湖南泥盆系棋梓桥组锰矿床地质特征

付胜云，张 惠，陈怡宁，唐分配，李大江

（1.湖南省地质调查院，湖南 长沙 410116；2.湘西土家族苗族自治州 国土资源局，湖南 吉首 416007）

湖南泥盆系棋梓桥组锰矿床地质特征

付胜云1，张 惠1，陈怡宁2，唐分配1，李大江1

（1.湖南省地质调查院，湖南 长沙 410116；2.湘西土家族苗族自治州 国土资源局，湖南 吉首 416007）

湖南泥盆系棋梓桥组中的锰矿开采勘查历史悠久，当前国内富锰矿趋于枯竭，锰矿供应紧张的形势下，研究省内棋梓桥组锰矿床的地质特征并总结其控矿条件，对推动省内棋梓桥组锰矿的找矿勘查，特别是富锰矿的寻找，具有一定社会现实意义和经济意义。

锰矿；地质；棋梓桥组；泥盆系

0 前 言

锰矿是一种重要的战略矿产资源，特别是富锰矿和优质锰矿资源，已被我国列为紧缺矿种。我国人口众多，经济正处于飞速发展阶段，资源不足将势必影响和制约经济的发展。

湖南锰矿资源丰富，截止2011年底，已查明有资源储量的矿产地（矿床）63处，累计查明资源储量1.48亿 t［1］。据湖南省国土资源厅发布的湖南省矿产资源储量表，经初步统计，湖南泥盆系锰矿床有4处，累计查明资源储量约1326.1万 t［1］。泥盆系锰矿床：郴州市苏仙区天字号矿区（共生矿产）为小型锰矿床，具铁锰多金属矿石，Mn 14.25％；娄底市娄星区双江矿区（伴生矿产）为小型锰矿床，具碳酸锰矿石，Mn 30.73％；道县后江桥矿区（主要矿产）为中型锰矿床，具氧化铁锰（或含锰铁）矿石、锰菱铁矿石，Mn 10.00％；郴州市苏仙区玛瑙山矿区（主要矿产）为中型锰矿床，具氧化锰矿石，Mn 29.79％。

1 成矿地质背景

湖南省位于华南陆块中部，扬子陆块和华南褶皱带两个次级构造单元长达数千米结合带中段，横跨4个三级构造单元，分别为上扬子凹陷、江南隆起、湘桂褶皱带和赣粤褶皱带。扬子陆块和华南褶皱带的边界近似于S形从本区中部通过，湘中湘西分属扬子陆块的江南隆起和上扬子凹陷；湘中南大部分地区属于华南褶皱带湘桂褶皱带，湘南攸县、茶陵及郴县以东则属于湘赣褶皱带［2］。

湖南泥盆系中、晚世地层分布广泛，早世地层仅见于西南部道县—江华一带。泥盆系除湘西北及湘北保存甚少外，其余各地中、晚世地层均发育良好，具有不同沉积类型，化石较丰富。地层厚度变化大，湘中—湘南区为676 ～ 2 191 m，湘西北区仅106 ～ 606 m。与下伏地层呈角度不整合或平行不整合接触［3］。

泥盆系的岩性在南部除下统和中统下部为碎屑岩外，其余部分均以碳酸盐岩占绝对优势；向北泥质增加，主要为泥灰岩和页岩；在该区的最北部则以砂岩为主，夹页岩。这种从南往北由碳酸盐岩逐渐过渡为碎屑岩的变化规律与下古生界和震旦系的变化规律相反。

据沉积岩相古地理特征和古生物群的差异、地壳运动性质，湖南的泥盆纪地层以江南古陆为界可分为湘西北区（属扬子区）和湘中—湘南区（属华南区），二者之间为无出露区。

泥盆纪地层为我省重要含矿层位，除产锰矿、铁矿外，尚赋存多种金属和非金属矿产。锰矿床分布于湘中—湘南区的中泥盆统棋梓桥组的含锰岩系中，而中泥盆统跳马涧组、上泥盆统榴江组及佘田桥组未发现锰矿床。

