新疆阿克陶玛尔坎苏锰成矿带地质特征及成矿条件分析

查斌 张连昌 张帮禄

摘  要：玛尔坎苏锰成矿带沿玛尔坎苏河上游分布，东西延伸超过40 km。该成矿带以石炭系细碎屑岩-碳酸盐岩沉积建造为主，属典型的海相沉积型锰矿。锰矿带含矿层位稳定，矿体厚度大（最厚30.61 m），品位富（平均品位24%～35%，最高68.5%），矿石矿物以菱锰矿为主，属于低铁中磷类型。综合分析认为玛尔坎苏锰成矿带形成于滨浅海环境，成锰期处于一种安静、还原的水体环境。锰质来源以深源物质为主，与火山活动、热水活动关系密切。

关键词：阿克陶;玛尔坎苏;锰矿;地质特征;成矿条件

近年，在新疆阿克陶县发现了玛尔坎苏锰成矿带。该成矿带沿玛尔坎苏河上游分布，东西延伸超过40 km[1]。该成矿带以石炭系细碎屑岩-碳酸盐岩沉积建造为主，属于典型的海相沉积型锰矿。锰矿带含矿层位稳定，矿体厚度大（最厚30.61 m），品位富（平均品位24%～35%，最高68.5%），矿石矿物以菱锰矿为主，属于优质富锰矿石。由于该成矿带工作程度总体较低，对该成矿带地质特征及典型矿床进行研究，分析成矿条件并探讨矿床成因，有利于下一步找矿勘查工作。

1  地质背景

西昆仑地区处于青藏高原西北缘和塔里木盆地西缘，大地构造位于印度板块和欧亚板块的结合部，中生代以来处于特提斯构造与欧亚板块构造南缘的结合部，是横亘于中国中部巨型纬向构造带（昆仑-秦岭构造带，也有称之为中央造山带）的重要组成部分[2]。玛尔坎苏锰成矿带处于西昆仑西北，西昆仑弧盆系和塔里木陆块结合部位（图1-b）。以烏赤别里山口-阿克彻依断裂为界北侧为塔中地层分区，南侧为西昆仑地层分区，以空贝利-木扎令断裂为界北侧为西昆仑地层分区，南侧为喀喇昆仑地层分区。塔中地层分区主要出露白垩系、古近系、新近系、第四系，其中白垩系为紫红色碎屑岩，古近系和新近系为碎屑岩夹碳酸盐岩，第四系主要为松散堆积物，局部出露下更新统西域组为碎屑岩。西昆仑地层分区主要出露石炭系、二叠系、第四系，其中下石炭统乌鲁阿特组为一套火山-沉积岩系[3]，出露岩性主要为中基性火山熔岩、火山碎屑岩;上石炭统出露碳酸盐岩、碎屑岩、中基性火山熔岩和火山碎屑岩;二叠系出露中基性火山熔岩、火山碎屑岩、中级变质岩和碳酸盐岩、碎屑岩;第四系以河流沉积为主，少部分为松散堆积物，局部出露的下更新统西域组为碎屑岩。喀喇昆仑地层分区出露志留系、第四系;志留系主要出露碎屑岩、碳酸盐岩、浅变质岩;第四系主要为河流沉积物。上石炭统是区内锰矿主要赋矿层位（图1-a）。

成矿带处于塔里木成矿省-西南坳陷石油-天然气-煤-盐类（钾盐）-Pb-Zn带和昆仑成矿省-北昆仑    （裂谷带）Fe-Cu-Au-硫铁矿矿带结合部位，构造上属西昆仑昆北构造带玛尔坎苏晚古生代弧后裂谷盆地[4]，断裂和褶皱构造发育，断裂主要呈近EW向，主要断裂有乌赤别里山口-阿克彻依断裂（江布布拉克断裂）、空贝利-木扎令断裂，为区内主要构造单元的边界断裂。受持续承接的陆内俯冲挤压应力作用，区内发育与区域主构造线方向大体一致的断裂和褶皱组合，并呈现多期次、不同层次、不同性质且相互叠加改造的特点，成矿地质条件优越。

