广西钦北板城一带锰矿成因及地质特征

周李华

(广西锡山矿业有限公司,广西南宁 530022)

广西钦北板城一带,介于其特殊的地质及构造条件,自1959-2009年,曾有多个地质单位在此区域开展过地质工作,广西锡山矿业有限公司资源勘查部根据前人的工作成果,结合在该区实际地质勘查的情况,通过对矿床地质、构造、矿石特征等的研究,总结矿床的成矿机理,为勘查此类型锰矿资源提供帮助。

1 区域地质概况

矿区区域构造上处于钦灵褶断带中段西北缘,区内褶皱断裂发育,主要构造线呈北北东向。矿区区域地层主要出露含矿地层为泥盆系上统榴江组硅质岩系,略呈带状分布于小董、板城、太平一带。大致呈北东—南西向延伸,其上沉积不完整之上二迭统煤系及三迭系地层,在区内南部发育较广泛的中生代及新生代地层,成内陆湖相沉积分布于陆屋、平吉一带,西北缘为广泛花岗岩分布,东南边为粗粒班状花岗岩,接触带具不明显退色现象。区内主要矿产除上泥盆统榴江组次生锰矿矿床之外,还分布有铜、金、磷、黄铁矿等矿化点。

2 锰矿矿床地质

2.1 地层

矿区出露地层主要有上泥盆统榴江组(D3l)。第四系(Q)为坡、残积层,分布于山坡表皮。主要由粘土、亚粘土及硅质岩、含锰硅质岩、含锰硅质灰岩、炭质页岩等碎块及部分氧化锰矿石组成,厚度在0.50～8.70 m。

榴江组(D3l)：岩性为硅质岩、硅质页岩,局部含有锰、铁质,是淋积锰矿形成的锰质来源之一。在矿区按岩性可分为3段,现将其岩性特征简述如下：

1)榴江组第1段(D3l1)地表分布均为风化岩层

下部为黑色薄层状硅质岩；上部为灰、浅灰白色、灰黑色、黄褐色薄层状硅质岩夹硅质泥岩、粉砂岩,厚度大于200 m。

2)榴江组第2段(D3l2)可分为2亚段

第1亚段为风化岩层,岩性为灰黑色、棕褐色薄—中层状含锰硅质岩、硅质岩夹少量灰白、紫红色微—薄层状硅质泥岩,底部局部夹少量含锰泥岩薄层或条带。厚度120～180 m。

第2亚段为风化岩层,为灰黑、棕黄、灰黄色薄层状硅质岩夹少量灰白、紫红、浅绿色微—薄层状硅质泥岩,底部局部常夹灰黑色含锰泥岩。厚度80～210 m。

3)榴江组第3段(D3l3)可分为3亚段

第1亚段为风化岩层,岩性为灰黑色、棕褐色薄—中层状含锰硅质岩、硅质岩夹少量灰白、紫红色微—薄层状硅质泥岩,底部局部夹少量含锰泥岩薄层或条带。

第2亚段为风化—半风化岩层,岩性为灰黑色薄层状含锰硅质岩夹灰白、紫红色微—薄层状硅质泥岩。厚度90～267 m。为矿区主要的含锰矿层位,含锰矿层位特征如下：

aⅠ锰矿层,矿石呈灰黑、刚灰色,胶状结构、隐晶质结构,块状、薄层状构造。矿石矿物以硬锰矿为主,软锰矿次之。厚度0.32～2.2 m。

bⅡ锰矿层,呈棕褐、灰黑、刚灰色,胶状结构、隐晶质结构、少量微—细粒结构,块状、薄层状、薄片状构造。矿石矿物主要为硬锰矿次为软锰矿。厚度0.43～3.19 m。

第3亚段为风化岩层,为灰黑、棕黄、灰黄色薄层状含锰硅质岩夹少量灰白、紫红、浅绿色微—薄层状硅质泥岩,底部局部常夹灰黑色含锰泥岩。厚度80～120 m。

2.2 构造[1]

