湘西北民乐锰矿成矿后变化分析

曹默雷，陈建平

1)中国地质大学(北京)地球科学与资源学院，北京， 100083；2)北京市国土资源信息研究开发重点实验室，北京， 100083

内容提要: 大塘坡式锰矿成矿后变化程度可从地层抬升程度、氧化程度、构造条件、裂隙与岩溶发育程度、顶底板隔水性、地表及气候等方面进行分析评价。民乐锰矿成矿后受到近地表因素、地下水的以及断层发育的影响，其成矿后变化程度可从地层抬升程度、断裂发育程度以及含锰岩系隔水性3方面进行评价。选取含矿层埋深、距断层距离、矿体上覆及下伏黑色页岩段厚度对3个评价因素进行定量表征，制作单因素等值线图并量化评分，运用层次分析法确定各因素权重，将各单因素加权叠加绘制成矿后变化程度系数等值线图，将成矿后变化程度分区与锰矿形态(品位)、厚度范围叠加，定量分析成矿后变化对找矿的指示意义。研究发现，断裂发育程度对于民乐矿区成矿后变化程度最为重要，地层抬升程度次之，含锰岩系隔水性影响较少；民乐矿区成矿后变化程度具有“两侧高、中心低”的特征，呈现从盆地中心至边缘带递增的趋势，西侧更多受地层抬升影响，东侧则以断裂影响为主；成矿后变化程度较低的区域更有利于找矿，但对于不同形态(品位)的矿体指示性并不明显；对各类地质演化过程的恢复和定量表征应成为今后大塘坡式锰矿成矿后保存改造研究的主要方向。

对各类矿床研究历来都强调要兼顾成矿条件和保存改造条件，但目前的研究多数都集中于成矿方面，已经形成了比较系统的概念、学说、理论，但对于成矿后的保存、改造条件的分析和评估却鲜有涉及(翟裕生, 1999, 2020; 翟裕生等, 2000; 冯云磊等, 2015)。大塘坡式锰矿是湘渝黔毗邻地区大塘坡组地层中赋存的海相碳酸锰矿床(张飞飞等, 2013; 何志威等, 2014; 谢小峰等, 2018)，是该区域重要的沉积型矿产之一，成矿后受到多种地质作用的影响，包括变质作用、热液作用、表生作用以及矿体变形等(石少华等❶)。该区域锰矿赋存的大塘坡组地层历经多期构造运动，虽然整体保存情况良好，但后期断裂、褶皱的发育、深部流体侵蚀以及抬升至浅层后发生的氧化及地表、浅层地下流体的淋滤侵蚀等都会对矿体产生不同程度的改造作用。前人对于此类锰矿成矿后变化、保存改造情况的研究较少且多为个别矿区的现象描述(袁良军等, 2013; 周琦等, 2018)，并未针对各矿区或者勘探区地质特征对其成矿后的变化进行分析和评价。本文以湘西北大型海相碳酸锰矿民乐锰矿主矿区为例，结合矿区地质特征分析矿区成矿后可能存在的变化，根据地层抬升程度、断裂发育程度以及含锰岩系隔水性3个因素对本区锰矿形成后的变化程度进行定量评估，最后将结果与本区矿体厚度、形态(品位)分布范围叠合，分析民乐矿区成矿后变化程度以及成矿后变化对找矿的指示意义，为大塘坡式锰矿成矿后变化的研究提供了一种新的思路。

1 大塘坡式锰矿成矿后变化影响因素

沉积型矿产在浅层会受到气候、水流、生物等多种地表因素的影响，在深层则会受到断层、地下水、岩浆等因素的影响，发生形态以及物质成分的变动。大塘坡式锰矿成矿后变化程度可从地层抬升程度、氧化程度、构造条件、裂隙与岩溶发育程度、顶底板隔水性、地表及气候等方面进行分析评价(表1)。地层抬升程度指的是矿体受构造运动影响的抬升程度，抬升至地表以上则地层遭受剥蚀，而抬升至近地表则会受到各类表生条件的影响。地层抬升程度的定量评估可参考各期构造运动剥蚀厚度、现今矿层的孔深等指标。氧化程度指的是碳酸锰矿体在抬升

