下雷－东平锰矿带矿床特征和成因探讨

朱建德，朱恺军，周尚国，田郁溟，张之武，李升福，施春华

(1.鲁东大学，山东烟台 2624025；2.浙江农林大学，浙江杭州 311300；3.中国冶金地质总局，北京 100025；4.中国冶金地质总局广西地质勘查院，广西南宁 530022)

下雷－东平锰矿带矿床特征和成因探讨

朱建德1，朱恺军2，周尚国3，田郁溟3，张之武3，李升福4，施春华2

(1.鲁东大学，山东烟台 2624025；2.浙江农林大学，浙江杭州 311300；
3.中国冶金地质总局，北京 100025；4.中国冶金地质总局广西地质勘查院，广西南宁 530022)

下雷－东平锰矿带是我国重要的锰矿矿集区。在矿集区典型锰矿床的野外工作基础上，对含锰岩系和矿石开展了岩石学、岩石化学、微量元素地球化学分析研究，比较了同一锰矿带的下雷式、东平式两类锰矿床特征。结合前人区域构造资料，探讨了下雷式、东平式两类锰矿成因。研究认为下雷式锰矿形成于被动大陆边缘，热水作用参与了锰矿的形成；而东平式锰矿形成于被动大陆边缘向前陆盆地过渡带，成矿过程中火山活动强烈，推测东平锰矿的沉淀富集作用与海底火山喷发具有一定的相关性。

下雷－东平锰矿带 锰矿类型 矿床特征 成因探讨

Zhu Jian-de，Zhu Kai-jun，Zhou Shang-guo，Tian Yu-Ming，Zhang Zhi-wu，Li Sheng-fu，Shi Chun-hua.Characteristics and genesis of the deposits in the Xialei－Dongping manganes ore belt of Guangxi Province[J].Geology and Exp loration，2016，52(5):0846－0853.

0 引言

下雷－东平锰矿成矿带分布于广西大新县、靖西县、天等县和德保县一带(图1a)，呈NE－SW向长条状展布，是我国重要的锰矿矿集区。该成矿带分布有我国最大的锰矿—下雷锰矿(曾允孚等，1995；和平贤，2012)，且近年来在东平、足荣一带又发现了找矿潜力巨大、位于次生氧化锰矿深部的原生碳酸锰矿床。开展下雷－东平锰矿成矿带矿床特征和成因研究，探讨区域内泥盆纪－三叠纪地层中锰矿床形成的地质背景与锰矿形成机制，对指导今后该地区锰矿找矿工作具有重要的意义。

1 区域地质概况

区域地层自老至新有寒武系、泥盆系－三叠系、第三系和第四系。南部以泥盆系地层分布最广，次为石炭系，北部以三叠系地层分布最广(图1a)。

本区加里东褶皱基底由寒武系地层组成，仅小石中含锰矿物主要是各种含锰碳酸盐，其次是蔷薇辉石和锰橄榄石等含锰硅酸盐，还有褐锰矿、方锰矿面积出露于背斜轴部，分布零星，构造线主要呈NE向。盖层构造主要由泥盆系至中三叠系地层组成，遍布全区。由于印支、燕山运动的结果，褶皱和断裂构造十分发育。新生代以来，本区进入地台形成后发展阶段。由于喜山运动构造作用的结果，主要形成内陆断陷盆地，仅零星分布于东部地区。

本区岩浆岩出露不多，面积也小，分布零星，主要为中生代基性至酸性侵入岩，次为古生代酸性侵入岩。

2 矿床地质特征

2.1 下雷式锰矿床

下雷式锰矿床主要有下雷锰矿、胡润锰矿、龙邦锰矿等，主要产于上泥盆统五指山组中(图1b)，锰矿层分布较稳定。岩石和矿石以化学沉积物为主，陆源碎屑物质含量低。岩石和矿石中硅质组成含量高，热水沉积作用特征明显。下雷锰矿主要有三层矿，锰矿层厚度一般大于1m，矿层的连续性好。矿等含锰氧化物。原生沉积锰矿石中锰含量较高，可达到(超过)工业开采品位，锰矿石中铁锰分离较完全，Mn/Fe一般大于2。

