新疆皮山县杜瓦锰矿地质特征及矿床成因找矿标志探讨

2018-02-09李峰

新疆有色金属 2018年3期

李峰

（新疆地质矿产勘查开发局第六地质大队哈密 839000）

0 绪论

我国是锰矿消费大国，但探明锰矿储量仅7.9亿吨，多分布在南方省市，分布严重不均衡，且矿石类型以难选的碳酸锰矿为主。我国2006年锰矿石产量约600万吨左右，进口锰矿石620.7万吨，近几年以8%～10%左右比例上升，因此随着我国工业化进程，锰矿供需矛盾将加剧。

在收集研究以往地物化探及综合研究成果的基础上，大致查明研究区成矿条件和控矿因素，大致查明矿体的形态、规模、产状及厚度、品位变化、矿石质量等特征；同时在本区开展锰矿成矿规律及成矿模式研究，指导区域找矿工作。

1 矿区地质特征

1.1 矿区地质

矿区大部分区域位于杜瓦背斜南翼，出露地层主要为古近系喀什群阿尔塔什组（E1a）灰岩、白云岩及砂岩等，此外还有新近系残坡积物及风积层（Q）。

区内由于地层岩性的差异，较硬的灰岩经长期风化剥蚀作用形成山脊，而较软的砂岩及石膏等则形成山谷。同时区内没有发现大的断裂构造，所以区内构造及其简单，对区内地层基本没有太大的影响。

矿区内未见岩浆岩出露，仅在填图过程中在工作区东区发现少量石英脉。

1.2 矿化特征

1.2.1 矿化特征

⑴含矿层特征

矿区内共有一层含锰层，与杜瓦锰矿点位于同一层。本次工作区以杜瓦锰矿点为依托，避开杜瓦锰矿开采权范围，沿走向上分别设立东区与西区。

含锰白云岩位于古近系阿尔塔什组(E1a)，主要由砾岩、砂岩、粉砂岩、灰岩、白云岩等组成，含矿层地表为灰黑色，单斜构造，总体产状南倾，倾向由西向东由170°逐步增加到210°。而倾角则由57°逐步减少到35°左右。

东区地表含矿层出露较好，特征明显，与杜瓦锰矿点相连，地表断续出露，长约2 700 m，宽0.5～0.9 m，走向由近东西逐步转向东南，含矿层整体南倾。西区发现的含矿层露头，则是杜瓦锰矿含锰层向西的延伸，只是大部分被新近系所覆盖

⑵含矿层岩石特征

地表含矿层为含锰白云岩，岩石致密坚硬，具粉晶结构，块状构造。矿物成分主要为粉晶白云石，含少量方解石、氧化铁质及生物碎屑等，生屑碎屑为瓣腮、介形虫、棘屑、藻类等。经组合样分析，岩石化学成份大致如下：TFe 0.3%；Mn 2.59%；SiO22.92%；S 0.43%；P2O50.02%；CaO 54.27%。

根据对含矿层的鉴定结果，含矿层为含锰粉晶白云岩，呈粉晶结构，块状构造。岩石主要由粉晶白云石组成，其中含少量粉晶方解石，白云石含量约为95%，锰含量约为5%。粉晶白云石呈不规则粒状镶嵌分布，其晶粒较干净。岩石中见圆粒状的斑点，由单晶白云石组成，疑为细小的鲕粒溶蚀后重结晶形成。

1.2.2 围岩特征

根据岩石鉴定结果，含矿层顶板为一套灰白色的含生物碎屑泥晶灰岩，岩石具生物碎屑泥晶结构，块状构造。与含矿层为顺层接触，泥晶方解石中分布少量生物碎屑。生物碎屑大小不等，形态各异，其中有瓣鳃、有孔虫、藻等，含量约为45%。部分生物碎屑重结晶为晶粒结构，基质为泥晶方解石，约为55%，局部有重结晶现象。含矿层底板为白云质石英砂岩，与含矿层为顺层接触，岩石呈灰黑色，细粒砂状结构。其中碎屑约占65%，填隙物约占35%。碎屑分选较好，主要为细晶0.125～0.25 mm，呈次棱角-次圆状，成分主要为石英，少量长石和岩屑，呈漂浮状分布。碎屑间充填着晶粒状的白云石及方解石胶结物，白云石约占填隙物的30%。岩石中还见内碎屑（为粉晶白云石斑块）含量约10%。

1.2.3 矿石类型及矿物组合

矿石自然类型主要为氢氧化锰-氧化锰矿石。

根据对矿石的鉴定成果，研究区的矿石矿物有：软锰矿65%～70%，硬锰矿10%～20%；脉石矿物主要是方解石10%～30%。

锰矿石品位：通过化验分析，矿石品位大多在40%以上，最高可达49.67%，按工业类型划分，研究区的矿石类型为富锰矿石（≥30%），其中富锰矿石分为3个品级：一级品Mn≥40%，二级品Mn为35%；三级品Mn≥30%。杜瓦锰矿石以一级品为主。一级品矿石占总储量的89.53%。

1.2.4 矿石结构、构造

⑴矿石的结构

镜下观察矿石的结构为半自形粒状结构。主要金属矿物软锰矿多呈0.05～0.3 mm，局部结晶较粗，可达1～3 mm。硬锰矿呈不规则状或隐晶状集合体，出现于软锰矿集合体边缘，其生成略晚于软锰矿。