表1 湘黔渝地区大塘坡式锰矿成矿后变化影响因素

至浅层风化壳中的氧化带时转为氧化锰的程度，主要也受到抬升剥蚀程度的控制(许卫, 2004)，这种现象在下扬子地区较为丰富，大塘坡式锰矿在中、上扬子区发育，但局部也存在抬升至近地表处，因此也会受到氧化反应的影响；构造条件主要是指矿区内的现今断层与褶皱的发育情况，断层与褶皱都会造成矿体的位移，可以将深部的矿体抬升至浅部。连通性好的断层可以沟通地表流体，使其交代矿体中的物质成分，有时还会出现锰矿在正断层下盘保存更加完好的情况(袁良军等，2013)。对构造条件的定量表征可采用断裂、褶皱密度、规模指数、距断层、褶皱距离等指标(牛鹏堃等, 2018a,b)。裂隙、岩溶的发育程度是决定地表流体、降水是否会对矿体产生溶蚀的重要因素，受到岩性和构造条件的制约。裂隙发育程度可用裂隙综合指数、岩层脆性指数(邹才能等, 2010; 焦鹏等, 2018)等指标定量表征，岩溶发育程度有时可用地表、层间化学岩含量表征。顶底板隔水性主要是通过矿体上部和下部岩系的岩性和厚度进行评估，也可参考冲洗液消耗量、岩芯采取率等指标(熊世伦, 1985)。湘渝黔地区气候湿热，降雨多，地表水丰富，气候及地表条件会对地下锰矿造成影响，可用水系密度、地表径流量等指标表征(熊世伦, 1985)。

2 民乐锰矿地质特征

2.1 区域地质概况

民乐地堑盆地是湘黔地区在南华系早期伸展环境下形成的一系列北东—北北东向断陷盆地之一，在盆地结构中属于四级构造单元(周琦等, 2018)(图1a)。民乐锰矿位于民乐地堑盆地中部，属于湖南省湘西州花垣县境，面积18 km2。区内地层主要由青白口系、南华系、震旦系和下古生界的下寒武统组成，未见侵入岩。含矿层为大塘坡组下段，在矿区西侧遭受严重剥蚀。矿区及其周围断裂按其性质分为两组：一组为NE—NNE向逆断裂，形成于加里东、印支和燕山运动中的NWW—SEE向挤压环境中(柏道远等，2015a，2015b)，其中部分断层规模较大，延伸较长，在新元古代和早古生代呈现出同沉积断层的形式(杨阳等，2016),如花垣—茶洞断层(F1)、水田坝—当路坪断层(F2)等；另一组为NW向平移断裂，形成于印支和晚燕山运动中(图1b)。

2.2 矿体分布特征

本次研究根据矿区内钻孔信息将民乐锰矿成矿期(大塘坡组下段)地层自下而上分为四个亚段，分别为: ① 第一亚段，大塘坡组底部砂质炭质页岩夹细砂岩； ② 第二亚段，粉砂岩及条带状菱锰矿、致密块状、密集条带状菱锰矿夹炭质页岩； ③ 第三亚段，黑色炭质页岩夹条带状菱锰矿； ④ 第四亚段，黑色炭质页岩夹黄铁矿。 其中矿体主要集中于第二亚段(致密块状、密集条带状菱锰矿夹炭质页岩)中，本文将其视为矿体段(图2a)。矿体厚度分布与大塘坡组下段地层厚度呈现正相关关系，都是北部较厚，南部较薄(图2b、c)，由中北部的厚度中心向周围边缘处递减，这也符合大塘坡式锰矿由成锰盆地中心向边缘发育逐渐减弱的规律(周琦等，2017,2018)。

2.3 构造演化特征

图3 湘西北花垣—麻栗场地区大塘坡组下段时期原型盆地恢复Fig. 3 The restoration of the prototype basin of the lower Datangpo Formation in Huayuan—Malichang area，northwestern Hunan

