煤層（線）厚0.15m～0.69m，平均厚0.44m，為不可采煤層，此段厚約45m，與下伏地層呈假整合接觸。

2.1.8 二疊系中統(tǒng)茅口組第三段（P2m3）

在研究區(qū)內(nèi)該段呈現(xiàn)不同的巖性建造分布：

（1）含錳建造：主要為含錳巖系，賦存于C1煤層之下，茅口組三段由深灰～灰色粘土巖、深灰色含錳粘土巖、碳酸鹽錳礦層和淺灰綠色綠泥石蒙脫石粘土巖組成，厚1.15m～7.61m，平均2.50m。區(qū)內(nèi)可分為北東東向分布的二種建造類型：

貧錳沉積：分布在研究區(qū)北部一帶，是本區(qū)的主要建造類型。為深灰色、灰黑色塊狀貧錳礦層，具晶粒、球粒結(jié)構(gòu)和土狀、碎屑狀構(gòu)造，為成錳過渡相主要建造類型。

含錳建造：分布在貧錳建造外圍，主要為淺灰色、灰色的含黃鐵礦粘土巖、含錳粘土巖組成，為成錳邊緣相主要建造類型。

（2）硅化巖建造：分布在研究區(qū)中部和北部，兩個鉆孔均揭露了硅化巖帶，其沿45°方向延伸呈線性分布，分布寬度約為100m～1000m；巖性為含硅化巖角礫粘土巖、硅化巖（原巖為灰?guī)r），該建造為同沉積斷層識別標(biāo)志和斷陷盆地邊界劃分標(biāo)志。

（3）灰?guī)r建造：分布在研究區(qū)南部一帶，礦區(qū)僅1個鉆孔揭露了生物灰?guī)r，為淺灰色中至厚層狀生物灰?guī)r，含蜓化石。

（4）二疊系中統(tǒng)茅口組第二段P2m2（習(xí)稱為“白泥塘層”）：巖性主要為深灰色、灰黑色薄層狀含炭硅質(zhì)灰?guī)r夾灰黑色薄層狀硅質(zhì)巖，下部夾少量灰色中厚層狀細(xì)晶灰?guī)r，產(chǎn)生物化石以放射蟲、海綿骨針為代表，腕足類、瓣鰓類、介形蟲產(chǎn)于下部。厚度大于28.99m。從區(qū)域上來看，該段分布在整個遵義錳礦區(qū)內(nèi)，是黔北裂谷盆地范圍識別的重要標(biāo)志。

2.2 構(gòu)造

位于蝦子復(fù)向斜南翼，整體屬于單斜構(gòu)造，傾向300°～350°，傾角5°～25°，地層為三疊系中統(tǒng)獅子山組（T2sh）、三疊系中統(tǒng)松子坎組（T2s）和三疊系下統(tǒng)茅草鋪組（T1m）和夜郎組（T1y）；未發(fā)現(xiàn)斷裂構(gòu)造。

2.3 含礦巖系

研究區(qū)含礦地層為二疊系中統(tǒng)茅口組三段，與上伏二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M呈假整合接觸；主要分布在礦區(qū)北部。錳礦產(chǎn)于含礦巖系的下部，屬黑色巖系中的海相沉積碳酸錳礦床，主要由一套淺灰、灰綠、暗灰至灰黑色的含黃鐵礦的粘土巖、碳酸鹽錳礦組成。其厚度為0m～4.90m,平均厚2.12m。其產(chǎn)出層序及巖礦組合特征自上而下綜述如下：

上覆地層龍?zhí)督M（P3l）：主要為厚約0.15m～8.75m深灰色含植物根莖化石粘土巖，含較多黃鐵礦結(jié)核，是錳礦層的直接頂板；其上為厚約0m～0.70m炭質(zhì)泥巖或煤層（線），再上為厚約1.20m～2.68m的深灰色含海百合化石細(xì)晶灰?guī)r，與下伏地層不整合接觸。

茅口組第三段（P2m3），含錳巖系：

（1）灰色、灰白色粘土巖，含大量黃鐵礦結(jié)核和少量條帶狀菱鐵礦、白云石和褐鐵礦。該層含錳一般為0.10%～3.06%；黃鐵礦含量為2.27%～6.50%之間。厚度為0m～0.63m。

