鄂东北孙冲锰矿床地质特征及找矿前景

尤静静，蒋之飞，陈 松，杨载熙，刘 锐

(1. 湖北省地质局 第六地质大队，湖北 孝感 432000； 2. 中国地质大学(武汉)资源学院，湖北 武汉 430074)

0 前 言

鄂东北孙冲锰矿地理坐标为东经115.523 0°～115.545 2°，北纬30.243 9°～30.260 1°，辖属湖北省蕲春县。本区处于鄂东北地区广水—孝昌—黄陂—蕲春元古代沉积变质锰矿远景区内[1]，结合以往区内基础地质工作成果，以及自2018年以来湖北省地质局第六地质大队开展的湖北省蕲春县孙冲矿区锰矿预查以及综合研究工作，认为研究区锰矿具有较大的找矿潜力。因此，本文在已有工作基础上，对区内的地质特征、控矿因素、找矿标志以及找矿前景进行了研究探讨，旨在为该区及周边类似矿床的勘查工作提供借鉴。

1 矿区地质

1.1 地层

孙冲锰矿区位于湖北省东南部蕲春县北东直距约60 km的孙冲和大竹冲一带，出露地层主要为前寒武纪变质岩系，有古元古界大别岩群、新元古界红安岩群黄麦岭组及第四系(见图2)[7]，其中红安岩群黄麦岭岩组是本区的赋矿层位，约占区内总面积的90%以上。根据岩性组合、原岩性质及区域对比特征将区内黄麦岭岩组划分为上下两段。

黄麦岭岩组上段(Pt3h2)：广泛分布于孙冲倒转复向斜核部和三房湾倒转向斜两翼，在区内出露广泛。岩性主要为二云斜长变粒岩、黑云角闪斜长变粒岩、厚层状大理岩、白云母斜长变粒岩夹白云母石英片岩等，原岩为一套碎屑岩—碳酸岩组合，总体走向呈北东向或近东西向，倾向南、南东，倾角40(°)～70(°)。北部与大别岩群呈断层接触。

1 第四系；2 新元古界红安群黄麦岭组上段；3 新元古界红安群黄麦岭组下段；4 古元古界大别岩群；5 片麻状二长花岗岩；6 片麻状黑云二长花岗岩；7 片麻状二云二长花岗岩；8 变基性岩；9 花岗斑岩脉；10 磷灰岩；11 断层；12 韧性剪切带；13 水系沉积物异常；14 研究区位置

1 第四系；2 新元古界红安群黄麦岭组上段；3 新元古界红安群黄麦岭组下段；4 古元古界大别岩群；5 变基性岩；6 花岗斑岩脉；7 花岗细晶岩脉；8 实测及推测断层；9 地质界线；10 含磷锰矿层；11 锰矿体及编号

黄麦岭岩组下段(Pt3h1)：出露于矿区中部三房湾倒转向斜核部三房湾—郑家湾—曹家湾一带，平面上呈一个横卧的“U”型。其为本区主要的含锰地层，赋矿岩性主要有含锰白云石大理岩、含锰二云片岩。原岩为一套浅海斜坡相(或海盆)化学沉积和含泥质碎屑岩类。总体走向北东东或近东西向，倾向整体向南或南南东，倾角42(°)～67(°)。该段是区内磷、锰矿的主要赋矿层位(见图2)。

1.2 构造

矿区受区域上北西向和北东向剪切带或深大断裂带所围限，区内发育有近东西向韧性剪切带(F1)，3条左行走滑断层即杨家湾断层(F2)、刘家湾断层(F3)和何家湾断层(F4)。

此外，矿区内褶皱构造较为发育，整体呈现为一倒转向斜构造，区域上属孙冲倒转复向斜的一部分，向斜南北两冀地层均为红安岩群黄麦岭岩组上段，总体倾向110(°)～170(°)，倾角58(°)～62(°)，南冀为倒转冀，核部为红安岩群黄麦岭岩组下段，总倾向110(°)～160(°)，倾角55(°)～70(°)。褶皱枢纽呈北东东—近东西向展布。区内磷锰矿主要赋存于向斜近核部黄麦岭岩组下段中。根据已有工程揭露分析，锰矿体遭受了强烈的褶皱变形。

1.3 岩浆岩

区内岩浆岩不发育，仅见不同时期的脉岩出露，岩性主要有花岗斑岩脉、花岗闪长斑岩脉和变基性岩脉等，侵入到红安岩群黄麦岭岩组中，宽3～10 m不等，走向大致为近东西向或北东东向，多为顺层侵入，与围岩产状基本一致，酸性岩脉区内出露长度最长约2.8 km，变基性岩脉地表多呈透镜状。

