闽西南地区锰矿成矿条件及找矿模式探讨

2014-04-16王明高

科技视界 2014年13期

王明高林健

（福建省第八地质大队，福建龙岩 364000）

1 成矿地质背景

闽西南地区晚古生代至中生代，由于欧亚板块受印度板块向北推挤和太平洋板块向西北俯冲的影响，产生了两个构造域复合和交汇的构造效应，展现了由NEE向、EW向、NW向、SN向及NNE向、NE向等几组基底断裂控制的挤压与拉张并存的复杂的地质构造景观。晚古生代，随着古特提斯洋的开启，在强烈的拉张作用下形成拉张盆地，石炭纪至二叠纪发育了多种类型的含锰建造：含锰砂泥质建造（C1l）、含锰基性火山岩—碳酸岩—硅质岩建造（C2h—P1q）及含锰黑色页岩建造（P1w）。印支期古特提斯洋开始收缩，闽西南福州一永定海槽关闭，进而形成印支褶皱带的组成部分。在块体对接的背景下发生了陆内俯冲，沿块体边界发育一系列推覆构造。燕山期推覆构造进一步发展，表现为挤压期推覆和盆内地对冲及拉伸期滑覆构造。新中生代沿推覆构造带发育的断裂—岩溶带是次生氧化锰矿形成和赋存的主要场所。

2 锰矿床类型及其特征

按其成矿地质条件和成矿阶段，可划分为沉积矿床和次生氧化型锰矿床，后者是本区锰矿的主要类型。

2.1 沉积型锰矿床

碳酸盐岩—硅质岩建造中锰矿床：

闽西南的黄龙组至栖霞组，原生沉积的含锰碳酸盐岩—硅质岩中的锰矿床已很少保存，部分受燕山期岩浆热液作用，成为沉积—热液变质锰矿床。规模较大的有庙前四号矿区产于船山组的蔷薇辉石—硫锰矿—菱锰矿矿床。含锰碳酸盐岩受花岗岩、花岗斑岩、辉绿岩等小侵入体的蚀变，出现大理岩化、绿帘石化，硅化。矿体呈层状、似层状、透镜状。矿石矿物由菱锰矿、硫锰矿、蔷薇辉石及方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿等组成。下部矿体以蔷薇辉石为主，上部矿体多为菱锰矿或菱锰矿—硫锰矿，菱锰矿平均含Mn24%高者达30%—50%，为优质富锰矿。

2.2 次生氧化型锰矿床

2.2.1 淋积型锰矿床

分布最广，由多种原生矿（化）层淋滤的锰质，经一定距离的迁移，在碳酸盐岩与碎屑岩之间的断裂破碎带或溶洼、溶洞等有利赋存空间沉积而成。沿断裂产出的锰矿体多呈似层状、楔状、囊状，延展较长，埋藏较深，溶洼、溶洞产出的矿体呈似层状、透镜状、不规则状，埋藏较浅。矿石多呈块状，粉状。淋积锰矿床规模较大，储量占全区80%以上。矿石品位较富，是次生氧化锰矿的主要类型。

2.2.2 锰帽型锰矿床

分布局限，多由含锰（铁）矽卡岩—热液铁、多金属矿或铅锌菱铁锰矿化原地风化富集而成。矿体形态较复杂，呈不规则状、透镜状。矿石化学成分对高铁原岩有明显的继承性，以贫锰富铁为特征，矿石类型多为铁锰矿。

2.2.3 堆积型锰矿床

分布于山坡由陡变缓处或山麓，它是淋积型或锰帽型矿机械破碎后的坡积矿。矿石多以棱角一次棱角状的大小不一矿砾，堆积于第四系坡积层中。矿床规模小，含矿率变化大，局部富集可供民采。

2.2.4 岩溶型锰矿床

埋藏岩溶锰矿床是其主要类型，包括基岩覆盖和第四系覆盖的岩溶型锰矿床。

1）基岩覆盖的岩溶型锰矿床

含锰碳酸盐岩因断裂作用而埋藏于林地组，经畲组，文笔山组的碎屑岩或南园组火山岩之下，其间的断裂破碎带常形成以溶蚀断裂淋积型为主的锰矿床。含锰碳酸盐大部溶解或被完全溶解的，可形成大而富的锰矿体；反之，溶蚀程度较低的矿体小。在横向上锰矿体呈长条状、似层状、透镜状，沿断裂破碎带断续分布。在垂向上既有在断裂开口处形成下楔锰矿体、也可在深100—200米处形成囊状、透镜状、元宝状锰矿体。矿石呈块状，条带状，皮壳状，放射状、多孔状等构造。当受后期挤压或断裂作用改造，常形成含锰矿砾泥砾层，锰矿石及各种围岩角砾由泥质胶结，无分选，无层次。在矿砾集中地段，含矿率可达15%—50%，成为含泥砾锰矿砾层。