2  成矿带特征

玛尔坎苏锰矿带位于玛尔坎苏河上游，近EW向沿岸两侧分布，出露长度超过40 km，赋矿地层为上石炭统喀拉阿特河组，发育浅海陆棚、盆地边缘沉积环境的岩石组合，自东向西具典型海进沉积特征。锰矿层严格受含锰岩系层位控制，矿带总体具有两端含锰岩系稳定、厚度大、矿化强，中间含锰岩系断续出露、厚度小、矿化弱的特征。表明矿床形成于浅海-滨浅海的还原水体环境。该矿带大地构造位置处于西昆仑弧盆系和塔里木陆块结合部位，由于喜马拉雅运动，南天山地块和昆仑造山带自南北两侧向喀什凹陷发生对冲，在西昆仑前陆逆冲区形成一系列南倾北推的逆冲断裂和轴面总体南倾的背向斜构造，局部发育北倾南推的逆冲断层，组成反冲和对冲的断层组，这些断裂和褶皱总体呈近EW向，与区域构造线方向一致。受持续承接的陆内俯冲挤压应力作用，区内发育与区域主构造线方向大体一致的断裂和褶皱组合，并呈现多期次、不同层次、不同性质且相互叠加改造的特点。含锰岩系沿晚古生代弧后盆地分布。新构造运动对区内的锰矿则主要为改造和破坏作用，大量的断层和褶皱组合致使矿体发生位移和形态改变。受后期青藏高原向北俯冲-碰撞影响，西昆仑被严重挤压，玛尔坎苏地区整体发生推覆，使晚石炭世含锰岩系发生大规模褶皱，形成背斜及倒转向斜为主的构造。矿体受后期构造影响，与顶、底板含碳灰岩的接触带多发生滑脱、碎裂，并在菱锰矿裂隙形成水硅锰镁矿、红锰铁矿、水锰矿、硫锰矿、锰方解石   （脉）、蔷薇辉石等。玛尔坎苏锰矿带中火山岩、侵入岩较发育，火山岩广泛分布于石炭系、二叠系中，含锰岩系中发育很多火山岩和凝灰岩夹层，近矿顶底板常见到强蚀变火山岩或侵入岩出露。

目前该成矿带在中国境内共发现矿床、矿点8处，其中大型（>2 000×104 t）富锰矿床1处（奥尔托喀纳什锰矿床），中型（200～2 000×104 t）矿床2处（穆呼锰矿床、玛尔坎土锰矿床），矿（化）点5处（图1-a）。从目前成果综合来看，该成矿带规模大，成矿条件好，矿床、矿点数量多，矿体厚度大、矿石品位富、质量好，已成为国内重要的大型富锰矿基地。

3  典型矿床及地质特征

3.1  奥尔托喀纳什锰矿

该矿床位于成矿带西端，是玛尔坎苏锰矿带上最大的矿床。矿区出露地层有石炭系、二叠系、新近系、第四系（图2）。其中石炭系缺失下石炭统，仅发育上石炭统喀拉阿特河组，为一套台地相生物碎屑灰岩-砂质灰岩-泥质灰岩及含碳泥质灰岩组合，从底部到顶部可依次划分为3个岩性段：第一岩性段为灰白色生物碎屑角砾灰岩夹薄层微晶灰岩，见介形虫、有孔虫等化石，地层厚约200 m，产状355°～29°∠64°～83°;第二岩性段为灰黑色长石石英砂岩，厚约60 m，产状353°∠63°;第三岩性段为含矿层，岩性为灰色泥质灰岩夹薄层状角砾灰岩、灰黑色含碳泥质灰岩夹薄层细晶灰岩，地层厚约180 m，产状为350°～22°∠64°～88°。下二叠统玛尔坎雀库塞山组，为火山-沉积建造，可进一步划分为三个岩性段：第一岩性段为上部灰绿色蚀变安山岩，下部为紫红色长石砂岩，地层产状170°～185°∠68°～74°;第二岩性段为灰绿色砂岩、泥页岩、泥岩、灰岩、石英片岩、黑云母片岩，地层产状165°～174°∠67°～74°;第三岩性段为黄白色大理岩，产状170°～175°∠61°～80°。新近系出露中新统乌恰群克孜洛依组，为一套灰绿色岩屑砂岩、泥页岩、泥岩、紫红色岩屑长石砂岩，局部岩屑砂岩中夹多层泥炭，产硅化木，厚度大于 300 m，产状21°∠64°。第四系主要为河流沉积。

锰矿主体发育背斜构造，轴部近EW向，矿床位于背斜北翼，核部地层为上石炭统喀拉阿特河组第一岩性段，两翼地层基本对称，北翼产状较陡，倾角为75°～88°，南翼稍缓，倾角为65°～70°。断裂构造较发育，使矿体形态和产状发生变化，局部地段矿体浅部产状发生倒转，矿体发生错断等。矿床由2条矿带组成，位于背斜北翼的上石炭统喀拉阿特河组第三岩性段中，2条矿带相距20～40 m。

