广西下雷锰矿区定量岩相图编制及其意义

谢 华 伊海生 张 超 赵香玲 李 勇 李启来

(1.成都理工大学地球科学学院，四川 成都 610059；2.成都理工大学沉积地质研究院，四川 成都 610059；3.油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川 成都 610059；4.核工业280研究所，四川 广汉 618300)

广西下雷锰矿区定量岩相图编制及其意义

谢 华1伊海生2,3张 超2赵香玲1李 勇4李启来2

(1.成都理工大学地球科学学院，四川 成都 610059；2.成都理工大学沉积地质研究院，四川 成都 610059；3.油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川 成都 610059；4.核工业280研究所，四川 广汉 618300)

以广西下雷锰矿区为例，通过对大量钻孔剖面资料进行整理、分析和统计，提取出锰矿区矿层数、矿层累计厚度、夹石累计厚度、矿层顶板厚度、矿层底板厚度等5类成矿参数，给出了岩相图编制的详细步骤，进而编制出定量岩相图、成矿参数等值线图。以岩相图为基础，结合上述5类成矿参数，对岩相分布、岩石组合特征与锰成矿之间的关系进行分析。结果表明，矿层数最多、矿层累计厚度最大、夹石累计厚度最大、矿层顶板厚度最大、矿层底板厚度最大的矿段主要分布于硅质岩相区；锰成矿主要受控于硅质岩相，硅质岩类的岩石组合特征控制了锰矿的沉积背景，锰矿主要沉积于深水宁静环境中。

定量岩相图 成矿参数 岩相分布 岩石组合特征 硅质岩

锰矿石是冶金工业的重要原料，随着冶金工业的快速发展，锰矿石需求量不断增加[1-8]。广西下雷锰矿是我国目前仅有的一处储量超过亿t的整装型锰矿床，对该矿床进行研究对于寻找大型、超大型锰矿具有重要意义。下雷锰矿自发现以来，经过多次分区段勘探，已查明布康、巡屯、朴隆等矿段的原生碳酸锰矿规模巨大[7-9]。

沉积矿产在沉积时是严格受相的空间展布控制的，通过岩相图可直观地反映岩性在空间上的分布特征，为沉积矿床的预测和成矿区划工作提供基础资料[10]。常用的岩相图编制方法有等时面法、平剖面法、相比法、单因素分析综合作图法等[11-15]。为了编制下雷锰矿区岩相图，对各种常用编图方法进行了逐一筛选，发现该类方法均存在局限性，如等时面法难以保证在针对锰矿层的条件下具有良好的等时面，单因素分析综合作图法所编制的岩相图不能进行定量分析[10，14]。为此，以大量钻孔资料为基础，着重对钻孔进行定量化处理，参考百分率三角相图法，编制出岩相图。该岩相图的显著特点在于，编图单元的确定以确切数据资料为依据，岩相边界的勾勒是确定的，而非示意性或定性的。如此编制出的岩相图显然已定量化，其精准度较高，可信度较大。从岩相的角度出发，结合成矿参数，探讨了岩相分布、岩石组合特征与锰成矿之间的关系。

1 矿区地质背景

下雷锰矿区位于华南褶皱系右江褶皱带南部，上映倒转向斜的西南端。整个矿区呈一NNE向倾伏的向斜构造，其西南端仰起，北东端被断层切断。矿区内出露有一些小型基性侵入体，呈零星分布[7-9]。矿区分布有石炭系、泥盆系地层，其中泥盆系最为发育，分布面积最广。广西运动使华南造山带最终形成，构造演化进入了板内活动阶段。该区在海西运动早期，由于受古特提斯洋裂谷作用的影响，造成了一系列板内张裂构造，形成了右江大陆边缘裂谷盆地。盆地内发育了1套碎屑岩、硅质岩、碳酸盐、泥质岩组成的槽沟沉积相[8-9,16]。下雷锰矿赋存于上泥盆统五指山组海相沉积的硅质-碳酸岩-泥岩建造中，并受该岩相的控制，从岩石结构、生物组合来看，锰矿带形成于深水环境。矿区内锰矿以原生碳酸锰矿为主，锰矿层最大厚度可达20 m，可以分为3个锰矿层和2个夹石层。锰矿层厚度与含矿层的厚度呈反比关系，原因是夹层石厚度增大时锰矿层变薄。南翼含矿层薄，锰矿层最厚，多在10 m以上；向北夹石层逐步增厚，至北翼锰矿层厚度一般不超过3 m[8-9]。

