新疆东天山锰矿分布特征及找矿潜力分析

刘 勇

（新疆维吾尔自治区地质调查院，新疆 乌鲁木齐 830000）

1 地质背景

研究区大地构造位置上处于塔里木古板块塔北陆缘活动带红柳河裂陷槽内，北侧与南侧分别以红柳河断裂玉石山断裂为界，在西部区域上两断裂收敛，在平面上表现为西合东张扇形特点中震旦统、下寒武统、志留系及二叠系是区内的主要地层出露。碳酸盐岩和硅质岩组成的浅海相建造是中震旦统的主要特征，片理化粉砂岩以及片岩泥至白云岩和灰岩是其重要组成，在该带当中有磷矿化以及锰矿化存在。碳酸盐、泥岩以及黑色硅质岩建造特征是下寒武统的主要地层特点，有一侵蚀面存在于下伏中震旦统之间，是该区锰矿的重要成矿位置，在红柳河断裂南部分部阿尔特梅什布拉克群（志留系），断层接触下寒武统，建造特点为前海滨海相碎屑岩。在红柳沟河断裂北侧区域分布二叠系，碎屑沉积岩是其主要特征，而且有中基性火山岩喷发相互伴生，沉积特点为海陆交互项特点，断裂带周围分布的花岗岩体主要为华力西中、晚期。震旦纪以来，构造运动在区内历经多次，由于南北方向挤压作用，构造应力场，促进东西向为主的断裂构造体系形成。红柳河断裂在该区展布方向为北东东向，主要表现为逆断层，形成次级构造单元分界线，非常发育褶皱构造，属于近东西向排列的复向斜以及复背斜[1]。

2 含锰岩系特征

该区有8处锰矿床点被发现，主要在阵单系以及寒武系地层当中分布，水沟子锰矿以及塔水锰矿、还有白川锰矿和黄山锰矿等，均在震旦系地层当中产出，苦泉锰矿、花坪锰矿、大水锰矿主要在寒武系中产出。（图1）。

图1 东天山锰矿带地质略图

2.1 震旦系含锰岩系

中震旦统的砂页岩系以及灰岩是产出矿体的主要部位，白川锰矿是该区当中中震旦统出露最为齐全的锰矿，自下而上中震旦统岩系包括：

（1）夹细砾岩透镜体的灰色变砂岩，千枚状页岩分布于顶部。

（2）条带状的硅质灰岩以及白云质灰岩，是主要的含锰盐系，达到80m的厚度，扁豆状特征的猛矿体分布于上部，残积淋滤型锰矿化在地表能够见到。

（3）薄层状灰色白云岩约为40m厚。

（4）该层是重要的含锰盐系，达到56.77m的总厚度，具有复杂的岩性特征，粉砂岩、页岩以及硅质白云岩主要在下部分布，扁豆状锰矿体主要产出在最下侧页岩部位，夹灰岩的页岩分布于上部，锰矿化在灰岩当中可见。

（5）夹千枚状红色页岩的深灰色千枚岩，达到190m的厚度。

（6）夹碳质页岩以及页岩和硅质岩的白云岩和白云质灰岩等透镜体，锰矿化在该层硅质岩中可见，菱锰矿在页岩当中有1.2m的厚度[2-4]。

2.2 寒武系含锰岩系

西大山组（下寒武统）是主要的赋矿层位，通过对比分析苦泉、花坪以及大水等几个矿区地层特点，这一地层岩性自上而下表现为：

（1）条带状含硅质出来的大理岩以及白云质灰岩和青灰色的薄层灰岩，含锰结核大理岩透镜体以及粘土质灰岩。猛矿体（残积淋滤型）分布于地表达到25m的厚度。

（2）泥岩以及粘土质粉砂岩和硅质泥质页岩，薄层的含锰硅质岩（含锰灰岩），淋积锰矿产出，铁矿为局部的相变，达到30m～90m的厚厚。

（3）钙质砂岩以及页岩粘土质，锰矿体见于地表，达到30m～110m的厚度。

（4）粉砂岩，炭质，硅质岩以及硅质岩互层，灰岩透镜体在中间加深达到20m的厚度。

3 锰矿成因类型及矿化特征

3.1 锰矿成因类型划分

（1）近代风化堆积型锰矿。花坪锰矿28号矿体是重要的代表性矿体，矿体达到85m长，约为15m宽和8m的延伸，平面上矿体主要表现为扁豆状，分布断裂破碎带周围，后面上呈现锅底状的形态，岩土碎屑以及沙土堆积于矿体下部，和矿体保持一致的产状特征，在粉砂岩以及灰岩之上不整合覆盖。

