湘西北民乐锰矿地质特征及成矿地质条件

2016-02-23何婷菊

西部探矿工程 2016年8期

关键词：大塘锰矿矿层

何婷菊

（湖南省地质矿产开发局四○五队，湖南吉首416000）

湘西北民乐锰矿地质特征及成矿地质条件

何婷菊*

（湖南省地质矿产开发局四○五队，湖南吉首416000）

民乐锰矿位于扬子地台东南缘，湘桂盆地之次级花垣断稻盆地，含锰岩系为南华系大塘坡组下段黑色页岩—菱锰矿相。矿层由锰矿体及1～4层黑色炭质页岩或黑色粉砂页岩夹石层组成，总体呈层状产出。矿层和矿石中普遍存在火山碎屑物质，是该矿床的重要特征之一。在矿床地质特征研究基础上，探讨了成矿地质条件及矿床成因，指出了找矿方向。

锰矿；地质特征；成矿地质条件，矿床成因；民乐；湘西北

民乐锰矿位于湖南省湘西州花垣县境。面积18km2。该锰矿自20世纪60年代中期由湖南省地质局四○五队发现以来，先后进行普查、初勘和详勘，探明锰矿石储量3000×104t，为湖南省最大规模的锰矿床。本文在前人大量勘查资料的基础上，结合多次调研情况，阐述了民乐锰矿成矿地质特征，探讨了矿床成因，或可作为本区或类似地区找矿研究参考。

1　区域地质概况

民乐锰矿位于扬子地台东南缘与江南地轴结合部位。由于泛大陆解体，华南形成新元古界被动陆缘盆地，控制了湘西地区南华纪锰矿的形成和分布。

区域出露地层有新元古界青白口系、南华系、震旦系、寒武系等。南华系大塘坡组位于古城组与南沱组2个冰期之间的地层单位，为区内锰矿容矿层位，系一套含炭质细碎屑岩、锰矿沉积组合岩石，具有特征性的含锰建造的岩石组合序列。

区域构造位于湘西北弧形断裂带南西段。该弧形断裂带由NNE向保靖—铜仁深断裂和NEE向花垣—张家界深大断裂联合构成，它不仅奠定了湘西北地区地质构造的主要格架，而且长期以来控制着两侧的构造面貌及它们的发生、发展和演化；控制着两侧的地层和沉积建造特点以及区域矿产的展布规律。民乐锰矿地处湘西北弧形断裂带外侧，保靖—铜仁深断裂西侧，其分布与弧形构造带保持着始终如一、和谐一致的空间关系。

2　矿区地质

2.1地层

矿区出露地层有青白口系板溪群、南华系、震旦系及寒武系。与锰矿有关的地层为南华系下统大塘坡组下段（Nb1d1）黑色页岩段，岩性为黑色炭质页岩、黑色页岩、黑色含锰页岩，局部夹白云岩透镜体或相变为含锰白云岩。

2.2构造

矿床位于摩天岭背斜南东翼，呈向南凸出的单斜构造，其北翼已剥蚀殆尽。区内褶皱简单，断层发育，大多位于矿区边缘无矿地段，只有F2逆断层纵贯全区，受其影响矿区中部的断层形成重复出露的2层锰矿层。

2.3矿床地质特征

2.3.1矿床产出特征

锰矿层在空间上呈长轴40°的椭圆形，其西南段的西北部已被剥蚀。矿层走向最大延伸长度5530m，其中工业矿层（体）为4250m，倾向最大延伸宽度为1820m，其中工业矿层（体）为1800m。

区内锰矿层系由若干似层状、透镜体矿体紧密叠置而成，矿层与围岩总体上呈整合接触。按矿层产出部位、形态、物质组分和矿石结构构造特征，本矿床可划分为下矿层（I）、上矿层（Ⅱ）两个工业矿层，其间为厚约0.5～1m（最厚3m）的黑色页岩所间隔。

下矿层（I）：分布于矿区中部，走向长1500m，宽度1290m。矿层在剖面上呈透镜体或似层状产出，厚度较薄，一般为0.89～1.22m，最厚2.28m，矿层中心厚度较大，向边部逐渐变薄直至相变为含锰页岩而尖灭。

上矿层（Ⅱ）：为矿床之主体，走向长5530m，宽度为300～1500m矿层（体）厚度0.32～6.53m，一般1～3m，平均2.71m。矿层（体）主要由3～4个小矿层组成，其下部的一、二层主要呈层状、似层状，上部常出现似层状、透镜体。小矿层之间黑色页岩（夹石）厚0.05～1.57m，一般厚0.30～0.40m。矿层（体）由中心向边缘逐渐变薄，但递减梯度较小，厚度比较稳定。