2 资料来源与数据统计

研究区域为广西下雷锰矿床布康矿区，面积不足10 km2，行政上包含布康村。资料来源于中国冶金地质总局南宁地质勘查院，主要是近南北向勘探线上的100口钻孔剖面资料。根据钻孔岩芯，将其岩性划分为硅质岩、灰岩、泥岩3类，并分别统计了它们的厚度。同时，为了体现定量岩相图的编制意义，将岩相图与成矿参数相结合进行分析。其中，成矿参数选取了5个，分别为矿层数、矿层累计厚度、夹石厚度、矿层顶板厚度、矿层底板厚度。

3 编图方法与结果

3.1 定量岩相图编制

定量化的岩相图精准度较高，对地质信息真实性的揭示程度大，具有较强的说服力。需要指出的是，钻孔数量越大，分布越均匀(如近棋盘式分布)，编制出的岩相图就越可靠。锰矿区定量岩相图编制步骤：①统计所有钻孔岩性，据其成因划分为硅质岩、灰岩、泥岩等3类(分别将该3类岩石厚度定义为A、B、C)；②分别统计单个钻孔中岩石厚度A、B、C，并计算D值(D=A+B+C)；③在单个钻孔中，分别计算出岩比F1、F2、F3值(F1=A/D、F2=B/D、F3=C/D)；④将F1、F2、F3值与钻孔地理位置坐标导入到Excel中，利用Surfer Demo 11软件分别编制相应的岩比等值线图；⑤以等值线值0.5为边界进行岩相划分，分别得到硅质岩、灰岩、泥岩等3个岩相区；⑥将硅质岩、灰岩、泥岩岩相区进行组合，编制成岩相图(见图1)。

岩相边界勾勒依据等值线值0.5，若某岩比值大于0.5，则表明该区以该岩相为主。由图1可直观了解各岩类的空间分布规律，硅质岩类主要分布于矿区北部和南部；灰岩类主要分布于矿区的中部；泥岩类主要分布于矿区的北部。从各岩相区的面积来看，矿区硅质岩相与灰岩相比较发育。

3.2 成矿参数等值线图编制

依据钻孔剖面资料，选取出矿层数、矿层累计厚度、夹石厚度、矿层顶板厚度、矿层底板厚度等5种成矿参数，并分别进行定量统计，编制出相应的等值线图，见图2。

3.3 岩相分布与锰成矿之间的关系

为了研究岩相分布与锰成矿之间的关系，将上述5个成矿参数的等值线图分别与岩相图进行叠合，编制出相应的成矿参数-岩相叠合图(见图3)。

(1)矿层数。纵向上，南部矿层数多，北部矿层数少；横向上，东、西两端矿层数多，中间矿层数少。整体而言，南部矿层数多，且主要分布于硅质岩相区(见图3(a))。

(2)矿层累计厚度。纵向上，北部矿层累计厚度小，南部矿层累计厚度大；横向上，两端矿层厚度大，中间矿层累计厚度小。整体而言，南部矿层累计厚度大，且主要分布于硅质岩相区(见图3(b))。

(3)夹石厚度。南北向上，北部夹石厚度小，南部夹石厚度大；横向上，两端夹石厚度大，中间夹石厚度小。总体而言，南东部夹石厚度大，且主要分布于硅质岩区。

(4)矿层顶板厚度。纵向上，矿层顶板厚度无明显变化；横向上，西部矿层顶板厚度大，东部矿层顶板厚度小。总体而言，西部矿层顶板厚度大，且主要分布于硅质岩相区。

图1 下雷锰矿区岩比、岩相图

图2 下雷锰矿区成矿参数等值线图

图3 下雷锰矿区成矿参数-岩相叠合系列图

(5)矿层底板厚度。纵向上，北部矿层底板厚度小，南部矿层底板厚度大；横向上，西部矿层底板厚度大，东部底板厚度小。整体而言，西部和南部矿层底板厚度大，且主要分布于硅质岩相区。

