新疆东天山东段锰矿矿床成因及找矿方向浅析

2021-04-21范磊善孙耀锋

新疆有色金属 2021年1期

范磊善孙耀锋

（新疆维吾尔自治区地质调查院乌鲁木齐 830000）

随着国内锰矿资源需求不断增大，中国锰矿的后备资源难以跟上现代化建设的步伐，中国对锰的需求呈不断上升的趋势，尤其是富锰矿和优质锰矿资源。1983年，我国开始进口锰矿，从2010年开始，我国进口锰矿石年增率超过45%，2010 年突破1000万吨，2015年甚至高达60%，且是48%以上的富锰矿石。中国贫锰矿石资源量占全国的93.6%，富锰矿石仅占6.4%，中国锰矿石平均品位约21%，优质锰矿一直是我国的战略资源和紧缺矿种,也是近期地质勘查的主攻矿种之一。

东天山是目前新疆矿床（点）分布最多、规模最大的地区，也是最具找矿潜力的地区，虽然工作程度较高，但主攻矿种主要为金、铜镍、铅锌、铁和磷钒等矿产，对于锰矿勘查的重视程度不够。目前全国初步划分出11 个锰矿成矿带，研究区位于西天山成矿带与祁连成矿带之间，锰矿找矿潜力巨大；而在新一轮国土资源大调查实施过程中,新疆在铁、铜、镍、金、铅、锌及稀有金属等矿种的勘查中取得了巨大的找矿成果,但在锰矿勘查方面进展不大。虽然东天山一带自20世纪60年代初便发现大水钴锰矿，随后其周围也发现较多锰矿线索，锰品位一般在10%-40%之间，但因矿体规模小，形态不稳定，锰矿石品位变化大，锰矿深部延伸不明等因素，一直制约着研究区的锰矿勘查工作，而随着近年来该区三架山南锰矿点、隆鼓锰矿点、盐池西锰矿点等一批新的锰矿点的发现，对该区锰矿的研究再次进入一个新的热潮，本次通过对三架山锰矿、盐池西锰矿等的研究，进一步梳理该区锰矿的成矿规律，找矿方法，对该区锰矿勘查提供一些新思路。

1 地质概况

研究区横跨北天山、中天山和北山三大地理区，大地构造位置处于哈萨克斯坦-准噶尔板块与塔里木板块（Ⅲ级）的结合部位（以红柳河断裂为界），由北向南依次分布康古尔（塔格）-苦水缝合带，雅满苏晚古生代岛弧带，中天山地块，塔里木微板块之北山裂谷带四个Ⅲ级构造单元。自震旦纪以来,本区经历多次的构造运动,由南北向拉张或挤压为主的构造应力场形成了以东西向为主的断裂构造体系。区内红柳河主断裂呈北东东向展布,以逆断层为主,构成次级构造单元的分界线。褶皱构造也较发育,以近东西向排列的复背斜和复向斜为主。

区内地层出露齐全，太古界、远古界、寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、古近系、新近系地层均有出露，赋矿地层主要为蓟县系平头山组、下寒武统双鹰山组、上石炭统梧桐窝子组，含锰岩系主要有含碳石英板岩、泥质岩和黑色岩系,其次是硅质岩-灰岩和杂色泥岩等。

2 锰矿带划分及矿点特征

目前具有进一步工作价值的锰矿点主要位于东天山东段，北起苦水混杂岩带，南至塔里木古板块塔北陆缘活动带红柳河裂陷槽-北山地块均有涉及，出露地层较为复杂，在研究区疏密分布锰矿点（矿化点）25处，含矿岩石主要为变质的碎屑岩及碳酸盐岩等，由矿点分布位置及地质背景的差异，可将这些锰矿（化）点划分为景峡、盐滩-红柳河、磁海-三架山锰3个锰矿带（图1），盐滩-红柳河锰矿带与磁海-三架山锰矿带的地质背景具有较大的相似性，均分布于北山地块中，含矿岩石主要为寒武系深灰色石英板岩，景峡锰矿带则位于苦水混杂岩带与雅满苏晚古生代岛弧带中，含矿岩石为石炭系正常碎屑岩、硅质岩（铁碧玉岩）及少量灰岩、玄武岩，现从三条锰矿带中各选一处较为典型的矿点进行特征描述：

2.1 雅东锰矿点

雅东铁锰矿位于准噶尔-吐哈地块-觉罗塔格晚古生代裂陷槽-康古尔海槽内，侵入岩主要为二叠世二长花岗岩、石英闪长岩、钾长花岗岩等，断裂、褶皱构造发育呈近东西向-北东东向展布，区域断裂以苦水断裂、雅满苏断裂和阿其克库都克断裂。出露主要地层以上古生界为主，从老到新依次为下石炭统雅满苏组（C1y）、下石炭统干墩岩组（C1g）、上石炭统梧桐窝子岩组（C2w）。区内的锰矿主要赋存于上石炭统梧桐窝子岩组二段内。总体呈一向北陡倾的单斜状，构造线方向近东西向。梧桐窝子岩组二段岩性较复杂，以变质碎屑沉积岩为主，局部夹有砾岩、灰岩等。矿石多为致密块状，质地坚硬，含锰矿物主要为硬锰矿、软锰矿、针铁矿、水针铁矿，以及微量的黄铁矿、磁黄铁矿，结晶程度好，常呈自形晶，粒度粗。脉石矿物有石英、雯石、石膏等，石英多呈细脉状、网脉状穿插分布，锰矿石结构类型相对简单，有细粒状、粉末矿石构造多样，有皮壳状、同心环带状、土状等。围岩蚀变为褐铁矿化、黄钾铁钒化，硅化、碳酸盐岩化。