（2）受构造裂隙控制的风化淋滤型锰矿。锰矿在大水地区产出的这种类型比较普遍，每个矿区均可看到，大水25号矿体是典型代表，矿体约有42.7m长，达到21m的宽度以及10m的延伸。Mn品位在25.89%的平均水平，矿体产出特点为巢状，在残积层与基岩之间产出，夹结晶灰岩的泥质粉砂岩是其主要的围岩特点，岩石在地表呈现强烈的风化破碎特征，发育裂隙，在构造裂隙带内产出猛矿体，矿体在地表部位具有较大的面积分布，向深部区域呈现不断变小的范围特点。

这种类型的矿体具有的特征主要表现为：在产状方面矿体和含矿岩性层位呈现不一致的产状特征，构造裂隙对其起着明显的控制作用，一些矿体和岩层斜交，有的随着层间裂隙进行充填。在规模上矿体较小，主要表现为不规则的形态特征，有的为透镜状，有的为扁豆状，还有的为巢状。在品味方面矿体都不是很高，呈现不均匀的分布特点。矿石多呈现变胶状特征、同时还有葡萄状、角粒状等构造特点。软锰矿以及应锰矿，是高价态氧化锰矿物主要矿石矿物，于其分布形态充分结合，显示氧化锰矿为次生特征。

（3）细碎屑岩中的沉积型锰矿。在白川，花坪，大水等锰矿区能够见到这一类矿体，花坪35号矿体是重要的代表性矿体，该矿体是在下寒武统产出的块状、扁豆状矿体，粉砂质泥岩以及泥质粉砂岩（下寒武统）是矿体主要产出部位，扁豆状是地表的主要形态，有似层状空间形态特征，产状和围岩非常类似，地表有约40m的长度，达到3m宽。

与其他类型矿体相比，这种类型的矿体具有的特征主要为：①在产状方面，矿体和围岩具有一致性的特征，地表存在脉状以及扁豆状的特征，空间上的形态多表现为似层状，具有非常大的延伸，在品位方面比较富，矿体在品位以及厚度上呈现稳定的变化特征。白泉，苦泉、水沟子等锰矿点，风化的地表矿体，延伸向下转变成薄层状的含锰岩石，可能也是此类沉积型锰矿。②夹灰岩透镜体的粉砂岩、页岩（下寒武统）主要分布在白川锰矿点，氧化锰矿以及灰岩构成条带，锰矿具有似层状的特点。褐铁矿、赤铁矿以及硬锰矿是花瓶锰矿22号矿体的主要特征，构造特点主要表现为揉皱，研究分析原生锰矿在区内有极大的寻找可能性。

（4）热接触变质型锰矿在花岗岩接触带中产出。这种锰矿在区内具有较少的分布，只在花坪锰矿以及沿滩锰矿一些矿体当中能够见到，黑云母花岗岩（华力西期）与震旦系接触带中产出矿体，在花岗岩体当中个别产出，矿体在规模上相对较小，没有规则的形态，很多都表现为巢状，主要处于10m～20m的长度范围，宽在2m～3m范围，矿体有着较为富的品位特点，最富的能够达到60%以上，矿石表现为致密块状，具有十分坚硬的特征，软锰矿以及硬锰矿，是主要的含锰矿物，具有很好的结晶程度。石膏以及石英是其主要的脉石矿物。

3.2 矿石结构构造特征及矿石质量

锰矿石在区内具有比较简单的结构类型，有的表现为粉末状，有的表现为细粒状，还有的为变胶状和自行粒状，同时还有叶片状、乳浊状等结构。矿石具有比较多样的构造特点有的为烟灰状，有的为土状还有的为同心环带状，角砾状，蜂窝状，多孔状。磁铁矿、水针铁矿、软锰矿、硬锰矿是其主要的矿石矿物，磁黄铁矿以及黄铁矿相对较少，绢云母、方解石、石英等是其主要的脉石矿物。