2 典型矿床地质特征

与成矿有关的地层为泥盆系中统棋梓桥组，自老到新分为4个岩性段：棋子桥组1段为灰—深灰隐晶—微晶灰岩，厚23.9 ～ 32.4 m；棋子桥组2段为深灰厚层细粒白云岩夹白云质灰岩，是主要含矿层位，厚49 ～ 164.9 m；棋子桥组3段为浅灰—灰白色厚层隐晶—微粒灰岩，局部见Pb、Zn矿化偶夹白云质灰岩、白云岩和鲕状灰岩，上部与下部，层间常夹厚0.05 ～ 0.2 m，含黄铁矿泥岩，厚105.3 ～ 140.5 m；棋子桥组4段为灰—深灰的薄—中层微粒含白云质灰岩、白云质灰岩，下部夹瘤状泥灰岩，厚128.8 ～ 151.1 m，控制矿体的构造为局部断裂构造与层间破碎带。

矿体12个，最大埋深280 m。矿体呈南北向展布，东西向排列，主要的工业铁锰矿体是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ矿体。其中，规模最大的Ⅱ号铁锰铅锌矿体：长1 820 m，宽80 ～ 440 m，厚21.65 m，倾角15 （o），埋深100 ～ 130 m，锰资源储量占总量的89.37％。矿体主要赋存于F1断裂带下盘的次级张扭性层间破碎带中，呈似层状、大透镜状产出。沿纵横方向呈舒缓波状，厚度变化较大，纵向上厚度变化系数98.93％，横向上变化系数平均80％，具膨大缩小和分枝复合现象。矿体沿走向基本上由两个分别长500 m和200 m的大透镜体组成，沿倾斜方向，矿体呈大透镜状，中心厚、两端变薄。产状由陡变缓处，矿体厚度较大。矿体厚度虽然变化较大，但纵横方向都未出现无矿天窗。伴生的铅锌资源储量占总量70％，矿体下盘见0 ～ 8 m菱铁铅锌黄铁矿体。

矿区围岩蚀变不强，主要有铁锰碳酸盐化、硅化、绿泥石化。

矿石矿物有硬锰矿、软锰矿、锰菱铁矿、褐铁矿、赤铁矿、针铁矿、方铅矿、闪锌矿、锌锰矿等金属矿物和白云石、方解石、粘土、铁白云石等非金属矿物。

矿石自然类型可分为氧化矿石和原生矿石两大类。氧化矿石又分为锰矿石、铁锰矿石和锰铁矿石；原生矿石分为铅锌锰菱铁矿石、方铅矿矿石和闪锌矿菱铁矿石等。

矿石具半自形—他形粒状结构、斑晶变晶结构、交代结构和球形环带偏胶状结构。具块状、网格状、浸染状、条带状、角砾状、多孔状、土状构造等。

氧化铁锰铅锌矿体的矿石化学成分以Ⅱ号矿体的97个组合群样品全分析为代表（％）：TFe31.12、Mn12、Pb0.47、Zn1.45、A l2O32.23、SiO24.52、MgO1.41、CaO10.21、S0.017、P0.022、As0.005、Sn0.012、WO30.045、Cd0.006、Ag5.1 g/t，矿石自熔比为1.52，属低硫低磷碱性矿石。总的趋势是Fe与Mn、Pb与Zn含量成正相关关系，Fe、Mn与矿体厚度也呈正相关系。

原生锰菱铁矿矿石主要见于Ⅳ号矿体，其矿石化学成分的平均含量（％）：TFe25.91、Mn9.93、Pb0.13、Zn0.76、MgO4.68、CaO8.21、Al2O31.08、SiO21.89、S0.6、P0.004。

本矿床为沉积改造型铁锰铅锌多金属矿，其成矿过程是：在开阔碳酸盐台地相环境中，与棋子桥组地层同时沉积了铁锰铅锌“胚胎矿”。随着地质条件的演化，在燕山期岩浆岩作用下，受热卤水活动影响，使早期沉积而成的锰菱铁矿溶解、活化和迁移，并在有利地段、适宜的温度压力条件下，重新沉淀富集。另一方面，随热液或热水溶液而来的外来矿物质（钨、锡等），叠加在先成矿体中，故矿石组分复杂，并使先成矿体富化为工业矿体。

3 预测工作区地质特征

3.1 玛瑙山—长城岭预测工作区地质特征

预测工作区位于南岭东西向成矿带中段北部，邵阳—郴州北西向构造—岩浆带与茶陵—郴州断裂的交汇部位。根据成矿地质作用，矿床类型为玛瑙山式沉积改造型铁锰铅锌银矿［4］。