⑵矿石的构造

矿石构造在镜下观察主要有稠密浸染状构造和块状构造。

稠密浸染状构造：金属矿物呈柱状和隐晶状集合体浸染状于非金属之中，金属矿物主要见软锰矿和硬锰矿。非金属矿物主要是方解石。

块状构造：金属矿物含量占85%以上，主要为软锰矿及少量的硬锰矿，脉石矿物主要为方解石。

2 成因探讨

2.1 矿床成因

研究区内锰矿成因初步认为浅海相沉积型。

矿体赋存于下第三系喀什群含锰灰岩中，矿床位于塔里木板块南缘，昆仑山与塔里木盆地的接触带。该区域广泛分布着中生代及新生代的砂岩及灰岩。在早第三世，随着昆仑山地块的抬升，海水逐步下降，在塔里木边缘形成了这种浅海相沉积地层，由于地理环境、大地气候的变化，海水在逐步下降的过程中也经历了几个潮涨潮落的过程，从而形成了陆缘碎屑岩与化学沉积岩交替的现象。在某一个潮涨过程中，由于远处的火山运动带来了矿源物质，经水流搬运作用流到浅海，在沉积过程中几乎与海水中的碳酸钙同步沉积，从而形成了现在的含锰灰岩。

杜瓦锰矿层控特征明显，其围岩为灰岩，矿体主要顺层分布在灰岩之中，局部分布在石英粉砂岩（底板）与灰岩的接触界面，矿体多呈似层状和透镜状，厚度不一，围岩没有蚀变现象，矿体没有受构造破坏的痕迹，根据这些特征，以及两侧岩性判断，杜瓦锰矿形成于浅海相海进序列，属浅海相沉积。

2.2 锰矿床在时间上的产出与演化规律

从矿带内已知的杜瓦锰矿床的成矿时代及矿区地层特征来看，区内锰矿床（点）在时间上的产出规律有以下特点：

⑴从成矿时代上可以确定，该成矿带锰矿床的产出时间为早第三世。

⑵矿源物质来源于较远的火山岩，经水流搬运作用后沉积。

⑶从杜瓦锰矿地层特征可以看出，在昆仑山抬升的同时，海水经历了几个涨落旋回，出现了砂岩-灰岩-砂岩-灰岩-砂岩的这种旋回式建造。

2.3 锰矿床的空间分布特征及矿化的分带性

锰矿带属于塔里木盆地西南坳陷石油-天然气-煤-Pb-Zn-Cu-U-Sr-Au-自然硫矿(区)带。具有由西北向东南分带的空间分布特点，南以铁克里克北缘断裂为界线，带内几乎全部为沉积岩地层。

2.4 锰矿床成矿系列

塔里木盆地油气、铀矿床成矿系列，含矿建造为海相沉积建造；赋矿岩石为含锰灰岩；成矿时代为早第三世；矿床式为杜瓦式。

2.5 矿化阶段及分布

该矿床成矿阶段主要为早第三世海相沉积阶段。

海相沉积阶段：在早第三世基性火山喷发给锰质的来源奠定了丰富的基础。从矿层的组分看，物质主要是化学沉积，内夹少量机械沉积物，故在矿层沉积之际气候已由寒转暖，化学风化加强，将锰质溶解，随水带入海中。在浅海区游离的氧是充足的，为锰离子形成氧化物创造了有利条件。随着地壳抬升,海水下降,氧化锰逐步沉积,同时沉积的还有CaCO3。再后来由于大地气候发生变化，海水再次上升后下降，从而再次形成砂岩及灰岩层，所以在研究区可以明显看到砂岩-灰岩互层的现象，但矿体只有一层，说明只是在海水升降的某一个旋回中发生了火山喷发，从而带来了含锰物质。

3 锰矿找矿标志

3.1 地质找矿标志

⑴此类沉积矿床极易在地表形成灰黑-黑色锰帽，断续出露，为直接找矿标志，

⑵下第三系灰-灰黑色含锰灰岩是寻找下第三系沉积锰矿的直接地层标志。

⑶生物碎屑灰岩为含锰灰岩的上部层位，而且有较大较多的瓣腮化石易于识别，该层位可做为找矿的间接地层标志。

⑷矿区内下第三系地层中含锰灰岩多不易风化，形成山脊正地形，可作为地貌找矿标志。

3.2 成矿远景分析

塔里木古大陆南缘杜瓦一带中新生代地层的Mn、K、Cl背景值普遍较高，这些古陆在一定的气候条件下遭受了风化和剥蚀，一些被剥蚀掉的陆源碎屑通过河流进入海洋，在古近纪随着昆仑山地块的抬升，海水在逐步下降的过程中经历了几个潮涨潮落的过程，从而形成陆缘碎屑岩与化学沉积岩交替的现象，并为锰、钾等各类沉积矿床形成提供了极好的条件。

杜瓦锰矿区富矿体最大标高在1 900 m左右，高于此标高的位置均为矿化，通过观察发现在1 900 m以下的生物碎屑灰岩下部为紫红色细砂岩，而在1900 m标高以上生物碎屑灰岩下部出露砂砾岩、砾岩。由于锰矿在一个相对还原、水动力条件变化较小的环境下利于成矿，可知在当时的沉积环境下，处于氧化还原界面附近的部位是锰矿的主要形成部位。而在其上部的氧化条件下则难以富集成矿。目前仅显示矿化的标高大于1900 m的部位，在其下部1 900 m标高以下应该会有与当前富锰矿体处在同一沉积面的富锰矿体存在。这样的推测有待进一步的工作去证实。

综上所述，该区具有很好的沉积型锰矿床的形成条件，如果对勘查区开展系统的有针对性的地质工作，并加大外围检查力度，认真研究并总结本区成矿规律从而更好指导找矿，一定会在该区取得大的找矿突破。