图1 (a)研究区地质简图；(b)下雷锰矿地质简图；(c)东平锰矿地质简图(来源:中国冶金地质总局中南地质勘查院)Fig.1 (a)Geological sketch map of study area；(b)Geological sketch map of XialeiM n－deposit；(c)Geological sketch map of Dongping Mn－deposit(from China Metallurgical Geology Bureau Central South Geological Exploration Institute)

2.2 东平式锰矿床

东平式锰矿床主要有东平锰矿、龙怀锰矿、足荣锰矿等(图1c)，主要产于下三叠统北泗组地层中。东平原生沉积含锰层位达13层，只有四层含矿层中锰品位达到8%～16%，矿层较厚，有一定的连续性，其他含矿层锰品位低于5%～8%，矿层薄，连续性差。低品位锰矿石中含锰矿物比较单一，主要为钙菱锰矿和锰方解石。因含锰岩石中锰品位普遍较低，至今还未被利用。低品位锰矿石上部或下部常常有低品位铁矿石的产出，有的层位产出低品位铁锰矿石，含矿层中Mn/Fe比值变化大。在东平锰矿中，次生氧化作用使得低品位原生锰矿石中锰发生富集，并易于选矿，因此东平锰矿次生氧化锰矿体适合工业开采。

3 测试分析结果

3.1 雷－东平式锰矿常量元素组成

下雷式锰矿床含锰岩系为一套灰岩－硅质岩建造，主要岩性包括硅质灰岩、硅质岩、泥质灰岩和锰矿石(表1)。东平式锰矿床含锰岩系为一套泥质灰岩－钙质泥岩组成。主要岩石包括钙质泥岩、泥质灰岩、钙硅质泥岩和含铁锰泥质灰岩等，既有以化学沉积为主泥质灰岩，也富含陆源物质的钙质泥质(表1)。

表1 下雷锰矿和东平锰矿含锰岩系的岩石化学成分组成(Wt%)Table 1 Chem ical composition of the Mn－bearing formations of Xialeiand Dongpingmanganese deposit(Wt%)

下雷锰矿带下雷、湖润、土湖矿区的锰矿层均有硅质岩产出，硅质岩SiO2的含量一般为70%～93% (表2)，其中以龙邦硅质岩中SiO2平均含量最高，其次是茶屯，下雷矿区硅质岩中SiO2含量最低。

表2 不同锰矿区硅质岩的化学组成(Wt%)Table 2 Chem ical com position of silicon rocks in differentmanganese deposits(Wt%)

续表2Continued Table 2

3.2 下雷式锰矿微量元素组成

对下雷式锰矿硅质岩进行了微量元素和稀土元素的测定。多数元素含量介于页岩和碳酸盐岩之间，说明硅质岩中元素含量没有特别富集或贫化，属于正常范围。

表3 下雷锰矿带重要锰矿床中硅质岩微量元素、稀土元素含量特征(×10－6)Table 3 Content of trace elements and rare earth elements in silica rocks from major manganese deposits of Xialei－typemanganese belt(×10－6)

4 讨论

4.1 下雷式锰矿形成过程中的热水活动探讨

下雷式锰矿中下雷、湖润、土湖矿区的锰矿层均有硅质岩产出，硅质岩SiO2的含量一般为70%～ 93%(表2)，其中以龙邦硅质岩中SiO2平均含量最高，其次是茶屯，下雷矿区硅质岩中SiO2含量最低。利用岩石的化学成分对下雷、茶屯、龙邦三矿区硅质岩的成因做了分析研究，根据样品中Fe、Mn、Cu、Co、Ni含量特点，投影到Fe－Mn－(Cu＋Co＋Ni)×10三角图上，下雷成矿带硅质岩样品的投影点均位于三角图解中热水沉积区内(图2)。

图2 硅质岩成因判别图(据Bostrom，1983)Fig.2 Genetic discrim ination diagram of silica rock (after to Bostrom，1983)

下雷式锰矿硅质岩稀土总量普遍偏低，其中龙邦锰矿硅质岩中稀土元素最低，∑REE区间20.21 ×10－6～105.91×10－6，各元素页岩比值的对数值介于0.1～1之间(图3，参考值为北美页岩，王中刚等，1989)，反映了硅质岩沉积速度快，在海水中停留时间短，硅质岩中稀土元素含量较低。不同矿区硅质岩中LREE/HREE值比较一致，介于2.26～3.39之间，轻稀土相对富集。下雷锰矿区和茶屯锰矿区硅质岩稀土配分曲线比较平坦(图3)，δEu的值介于2.68～3.8之间，有明显的正异常，δCe的值介于0.23～0.37，表现出Ce亏损。因此下雷锰矿和湖润锰矿硅质岩的地球化学特征与热水沉积物基本一致(Shimizu，et al.，1977；Fleet，1983)，说明下雷和茶屯锰矿区硅质岩形成应该以热水沉积为主，同时有正常沉积的参与。