矿区位于防城褶断带中段西北缘,主要构造线呈北北东向,褶皱、断裂发育,但断层规模均不大,产状倾向与地层一致,为层间小断裂,倾向北西西,局部倾向北西 ,倾角 50(°)～70(°),沿破碎带岩石挤压破碎,角砾岩化发育,断层两侧岩石节理、裂隙较发育。区内多具紧密线状褶皱,主要褶皱属天堂岭向斜和长安水库背斜向西南延伸部分,褶皱轴由北东端扬起,向南西缓缓倾伏,在普查区南部形成一系列褶曲,普查区西侧为北西倾斜的单斜构造。褶皱断裂和层间破碎带一方面破坏了含矿层的完整性,形成了大量的节理裂隙,另一方面促进了地下水活动和氧化作用的进行,有利于含锰岩层的风化。为锰矿的次生富集提供了有利的条件,岩层形成一些紧密线状的褶皱 ,倾角 40(°)～90(°),局部甚至出现倒转,但对矿体的破坏影响很小。

3 矿体地质

3.1 矿体特征

矿体主要产于上泥盆统榴江组(D3l3-2)的硅质岩建造中,成因类型属铁锰帽—淋积型矿床,矿体断续地产于含锰硅质岩层中,多为似层状、透镜状或沿裂隙充填成网格状,分布深度受氧化带发育所控制,矿体内多见一些褐铁矿及粘土岩,产状与围岩一致,由于受到构造因素的影响,矿体呈北东—南西展布,矿石品位沿走向变化较小比较稳定,地表上的标志比较明显,往往形成粽褐色的土壤。在钦北板城镇一带,通过探矿工程,Ⅰ锰矿层和Ⅱ锰矿层分别揭露有2个淋积型铁锰矿体,矿体围岩及夹石主要是含锰质硅质岩、页岩,矿层与围岩接触界线不明显。现将区内的主要矿体特征简述如下：

1)①号锰矿体：主要是淋积型锰矿,呈似层状,矿体倾向 146(°)～210(°),倾角 55(°)～80(°),与围岩产状基本一致,属陡倾角层状矿体。矿体出露最高标高 350.0 m,最低标高 216.3 m,最大斜深78.34 m,最小斜深36.94 m。矿体厚度最小2.72 m,最大6.36 m,平均厚度4.11 m,厚度稳定；Mn品位20.46％～56.45％,平均 33.71％；Fe品位2.00％～24.96％,平均 12.24％；P品位 0.08％～0.75％,平 均 0.24％；SiO2品 位 10.22％～45.32％,平均 19.95％。Mn/Fe1.14～15.36,平均2.75；P/Mn0.003 0～0.009 6,平均 0.007 0。

2)②号锰矿体：属淋积型锰矿体,呈层状,与①号矿体平行,矿体间距仅数十米,相距不远,矿体特征与 ①号矿体相似 ,矿体倾向 155(°)～310(°),倾角47(°)～85(°),与围岩产状基本一致 ,属陡倾角层状矿体。矿体出露最高标高 297.30 m,最低标高165.5 m,最大斜深78.74 m,最小斜深41.76 m。矿体厚度最小2.39 m,最大25.08 m,平均厚度7.68 m；Mn品位20.43％～57.79％,平均30.08％；Fe品位5.55％～29.66％,平均 13.80％,变化系；P品位0.11％～0.99％,平均；SiO2品位 3.43％～41.69％,平均 24.29％。Mn/Fe0.86～5.91,平均2.18；P/Mn0.008 1～0.032 1,平均 0.016 3。

3)③号锰矿体：属淋积型锰矿体,呈层状,与④号矿体平行,矿体间距有100 m,矿体特征与①号、②号相似。矿体出露标高最高268.30 m,最低标高165.5 m,最大斜深38.7 m,最小斜深22.47 m,矿体厚度 4.13～9.30 m,平均厚度 4.09 m；Mn品位24.90％～53.93％,平均 36.33％；Fe品位 0.26％～23.95％,平均9.66％；P品位0.010％～1.11％,平均 0.42％；SiO2品位 0.56％～66.26％,平均26.88％。Mn/Fe1.06～ 102.92,平均 3.76；P/Mn0.004 1～0.031 8,平均 0.011 5。