（2）深灰色含錳粘土巖，含少量鮞粒狀、豆?fàn)盍忮i礦，中下部含少量次生菱錳礦顆粒。厚度為：0m～2.32m。

（3）錳礦層：為灰、黑灰色、灰褐色、棕紅色碳酸鹽錳礦或者灰褐色氧化錳礦，礦層中偶見夾石，夾石為含錳粘土巖和含錳泥巖。礦層厚0m～4.90m。

（4）淺灰綠色綠泥石、蒙脫石粘土巖，含大量黃鐵礦結(jié)核，局部含錳達(dá)3.41%。厚度為0.30m～0.60m。

（5）灰褐色、棕紅色菱錳礦和錳方解石，常見角礫狀構(gòu)造和斑雜狀構(gòu)造，僅在北部ZK2321鉆孔發(fā)現(xiàn)，推測在該孔以北存在該層錳礦石，應(yīng)為復(fù)興Ⅳ級盆地噴溢沉積中心相的邊緣位置。厚度約為：0m～0.69m。

底板：茅口組第二段（白泥塘層）P2m2：灰黑色薄層狀含硅質(zhì)灰?guī)r。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

勘查區(qū)內(nèi)錳礦層產(chǎn)于茅口組三段含錳巖系底部，位于二疊系中統(tǒng)茅口組（P2m2）硅質(zhì)灰?guī)r之上，埋藏深度達(dá)1300m～1550m。礦體呈層狀產(chǎn)出于勘查區(qū)北部，錳礦體總體呈65°方向延伸，礦體沿走向延長約1.6km，傾向延伸約1.0km，見礦面積為1.6km2，賦存標(biāo)高為-350m～-450m。礦層厚度為0m～4.90m，平均厚度為2.12m，變化系數(shù)為87.83%。礦體總體呈單斜產(chǎn)出，礦體傾角7°～8°。礦體單工程品位為16.77%～19.67%，礦體平均品位為18.01%，變化系數(shù)為6.77%；礦石自然類型主要為碳酸鹽錳礦石。該礦體形態(tài)復(fù)雜程度中等、礦床有用組分分布均勻，礦體具有中型規(guī)模。

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石成分

區(qū)內(nèi)錳礦礦石礦物以菱錳礦為主，其次為水褐錳礦，含少量鈣菱錳礦、錳方解石、錳白云石、鐵菱錳礦、軟錳礦等，總體上含錳巖系從上至下菱錳礦比例越來越高，水褐錳礦比例越低；脈石礦物主要以粘土礦物為主，次為硫化物和方解石以及少量炭屑、石英等。其中菱錳礦為淺玫瑰色、淺褐、黑棕色，粒度0.01mm～1.00mm，是主要礦石礦物，為他形粒狀、針柱狀產(chǎn)出，所占比例一般為87.99%～96.94%。

3.2.2 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

原生結(jié)構(gòu)主要以球粒結(jié)構(gòu)為主，其次是皮殼狀結(jié)構(gòu)、放射鮞結(jié)構(gòu)和纖維狀結(jié)構(gòu)，礦石常由兩種以上的結(jié)構(gòu)組成。后生結(jié)構(gòu)主要為晶粒狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、殘余粒屑結(jié)構(gòu)。原生構(gòu)造主要有無定向構(gòu)造（塊狀構(gòu)造）為主。塊狀構(gòu)造為絕大部分礦石的主要構(gòu)造，各礦物之間彼此緊密分布。

3.2.3 礦石組分

錳礦石主要組分為錳、二氧化硅、鐵、磷、硫、氧化鈣、氧化鎂、三氧化二鋁等，礦石主要有益組分為錳，單件樣品品位12.10%～24.88%；單工程平均品位16.77%～19.67%，平均18.01%。鐵是礦石中主要礦物組分，在礦石內(nèi)分布較均勻，單工程平均品位4.41%～9.97%，平均7.07%。Mn/Fe比值為2.55%，屬于高鐵礦石。硫?yàn)橹饕泻υ亟M分，主要以黃鐵礦的形式存在，單工程平均品位1.15%～6.39%，平均4.12%，總體變化較穩(wěn)定。磷是礦石中主要有害組分，含量為0.021%～0.136%，單工程平均平均0.060%；P/Mn比值為0.003%,總體屬于中磷礦石。