地层发育，从南华系—第四系均有分布。其中，南华纪—志留纪地层主要分布于西山及香花岭复背斜核部，为类复理石建造的浅变质碎屑岩为主，夹少量不纯碳酸盐岩，沉积厚度万余米、构成区内褶皱基底地层。中泥盆世—早三叠世（D2-T1）地层主要分布于各隆起以外的地区，岩性以浅海相碳酸盐岩为主，夹滨海相碎屑岩，构成区内褶皱基底盖层；棋子桥期地层中铁、锰、铅、锌的丰度高，更是沉积改造型—玛瑙山式铁锰铅锌银的矿源层。其有利岩相、建造为开阔台地相沉积的含铁锰铅锌碳酸盐岩建造（灰岩、白云岩）。早侏罗世（J1）为一套陆相碎屑岩，构成区内第二盖层。

区内岩浆活动频繁强烈，以花岗岩类为主，规模较大，多为复式岩体，主要有分布于香花岭、千里山、王仙岭、骑田岭、黄沙坪、宝山等地。形成时代为印支期和燕山期，以燕山早期规模最大，成因类型主要为“S”型花岗岩。燕山期花岗岩钨锡铅锌等成矿物质丰富，为本区叠加改造成矿物质的来源。

区内成矿作用主要与断裂构造有关。断裂构造既是岩浆上升的通道，同时又是深部成矿热液上升的通道，控制岩体和矿床的分布。与岩浆有关的成矿物质沿断裂构造运动，对沉积型铁锰铅锌矿进行叠加改造，提高了矿石品位，也丰富了元素种类。

3.2 后江桥—太平预测工作区地质特征

预测工作区位于南岭东西向成矿带中段北部，华夏板块北西缘。根据成矿地质作用，矿床类型为玛瑙山式沉积改造型铁锰铅锌银矿［4］。

区内地层发育，从南华系—第四系均有分布。其中，南华纪—志留纪（Nh-S）地层主要分布于都庞岭、九嶷山复背斜核部，主要为类复理石建造的浅变质碎屑岩，夹少量不纯碳酸盐岩，沉积厚度达万余米、构成区内褶皱基底地层。中泥盆世—早三叠世（D2-T1）地层主要分布于各隆起以外的地区，岩性以浅海相碳酸盐岩为主，夹滨海相碎屑岩，构成区内褶皱基底盖层；棋子桥期地层中铁、锰、铅、锌的丰度高，更是沉积改造型─玛瑙山式铁锰铅锌银的矿源层。其有利岩相、建造为开阔台地相沉积的含铁锰铅锌碳酸盐岩建造（灰岩、白云岩）。侏罗世—白垩纪（JK），为一套陆相碎屑岩，构成区内第二盖层。

区内岩浆活动频繁强烈，以花岗岩类为主，规模较大，多为复式岩体和斑岩体群，主要有分布于九嶷山、姑婆山、铜山岭、祥林铺。形成时代为加里东期、印支期和燕山期，以燕山早期规模最大，成因类型主要为“S”型花岗岩。燕山期花岗岩钨锡铅锌等成矿物质丰富，为本区叠加改造成矿物质的来源，如金鸡岭岩体等。

区内成矿作用主要与断裂构造有关。断裂构造既是岩浆上升的通道，同时又是深部成矿热液上升的通道，控制岩体和矿床的分布。与岩浆有关的成矿物质沿断裂构造运动，对沉积型铁锰铅锌矿进行叠加改造，提高了矿石品位，也丰富了元素种类。

区内矿产资源丰富，钨锡铅锌银储量大，发现的矿产地多，铁锰金铜等也有较多的发现。代表性矿床有后江桥矿区。

4 主要控矿因素

湖南泥盆系锰矿的形成主要受地层、岩性、含锰岩系、地质构造、岩浆岩等多种因素制约。

1） 地层岩性、沉积岩相与建造、含锰岩系的控矿作用

棋梓桥组地层中铁、锰、铅、锌的丰度高，是成矿的矿源层，其有利岩相、建造为开阔台地相沉积的含铁锰铅锌碳酸盐岩建造。原生沉积锰矿（化）严格受地层层位控制，赋存于棋梓桥组的岩性组合主要为灰岩或白云岩的含锰碳酸盐岩系中，含锰岩系的存在与否是寻找该类锰矿存在的先决条件。

2） 构造的控矿作用

原生碳酸锰矿的形成受古构造的影响较大，构造运动形成的原始拗陷和基底同沉积大断裂是控制锰矿的I级古构造。I级古拗陷控制成矿带，其中的Ⅱ、Ⅲ级古拗陷控制矿田和矿床［5］。基底同沉积大断裂不仅是形成沉积盆地的边界条件，而且还是深部锰质向沉积盆地聚集的重要通道。深大断裂是地下含锰热卤水运动的空间，层间断裂是含锰岩系中锰元素进一步富集成矿的空间。