Ⅰ号矿带断续出露长5.5 km，向东延出区外，整体走向90°～100°，倾角65°～80°共圈定4条矿体，呈层状、似层状、透镜状产出，产状与围岩基本一致。Ⅰ1矿体为区内主矿体，长约1 350 m，控制最大斜深442 m、最大埋深400 m，地表及浅部形态变化较大，深部形态相对稳定，倾向350°～20°，倾角70°～80°，总体为产状较稳定的陡倾斜矿体;矿体厚度变化大，地表出露厚度3.9～6.0 m，深部控制厚度0.7～          30.61 m，矿体平均真厚度5.08 m，厚度变化系数为83.48%，属厚度变化中等矿体;矿石锰品位10.16%～50.25%，平均37.83%。矿体品位沿走向上变化不大，品位变化系数23.76%。Ⅰ2矿体地表出露长约700 m，沿走向控制长约1 150 m，控制最大斜深   475 m、最大埋深442 m;矿体形态较规则，呈层状产出，连续性较好，地表及浅部矿体形态变化较大，深部形态相对稳定，倾向350°～30°，倾角75°～86°;矿体厚度变化大，地表出露厚度2.3～3.90 m，深部控制厚度0.5～12 m，矿体平均真厚度3.31 m，厚度变化系数67.77%，属厚度变化中等矿体;矿石锰品位10.63%～49.03%，平均36.88%，矿体品位沿走向上变化不大，品位变化系数19.50%。Ⅰ3矿体地表出露长700 m，沿走向控制长1 300 m，控制最大斜深360 m、最大埋深311 m，矿体形态规则，呈似层状产出，连续性较好，地表及浅部形态变化较大，深部形态相对稳定。倾向350°～10°，局部出现倒转，总体倾角较陡，一般70°～80°，深部趋于稳定;矿体厚度变化较大，地表出露厚度0.6～10 m，深部控制厚度0.85～     22.66 m，矿体平均真厚度3.89 m，矿体一般中间部位最厚，底部最薄，厚度变化系数为104.97%，属厚度变化较大的矿体;矿石锰品位14.5～48.8%，平均33.37%，品位变化系数25.50%。

Ⅱ1矿体长约100 m，控制最大斜深162 m、最大埋深110 m，矿体形态较规则，呈层状产出，连续性较好，沿走向及倾向上基本稳定，地表及浅部形态变化不大，深部形态相对稳定。倾向188°～200°，倾角70°;矿体厚度变化不大，平均真厚度1.97m，矿体一般近地表厚，底部变薄。厚度变化系数0.36%，属厚度变化较小的矿体;矿石锰品位38.34%～38.68%，平均36.88%，品位变化系数0.62%。Ⅱ2矿体地表出露长320 m，沿走向控制长约250 m，控制最大斜深116 m、最大埋深122 m，矿体形态较规则，呈层状产出，连续性较好，地表及浅部矿体形态变化较大，深部形态相对稳定。倾向350°～10°，倾角68°～70°，产状较稳定;矿体厚度变化较大，1.5～6.57 m，平均真厚度2.56 m，近地表到中部矿体厚度变化不大，底部较薄，厚度变化系数79.2%，属厚度变化中等;矿石锰品位14.82%～40.71%，平均28.03%，品位变化系数41.63%。Ⅱ3矿体地表未出露，沿走向控制长约250 m，控制最大斜深33 m，矿体形态较规则，呈层状产出，连续性较好，地表及浅部矿体形态变化不大，深部形态稳定。倾向20°，倾角72°;矿体厚度变化大，一般真厚度0.74～3.33 m，平均真厚度1.82 m，厚度变化系数74.04%，属厚度变化中等;矿石锰品位11.52%～39.96%，平均30.37%，品位变化系数36.88%。

矿石结构主要为微晶结构、细粒结构、球粒状结构、鲕状结构，其中以微晶结构为主;矿石构造主要为致密塊状构造、浸染状构造、细脉状构造和土状构造等;矿石的矿物组分基本一致，经岩矿鉴定及电子探针波谱分析，矿石矿物主要为菱锰矿，约占95%以上，另见少量软锰矿、褐锰矿、硫锰矿、硅锰矿、蔷薇辉石、黄铁矿等;脉石矿物以石英、方解石为主。估算该矿床资源量达3×107 t，远景可达   5×107～6×107 t。