2）第四系覆盖的岩溶型锰矿床

在推覆构造带，晚古生代碎屑岩与含锰碳酸盐之间，由陡倾角断层所形成的断裂破碎带，特别是主断裂被后期次级横向张，扭性断裂切错地段，处于下降盘的含锰碳酸盐岩，受岩溶作用，形成直径数十米或数百米的大溶洼，大溶斗，充填由粘土，砂土，砂砾及锰土组成的第四系松散堆积物。在溶洼中心的含锰碳酸盐岩顶面与第四系之间，形成有规模较大，矿量集中的似层状，透镜状，囊状淋积锰矿体，见于庙前一号矿区。

3 沉积锰矿的形成条件

3.1 成锰引张盆地

晚古生代，在引张作用下形成的闽西南地区的拉张盆地，是铁锰碳酸盐岩及铁铅锌银硫化物等多种矿产形成和富集的良好场所。基底断裂及晚古生代新生断裂，主要有近EW向，NNE向及NW向四组，控制了引张盆地的形态，延长方向和范围。由于古特提海拉张作用向东发展，造成成锰区域东移和主成矿层位向东抬高。

盆地演化早期，闽西南晚泥盆统天瓦岽—桃子坑期，拉张磨拉石发育。盆地演化中期，闽西南地区晚石炭世黄龙期至早二叠世栖霞期，碳酸盐沉积广泛发育，其沉积范围超出盆地的初始状态，古陆缩小，三明—永定隆起沦为水下隆起带，连城—蕉岭与大田—龙岩拗陷的碳酸盐岩连成一片。盆地沉积分异明显，在浅水区碳酸盐沉积变为较深水硅质，泥质沉积，台地相与台沟相沉积并存或交替。锰矿主要产于受盆地同沉积断裂控制的局限台地一沟（盆）相带。

盆内火山岩沿NEE向或NNE向基底断裂发育。在闽西南龙岩地区，分布的玄武岩和流纹质火山碎屑岩，具有在拉张背景下形成的双峰式火山岩组合特征。与火山岩相关的矿产主要为铁矿、铁锰矿。

泥盆系至二叠系广泛分布有富含铁、铅锌、银等硫化物，形成有黄铁矿矿床，铅锌矿床等，同期同源产出有菱铁锰矿床，菱锰矿床，在纵向上和横向上有明显的成矿分异，受控于地壳拉张作用下发生的海底喷流作用或火山喷发活动。

3.2 沉积相古地理

3.2.1 古地理与成矿

晚古生代引张盆地边缘以及海域中古岛链或水下隆起带边缘，集中了规模较大的铁矿床，铁锰矿床和高磷锰矿床。闽西南锰矿分布于三明—永定隆起带两侧。西侧为明溪—武平拗陷，形成优质富锰矿带，东侧为大田—龙岩拗陷，形成铁矿，铁锰矿带。在永梅拗陷南部，则形成高磷锰矿带。

在宏观上锰矿的分布都处在古陆或水下隆起带边缘，但实际上锰矿分布并非受古陆边缘古海岸线控制，而是形成于陆缘的裂陷带，由控盆断裂或盆内断裂所控制；反之，远离古陆的盆地中心地带，迄今为止未发现有规模较大的锰矿床。

3.2.2 沉积相与成矿

沉积锰矿以不同规模出现在海相沉积的不同阶段的多种地带，其主要成矿相带是局限台地相—台盆（沟）相及其特殊的沉积微相，其次是海槽相和潮坪相。

局限台地相和台盆（沟）相：闽西南船山中晚期，在滨岸碎屑岩相与向上浅滩化的鲕状灰岩，核形石灰岩之间，或其相应层位，出现有灰岩，硅质岩，硅泥岩，泥灰岩组成的钙硅泥层，具有凝缩特征。沉积锰矿以菱锰矿为主。本相带是区域优质富锰矿产出的主要相位。

海潮相：形成于龙岩—永定地区的经畲期及船山期海槽区。岩石组合为基性火山岩、硅质岩、硅泥岩、白云质灰岩、粉砂岩及凝灰质碎屑岩，发育同生角砾岩和同生滑动层理。成矿物质来自福州—永定裂谷带的火山口喷发及海底喷流。海槽中心带形成大型铁矿床，外侧形成小型铁锰矿床。

潮坪泻湖相：分布于闽西南武平—蕉岭盆地的文笔山时期磷质岩系。岩石组合为黑色页岩、硅质岩及粉砂岩，夹菱锰矿或透镜体。富硅质，磷质，黄铁矿结核体。它是在海平面上升最高时期低能，慢速和还原环境中的凝缩层沉积，局部形成高磷贫锰矿床。

