湖南省湘潭县九潭冲早震旦系锰矿床成因浅析

刘求康 彭正兴 刘秀

摘 要：九潭冲锰矿位于湘中地区湘潭与湘乡交界处，属震旦系沉积加后期改造叠加的碳酸锰矿床类型。笔者在该区工作了较长时间，积累了丰富的一手资料。本文简要论述了矿床地质特征，浅析了矿床成因，从后期成矿的物理化学环境入手，初步总结了成矿规律及找矿标志。

关键词：变质砂岩；间接底板；成矿物化环境；岩相与矿相；成矿规律；找矿标志

1 区域地质特征

九潭冲矿区位于江南古陆中段南缘，城步-桃江断裂带东侧的古海湾东部，沩山古岛东缘。区内锰矿区（点）成群成带展布，有沿沩山古岛边缘分布的宁乡-涟源-湘潭锰矿带，和近古陆边缘呈东西向方向展布的桃江-安化锰矿带[1]。该锰矿床与湘中地区“湘潭式”锰矿浅海相沉积矿床相似。北部为原始江南古陆，西南面有北西向沩山—歇马水下弧形隆起，是一个封闭性较好的障闭浅海海湾过渡为局限海盆。

2 矿床地质特征

2.1 矿体（层）特征

本区碳酸锰矿体赋存于下震旦系黑色岩系的中、下部，与区域不同的是受古地貌风化剥蚀影响，本区缺失中上寒武系地层，部分地段缺失下寒武系地层。区内含矿岩系地层大致呈近南北向展布，地表出露线呈带状扭转，部分地段和南北延伸隐伏于泥盆系跳马涧组地层之下，含矿岩系地表出露总长大于15km，钻探揭露厚度2～40m，地层倾向东、北东或南东。含矿岩系地层反映出较完整的沉积旋回和化学沉积环境的变迁。上覆地层为南沱冰碛岩。下伏直接底板为含锰黑色页岩、粉砂质黑色页岩、粉砂岩、含砾粉砂岩，厚1.17～10.33m；下伏间接底板地层为板溪群五强溪组变质粗中细粒砂岩和马底驿组砂质板岩，其走向上岩性（相）变化较大，两者呈角度不整合接触（表1）。

2.2 矿区主要成矿作用与矿化特征

九潭冲矿区锰矿形成于早震旦世温暖潮湿的浅海湾沉积环境，属浅海相沉积改造型碳酸锰矿床。矿区以碳酸锰矿化为主，另见有氧化锰帽矿化、黄铁矿化、钼钒矿化等。

碳酸锰矿化均匀分布于震旦系下统莲沱组页岩段，变化范围一般0.3%～3.14%，往往在该矿化层中下部与成矿有利地段矿化富集形成原生碳酸锰矿体。

3 矿床成因

3.1 成矿物质来源

九潭冲—楠木冲—新桥锰异常带其最高丰度值为2850×10-6，为地壳丰度（950×10-6）的3倍，大至沿含矿岩系地层呈带状分布。障闭浅海海湾→局限海盆→含锰沉积建造，其特征是沉积物由碎屑沉积，过渡为陆源悬浮粘土沉积，至生物化学沉积，再过渡到悬浮粘土沉积的特征；矿体普遍含蓝藻化石[2]；受制于生物化学沉积环境呈弱碱性，此时正值温湿气候，大量藻类繁殖，吸附海水（溶液、流体、胶体）中锰离子和胶体中游离含锰碎屑，沉积形成高丰度值的含锰地层。

3.2 成矿理化条件

湘中地区“湘潭式”锰矿后期改造富集成矿是在特定的温度、压力条件下，含锰岩系炭质页岩、灰岩段的Mn+2离子充填、交代碳酸钙中的Ca+2离子，形成碳酸锰和锰方解石。以往对含锰岩系及顶底板围岩分别进行了氧包裹体流体测温试验，根据爱波斯坦的经验公式t℃=14.8-5.41×δ18计算得知顶板围岩34.93℃、36.51℃（平均35.72℃）；含锰岩系39.85℃、41.91℃（平均40.88℃）；底板围岩63.39℃、70.39℃（平均67.11℃），由此可知湘中地区碳酸锰矿床的成矿温度35.72～67.11℃，说明后期改造成矿温度为低温、低压物理环境及含锰岩系碳酸盐岩复理式建造呈弱碱性的化学环境，有利于Ca、Si、Mn等元素的活化、再组合至平衡，锰元素参与矿物的晶格结晶成锰方解石和碳酸锰。根据原岩岩性的差别，在活性较强的碳酸盐岩地层中形成品位较高的块状碳酸锰，页岩中则形成似条带状、条带状碳酸锰。

4 成矿规律

封闭—半封闭至开放式的理化环境，是完成有用元素富集的前提：封闭式顶板（炭质页岩，南沱组冰碛岩、杂砂板岩）岩层厚度一般大于半封闭式直接底板（炭质页岩、含砾粉砂岩），有利于有用元素的水平和垂向运移富集而不易扩散。所以含锰岩系的底板岩性变化制约着矿体在空间上呈层状、似层状、透镜状这一特征；而间接底板围岩岩（相）性与含锰岩系一套复理式碳酸盐岩建造，则是形成富矿块状碳酸锰的组合条件（表2）。

5 找矿标志

5.1 地层岩性（相）标志

⑴震旦系莲沱组一套完整的韵律层黑色页岩加碳酸盐岩建造是赋矿的目标层位；顶板南沱冰碛杂砂砾岩、冰碛杂砂板岩制约成矿有用元素垂向运移，是主要的直接找矿标志。

⑵间接底板围岩为板溪群五强溪组变质粗-中粒砂岩，是形成富厚块状碳酸锰矿体最有利地段。也是区域内寻找同类型碳酸锰矿床重要的找矿标志。

⑶根据矿体赋存规律，含锰炭质页岩厚度大，直接顶、底板围岩厚度比值大于1，对成矿有利。

5.2 构造蚀变及化探异常标志

⑴矿区内构造及其旁侧硅化、绿泥石化和黄铁矿化蚀变较明显，影响矿化富集及矿石品级，起到良好的找矿指示作用。黄铁矿化的强弱与成矿成正相关消长。

⑵当化探异常峰值较高，且形成特征明显的异常浓集中心，为良好的找矿依据，是间接找矿标志。

6 结语

湘中成矿（区）带“湘潭式”锰矿以湘潭锰矿田为代表，在其近外围分布着诸多规模不等的锰矿床，且矿点分布较广，九潭冲区内含矿岩系地表延长约15km。通过对含锰地层岩性组合特征和顶底板围岩岩性（相）对比，矿床受岩相（地层、岩性）古地理环境和后期成矿的物理、化学环境联合因素制约，认为含锰岩系地层的间接底板围岩岩（相）性——五强溪组变质粗至中粒砂岩，与矿相——块状碳酸锰矿有着密切的依存关系，赋予了沉积加改造型碳酸锰矿床后期改造“开放式”物化环境不可或缺的成矿因素，是后期成矿理化环境有利的调节平台，从而明确了找矿标志，指示了找矿方向。

参考文献：

[1]湖南省区调队. 早震旦系及前震旦系地层.湖南地层总结，1980.

[2] 季金法.湖南早震旦世沉积碳酸锰矿床中兰藻化石的发现与成矿作用的初步研究.湖南地质研究所，1979.