2 矿床地质

2.1 含锰岩系特征

黄麦岭岩组下段(Pt3h1)俗称“含锰岩系”[8]，是孙冲锰矿床的赋矿层位(见图2)。该含磷锰岩系岩性组合主要有：(磷锰矿化)黑(白)云母石英片岩、(磷锰矿化)二云石英片岩、(磷锰矿化)黑云片岩、(磷矿化)二云斜长变粒岩、(磷锰矿化)大理岩和锰土等，其中锰矿主要产出于大理岩及其附近围岩中。

通过地表追索与槽探工程控制，已发现该含磷锰建造中至少存在上、下两个含磷锰矿层(见图2)，其中上含矿层宽度约60～180 m，长度约5.29 km，产状与围岩基本一致，平面图上呈“S”形展布，两端自然尖灭，总体倾向南东或南西；下含矿层宽度约30～50 m，长度约2.26 km，产状与围岩基本一致，平面图上呈“S”形展布，总体倾向南东或南西。

2.2 主要矿体特征

研究区共圈定锰矿(化)体16条，磷矿体11条。锰矿体多呈似层状，长约110～540 m，厚度0.63～6.20 m，单工程平均品位为10.51%～28.34%，最大控制斜深106 m；磷矿体主要呈层状、似层状，长260～1 260 m，厚度1.04～13.23 m，单工程平均品位5.16%～13.31%，最大控制斜深130 m。其含矿围岩岩性主要为二云石英片岩、二云片岩和白云石大理岩。现将主要锰矿体特征介绍如下。

1)MnⅠ号锰矿体：呈脉状、似层状，其走向北东向，倾向南，倾角45(°)～69(°)，产状与围岩基本一致。矿体地表出露长度约300 m，宽约1～3 m，厚度0.89～1.56 m，Mn平均品位10.74%～25.38%，矿体中间被第四系掩盖，东西两端根据地表锰矿化情况自然尖灭。后期的岩脉顺层侵入，对该矿体有部分影响作用。已有钻孔显示，矿体有向深部稳定延伸的趋势。

2)MnⅡ号锰矿体：矿体呈脉状、透镜状和似层状，走向近东西向，倾向南或南南西，倾角57(°)，产状与围岩基本一致。矿体地表可见长度约600 m，宽3～5 m，厚度0.99～1.3 m，Mn最高品位22.12%，平均品位10.93%～19.72%。已有钻孔显示，矿体有向深部稳定延伸且厚度具有增大趋势。

3)MnⅢ号锰矿体：呈似层状，整体走向北东东向，倾向南或南南东，倾角53(°)～65(°)，顺层产出，产状与围岩基本一致。矿体地表可见长度大于1 200 m，宽约2～10 m，厚度0.68～2.32 m，Mn最高品位26.88%，平均品位13.38%～25.67%。矿体局部被第四系所掩盖，锰矿化延续较为稳定，标志层明显。

2.3 矿石特征

矿区内锰矿石类型主要大理岩型锰矿石。矿石矿物主要为菱锰矿、软锰矿和硬锰矿等，脉石矿物主要为石英、白云母、方解石、白云石和锰铝榴石等(见图3a、b、c)。矿石结构主要有他形—半自形结构、交代残余结构、网状结构等，矿石构造主要有致密块状、条带状构造，部分氧化矿石呈松散状、粉末状、土状和孔状构造(见图3d、e、f)。

3 控矿因素

3.1 地层、岩性与成矿

研究区锰矿主要赋存于新元古界红安岩群黄麦岭岩组变质岩(硅质大理岩)中，局部剥露至地表经历表生富集作用。磷锰矿层多呈互层关系，呈现出一种锰多则磷少的组分规律。含锰岩系为一套滨浅海斜坡相(或海盆)碳酸盐岩、碎屑泥质(砂)岩为主的建造，标志层明显，层位延伸较稳定。锰矿层的形成及矿层厚度的变化严格受含锰岩系的控制。含锰岩系大理岩厚的地段，锰矿层厚度亦大；反之，则锰矿层厚度变薄。因此，红安岩群黄麦岭岩组的含锰大理岩及其围岩层位是找矿的目标层位。

3.2 构造与成矿

该区历经多期复杂的构造活动，其中以褶皱构造为主。磷锰层处于秦岭褶皱系桐柏—大别中间隆起带大别山复背斜浠水褶皱束仙人台—孙冲倒转复式向斜北翼之三房湾倒转向斜近核部，矿体产状、形态受褶皱构造控制发生了强烈的褶皱变形，在走向上呈有串珠状、石香肠状展布特征，因此褶皱构造具有明显的控制作用。