区域上，从泥盆纪至二叠纪，锰矿与铅锌矿，黄铁矿共生分布。同一矿区可独立形成硫铁矿床，铅锌矿床和菱锰矿床，并呈横向相邻，同一矿层出现下部铅锌矿体，上部菱锰矿体，或呈多层次的纵向交替成矿，这是闽西南地区多数锰矿区成矿的重要特征。

3.3 基底断裂及古断裂

晚古生代引张盆地的基底断裂及古断裂不仅控制了盆地的形成与演化，而且控制了锰矿，铁矿及多金属矿产的形成与分布。NEE向，NNE向，NE向及近SN向，EW向等几组断裂的展布和交汇，分别控制了锰的成矿带和成矿区。

NW向断裂控制成矿的南北分区：闽西南地区的闽清—顺昌断裂分割了北部福安隆起区和南部尤溪—连城拗陷区，后者相对应于永梅拗陷的成锰区域。上杭—云霄断裂分割了北部以石岩纪低磷高铅锌锰矿为主和南部以二叠纪高磷低铅锌锰矿为主的成矿区。

NEE向和NNE向断裂控制成矿的东西分带；闽西南的福州—永定、周宁—上杭和松溪—长汀三条NEE向断裂，自东南向西北依次控制铁矿、高铁锰矿带一铁锰矿，优质锰矿带的做分布。政和—大埔和赖源—上杭两条NNE向断裂，自东向西分别控制铁矿，铁锰矿带和优质锰。

4 次生氧化锰矿的形成条件

次生氧化锰的成矿条件除了锰源，气候，水文地质及地形地貌等诸因素外，本区独特的地质构造条件已成为主要的控制因素。

晚古生代含锰岩系经历了多期次的褶皱和断裂变动，尤其在推覆构造的断裂带，常形成了岩溶型为主的次生氧化锰矿。

4.1 推覆构造

中生代，沿块体边界发生了多期次，多层次，多形式的推覆构造，燕山期推覆及滑覆构造。次生氧化锰矿多是形成于元古界一下古生界变质岩系或上古生界碎屑岩等外来岩系所掩盖的上古生界含锰地层中。由于不同块体边界所受的应力条件不各地推覆构造表现了多种多样的控矿形成。

闽西南地区的推覆构造：

印支—燕山期永梅拗陷受到强大的北西方向挤压应力作用，形成了一系列由北向南，由西向东挤压的推覆构造，相应形成了缓断裂，逆冲叠瓦断层和高角度冲断层，正断层，飞来峰和构造窗等控矿构造形式。

西北部的清流余朋推覆构造，由一系列缓断裂组成，总体走向北北东，倾向北西西。外来岩系林地组常呈岛状覆于黄龙组—文笔山组之上，构成飞来峰。规模较大的清流仁场及里沙坪优质锰矿床，产于飞来峰之下的推覆断层带中。

西部的连城庙前，兰桥和上杭麻坝等优质锰矿床，产于高角度逆冲推覆断层带。林地组逆冲推覆在黄龙组—文笔山组之上。原地岩系呈正常层序，常构成向斜，东翼较完整，而西翼受来自西部挤压应力作用，多被冲断并沿断裂带形成次生氧化锰矿，显示向斜西翼成矿特征。庙前和兰桥锰矿主要赋存于拉伸期由逆冲推覆断层演化的滑覆构造带的正断层陷落带或小地堑中。

南部的武平—蕉岭一带分布的十余处高磷锰矿点，形成于下伏层栖霞组灰岩，硅质岩与上覆层文笔山组页岩之间的由层间滑动演化的滑覆构造带中。含锰地层多显示向斜形态，位于向斜两翼滑覆构造定位高，风化强烈，锰矿层厚度大，向核部矿层逐渐减薄乃至尖灭，展示向斜两翼成矿特征。

4.2 岩溶成矿

在地表水，地下水的淋滤作用下，锰质淋积，堆积在溶蚀断裂和岩溶洼地，溶洞中，形成了岩溶型锰矿床。

岩溶型锰矿的形成除了具备含锰碳酸盐岩，断裂构造，温热气候及有利地形等控制因素外，还取决于岩溶水的溶解力，它又受岩溶岩岩性及其化学成分所制约。

据相关统计，沉积期形成的低品位菱铁锰矿，一般含锰5%—15%，Fe15%—20%,经岩溶作用形成的次生氧化铁锰矿，锰与铁含量分别增高至15%—25%和20%—30%，锰铁比由0.5升高到0.72—2。但是全区岩溶型次生氧化锰矿仍保留原含锰建造具备的高锰或高铁，高磷的特征，分别形成优质锰矿或铁锰矿，高磷锰矿。