西昆仑玛尔坎苏锰矿带找矿模型

金川 谢月桥 李玉飞 张阳

（新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第二地质大队喀什 844000）

1 区域地质背景

玛尔坎苏锰矿带大地构造位置处于秦祁昆造山系之西昆仑弧盆系的昆盖山晚古生代岛弧（Ⅲ—2-1）中，位于塔里木成矿省-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。地层发育较齐全，从元古宇到古生界、中生界、新生界均见，以古生界、新生界为主，中生界地层出露较少。整装勘查区一带地层系列分别属塔里木地层区、昆仑地层区和喀喇昆仑地层区。锰矿含矿地层主要为上石炭统喀拉阿特河组，次为下二叠统玛尔坎雀库塞山组。

2 控矿地质要素

2.1 岩相古地理条件

在晚石炭世为弧后裂谷盆地，其边缘相、浅海陆棚相主体为低能带，水体较深，锰矿层赋存于灰黑色含（黄铁矿、泥晶、微晶、亮晶）砂屑灰岩、灰黑色薄层状含（黄铁矿、泥质、炭质）（粉晶、微晶、泥晶）灰岩、灰黑色泥晶生物碎屑灰岩中，说明锰矿体处于相对低洼地段，大量炭-泥质成分表明含锰岩系形成于相对静止的碱性还原环境，沉积时间长，形成了一套厚度稳定的浅海相碳酸盐岩－碎屑岩沉积建造，其海侵阶段有利于在沉积层序中含碳泥质灰岩段形成沉积型锰矿。

2.2 控矿地层

含矿地层主要为上石炭统喀拉阿特河组，次为下二叠统玛尔坎雀库塞山组，含锰岩系为一套浅海相沉积的灰黑色含（黄铁矿、泥晶、微晶、亮晶）砂屑灰岩、灰黑色薄层状含（黄铁矿、泥质、炭质）（粉晶、微晶、泥晶）灰岩、灰黑色泥晶生物碎屑灰岩建造，层位稳定。

2.3 控矿构造

区内构造活动强烈，受后期构造影响，西昆仑造山带受强烈挤压，调查区一带整体发生推覆构造运动，使得晚石炭世含锰岩系发生大规模褶皱。西段奥尔托喀纳什锰矿床锰矿层赋存于背斜北翼；东段玛尔坎土锰矿床褶皱构造十分发育，致使地层及矿体形态非常复杂；矿体受后期逆冲推覆构造影响，致使矿体与两侧围岩发生明显滑脱，沿滑脱面发育大量方解石脉，强烈的后期构造使含锰地层局部出露地表，矿体也受到一定的破坏。

2.4 火山作用

区内含锰岩系中火山岩发育（以中性为主），有多层凝灰岩夹层，其下伏下石炭统乌鲁阿特组（C1w）为火山-沉积岩系建造，说明石炭纪地壳活动频繁，海底火山作用强烈，区域热场较强。区内含锰岩系中见有多层菱锰矿层，尤以穆呼矿床和玛尔坎土矿床为甚，且透镜状小矿体数量众多，中间以凝灰岩、碳质泥岩、灰岩为界，说明热水活动提供锰质不连续，表现多次活动断续供给和强烈分异的特征。区内含锰岩系中粉晶-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。综合分析认为，区内锰质来源和火山活动、热水喷流有关。

2.5 生物作用

矿石中存在鲕粒结构，围岩中发现的草莓状黄铁矿，说明生物活动参与了成矿，尤其是海洋藻类。海洋生物的作用首先表现在它们可以大量吸附锰质，达到富集成矿物质的效果。另外，其呼吸作用产生的CO2也有利于菱锰矿的形成。

2.6 叠加改造作用

石炭纪以后的构造作用使含锰岩系褶皱上升地表，发生强烈的变形，同生的锰矿被风化、淋滤、迁移，后期的热液活动对含锰岩系起到了一定的改造作用，形成了与含硅质流体有关的水硅锰镁矿、红锰铁矿、水锰矿、硫锰矿、锰方解石（脉）及蔷薇辉石等。另外，菱锰矿遭受后期热液作用影响形成软锰矿。

3 成矿机制

结合前人研究资料分析，玛尔坎苏锰矿带具有“内源外生”特点，经历了先成锰氧化物或氢氧化物被还原转化成菱锰矿的过程。有机质更为强烈的还原作用是富锰矿形成的重要机制。

4 找矿标志

岩相古地理标志：锰矿床多形成于晚石炭世弧后裂谷盆地浅海碳酸盐岩台地相，海侵阶段的相对静止碱性还原环境有利于成矿。

层位及岩石标志：上石炭统喀拉阿特河组是锰矿产出的主要层位，直接顶底板均为含碳泥晶灰岩，黄铁矿的出现也是重要的找矿标志。锰矿体受风化作用在地表呈黑色条带，可作为重要的露头标志；间接标志为上盘二叠系的灰绿色蚀变安山岩。

构造标志：受南北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，但由于挤压强烈，两翼尤其是南翼会形成倒转向斜等。另外，区域东西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，是寻找锰矿床的重要标志。

遥感标志：SPOT7 等高分遥感数据对于该区域灰岩、砂岩、砾岩、火山碎屑岩、冲积物等岩性解译，以及断裂等线性构造解译均具有较好的效果，可作为重要的间接找矿标志。对Landsat8 等数据采用主成分法提取的羟基异常、铁染异常信息，以及采用光谱角法使用菱锰矿、软锰矿光谱提取的锰矿蚀变异常也可作为间接标志。

物探标志：锰矿体反应为“中低阻高极化、局部高重弱磁”组合异常特征。锰矿体顶底板碳质明显富集，激电中梯视极化率异常是寻找锰矿床的直接找矿标志。电磁测深（CSAMT）可定性使用ρ=3000Ω·m等值线划分C2k地层分布范围，圈定成矿有利部位，也可作为间接找矿标志。

地球化学标志：玛尔坎苏一带水系沉积物中Mn元素含量相对于我国高寒山区富集系数为1.58，变异系数为3.57，空间分布极不均匀，有利于Mn 富集成矿。矿带处于西昆仑逆冲推覆前冲带，剥蚀程度高，先成锰矿床、矿点易于出露地表，西昆仑地区物理风化强烈，水系沉积物中含Mn矿物可持续接受补给，形成规模大、强度高的Mn异常，是寻找锰矿床的直接找矿标志。

5 找矿模型

通过对区内锰矿地质特征、控矿因素、成矿机制、找矿标志等方面的充分发掘和综合分析，并确定了找矿标志和找矿方法的最佳组合，最终总结找矿要素（表1），建立了区域锰矿找矿模型（图1）。

图1 沉积型锰矿找矿模型图

表1 海相沉积型锰矿找矿要素表