4.2 东平锰矿形成过程中的火山作用探讨

早中三叠世，右江地区海底火山活动频繁。发育多层火山沉凝灰岩和火山熔岩，火山凝灰岩的沉积厚度由南向北逐渐减薄(郑宽兵，2005)。在足荣地区，北泗组中上部含锰岩系中，有两层酸性凝灰岩，厚数十厘米至2m；一层不稳定的基性火山岩，厚度小于1m；北泗组底部有一层凝灰质砂岩，厚度1m ～2m。足荣的陇汤、巴正矿区下三叠统上部普遍有较稳定的凝灰岩，厚度2m～10m，凝灰岩距离最上部的含矿层距离约10m左右，是锰矿层下伏锰矿层的标志层。在东平锰矿区，北泗组下部地层中发育1～3层火山凝灰岩，厚度0.5m～2m，分布较为稳定，被作为下伏锰矿层的标志层。

图3 下雷和茶屯锰矿床硅质岩的各元素页岩比值图Fig.3 Ratios of elements content of siliceous rocks from Xialeiand Chatun Mn－deposit to that of shale

在东平矿区Ⅰ、Ⅱ矿层中锰矿石发育球粒构造。球粒具有成层性，球粒主要呈不规则状，大小差异较大，小的直径小于1mm，长条形长度可达10mm以上，球粒总体的延伸方向与层理面一致(图4)。对这些球粒进行了电子探针分析，结果表明球粒与周围基质在矿物组成上有较大的差异。构成球粒的主要矿物是呈灰色－灰黑色相互嵌生的K－长石、Na－长石和石英，在长石、石英矿物中分布有结晶较粗大的含方解石和含锰方解石，基质是白云石、含锰碳酸盐和粘土等混合物。推测锰矿石中球粒是长英质火山碎屑。球粒内的结晶方解石、含锰方解石，是火山碎屑孔隙中沉积的碳酸钙重结晶和次生加大作用形成的。因此，初步认为锰矿的沉淀富集作用与海底火山喷发有一定的相关性。

4.3 下雷－东平锰矿带构造背景探讨

下雷－东平锰矿带主要含锰层位主要集中于上泥盆统五指山组和下三叠统北泗组，其形成的构造背景不同。前人对右江地区构造特征和沉积建造开展了大量研究工作，对该地区晚古生代—三叠纪的构造演化历史和岩相古地理特征有了系统的认识(梅冥相等，2002；史晓颖等，2006；杜远生等，2013)。

早泥盆世，由于拉张作用，右江地区形成台—盆—丘—槽的古地理格局。在台盆深水相中发育多个孤立碳酸盐台地。如靖西碳酸盐台地、崇州－平果碳酸盐台地等，这是一种存在于被动大陆边缘和克拉通盆地中的典型沉积环境(Lehrmann，et al.，2007)，包括开阔碳酸盐台地、孤立碳酸盐台地相、陆棚斜坡相和台盆深水相等4种沉积相(郑宽兵，2005)，这种沉积格局一直延续到整个晚古生代。尽管最近报道在右江地区沉积建造中发现越来越多的深水沉积物，但沉积物的整体仍然属于陆壳类型，洋壳证据甚少(杜远生等，2013)。

进入三叠世，随着华南地体进入多个方向的构造汇聚和大陆碰撞，右江盆地转换成前陆盆地(史晓颖等，2006)；由欠补偿型沉积盆地变成了补偿型沉积盆地。中三叠世，发育了一套巨厚的浊积岩建造，地层主要由砂岩、粉砂岩、泥质岩组成，并发育鲍马序列(秦建华等，1996)。三叠纪之后，右江地区褶皱隆升为陆，结束了海相沉积历史。