图1 东天山锰矿分布图

赋存于上石炭统梧桐窝子岩组第二岩性段硅质粉砂岩内。初步圈定6个层状或透镜状铁锰矿体，单矿体规模东西延伸300～800 米，宽0.3～4.5 米，其中FeMn-6 矿体规模最大，长800 米，视厚8.5 米，产状10°∠85°。矿体与围岩为整合接触，顶板为强劈理化变质砂岩、底板为绢云母化粉砂岩、硅质粉砂岩等。锰品位15%～27%，铁品位16%～21%。矿石中主要锰矿物为硬锰矿，次为软锰矿，为氧化锰矿石，品位变化较大，初步确定矿石工业类型为冶金用锰矿石。

2.2 盐池西锰矿点

矿区出露的地层有蓟县系平头山组（Jxp），岩性为灰白色-灰黄色大理岩、硅化大理岩；寒武系上统双鹰山组（∈1s），岩性为灰黑色-黑色硅质板岩、含碳硅质板岩、碳质板岩；志留系下统黑尖山组（S1h），岩性为灰色-灰黄色岩屑砂岩夹粉砂岩；二叠系下统红柳河组（P1h），岩性为灰黄色粗-细砂岩夹安山岩，新近系库车组（N2k）泥岩、粉砂岩和第四系冲洪积物。构造主要为北东向的红柳河大断裂及派生的次级断裂。岩浆岩较不发育，见少量闪长岩和石英脉侵入到黑尖山组中。

盐池西1 号矿（化）点产于寒武系下统双鹰山组黑色含碳硅质板岩中，该套硅质板岩，出露厚度5～15米，北东向展布，延伸长度400米，出露不连续。矿化带长200 米，最宽处3 米，矿石比重和硬度大，呈块状，见钢灰色金属光泽，向东追索，矿化减弱。在该矿带东西两端各采一个化学样控制，结果Mn：35.70%～45.40%，Co：0.080%～0.082%，Cu：0.091%～0.14%，Zn：0.46%～0.48%，Mo：0.066%～0.073%。

2.3 三架山南锰矿点

矿点位于三架山韧性剪切带（次级断裂）附近，出露地层为蓟县系平头山组（Jxp），岩性为灰白色-灰黄色大理岩、硅化大理岩；寒武系上统双鹰山组（∈1s），岩性为灰黑色-黑色硅质板岩、含碳硅质板岩、碳质板岩；岩石普遍具有明显的变质变形构造；Mn地球化学背景值较高，蚀变带沿三架山韧性剪切带分布，长度大于1km，宽10-50m，具有良好的成矿前景。

初步认为钴锰矿（化）体分布沿三架山韧性剪切带呈不规则囊状、带状、串珠状分布，韧性剪切带为其提供了容矿空间，两条探槽控制矿体三条，赋矿岩石为碎裂锰矿化碳酸盐化硅质岩、石英岩和锰矿化大理岩，矿体顶板为寒武系双鹰山组深灰色石英片岩，底板为蓟县系平头山组大理岩；矿体宽2.0-5.1m，矿体品位Mn：17.40%-30.70%，平均品位20.07%，钴矿体1 条，宽5.1m，Co 含量0.011%-0.032%，平均品位0.023%，此外，Zn元素接近矿化品位，矿石矿物以硬锰矿为主，兼有少量软锰矿、黄铁矿，褐铁矿，脉石矿物主要为方解石、白云石、石英；蚀变主要为硅化及褐铁矿化；目前认为该锰矿点为沉积变质性锰矿或遭受次生氧化改造的海相沉积型锰矿床，矿化蚀变带规模较大，具成大矿的潜力。

3 锰矿成因类型

通过野外地质调查与地质资料分析，在目前三个锰矿带中，矿体形态基本呈不规则状、透镜体状、似层状、带状、串珠状等小夹层产于岩层中，锰品位变化大，一般在10%-35%之间。在成矿环境和成矿时代上，盐滩-红柳河锰矿带与磁海-三架山锰矿带相似，为寒武系黑色岩系形成的沉积变质型锰矿，而景峡锰矿带属石炭系由于火山活动形成的喷发-沉积型锰矿，赋矿地层为一套碧玉建造，与海相基性火山岩互层，并夹有陆源碎屑岩；主要特征为：①喷发岩-沉积岩层系往往是基性火山岩在下，沉积岩在上，其中沉积岩以细砂岩、碧玉岩和硅质岩为主；②锰铁共生于同一个矿床，出现部位位于基性喷发活动较弱，以沉积为主的凹地；③碧玉岩以紫红色为主，由硅质、玉髓、放射虫组成，与铁锰矿层关系密切；④锰矿层和含铁锰砂岩等组成薄条带状互层；⑤矿石具铁高、磷低，含硫0.67%-1.03%，少量的铅锌。

图2 东天山锰矿成矿模式图

盐滩-红柳河锰矿带与磁海-三架山锰矿带矿石矿物以硬锰矿为主，兼有少量的褐锰矿、软锰矿、菱锰矿，以氧化环境为主，局部为还原环境；可以反映盆地边缘向深海存在着由氧化过渡到还原的环境变化；化学成分上，除铁锰外，还含有一定量的钴、镍、铅、锌等伴生有益元素，多种金属元素的富集，可能由于成矿元素比重较大，在重力分选条件下形成富集。

锰矿床的形成是充足的成矿物源在重力的作用下，以一定的方式搬运至（水底）低洼处形成富集，再经过一定的温度、压力（岩浆作用或构造作用）下，形成的矿体或矿化体；而北山裂谷带多期次的拉伸构造运动对锰矿的成矿影响深远，对前期形成的沉积锰矿床进行改造，为次生富集阶段提供条件，一方面为物源提供必要的容矿空间，同时，为锰矿的形成提供必要的能量，锰矿成矿模式图见图2。