3.4 岩石组合特征与锰成矿的关系

不同时代的锰矿与其产出的岩石组合具有各自的特点。在广西各含锰时代的含锰地层中，一般或多或少均分布有硅质岩或者含硅质的岩石，说明硅质岩或者硅质组分在锰成矿过程中具有特殊的作用[7-8]。目前，于一定时代的(如晚泥盆世)硅质岩系或者含硅质的岩系中寻找锰矿，已成为一条公认的找矿规律。研究区内岩性主要为微晶硅质岩、含碳硅质岩、钙质硅质岩、钙质硅质泥岩、硅质灰岩、钙质泥岩、泥晶灰岩等混积型岩石，将该类岩石归入以硅质岩类、灰岩类(碳酸盐岩)和泥岩类为端元的混合沉积系列，即硅质岩-灰岩(碳酸盐)岩-泥岩组合系列，即锰矿的含锰岩系。锰成矿主要受硅质岩相控制，因此硅质岩和含硅质组分的岩石与成矿关系密切。矿区硅质岩类多为微晶、泥晶结构，见水平层理、微层状水平层理，且有一定数量的放射虫、海绵骨针化石，该类岩石的结构、构造、生物组合反映出了沉积时的深水宁静环境。根据矿石标本分析结果，锰矿石中一般具有硅质成分的混积，硅质岩类中含有一定量的锰质，这说明硅质岩类的沉积环境，可以代表锰矿的沉积背景。

4 结 论

(1)对广西下雷锰矿区利用钻孔剖面资料进行定量岩相图编制，结果显示，该区岩性主要由硅质岩类、灰岩类及泥岩类组成，且以前2种岩相为主，硅质岩类主要分布于矿区北部和南部，灰岩类主要分布于矿区的中部，泥岩类零星分布于矿区的北部。

(2)广西下雷锰矿区矿层数最多、矿层累计厚度最大、夹石累计厚度、矿层顶板厚度最大、矿层底板厚度最大的矿段主要分布于硅质岩相区，锰成矿主要受控于硅质岩相。硅质岩类的岩石组合特征控制了锰矿的沉积背景，锰矿主要沉积于深水宁静环境中。

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(责任编辑 王小兵)

Compilation and Geological Implication of the Quantitative Lithofacies Map of Xialei Manganese Deposit，Guangxi Province

Xie Hua1Yi Haisheng2,3Zhang Chao2Zhao Xiangling1Li Yong4Li Qilai2

(1.CollegeofEarthSciences，ChengduUniversityofTechnology，Chengdu610059，China; 2.InstituteofSedimentaryGeology,ChengduUniversityofTechnology，Chengdu610059，China;3.StateKeyLaboratoryofOilandGasReservoirGeologyandExploitation，Chengdu610059，China; 4.The280InstituteofNuclearIndustry，Guanghan618300，China)

Taking the Xialei manganese deposit in Guangxi province as the research object，the large amount of the drilling data is sorted，analyzed and counted so as to obtain the five types of ore-forming parameters such as the number of seam，cumulative seam thickness，cumulative stone thickness，seam roof thickness，and seam floor thickness.The compilation process of lithofacies map is given in detail，and then，the lithofacies map and ore-forming parameters contour map are compiled.Based on the lithofacies map，the relationship between the characteristics of lithofacies distribution and rock association and the ore-forming process of manganese are analyzed.The results show that，the siliceous rock blocks usually owns the maximum number of seam，cumulative seam thickness，cumulative stone thickness，seam roof thickness and seam floor thickness; Manganese ore is mainly controlled by the siliceous rocks，and the sediment background of manganese ore deposit is controlled by the siliceous rock combination features.Manganese ore is mainly deposited in the environment of deepwater and tranquility.

Quantitative lithofacies map，Ore-forming parameters，Lithofacies distribution，Rock combination features，Siliceous rock

2014-11-28

“十二五”国家科技支撑计划项目(编号：2011BAB04B10)，国家自然科学基金项目(编号：40972084)，教育部博士点基金项目(编号：2010512211013)。

谢 华(1987—)，男，硕士研究生。

P536

A

1001-1250(2015)-03-128-05