3.2  穆呼锰矿床

该矿床位于成矿带东段，向东延入玛尔坎苏锰矿区内，是玛尔坎苏锰矿带上第二大矿床，矿区出露地层有石炭系、二叠系、第四系。下石炭统乌鲁阿特组主要由安山质晶屑凝灰岩、安山岩、玄武岩，玄武质火山角砾岩组成;上石炭统喀拉阿特河组为火山-沉积建造，可进一步划分为四个岩性段，第一岩性段为深灰绿色糜棱岩化复成分砾岩夹暗灰绿色碳酸岩化岩屑凝灰岩、浅灰黑色泥微（粉微）晶灰岩，竹叶状灰岩夹凝灰岩，局部夹玄武岩、安山岩;倾向SE-SW，倾角38°～40°;第二岩性段为区内锰矿的主要含矿层位，岩性为灰黑色砂屑灰岩夹黑色含泥碳质灰岩，（含碳、黄铁矿化）泥晶灰岩，深灰色薄层状含泥砂屑灰岩夹黑色薄层状细晶灰岩，浅黑色极薄层状含泥碳质灰岩夹薄层状泥晶灰岩，（黄铁矿化）泥质灰岩，灰黑色碳质粉细晶灰岩，灰黑色（碳质）微泥晶灰岩，锰矿化、片理化粗晶灰岩，（含陆源碎屑、生物碎屑）亮晶砂屑、深灰色中粗（中细）粒岩屑钙屑砂岩;局部夹灰黑色含钙质碳质泥岩，灰岩灰黑色碳质钙质板岩，含碳、泥质粉砂岩，石英、方解石脉发育。岩层中局部夹蚀变安山岩、蚀变玄武岩;出露少量辉长（玢）岩、闪长（玢）岩脉。出露厚≥250 m，岩层倾向SE，倾角26°～47°;第三岩性段为区内主要含锰岩性段，岩性主要为黑色薄层状含碳泥质灰岩夹薄层状含碳粉晶灰岩，灰黑色薄层状含碳粉晶灰岩夹灰黑色砂屑灰岩，灰色薄-中厚层状泥质灰岩夹灰黑色薄层状碳质灰岩局部夹厚层状浅黑色粗晶灰岩，深灰色碳质泥晶灰岩，灰黑色褐铁矿化泥微晶灰岩，灰黑色生物屑微晶灰岩，灰黑色泥质砂屑灰岩，灰黑色泥岩，灰黑色褐铁矿化板岩，局部夹片理化全蚀变安山岩、凝灰岩。层内发育蚀变细粒闪长岩、绿泥长英蚀变岩、辉长岩脉，倾向南东，倾角21°～51°，出露厚≥40 m;第四段岩性段为黑色、灰黑色薄-中厚层状微晶灰岩，细晶灰岩，灰色砂屑灰岩，灰黑色砾屑灰岩，灰黑色碳质粉微晶灰岩，黑色厚层状粗晶灰岩，（含陆源碎屑、含生物碎屑、含碳）粉晶灰岩组成，岩层走向NE向，倾向SE，倾角36°～49°。下二叠统玛尔坎雀库塞山组划分为三段，下段主要由暗灰绿色片理化蚀变安山岩、安山质凝灰岩、灰绿色绿泥石片岩、碎裂蚀变玄武岩等组成;中段由灰黑色粉晶灰岩、泥晶灰岩、大理岩等组成，地层厚约50～100 m，产状150°～170°∠27°～36°;上段为暗灰绿色片理化蚀变安山岩;中二叠统昆盖依套组主要由灰白色大理岩、浅黑色细晶灰岩组成，厚度大于500 m，产状155°～175°∠32°～37°。

穆呼锰矿区内构造发育，褶皱及断层多见，高永宝等认为沿玛尔坎苏河发育轴向近EW向的背斜构造，穆呼、玛尔坎土锰矿产出于背斜南翼。区内赋矿地层上石炭统喀拉阿特河组中段岩系破碎，受后期断裂影响，大部分区域难已辨认出完整的褶皱形态，仅在局部地段可见褶皱的部分形态或小型褶皱。与奥尔托喀纳什锰矿床相对简单和单一的构造样式相比，穆呼锰矿床构造更为复杂且后期叠加改造影响更大。区内火山岩和侵入岩均较发育，火山岩在各地层中均有出露，岩性主要有蚀变安山岩、蚀变玄武岩、片理化英安岩、强蚀变霏细岩;侵入岩主要呈脉状产出，可见顺层和穿层的脉体，还有呈“X”型，应有多期次岩浆倾入，岩性主要有蚀变含斜长石角闪岩、辉绿岩、闪长岩、辉绿玢岩、辉长玢岩、闪长玢岩。

矿床主要由8条矿带组成1，均产于上石炭统喀拉特河组中段，总体呈NE走向，部分矿带延入东邻的玛尔坎土锰矿床，矿体断续出露，总体含矿层位稳定;相比奥尔托喀纳什锰矿床矿体规模大、数量单一、连续性好的特点，穆呼锰矿床矿带数量多，矿体规模总体偏小、断续出露，脉状、透镜状小矿体数量众多。

Ⅰ号矿带断续出露长约1.0 km，呈NE向展布，矿带中主矿体厚度较稳定，连续性好，矿带向西被第四系覆盖，推测与Ⅴ号矿带为一条矿带;矿带向东延入玛尔坎土锰矿床，整体规模可达5 km，为玛尔坎苏锰成矿带东段的主矿体。Ⅰ号矿带在区内共圈出5条矿体，其中主矿体长约1 km，含矿岩性为灰黑色砂屑灰岩夹黑色泥质灰岩、灰黑色薄层状含碳粉晶灰岩夹砂屑灰岩、灰色泥质灰岩与黑色碳质灰岩互层等，矿体产状为131°～185°∠22°～80°，地表及浅部整体变化不大，控制最大矿体斜深301 m，地表出露厚度1.90～15.30 m，Mn品位10.67%～45.07%，深部控制厚度1.35～7.47 m，Mn品位10.63%～42.9%，矿体平均品位29.41%。

Ⅱ号矿带地表出露长约778 m，宽2～30 m，近EW向展布，矿带向西被第四系覆盖，深部通过工程控制仍有延伸，向东延入玛尔坎土锰矿床。Ⅱ号矿带在区内共圈出2条矿体，其中Ⅱ1矿体长约640 m，NE向展布，矿体形态较复杂，厚度不稳定，含矿岩性为碎裂状、极薄层状含碳质灰岩与含泥质灰岩互层，灰色泥质灰岩夹灰黑色泥晶灰岩，矿体产状为164°～201°∠42°～74°，控制最大矿体斜深268 m，地表出露厚度1.40～2.2 m，Mn品位16.31%～30.27%;深部控制厚度1.03～6.00 m，Mn品位10.04%～36.17%;矿体平均品位20.46%。Ⅱ2矿体长350 m，呈向北突出的弧形展布，矿体向西尖灭，向东延入玛尔坎土锰矿床，矿体整体形态变化不大，厚度稳定，含矿岩性为黑色含碳质泥质灰岩夹浅灰褐色泥质灰岩，矿体产状151°～186°∠27°～73°，控制矿体斜深132 m，地表出露厚度4.0～10.4 m，Mn品位14.60%～34.11%;深部控制厚度2.21 m，Mn品位23.16%～28.89%;矿体平均品位24.43%。