4)④号锰矿体：属淋积型锰矿体,呈层状,与③号矿体平行,矿体特征与①号、②号相似。矿体出露标高最高400.60 m,最低标高225.5 m,最大斜深60.68 m,最小斜深46.36 m,矿体厚度3.43～11.22 m,平均厚度 6.57 m,均匀；Mn品位 20.81％～40.13％,平均 32.09％；Fe品位 10.12％～18.97％；P品位0.010％～0.86％；SiO2品位9.77％～31.00％。Mn/Fe1.09～3.14,平均 2.00；P/Mn0.006 5～0.029 8,平均 0.014 4。

3.2 矿石特征

矿石多为硬锰矿,部分为铁矿和铁锰矿石,矿石多呈角砾状、碎裂状、微细粒状变晶、变余他形微细粒状结构,无定向构造,网脉穿插构造,条带状构造,主要矿物成分为石英、硬锰矿,少量软锰矿、水云母、泥质。镜下鉴定为原岩遭遇了两次锰矿化作用及动力变质作用,微细粒状的硬锰矿、水锰矿呈侵染状不均匀分布于微细粒的石英粒间,由于受力的作用,矿石多为破碎角砾状,少部分呈压裂状碎块,角砾及碎块间由晚期微细粒状的硬锰矿聚集成脉状、条带状穿插分布,矿石中的泥质多呈尘状零星分布于石英粒间。硬锰矿的工艺矿物学粒度在＜0.005～2.8 mm间,软锰矿的工艺矿物学粒度在0.02～0.28 mm间。根据探矿工程取样化验测试结果,矿区内矿体矿石组分含量 Mn30.85％～35.12％,平均31.95％；Fe8.52％～16.02％,平均13.27％；P0.23％～0.52％,平均 0.44％；SiO217.17％～27.60％,平均23.02％。其矿物特征分述如下。

3.2.1 矿石矿物成份

1)硬锰矿：褐黑至黑色,断口钢灰色,反光镜下为灰白色,均质性、易磨光,反射率中等(±30％),为隐晶质集合体,硬度大,钢针刻不动。其间夹有褐铁矿、软锰矿,沿裂隙呈细条带状分布。硬锰矿为本区氧化锰矿石的主要矿物。

2)锰土：棕褐至褐黑色,松软土状集合体,非晶质,反光镜下为暗灰色,难磨光,硬度低,含量约占10％～25％,呈团包、团块状充填于硬锰矿裂隙及流失孔洞中。

3)褐铁矿：褐至暗褐色、暗淡光泽,反光镜下为灰色,胶状均质至隐晶质集合体,为黄铁矿的氧化产物。内反射红褐色,呈细条带状或不规则脉状分布于硬锰矿中及围绕氧化锰矿石边缘分布,含量约5％～10％,局部35％。3.2.2 脉石矿物成份

1)石英：为氧化锰矿石中的主要脉石矿物,在矿石、粘土及岩屑中普遍分布。呈他形粒状,粒度一般为0.01～0.005 mm,镜下一级灰白色,为微粒～隐晶集合体,成分占10％～20％。

2)高岭石：呈细粒他形和细小鳞片状,低正突起,干涉色低,一级灰白色,镜下呈浅黄褐色,亦为氧化锰矿石中的主要脉石矿物,约占3％～15％。

3.3 矿石结构构造

3.3.1 矿石结构

主要为胶状结构,次为隐晶质结构及晶质叶片状结构,少量微—细粒结构和非晶质结构。以上结构在本区的矿石中常见。

3.3.2 矿石构造

主要为块状构造、薄层状构造、纹层状构造、薄片状构造、粉状构造、土状构造,次为蜂窝状构造、葡萄状构造、网格状构造等。而以网格状为常见,现分述如下：

1)致密块状：为钢灰色硬锰矿所组成,往往在裂隙发育时成葡萄状,一般厚度不大,在 0.4～1.58 m之间,具明显分带现象,品位最高可达含Mn57.79％。

2)条带状：为钢灰色硬锰矿与硅质岩层组成,厚度较大,可达2 m以上,锰矿条带一般厚为1～5 cm,亦有成小透镜体产出则厚至1.32 m,其为裂隙发育地段则成为此类矿石,品位亦较佳,含 Mn在24.11％～40.86％。

