湖南省通天庙地区铁锰矿床类型、控矿规律及找矿方向

2020-05-09陈长江黎原胡斯琪詹峻一

国土资源导刊 2020年1期

陈长江黎原胡斯琪詹峻一

摘要湖南省通天庙地区主要见有三种类型铁锰矿床：风化淋滤型、沉积型及铁帽型。它们分别受控于不同地质条件：风化淋滤型主要受第四系地层或构造盆地控制;沉积型主要受二叠系、石炭系和泥盆系地层控制;铁帽型主要受泥盆系地层和构造控制，因此，在本区内寻找以上三种类型的铁锰矿床，特别注意在第四系、二叠系、泥盆系地层中和构造盆地叠加部位。

关键词铁锰矿床类型;控矿因素;找矿方向;通天庙地区

中图分类号：P618.3 文献标识码：A

Abstract： There are three types of iron and manganese deposits in tongtianmiao area， Hunan Province： weathering leaching type， sedimentary type and gossan type. They are respectively controlled by different geological conditions： the weathering and leaching type is mainly controlled by Quaternary strata or structural basins; the sedimentary type is mainly controlled by Permian， Carboniferous and Devonian strata; the gossan type is mainly controlled by Devonian strata and structures. Therefore， the above three types of iron and manganese deposits are searched in this area， especially in Quaternary， Permian and Devonian strata and the superimposed part of the structural basin.

Keywords： Types of iron and manganese deposits; Ore-controlling factors; Prospecting direction; Tongtian temple area

湖南省通天庙地区铁锰矿在区内占有重要位置，见有铁锰矿床50余处，其中大型1处，中型3处、小型4处。随着找矿工作的深入，除已探明的太平、毛俊等大型铁锰矿床外，又发现了一批具大中型找矿前景的铁锰矿产地，显示出该区仍具有较大的找矿潜力。

1 成矿地质背景

通天庙地区属于华南褶皱系（Ⅰ级）、赣湘桂粤褶皱带（Ⅱ级）、湘南加里东-印支穿插褶皱带（Ⅲ级）、新田-藍山印支褶皱带（Ⅳ级），九嶷山岩体北侧，是南岭成矿带中段北缘的重要组成部分。

1.1 地层

区内除缺失志留系地层外，从震旦系至第四系地层均有分布。其中以泥盆系、石炭系、二叠系及第四系地层出露最全，分布最广（图1）。区内铁、锰矿产95%以上矿床（化）点位于第四系、二叠系和泥盆系地层中。

1.2 构造

区内构造活动强烈，断层构造主要发育北东向、南北向、北西向、东西向四组。褶皱构造主要有紧闭型、半开阔-紧闭型、开阔型等三种。

1.3 岩浆岩

区内岩浆活动频繁，产出时代为加里东期至燕山期，主要有石头桥岩体、水莲角岩体、沙子岭岩体、西山岩体及金鸡岭岩体等。岩浆具多期次、多阶段活动特点。

总之，该区成矿地质条件较好。第四系、二叠系、泥盆系等层位的含铁锰质岩层为成矿提供了物质基础，区内发育的构造，尤其向斜构造形成的低洼盆地，为区内铁锰矿床的形成提供了储矿空间。

2 矿床类型及地质特征

2.1 铁锰矿床类型的划分

通天庙地区新发现长坪铁锰矿、塘村菱铁矿、小胡-乐塘锰矿和已发现的太平铁锰矿、毛俊铁锰等50余处矿床（点），按其矿化特征，矿石类型和成因等分为风化淋滤型、沉积型及铁帽型三类（表1）。

2.2 主要矿床地质特征

下面，简述三个类型的代表性矿床地质特征。

2.2.1 毛俊铁锰矿床

（1）矿区地质概况

区内为第四系红土层所覆盖（图2）。该区含矿岩系为第四系残坡积物，含矿岩系下伏地层为泥盆系棋梓桥组和黄公塘组，区内构造属新嘉复背斜与袁家凹向斜过渡部位。

（2）矿体地质特征

含矿岩系可划分为三个段：上段为红褐色粘土。中段为含锰铁粘土夹结核状铁锰矿层，为上矿层，厚度为0～13.0m。呈似层状、透镜状，产状近于水平。下段为土状铁锰矿层，为本区主矿层，为下矿层，厚度为0～29.59m。