Ⅲ号矿带地表出露长约640 m，呈NE向展布，地表大部分被第四系覆盖，由单一的矿体组成，含矿岩性为灰黑色、浅灰色砂屑灰岩夹黑色含泥碳质灰岩，矿体产状为164°～195°∠30°～54°，矿化整体不均匀，地表出露厚度1.2～1.7 m，Mn品位18.92%～26.58%，深部控制矿体厚度0.5 m，Mn品位14.31%;矿体平均品位20.49%。

Ⅳ号矿带地表出露长约482 m，呈NE向展布，礦带地表出露较差，连续性也较差，由单一的矿体组成，含矿岩性为灰黑色、浅灰色砂屑灰岩夹黑色含泥碳质灰岩，矿体产状为151°～175°∠31°～60°，矿化整体不均匀，地表出露厚度0.90～3.10 m，Mn品位10.16%～20.7%，深部控制矿体厚度0.43～2.0 m，Mn品位12.13%～25.6%;矿体平均品位15.34%。

Ⅴ号矿带断续出露长约360 m，呈NE向展布，矿带地表出露很差，东西两端均被第四系覆盖，向东通过深部工程控制仍有延伸，推测与Ⅰ号矿带为一条矿带;Ⅴ号矿带中共圈出3条矿体，其中主矿体长约330 m，含矿岩性为灰黑色含泥碳质灰岩、深灰色薄层状含泥砂屑灰岩夹黑色薄层状细晶灰岩，矿体产状为145°～186°∠38°～57.8°，矿化整体较不均匀，局部较为富集，地表出露厚度1.0～2.30 m，Mn品位14.52%～41.77%，深部控制厚度1.0 m，Mn品位10.84%～17.41%，矿体平均品位20.11%。

Ⅵ号矿带断续出露长约900 m，呈NEE向展布，矿带东西两端均尖灭，地表出露很差，连续性也差，大部分被第四系覆盖;Ⅵ号矿带中共圈出3条矿体，其中主矿体长约880 m，含矿岩性为灰黑色薄层状泥晶灰岩、浅黑色极薄层状含泥碳质灰岩夹薄层状泥晶灰岩，矿体产状为100°～172°∠25°～61°，矿化不均匀，整体品位偏低，地表出露厚度0.3～1.40 m，Mn品位12.75%～23.78%，深部控制厚度0.35 m，Mn品位15.75%，矿体平均品位17.36%。

Ⅶ号矿带断续出露长约340 m，宽12～20 m，呈向北突出的弧形展布，矿带中西部和两端均被第四系坡积物覆盖;Ⅶ号矿带中共圈出3条矿体，其中主矿体长约275 m，含矿岩性为黑色薄层状含碳泥质灰岩夹含碳粉晶灰岩，矿体产状为175°～176°∠24°～32°，矿化不均匀，地表出露厚度0.7～1.50 m，Mn品位23.73%～32.40%，深部有5个钻探在Ⅰ号矿带北侧见到矿（化）体，推测为Ⅶ号矿带。

矿石结构主要为粒状结构、泥晶-微晶结构，以微晶结构为主;矿石构造主要为致密块状构造、块状构造、细网脉状构造、枝脉状、团块状构造和土状构造;矿石矿物以菱锰矿为主，见少量软锰矿、硬锰矿、水锰矿、锰方解石、锰白云石、蔷薇辉石、硼锰矿、铁锰矿、方铁锰矿。该矿床估算资源量已达中型规模，远景预计可达大型规模。

4  地球化学特征

4.1  主量元素特征

对奥尔托喀纳什锰矿床和穆呼锰矿床样品进行统计分析12。奥尔托喀纳什锰矿床边界品位（Mn≥10%）以上的样品499件，Mn算术平均品位35.07%，Fe平均含量1.723 5%，P平均含量0.202 2%，从地表往深部，P含量呈逐渐增大趋势，磷含量与锰矿石品位具正相关;SiO2平均含量12.36%，Cl-平均含量0.296 1%。P/Mn平均为0.005 8，Mn/Fe平均为32.75;（CaO+MgO）/（SiO2+Al2O3）的值为0.74，矿石类型为酸性，烧失量均值为22.73%;根据铁、锰、铬矿地质勘查规范《DZ/T 0200-2002》的标准，该矿床锰矿石工业类型为低铁中磷酸性碳酸锰矿石。穆呼锰矿床边界品位以上的样品253件，Mn算术平均品位24.16%，Fe平均含量1.806 5%，P平均含量0.127%，P/Mn平均为0.005 78，Mn/Fe平均为18.02（表1），主要矿体SiO2平均含量为13.5%，低于冶金用碳酸锰矿石工业指标（≤25%），烧失量均值为27.467%，（CaO+MgO）/（SiO2+Al2O3）的值为0.78，小于0.8，矿石类型为酸性;根据铁、锰、铬矿地质勘查规范《DZ/T 0200-2002》的标准，该矿床锰矿石工业类型为低铁中磷酸性碳酸锰矿石[5]。