Ps 硬锰矿；Pyt 软锰矿；Rds 菱锰矿；Sps 锰铝榴石；Ap 磷灰石

3.3 岩脉与成矿

研究区内仅有少量脉岩出露，后期的岩脉顺层侵入，对该矿体产生了不同程度的破坏作用。

4 锰矿床成因及找矿标志

4.1 锰矿床成因

孙冲锰矿位于扬子北缘鄂东北地区团山沟式沉积变质型锰矿带最东端，矿体产于黄麦岭组变质地层中且受层控特征明显，锰矿物主要为菱锰矿、软锰矿、硬锰矿和锰铝榴石等，属典型的沉积变质型矿床[9]。现有研究成果表明：锰矿与碳酸盐岩关系极为密切，区内磷锰矿层多呈互层关系，呈现出一种锰多则磷少的组分规律，反映了在磷锰矿原始沉积过程中，发生过多次海进和海退。在新元古代古陆块形成阶段，大别地块处于相对稳定的浅海沉积环境中，沉积了一套富含磷锰质的岩石，岩性主要为碳酸盐岩、页岩、黑色页岩及含碳质富磷锰砂质碎屑沉积岩[10-12]，形成了以原生菱锰矿为代表的矿石矿物，古地理环境属于滨浅海弱氧化—还原沉积环境。后经受漫长复杂的变质变形过程以及风化作用等的影响[13-18]，刚性的菱锰矿化大理岩局部被构造应力挤断、拉断，因而在空间上多呈透镜状。地表出露的菱锰矿化大理岩因遭受强烈的化学风化淋滤作用，菱锰矿风化成为黑色的软锰矿、硬锰矿，其碳酸盐成分流失所形成的大量孔洞有利于氧化锰矿物的富集，从而形成了锰品位明显相对较高的黑色锰土层。

4.2 找矿标志

1)化探异常标志

在区域内开展1∶5万水系沉积物地球化学测量，圈出了6处化探异常，其中三房湾锰异常区，属甲2类异常，位于孙冲倒转复向斜的两冀，与研究区内已发现的锰矿(化)体相对应，异常平面形态呈椭圆形，南北向展布，面积2.01 km2，平均含量700×10-6，最高含量1 000×10-6，衬度1.75。通过前期矿产勘查工作，在异常区含锰层位中初步圈出了多个锰矿体，显示区内化探异常具有较好的指导意义。

2)地层岩性标志

目前勘查成果中发现黄麦岭组下段是研究区含锰的重要赋存部位，典型采坑、剖面以及深部钻孔中出露的矿层及其围岩类型按其矿物成分可分为片岩类和大理岩类，其中含锰大理岩是最重要的含矿岩性。因此，可以把黄麦岭组地层作为寻找研究区锰矿的重要标志层，含锰大理岩作为主要的找矿标志。

5 找矿前景

通过现阶段的矿产勘查成果表明，在蕲春孙冲三房湾一带，地表控制的锰矿体的规模有所扩大，其南部割藤坳—葡萄坳一带存在着地表厚而且连续的大理岩—片岩磷锰矿层，沿走向延伸亦较为稳定，该磷锰矿(化)层位与北部的三房湾矿段含磷锰建造应属于复式褶皱构造中的同一含磷锰建造，且该地段与1∶5万水系沉积物地球化学锰异常较为吻合，因此通过目前锰矿勘查工作显示，三房湾外围割藤坳—葡萄坳一带具有较好的找矿前景。

矿区地表及深部钻孔ZK1501、ZK501等验证资料显示，锰矿体形态复杂，主要受褶皱形态控制，所见含矿层位与地表矿体对应关系较好，地表矿体向深部有稳定延伸，且厚度具有增大趋势。地表锰矿体普遍遭受揉皱、褶皱变形，深部钻孔中局部同样可见较强的塑性变形特征；层位产状总体较为稳定，局部变化较大，可能受区域褶皱构造和地形切割影响，不同地段矿体形态存在差异。总的来说，综合以往勘探线剖面资料，认为该矿区矿体普遍存在褶皱等变形特征(见图4)，在深部的褶皱转折端，矿体容易叠加增厚，具有发现富大矿体的找矿前景。

图4 矿区联合勘探线剖面

6 结 论

1)孙冲锰矿位于扬子北缘鄂东北地区团山沟式沉积变质型锰矿带最东端，新元古界红安岩群黄麦岭下段为其赋矿层位，赋矿围岩主要为大理岩。矿体呈脉状、透镜状、似层状，地表延伸较稳定，受褶皱构造控制明显。

2)该锰矿床是在1∶5万化探异常查证基础上发现的矿床，区内地层、化探异常等找矿标志明显，且锰矿化带层位、厚度较为稳定，受褶皱构造控制强烈，在深部的褶皱转折端具有寻找富大矿体的前景。研究区周边及外围地区发现有地表厚而且连续的大理岩—片岩磷锰矿层，该区以往锰矿勘查工作及研究较为薄弱，需进一步重视，具有较好的找矿前景。