3)网格状(花锰)：其为锰质溶液成网状充填硅质岩裂隙中所组成,局部富集,一般矿石中含多量硅质岩碎块,此类矿石在区内分布广,在致密块状矿石之上下盘均能见到,其品位较贫,一般为含 Mn在20.81％以下。

矿石的结构、构造记录了氧化成矿作用的历史过程和矿物生成的先后顺序。根据镜下观察,认为本区锰矿物的先后生成顺序为：硬锰矿→软锰矿(或锰土矿)→褐铁矿。

3.4 矿石的化学成分

根据地质取样分析结果,矿石化学组分有以下特点：

1)从锰品位看,矿石主要均在属于20.81％≤Mn＜57.79％的富锰矿石。

2)各矿层矿石Mn品位的高低与其他组分含量无明显的相关关系。

3)从各矿层 Mn/Fe、P/Mn数值看,矿区矿石均属高磷高铁富锰矿石。

3.5 矿石类型和品级

3.5.1 矿石类型

1)矿石自然类型

勘查区内的锰帽型锰矿均产于氧化带以上,其矿石自然类型按主要的矿物成分划分为氧化锰矿石,矿石中硬锰矿和软锰矿常混杂分布,没有单一出现,但含量不等,形成硬锰矿、软锰矿矿石。

2)矿石工业类型

矿石工业类型属冶金用锰矿石,产品适用于高炉锰铁冶炼和配料用锰,还可用于富锰渣的生产[2]。

3.5.2 矿石工业品级

根据规范中的冶金用锰矿石品级划分标准(DZ/T 0200-2002),本区锰帽型氧化锰矿石多为Mn＞30％,Mn/Fe≥3％,P≤0.006％,SiO2≤35％高铁富锰矿石。

3.6 矿层围岩和夹石

矿层顶、底板围岩一般为含锰硅质岩夹硅质泥岩及含锰泥岩。含锰硅质岩为黄褐、棕褐、灰黑色,薄层状,微粒结构,主要矿物成分石英、玉髓占83％～90％,含锰质1％～5％绢云母等粘土矿物占1％～2％；褐铁矿、赤铁矿1％～3％不等。矿层与围岩分界清楚。

矿层中基本无夹石,但多见少量硅质岩或泥岩、含锰硅质岩或含锰泥岩夹层,呈薄层状、条带状或团块、透镜状,厚2～5 cm不等；其主要矿物成分与矿层顶、底板相似。

4 找矿标志

1)矿层露头标志：在矿区内的冲沟、民采坑发现的锰矿层露头,是直接的找矿标志。

2)锰矿石转块标志：在冲沟中或地表上发现有锰矿石转块,标志着附近有含锰地层或锰矿层存在。

3)地层岩性标志：本区锰矿层赋存于上泥盆统榴江组(D3l)含锰岩系中,其顶、底板岩性有含锰硅质岩、含锰泥岩,在这标志层上下可能存在锰帽型锰矿层[3]。

5 矿床成因

锰矿层赋存于上泥盆统榴江组(D3l)硅质岩建造,氧化带界面之上的含锰地层中,严格受地层层位、含锰岩系及氧化带控制,成矿物质均来源于含锰岩系,本区原生含锰岩石为含锰硅质灰岩、含锰硅质岩[4]。由于本区地处亚热带,气候温湿多雨,化学风化作用强烈,含锰岩石遭受风化作用,岩石中的矿物和含锰矿物被分解,大量的Ca、SiO2等组分被流失,而Mn则氧化成硬锰矿、软锰矿、锰土等残留原地,并逐步富集形成锰帽型锰矿床。

[1]地质矿产部区域地质矿产司.中国锰矿地质文集[M].北京：地质出版社,1985.

[2]刘腾飞.我国锰矿资源开发利用现状及勘查对策[J].中国锰业 ,1997,15(1) ：50-56.

[3]饶天龙.云南优质锰矿、富锰矿基本赋存特征[J].2001,19(2)：3-5,11.

[4]于苏俊,杨立中,刘丹.云南鹤庆锰矿探矿因素初步分析[J].矿物岩石,2000,20(1)：30-37.