断裂构造既是岩浆上升的通道，又是深部成矿热液上升的通道，控制岩体和矿床的分布。与岩浆有关的成矿物质沿断裂构造运动，对沉积型铁锰铅锌矿进行叠加改造，提高了矿石品位，也丰富了元素种类。

3） 侵入岩的控矿作用

区内岩浆活动频繁强烈，以花岗岩为主。燕山期花岗岩钨锡铅锌等成矿物质丰富，为本区叠加改造成矿物质的来源。

5 矿床成因

该类锰矿床原生矿石为方铅矿—菱锰矿型和闪锌矿—锰菱铁矿型，有多种元素共生、伴生，可综合利用，经次生氧化后，锰显著富集，形成含多金属的锰矿石或铁锰矿石。产出部位为中泥盆世棋梓桥组碳酸盐含锰岩系，含锰地层主要岩性为灰岩、白云岩、白云质灰岩、鲕状灰岩、瘤状泥灰岩；周边有花岗岩侵入。主要金属矿物为褐铁矿、赤铁矿、菱铁矿、硬锰矿、软锰矿、锰菱铁矿、方铅矿、闪锌矿；主要非金属矿物为白云石、方解石。主要结构构造为半自形—他形粒状、交代结构，块状、浸染状、条带状构造。主要分布于湘南、湘中，典型矿床有后江桥、玛瑙山锰矿床。

有人认为该类锰矿床是热液改造型矿床，通过上述研究，我们认为属于叠加型（沉积—改造型）矿床。锰矿床成岩阶段只是在地层中发生了锰的预富集，主要为后期地质事件叠置富集，为热液作用和表生作用等改造的产物。

6 结 语

湖南泥盆系锰矿分布于棋梓桥组含锰碳酸盐岩相中，锰矿的沉积作用发生在晚古生代泥盆系棋梓桥组。湖南泥盆系棋梓桥组地层分布广，棋梓桥组地层中铁、锰、铅、锌的丰度高，是成锰的矿源层；断裂构造发育，既是岩浆上升的通道，又是深部成矿热液上升的通道，控制岩体和矿床的分布；燕山期花岗岩发育，是钨锡铅锌等成矿物质丰富，为本区叠加改造成矿物质的来源。综上所述，湖南省泥盆系棋梓桥组具有良好的找前景。

［1］ 赵亚辉， 魏军才， 赵建光， 等. 湖南省矿产资源储量表［R］. 长沙： 湖南省国土资源厅， 2012， 42（5）： 102-115.

［2］ 石少华， 陈剑锋. 湖南省沉积型锰矿评价与找矿方向研究［R］. 长沙：湖南省地质调查院， 2012，（5）： 14-20.

［3］ 贾宝华， 黄建中， 孟德保， 等. 湖南省区域地质志［R］. 长沙：湖南省地质调查院， 2012，（7）： 11-13.

［4］ 贾宝华， 黄革非， 孙海清， 等. 湖南省矿产资源潜力评价成果报告［R］.湖南省地质调查院， 2013，（2）： 140-142.

［5］ 祝寿泉. 桃江式锰矿的热水沉积特征［J］. 地质论评， 1996， 42（5）： 397-404.

The Geological Characteristics of Hunan Devonian Qiziqiao Formation of M anganese Deposit

FU Shengyun1，ZHANG Hui1，CHENG Yining2，TANG Fenpei1，LI Dajiang1
（1.Hunan Institute of Geological Survey，Changsha，Hunan 410116，China；2.Xiangxi Tujia and Miao Autonomous Prefecture，Land Resources Bureau，Jishou Hunan， 416007，China）

Hunan Devonian Qiziqiao group of manganese m ining exploration has a long history and the rich ore tends to dry up， manganese ore supply tense situation， studies in the province chess Ziqiao group manganese ore deposit geological characteristics and summarize the ore controlling conditions， to promote the province Qiziqiao formation of manganese ore prospecting， especially looking for rich manganese ores， has certain social signif cance and economic signif cance.

Manganese ore；Geology；Qiziqiao formation；Devonian

P618.32

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.03.004

2016-04-04

中国地质调查局中国矿产地质与成矿规律综合集成和服务（矿产地质志）项目（DD20160346）

付胜云（1965-），男，湖南宁乡人，高级工程师，研究方向：矿产勘查，湖南省矿产地质与区域成矿规律综合研究，手机：17775815806，E-mail：741212046@qq.com.