晚古生代－三叠纪，右江地区的岩浆活动特征与区域构造演化历史具有很好的一致性。发育的火山岩主要分布在广西百色阳圩、田林八渡、巴马、那坡、靖西、崇左、凭祥等地区(康云骥等，2003)。晚古生代火山岩主要为玄武岩，其喷发时间主要集中在晚泥盆世、早石炭世和二叠纪。晚泥盆世－早石炭世，那坡地区玄武岩由拉斑质向碱性过渡，具有OIB型火山岩的地球化学特征，反映了盆地具有被动大陆边缘性质。二叠纪，玄武岩主要分布于右江盆地的西部边缘，其岩石化学特征与峨眉山高Ti玄武岩的地球化学特征相似，反映右江盆地主要受峨眉山玄武岩影响(杜远生等，2013)。三叠纪，右江地区既有基性火山活动也有中酸性火山喷发作用。长英质火山岩向南逐渐增厚，代表前陆盆地阶段，火山岛弧是沿着华南构造地块南部边缘发育(Lehrmann，et al.，2007)。

下雷锰矿形成的构造背景为被动大陆边缘盆地，属于拉张构造背景，沉积环境相对稳定。沉积岩主要由内源物质组成，陆源物质含量低。岩石主要有硅质岩和灰岩。东平式锰矿形成早三叠世，处于右江地区由被动大陆边缘向前陆盆地的过渡时期，沉积盆地由欠补偿型盆地向补偿型盆地演化。随着沉积盆地的陆源物质不断增加，火山活动频繁，使得沉积物类型反复变化，形成灰岩和泥岩互层的沉积建造。

5 结 论

下雷－东平锰矿带分布有两类锰矿床，下雷式锰矿床主要有下雷锰矿、胡润锰矿、龙邦锰矿等；东平式锰矿床主要有东平锰矿、龙怀锰矿、足荣锰矿等。

下雷锰矿形成于被动大陆边缘构造背景，矿区热水活动强烈，含锰岩性发育硅质岩，锰矿石中富含原生沉积硅酸锰矿物，热水作用参与了锰矿的形成。该类型锰矿床原生锰矿石锰含量较高，铁锰分离较好，可以直接利用。

东平锰矿形成于被动大陆边缘向前陆盆地构造背景，含锰岩系中陆源物质含量高，成矿过程中火山活动强烈，含锰岩系和锰矿层都有火山活动产物。该类型锰矿床原生铁－锰矿石品位较低，目前还无法利用，主要利用次生氧化锰矿。

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Characteristics and Genesis of Deposits in the Xialei－Dongping Manganese Ore Belt of Guangxi Province

ZHU Jian-de1，ZHU Kai-jun2，ZHOU Shang-guo3，TIAN Yu-ming3，ZHANG Zhi-wu3，LISheng-fu4，SHIChun-hua2

(1.Ludong University，Yantai，Shandong 264025；2.Zhejiang A＆F University，Hangzhou，Zhejiang 311300；3.China Metallurgical Geology Bureau，Beijing 100025；4.Guangxi Geological exploration institute ofChina Metallurgical Geology Bureau，Nanning，Guangxi 530022)

The Xialei－Dongpingmanganese ore belt is an importantore concentration area in China.Based on field work on the typical Mn－deposits，we have conducted research on petrological characteristics，major element content，and trace element contentof ore－bearing formation.We compared the characteristics of Xialei－typemanganese deposits and Dongping－typemanganese deposits which formed in the same ore－forming belt.Combined with regional tectonic data from previous studies，we explored the genesis of the two types of deposits.Our research suggest that the Xialei－type Mn－deposits formed in a passive continentalmargin，where hydrothermal activity played an important role in the formation of Mn－deposits，while the Dongping －type Mn－depositswere generated in a transition from a passive continentalmargin to a foreland basin where volcanic activity was intensive.We infer that the formation of the Dongping－type Mn－deposits was related to volcanic eruptions at the seafloor.

Xialei－Dongping Mn－deposit belt，two types of Mn－deposits，ore deposit characteristics，discussion of genesis

P618.32

A

0495－5331(2016)05－0846－08

2016－04－08；[修改日期]2016－08－18；[责任编辑]陈伟军。

国家科技支撑计划课题(2011BAB04B10)、国家自然科学基金项目(41372097)及南京大学国家金属矿产开放实验室项目资助。

朱建德(1967年－)，工程师，硕士，从事工程地质等研究工作。E-mail：lddxzjd＠126.com。

朱恺军(1962年－)，教授级高工，从事金属矿产地球化学研究。E-mail：zhukj305＠163.com。