碳酸盐岩Al2O3平均含量为4.72%，大陆地壳Al2O3平均含量为15.9%[6]。穆呼锰矿石Al2O3平均含量为1.4%，低于浅海碳酸盐岩的平均含量，矿化围岩Al2O3含量高达6.39%;奥尔托喀纳什锰矿石Al2O3平均含量为2.47%，矿化围岩Al2O3平均含量为8.04%。说明围岩形成于浅海环境，锰矿形成于较深的水环境中。前人经过大量研究认为，SiO2/Al2O3可作为区分岩石物源的重要参数，大陆地壳比值为3.6，接近这个比值的物源应以陆源为主，超过这个比值多是由热水活动和生物活动引起的[7]。穆呼锰矿石SiO2/Al2O3平均值为20.92，矿化围岩SiO2/Al2O3平均值为7.57;奥尔托喀纳什锰矿石SiO2/Al2O3平均值为6.48，矿化围岩SiO2/Al2O3平均值为7.7。说明两个矿床矿化围岩的形成环境相同，而穆呼锰矿的形成则与热水活动和生物作用关系更为密切。

4.2  微量元素特征

As，Sb和Ag的含量明显偏高，可作为热水沉积物的重要指标[8]。从样品平均含量的富集系数（样品含量/地壳丰度）来看，穆呼锰矿石中Ag元素的富集系数为7.43（表2），奥尔托喀纳什锰矿石中Ag元素的富集系数更是高达49.2，反映了热水沉积特征。Cu，Co，Ni，Zn等元素在熱液沉积环境下的富集程度比正常水成沉积环境下的富集程度低得多，一般热液沉积物的Co/Zn值很低，约为0.15[9，10]，而锰铁结核具高的Co/Zn值，约为2.5。区内锰矿岩石样品Co/Zn-（Cu+Co+Ni）相关性图上（图3-a），共26件样品（表3）点均落在或接近热液沉积区中，样品既有低的Co/Zn值，又具低的（Cu+Co+Ni）值，显示其形成过程受到了热液活动影响。

在Fe-Mn-（Ni+Cu+Co）×10三角图解上（图3-b），穆呼锰矿石绝大部分点都落入热水沉积区内，具有靠近Fe-Mn端元并由Fe端元趋向于Mn端元的明显态势，与热水沉积锰矿有相似特征，说明该锰矿为海底热水成因。

Co从地壳向地核迅速增加，Co在碳酸盐岩中平均值为0.1×10-6[11]。穆呼锰矿石Co含量18×10-6～40×10-6，平均为28×10-6;奥尔托喀纳什锰矿石Co含量为8×10-6～18×10-6，平均为9.7×10-6。两个矿床Co含量远大于碳酸盐岩克拉克值，这与海底喷流成因钴矿床及热水成因锰矿类似，可能是深部热水提供成矿物质的结果，说明矿质来源和深部物质关系密切[12-14]。Pb与热液作用关系密切[14]，碳酸盐岩Pb平均含量为9×10-6，大陆地壳为11×10-6，大洋地壳为0.8×10-6[6]。穆呼矿石Pb含量为2.00×10-6～529×10-6，平均为110.93×10-6;奥矿矿石Pb含量为8×10-6～368×10-6，平均为171.6×10-6。对比发现，两个矿床锰矿石的形成均与深源物质和热液作用关系密切。

热水沉积物因沉淀堆积过快无法吸取海水中大量的Th而导致富U贫Th[15]。大多数沉积岩中Th含量都高于U含量，而热水沉积岩中二者关系正好相反，由于热水沉积有较高的沉积速率，常常相对富含U，因此热水沉积矿床中U/Th>1[16，17]，而U/Th>1.25还代表了缺氧环境[18，19]。两个典型矿床中采集的9个样品中U/Th大于或等于1的有5个，平均为1.06，说明该区含锰岩系沉积速率较快，成矿处于缺氧的环境中且热水活动参与了成矿。在logU-logTh直角坐标图中，有5个点落入石化的铁锰沉积区，同时其他4个点落在普通远洋沉积区之外，进一步说明锰矿的形成和热水沉积关系密切，和陆源物质也有一定关系（图4）。奥尔托喀纳什和穆呼矿床矿石稀土总量在49.14×10-6～479.15×10-6之间1，平均为208.06×10-6，比北美页岩标准值（187.18×10-6）略高，矿石明显富集轻稀土，∑LREE/∑HREE平均值为5.12。稀土分布曲线较平稳，具明显的Ce正异常（图5），Eu异常不明显。矿石明显Ce正异常说明锰矿在氧化环境下沉淀富集。