3.2.4 礦石類型

礦石自然類型為碳酸鹽錳礦石，礦石工業(yè)類型為高硫、中-高鐵、中磷、酸性-自熔性貧錳礦石。

4 礦床成因及找礦標(biāo)志

4.1 礦床成因

在揚(yáng)子準(zhǔn)地臺西部的茅口晚期的峨眉地幔柱活動，導(dǎo)致地殼不均衡裂陷（拉張和同沉積斷裂的影響），在碳酸鹽臺地的基礎(chǔ)上發(fā)生了分異，形成了一條自云南宣威，經(jīng)貴州水城、納雍、黔西到遵義的北東向黔北裂谷盆地。通過對遵義二疊紀(jì)錳礦的研究，發(fā)現(xiàn)遵義錳礦的形成于黔北裂谷盆地密切相關(guān)，提出了以構(gòu)造標(biāo)志、成礦地質(zhì)標(biāo)志、同沉積斷層、成礦相、覆蓋層等找礦預(yù)測要素，總結(jié)出遵義錳礦礦床成因?yàn)閮?nèi)生外成的氣液噴溢沉積，遵義錳礦屬于內(nèi)生外成的氣液沉積成礦構(gòu)造系統(tǒng)，形成于貴州省二疊紀(jì)茅口晚期遵義裂谷盆地中，其形成過程為深部氣錳質(zhì)沿同沉積斷層上升到地塹盆地中，發(fā)生氣液噴溢沉積成錳而形成菱錳礦體，在成錳中心相噴溢的原生錳礦石沉積后，由于遵義錳礦主要形成于屬于有氧與厭氧環(huán)境的過渡帶，原生富錳礦石沉積后開始逐步氧化形成了水褐錳礦石；在成巖后期，礦層頂部由于地質(zhì)運(yùn)動形成放射狀、波狀同心圓鮞粒構(gòu)造的錳礦石，其中個別鮞粒核部以黃鐵礦或菱錳礦為核心四周形成粘土巖或者菱錳礦的，在成巖以后整個變化時期中，由于黃鐵礦存在抑制了錳質(zhì)再次溶解，同時由于粘土巖的良好封閉作用，得以在層內(nèi)保存的錳在不斷的改造集中而成今日的錳礦床。形成了如今貴州省二疊紀(jì)錳礦的分布區(qū)域和形態(tài)。

4.2 找礦標(biāo)志

復(fù)興錳礦為典型的“內(nèi)生外成氣液噴溢沉積型錳礦床”，其形成和分布受黔北裂谷盆地遵義次級裂谷盆地控制，根據(jù)對典型礦床調(diào)查分析，總結(jié)了其找礦標(biāo)志主要包括以下幾類：

（1）地層標(biāo)志：包括了二疊系茅口組二段硅質(zhì)灰?guī)r建造、茅口組三段含錳巖系建造、硅化巖建造和生物灰?guī)r建造。硅質(zhì)灰?guī)r的分布范圍是錳礦體存在的必要地層標(biāo)志，硅化巖建造和生物灰?guī)r建造控制了聚錳的地塹盆地范圍，在該地塹盆地范圍內(nèi)存在含錳巖系就有錳礦存在的可能。

（2）構(gòu)造標(biāo)志：本區(qū)的構(gòu)造找礦標(biāo)志為同沉積斷層，其形成和控制了Ⅳ級地塹盆地（聚錳盆地）和地壘。

（3）礦石標(biāo)志：沉積中心相的富錳礦石，具紋層狀構(gòu)造、斑雜狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造和攪動構(gòu)造；出現(xiàn)灰綠色凝灰?guī)r層。

4.3 找礦前景

研究區(qū)與著名的貴州省遵義深溪錳礦床、永安錳礦床位于同一深溪-復(fù)興錳礦成礦帶內(nèi)，該礦帶為遵義錳礦的主要分布區(qū)域，已發(fā)現(xiàn)了深溪大型錳礦床、轉(zhuǎn)龍廟中型錳礦床和永安大型錳礦床。在轉(zhuǎn)龍廟、深溪、銅鑼井等礦床中均發(fā)現(xiàn)了典型的氣液噴溢沉積中心，噴流口長軸方向近80°展布；噴溢口中心表現(xiàn)為具軟沉積變形紋理、角礫狀、斑雜狀構(gòu)造的富錳礦石，含礦巖系厚度中心與礦體厚度中心重合。本次在研究區(qū)北部鉆孔ZK2321發(fā)現(xiàn)了噴溢沉積中心相，目前的工作尚未對該區(qū)進(jìn)行圈邊，控制程度低，根據(jù)成礦規(guī)律分析，認(rèn)為具有找到大型錳礦床的潛力。

5 結(jié)論

（1）礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)于二疊紀(jì)茅口組第三段含錳巖系，埋藏深度達(dá)1300m～1550m；礦體沿走向延長約1.6km，傾向延伸約1.0km，見礦面積為1.6km2。礦體單工程品位為16.77%～19.67%，礦體平均品位為18.01%。礦層厚度為0m～4.90m，平均厚度為2.12m。礦石礦物以菱錳礦為主，礦石自然類型主要為碳酸鹽錳礦石。

（2）研究區(qū)內(nèi)茅口組第三段發(fā)現(xiàn)了與黔北裂谷盆地形成相關(guān)的含錳建造、生物灰?guī)r建造和硅化巖建造三種不同的建造類型，其中硅化巖建造分布在研究區(qū)中部和北部，對識別研究區(qū)斷陷盆地內(nèi)的同沉積斷層和找礦工作起到指示作用。