区内控制土状铁锰矿体5个，各矿体地质特征（详见表2）：

土状铁锰矿层赋存于第四系残坡积物下部。矿层为厚层状，局部夹浅红褐色锰铁结核和锰铁碎块。矿石均匀分布，呈层状、似层状，近水平产出。

土状铁锰矿石呈褐黑色，松散土状，可塑性差。矿石中各种矿物粒度细小，混杂紧密共生。矿石呈微～细粒状结构，土状构造。

矿石矿物有褐铁矿、赤铁矿、软锰矿、硬锰矿等。

褐铁矿：主要成分为针铁矿、水针铁矿、水赤铁矿，呈不规则的针状、片状集合体矿物，多呈胶状体，其存在形式有三种，①多孔状褐铁矿;②不规则细粒状褐铁矿;③粘土质褐铁矿或铁锰质高岭土，该类为主要矿石矿物类型。

软锰矿、硬锰矿：赋存状态大致三种，①微粒与铁质、粘土混杂共生;②细星散状分布于粘土质褐铁矿及铁质高岭土中;③细脉状穿插于褐铁矿石中。

2.2.2 小胡-乐塘锰矿床

（1）矿区地质概况

矿区位于袁家向斜东翼，地层呈单斜展布，自东向西依次出露石炭系、二叠系、三叠系。岩层走向北东，倾向290°-310°，倾角25°-45°。区内断层主要表现为北东向和北西西向两组。

（2）矿体地质特征

含锰地层为二叠系孤峰组。其下段为一套灰黑色页岩、钙质粘土岩;上段为灰黑色含炭泥质硅质岩、泥砂质页岩夹含锰灰岩（锰矿层）构成。

含锰灰岩（矿层）沿走向呈豆荚状、扁豆状、透镜状、似层状产出，其延伸长度约40km，厚度3-7m。剖面上，透镜状、扁豆状矿体在顶部;豆荚状及透镜状矿体在中部;似层状矿体在下部（图4）。

豆荚状矿体最厚30cm，最薄5cm，膨胀间距20-50cm，透镜状矿体断续产出，最厚35cm，最薄处1-2cm，长90-210cm，两透镜体间距100-300cm（图5）。

似层状矿体最厚30cm，最薄25cm，一般厚10-25cm，产出与上下围岩一致。

矿石矿物有菱锰矿、软锰矿、硬锰矿，以菱锰矿为主，原生菱锰矿石为隐晶质结构;土状、鲕状及豆状、致密块状构造。

2.2.3 水源头褐铁矿床

（1）矿区地质概况

区内仅见泥盆系地层。构造主要为北西向、北东向两组断层以及开阔型背斜。背斜轴向近南北，褶皱西翼岩层被北西向断层破坏，部分地层缺失。

（2）矿体地质特征

褐铁矿体赋存于泥盆系跳马涧组底部含铁质含砾砂岩，产出形态主要呈被盖状、似层状、透镜状。剖面上矿体呈漏斗状，矿体走向约45°，北东端倾向南西，南西端倾向北东，倾角40-65°，矿体走向长约280m，水平出露最大宽度47m，并由中间向两端逐渐变窄尖灭，厚度最大36.84m，最薄2.5m。

矿石矿物主要为褐铁矿、赤铁矿，次要有针铁矿、黄铁矿、硬锰矿及软锰矿等。脉石矿物主要为石英、粘土矿物及绿泥石等。

矿石主要呈隐晶质胶状、针状、细鳞片状结构;构造主要为蜂窝状、土状、同心环状，其次为皮壳状、多孔状、网格状等。

3 控矿因素分析

如前所述，通天庙地区铁锰矿床受到多种因素的控制，其中地层、沉积环境、构造及表生风化作用对区内铁锰矿床起到控制作用。

3.1 地层对成矿作用的控制

3.1.1 第四系

区内大部分铁锰矿床（点）分布在第四系地层，例如著名的蓝山县太平铁锰矿、毛俊铁锰矿等大型矿床，区内第四系分布广泛，在太平—毛俊、西华山—长坪一带第四系红土层中铁锰含量较高。从上至下主要岩性为：红（黄）色粘土、黄褐色含铁锰粘土、结核状铁锰矿、黑褐色含锰铁粘土、土状铁锰矿。

3.1.2 二叠系

二叠系亦是区内铁锰矿床的最重要含矿层位。区内沉积型铁锰矿床基本产于二叠系孤峰组，孤峰组中上部主要为含锰页岩、含铁锰灰岩和含铁锰硅质灰岩，厚度一般26-53m。W（TFe）=0.5%-8.3%，W（Mn）=2.2%-17.99%。