4.3  C-O同位素特征

正常沉积碳酸盐岩δ13CV-PDB在0‰附近，生物藻类δ13CV-PDB为-12‰～-23‰，海泥有机质一般为-20‰，现代洋底热泉中溶解的碳同位素δ13CV-PDB则在-5‰～8‰之间[20]。奥尔托喀纳什和穆呼矿床锰矿石的     δ13CV-PDB为-10.3‰～-20.2‰，平均-14.9‰;围岩           δ13CV-PDB为-14.7‰～-3.4‰，平均-6.1‰;矿石中MnO含量与  δ13CV-PDB存在较强的相关性，MnO含量越高，δ13CV-PDB值越小（图6），反映了区内锰矿的形成与藻类等生物有机体关系密切。此外，矿体顶底板碳质泥岩中发育大量草莓状黄铁矿，也进一步说明了微生物在锰碳酸盐形成过程中起着至关重要的作用。

5  沉积环境与岩相分析

大型锰矿床的出现首先需要一个与海洋沟通受限制的封闭盆地，其次水介质的物理化学条件对锰的聚集起到决定性作用[21]。

玛尔坎苏锰成矿带赋矿地层为上石炭统喀拉阿特河组，发育浅海陆棚沉积环境的岩石组合，具典型海进地层沉积序列特征。锰矿层赋存于浅黑色含碳泥质灰岩中，且紧邻矿体下盘发育有碳质泥岩，说明锰矿体处于相对低洼地段，大量碳-泥质成分表明锰碳酸盐形成于相对还原环境。区内出露的砂屑、砾屑灰岩和生物碎屑灰岩中主要以泥晶方解石胶结，且不同程度地含有碳质和泥质胶结物，说明整体水动力条件不太强，锰沉积期主要是一种安静的深水沉积环境，含矿层和围岩中普遍分布星点状黄铁矿，说明成锰期处于一种安静、还原的水体环境。

岩性岩相和古生物证据表明，上石炭统喀拉阿特河组处于靠近陆缘的浅海坳陷带，并且经历了一次海侵事件，成锰期后海平面又稍有下降，整体上构成了一个完整的海侵-海退旋回。在这种环境中，初期水动力条件不是太强，但在风暴和潮汐的影响下能够得到动荡水体中的物质，形成碳质、泥质和泥晶方解石胶结的砂屑、砾屑灰岩和生物碎屑灰岩。成锰期海水变深，水体安静，碳质和泥质层可以沉积，形成含碳含泥质泥晶灰岩。

地球化学数据分析结果可得到同样的结论。围岩Al2O3平均含量接近于浅海碳酸盐岩平均含量，矿石Al2O3平均含量则低于碳酸盐岩克拉克值，且稀土元素特征参数Ce异常指示成锰期海水处于较强的还原环境。综合分析说明，围岩形成于大陆边缘正常浅海氧化水体，在逐步海侵的过程中，形成安静还原的水体环境，受陆源物质的影响也大大减小，也正是在该阶段锰质大量沉积成矿。

根据对玛尔坎苏锰成矿带2个典型矿床（穆呼和奥矿）的含矿地层分析表明，二者在岩性组合上具一致性，可分出含生物碎屑（角砾）岩段、含陆源碎屑砂质灰岩段和含黄铁矿含碳泥质灰岩段;与陆棚相、盆地边缘相沉积环境关系密切，成矿带上的其他矿（化）点（如苏萨尔布拉克、博托彦、博托彦、喀拉特等）也发育该套岩性组合，只是规模不及穆呼和奥矿。初步研究认为，玛尔坎苏锰成矿带含锰岩系底部为蜓类、珊瑚类等化石发育的生物碎屑灰岩或含陆源碎屑砂屑灰岩，而穆呼锰矿发育的角砾灰岩和竹叶状灰岩，反映相对高能的水动力环境，但直接赋矿围岩以浅黑色含黄铁矿薄层状的细晶、砂屑灰岩和碳质泥质灰岩为主，反映锰矿沉积于相对静水环境，推测含矿岩系经历了动荡水体向静水的变化，总体沉积成矿环境可能为浅海台地中的次级洼陷，锰矿成矿过程与海侵事件有关。总体看，玛尔坎苏碳酸盐錳成矿带属典型海相沉积型锰矿，初步认为其形成于浅海-滨浅海环境，而锰矿主体主要形成于较为稳定的浅海洼地环境。

6  锰矿带成矿地质条件与成矿规律

6.1  成矿条件分析

晚石炭世细碎屑岩-碳酸盐岩沉积建造为区内锰矿的主要赋存层位，已发现的锰矿床、矿点大部分产于该层位中，且成因类型均为海相沉积型。

玛尔坎苏锰成矿带赋矿地层发育浅海陆棚沉积环境的岩石组合，成矿期处于相对低洼地段，处于一种安静、还原的水体环境中，区内锰矿含矿层位总体较稳定，延伸长，且矿体厚度大，层位多，说明了区内锰矿形成时期构造环境总体稳定。受NS向逆冲推覆构造影响，玛尔坎苏地区形成背斜等构造，锰矿体分布于背斜的南北两翼，区域EW向乌赤别里山口等断裂与矿体展布方向基本一致，在空间上控制着锰矿床的分布。