2.3.2矿石质量

矿石矿物组分：以菱锰矿为主，含量一般为40%～70%，炭泥质18%～58%，少量石英、白云石、方解石、黄铁矿、磷灰石、电气石、锆石等。

矿石结构构造：矿石结构有隐晶质结构、微粒结构及假鲕粒结构，以前者为主。矿石构造主要为块状构造及条带状构造。

矿石品位：Ⅰ矿层Mn含量一般为15%～17%，Ⅱ矿层Mn含量一般为16.01%～25.74%，品位变化系数品位变化较稳定。

矿石类型：矿石自然类型为黑色页岩碳酸锰矿石，工业类型为高磷（P 0.206%）、低铁（TFe 2.53%）、造渣组分值（Ca+Mg）/（SiO2+Al2O3）值0.41、贫锰（Mn 2013%）矿石。

矿石加工技术性能，经湘西州多家电解锰厂生产实践，浸出率高达95%，适合锰的电化工产业。

3　成矿地质条件及矿床成因

3.1成地质条件

3.1.1地层条件

民乐锰矿赋存于南华系大塘坡组黑色页岩下段，具有稳定的成矿层位和部位，相邻矿床（体）在地层—岩性柱状剖面可作对比。矿石样品测得的全岩Re-Sr等时限年龄为728Ma±27Ma［1］，可见民乐锰矿属南华系古城冰期与南沱冰期之间的间冰期大塘坡组沉积产物。勘查表明，同一盆地内含锰岩系的厚度在一定程度上控制了锰矿的成生与总量，二者具有明显的正相关关系。

3.1.2古构造条件

本区经雪峰运动，造成扬子地台东南缘的隆起和坳陷，使锰矿得以沉积在武陵陆缘边缘坳陷盆地中。受盆地东南缘同生断裂的影响，北西侧大塘坡组沉积厚度大，为海湾泻湖相沉积，民乐锰矿严格受民乐盆地所控制。

3.1.3成锰盆地沉积相带特征

民乐锰矿成锰盆地中，岩相及其组合具有一定的分带性，相带长约1750～2500m，宽300～1500m。由成锰盆地中心向外依次为块状菱锰矿→条带状菱锰矿→含锰炭质页岩或含锰白云岩。由此表明，民乐锰矿的产出明显受盆地相带的控制，由成锰盆地的中心向外成锰作用逐渐减弱，其沉积成锰环境亦随之改变，由此产生沉积成锰盆地的沉积相环带状分布特征。

3.1.4锰的富集与火山作用

民乐锰矿含锰岩系具有特征性的富含火山物质的地质标志。垂向上，下矿层底板常见沉凝灰岩、粉砂质沉凝灰岩、凝灰岩粉砂岩，下矿层为凝灰质菱锰矿、含凝灰质菱锰矿或含凝灰质页岩。在平面上，火山物质富集地段与矿层（体）中心以及累计厚度大、品位高的富锰区段吻合［2］。从而表明，该区锰矿的形成与富集与火山作用密切相关，并可能伴有热水喷流。

3.1.5生物地球化学作用

研究表明，大塘坡期黑色页岩是在间冰期气温变暖引起的海进型缺氧事情造成的，气温变暖有利于菌藻类的大量繁衍，进而广泛发生生物地球化学作用。民乐锰矿床中丰富的蓝藻化石的存在，且单个球形细胞的蓝藻化石本身就是一个菱锰矿矿物颗粒，整个矿层是由无数多的单细胞等蓝藻化石堆积的藻礁体群构成，形成透镜体的藻礁体群菱锰矿层，指示了该区锰的富集与微生物活动有直接的联系。

3.2矿床成因

早南华世大塘坡期经雪峰运动使武陵陆隆边缘产生坳陷和断裂，在浅海域内由于局部障壁性隆起的阻障，使其半局限盆地成为海湾泻湖，沿着以基底断裂控制的拉张带来自海相火山岩的Mn（HCO3）2，伴随着富锰热水溶液上涌溢流，以及来自古陆上化学风化产生的MnO2或Mn2+被河流源源不断地带入盆地并在盆地中聚焦。在缺氧环境中，锰以氧化物或氢氧化物形成沉淀的。可以认为，原始沉积盆地是一种富含微生物的沉积环境，这些微生物与海底火山作用、海底喷流通道有关，海底热水交换作用为微生物活动提供了良好的环境，使嗜热细菌大量繁殖与聚集，微生物也起了吸附、沉积，还原成矿作用。在盆地边缘或表层较为氧化的水体中，锰发生氧化并沉淀后，被掩埋在富含有机物质的缺氧沉积物中，在成矿过程中，锰的氧化物或氢氧化物与有机物质相互作用而形成了菱锰矿。由此可见，该区锰矿床成因属于化学—生物化学沉积碳酸锰矿床。