3.1.3 泥盆系

泥盆系地层是区内矿床的主要控矿层位，亦是矿源层。跳马涧组下部为含铁砂岩、含铁底砾岩;棋梓桥组早期和黄公塘组为一套含铁锰的碳酸岩盐，主要由白云岩、白云质灰岩及层状含铁锰白云质灰岩、透镜状含锰白云岩、含锰菱铁矿等组成。该层位碳酸岩盐建造中铁、锰具有较高的背景值。在太平-毛俊一带W（Mn）=2%-5%，W（TFe）=2.18%-5.00%。

3.2 沉积环境对成矿作用的控制

加里东运动之后，区内成铁、锰作用受裂谷演化阶段控制。泥盆系早期海水开始由南西向北东进入本区，在局部地区接受了滨岸砂岩及含砾砂岩的沉积，泥盆系中期基底为低山丘陵地貌，沉积以潮坪-泻湖、混积陆棚的碎屑岩相及混积岩相为主，局部地段沉积质差而薄的铁矿层。棋梓桥早期，区内大部分地区处于开阔浅海相，由碳酸盐台地和台沟组成，在台沟部位沉积了含铁锰的碳酸盐岩矿胚层（矿源层），在隆起部位沉积了含铁锰白云岩（矿源层）。至二叠系孤峰期，大部分地区沉积了深水相硅质岩，在盆地边部沉积了灰质-碳酸锰矿层。

3.3 构造对成矿作用的控制

区内主要控矿构造为袁家复式向斜、汪井向斜等。袁家复式向斜、汪井向斜次级褶皱紧密，具复式、线状、倒转等特点，层间挠曲、揉皱发育，铁锰矿层随地层强烈揉皱，次级背斜揉皱十分发育，使铁锰矿层多次反复出现，矿层变厚;而次级向斜的两翼层间挠曲发育，在挠曲变缓部位及向斜核部矿层变厚，表明褶皱构造严格控制了铁锰矿层的展布和形态。区内大部分风化淋滤型、沉积型铁锰矿床（点）严格受向斜构造盆地控制。

区内断层构造发育，对铁锰矿层有一定的破坏作用，同时又为铁锰矿层的后期改造提供热液通道，使矿体变富。

3.4 表生风化对成矿作用的控制

表生风化作用是形成风化淋滤型铁锰矿床的重要因素。

通天庙地区属亚热带气候，高温多雨，微生物活动频繁，为原生铁锰矿石的氧化分解和生物化学作用以及钙、镁等元素的淋失，形成氧化铁锰矿石提供了条件，易形成高品位，延伸大的风化淋滤型矿床。此外，区内常年植被茂盛，对已形成的氧化矿石起到保护作用，使其不被剥蚀而保留下来，形成规模较大的风化淋滤型矿床。

纵观氧化铁锰矿的形成条件和富集因素，归结起来最为重要的条件是矿源层中有价铁锰元素的含量和表生风化作用。前者是提供物质，后者是提供成矿富集的动力因素，两者密切结合，控制着本区氧化铁锰矿的形成和分布。

4 找矿方向

通过对通天庙地区铁锰矿床类型及其成矿特征的论述，控矿因素的分析，湖南通天庙地区铁锰矿找矿应从以下几个方面入手：

1、重视向斜盆地，向斜盆地多形成低洼地貌，为铁锰矿的形成提供了有利的储矿空间，进而影响着铁锰矿床（点）的分布。区内袁家复式向斜、汪井向斜是寻找铁锰矿的主要找矿方向。

2、地层控矿，第四系含铁锰质红土层、二叠系孤峰组含铁锰泥质硅质岩及锰质岩、黄公塘组和棋梓桥组一套含铁锰的碳酸岩盐是区内铁锰矿体主要赋矿层位，是寻找铁、锰矿体的有利地段。

5 结论

通过对通天庙地区铁锰矿床的研究、分析和归纳，得到如下几点结论：

1、湖南省通天庙地区的含锰地层为：第四系白水江组含铁锰质粘土;二叠系孤峰组含铁锰泥质硅质岩及锰质岩系;泥盆系跳马涧组含铁锰砂岩系及黄公塘组、棋梓橋组一套含铁锰的碳酸岩盐。