成矿带含锰岩系中发育很多火山岩和凝灰岩夹层，近矿顶底板常可见到强蚀变火山岩或侵入岩脉出露，说明当时地壳活动频繁，海底火山作用强烈。在含锰岩系中还可见到碳质泥晶灰岩和粉晶灰岩的截然分界面，有些可达细晶灰岩程度，方解石等矿物颗粒明显结晶变好，这可能是由于海底火山活动或者阵发性热水喷流导致海水温度升高，方解石迅速重结晶形成粉晶-细晶灰岩。在粉晶-细晶灰岩中可见到自形长石，应该是海相火山喷发热水沉积的产物。另外，下石炭统乌鲁阿特组火山岩中Mn元素背景值较高，为可能的锰质来源母岩。总体而言，区内锰矿与火山作用关系密切。

6.2  成矿规律分析

成矿带中的锰矿床、矿（化）点均产于玛尔坎苏晚古生代弧后裂谷盆地的碳酸盐岩中，受地层层位控制，沿玛尔坎苏河两侧分布。总体来看，玛尔坎苏锰成矿带呈两端含锰岩系稳定、厚度大、矿化强，中间含锰岩系断续出露、厚度小、矿化弱的特征。据锰矿床（点）的赋矿层位、岩性和大地构造位置，矿体规模和矿石品位等将玛尔坎苏锰成矿带由西到东划分为3个成矿段。

①成矿带西段包括奥尔托喀纳什锰矿床、苏萨尔布拉克锰矿点，东西延伸长约7 km。区内出露地层有上石炭统喀拉阿特河组、二叠系、白垩系、新近系、第四系。矿床主体位于轴部近EW向的背斜北翼，断裂构造较发育，赋矿地层为上石炭统喀拉阿特河组，矿床主体由2条矿带组成，含锰岩系稳定，赋矿岩性相同，矿体延伸稳定，厚度大，矿石品位富，后期构造对矿体的改造和破坏影响较小，为整个玛尔坎苏锰成矿带成矿环境最好，资源规模最大的区域。

②成矿带中段包括恰特尔锰矿化点、琼喀纳什锰矿化点、莫北锰矿点、博托彦锰矿点、喀拉当格铁锰矿化点，东西延伸长约20 km，区内出露地层有石炭系、二叠系、白垩系、第四系，赋矿地层为上石炭统喀拉阿特河组、下二叠统玛尔坎雀库塞山组、中二叠统昆盖依套组。该段含锰岩系断续出露，赋矿岩性基本相同，矿点、矿化点较分散，构造发育，火山岩发育，矿体规模小，延伸不稳定，厚度小，矿石品位低，后期构造对矿体的改造和破坏影响较小。

③成矿带东段包括穆呼锰矿床、玛尔坎土锰矿床、卡拉特河锰矿化点，东西延伸长约8 km。区内出露地层有石炭系、二叠系、白垩系、新近系、第四系，褶皱和断裂构造十分发育，赋矿地层为上石炭统喀拉阿特河组，矿床主体由5条矿带组成。该段含锰岩系稳定，赋矿岩性在穆呼锰矿床、玛尔坎土锰矿床相同，但与卡拉特河锰矿化点有差异，矿体延伸稳定，厚度较大，矿石品位较富，后期构造对矿体的改造和破坏影响大。

7  結论

玛尔坎苏锰成矿带以石炭纪细碎屑岩-碳酸盐岩沉积建造为主，属于典型的海相沉积型锰矿。锰矿带含矿层位总体较稳定，矿体厚度大，品位富，矿石矿物以菱锰矿为主，属于低铁中磷类型;玛尔坎苏锰成矿带成锰期处于一种安静、还原的水体环境，锰质来源以深源物质为主，与火山活动、热水活动关系密切，形成于浅海-滨浅海环境。

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Abstract：In recent years，we has made a great breakthrough in the exploration of manganese ore in aketao County of Xinjiang that locates in the northwestern China，we discovered and evaluated the Maerkansu manganese ore belt.This metallogenic belt distributes along the upstream of Maerkansu River，with a length of more than 40 km from west to east.The metallogenic belt is mainly composed of the carboniferous fine clastic rock-carbonate sedimentary，Belonging to the typical marine sedimentarymanganese deposit.The metallogenic belt is stable with large thickness（Max 30.61 m） and rich grade（Average 24～35%， Max 68.5%）.The ore minerals are mainly rhodochrosite and belongs to a type of lowiron with middle phosphorus;The Maerkansu manganese metallogenic belt formed in a quiet and reductive water.The main source of manganese is deep matter，which is closely related to volcanic activity and hydrothermal activity.

Key words：Aketao;Maerkansu;Manganese deposit;Geology characteristic;Metallogenic conditions