4 成矿条件分析

（1）控矿地层。有8处矿床点在该区当中被发现，主要在寒武系以及震旦系当中分布，赋存的岩石层位具有特定性，对成矿元素背景值进行分析研究，硅质岩以及碳酸盐岩（震旦统、下寒武统）锰背景值具有较高的特点。锰含量在含锰灰岩当中达到0.5%～2%，最高的在5.78%，不仅有含锰灰岩存在之外，剩下的碳酸盐岩，含锰量在1～3倍克拉克值的达到30%左右，3～10倍克拉克值的约为29.73%。区内其他的沉积岩系也有锰质。所以砂页岩以及砂质岩和碳酸盐岩震旦系与下寒武统，为锰矿成矿提供了丰富的物质来源，是该区当中，最为重要的含矿层位。

（2）控矿构造，构造活动在后期阶段十分的强烈，发育断裂构造以及褶皱构造，地表出露含锰地层，发育破碎带，裂隙，节理等，岩石十分的破碎，具有很强的渗透性，地形有利于风化，同时利于水文地质条件和构造的形成，红柳河断裂在的南部边界区域是矿化带的主要分布地带，在一定地层当中赋存矿体，裂隙、节理、断裂控制着形态，较大的矿体主要形成在构造交汇膨大位置上，次级断裂在断裂带中非常发育，特别是东西向一组非常的突出。

（3）表生作用。锰质富集富集过程当中受表生风化淋滤作用非常突出，二叠纪之后，不是风化对地表造成严重影响，逐渐的夷平地形，潮湿的气候逐渐转变成干燥气候，出现了非常强烈的化学风化以及物理风化因素影响，创造的条件有利于风化淋滤型锰矿的形成。

（4）岩相古地理条件。结合前人研究基础，并对各个矿床点地质资料进行分析研究，分析该区的岩相古地理特征，至震旦纪到早寒武世阶段。处于拉张条件下的塔里木板块北陆缘，浅海沉积环境非常的稳定，对沉积分异作用起到了非常好的效果，具有较长的沉积时间，而且具有非常大的沉积物厚度，浅海相的硅质岩沉积碎屑岩以及碳酸盐建造表现为稳定的厚度特征，由于地史当中，垂向运动的地壳长期存在，导致海平面出现不断升降，巨厚的沉积物在中震旦世海侵阶段逐渐的形成。海退阶段主要发生在晚震旦，同时遭受强烈的剥蚀作用，有沉积间断形成，显示中震旦世与早寒武世接触关系主要表现为不整合的特征。大的海侵在早寒武世阶段又一次形成，沉积序列十分的稳定，沉积型锰矿在这一阶段形成于不整合面上。地壳活动在二叠纪之后非常的活跃，进入到改造阶段，由于后期改造因素影响，造成这套岩系褶皱向地表部位上升，由于部里化学等风化作用强烈影响，童声锰矿，逐渐的被淋滤，风化与迁移，风化淋滤型锰矿以及堆积锰矿形成在构造裂隙以及地表洼地地带，热液活动在后期阶段，又一次的改造含锰岩系，对其起到了很好的富集作用。综合研究分析的锰矿主要以残积淋滤锰矿为主，同时还有沉积型锰矿以及堆积锰矿。

5 找矿方向探讨

浅海环境是该区当中的主要成矿古地理环境，震旦纪、寒武纪是该区当中主要的成矿时代，也是我国锰矿形成的重要时期，不纯碳酸盐岩以及黑色硅质砂页岩具有非常多的含矿层位，而且具有稳定的厚度与延伸，深部具有非常大的找矿潜力，很多锰矿床点主要分布在成矿带周围，能够共同组成一个大的矿田，找矿前景十分的优越，通过深入的开展地质研究工作。还能使资源储量不断扩大，有新矿产地被发现的可能。

通过分析矿区当中的地质条件与矿化特征，沉积型锰矿在深部区域上具有很大的可能性，花坪地区以及大水地区沉积特征的锰矿体有着非常稳定的延伸与厚度，所以其深度具有非常大的找矿潜力，今后在找矿工作当中，应当把花坪矿区作为重要的突破口，以沉积型锰矿为主攻目标，在含锰岩系深部进行找矿。