3 民乐矿区成矿后变化分析

民乐锰矿在成矿期安静还原环境中主要的化学反应为锰离子与碳酸氢根离子结合以及氧化锰与有机质结合两种，均形成碳酸锰沉淀(周琦等，2017；董志国等，2020)，现今矿区内钻孔中大塘坡组下段岩性为菱锰矿体和黑色炭质页岩，与成矿期相比并未发生改变。花垣区域地质调查(张晓阳等❷)中的遥感矿化蚀变信息显示民乐镇地区出露的南华及震旦纪地层并没有显著的蚀变特征。民乐—两河乡一带的青白口纪、南华纪、震旦纪及早古生代沉积岩层，均遭受区域低级或极低级变质作用。以上特征均说明民乐锰矿含矿层物质成分在成矿过程中并未遭受强烈改变。矿区内许多钻孔中矿体埋深很浅，有些钻孔中矿体甚至距地表不足30 m，而且孔深300 m以内的浅层锰矿Mn含量与深层相比波动较大(图4a)，说明成矿后存在地表及地下浅层因素的影响，主要包括风化壳氧化带中的氧化作用、地表条件的风化淋滤以及地下水的侵蚀交代，根据收集到的钻孔信息及花垣地质调查报告(张晓阳等❷)，氧化作用并不显著，仅在少数大塘坡组发育较浅的钻孔如17-1、181-1近地表处存在氧化现象,可能存在氧化带的深度范围在地表以下6～50 m，民乐矿区仅有少数锰矿体赋存在该范围，常量元素的测试结果中大塘坡组地层中的氧化锰含量与其他地层相比也并没有显著优势(图4b)；钻孔中的层间裂隙较多、含矿层P、S、SiO2等物质成分的波动以及常量元素中较为活泼的K、Na、Ca、Mg等元素相比于稳定的Al、Fe、Si等元素含量明显较低等现象(表2)则显示矿体受到一定程度的地表淋滤和地下水交代作用。本文依据花垣地区典型民乐—下椿木实测剖面地层厚度、中扬子地区志留系末及晚三叠世中期下寒武统Ro值(高瑞祺等, 2001)，类比湘中、湘北地区岩层发育情况，计算剥蚀厚度，绘制花垣区域埋藏史图(图4c)。参考花垣地区以及湘西北区域埋藏史图(陶树, 2008)，菱锰矿体发育在南华纪早期大塘坡组地层中，之后经历多期构造运动，受中侏罗世之后的构造抬升影响较大，含矿地层被抬升至近地表处。矿区地处摩天岭背斜南东翼，距离区域断裂花垣—张家界断层的分支断层水田坝—当路坪(F2)断裂较近，且矿区东侧发育多条断裂，对矿体造成切割破坏的同时也使得地层裂隙发育，钻孔资料中破碎带较多且黑色炭质页岩段常见高角度裂隙发育。矿区内寒武系、震旦系剥蚀较为严重，碳酸盐岩发育不多。保存较好的南华纪地层以页岩段为主，局部发育碳泥质、锰质白云岩，化学岩含量也不高，因此，民乐锰矿成矿后受岩溶因素的影响较小。区内矿体上覆、下伏页岩段厚度均存在一定程度的变化，再加之部分矿体埋深较浅，存在由于上下含锰岩系透水性产生的地表水、地下水侵蚀与交代作用。由此可见，本文研究区中锰矿成矿后受到近地表因素、地下水的以及断层发育的影响。

表2 湘西北花垣地区南华系岩石化学成分分析结果(%)(据张晓阳等❷)Table 2 The chemical composition analysis result (%) of the rocks from Nanhuan System in the Huayuan district (from Zhang Xiaoyang et al., 2013#)

图4 湘西北花垣民乐锰矿元素含量分析及构造演化特征: (a) 含矿层不同起始孔深锰质含量; (b) 不同地层氧化锰含量; (c) 花垣地区埋藏史图Fig. 4 The analysis of elements of the Minle manganese deposits in the western Hunan province and its tectonic evolution: (a) the variation of the manganese grade of the ore-bearing strata in different drilling depths; (b) the variation of manganese oxides content of different stratums; (c) the buried history of the Huayuan district

4 单因素分析

本次研究选取锰矿层埋深、矿体上覆及下伏黑色炭质页岩段厚度、距断层的距离四项数据指标表征成矿后变化程度。矿体埋深分布体现出明显的“西浅东深”的规律，最东部大塘坡组地层埋藏较深，受印支、燕山运动影响较小，绝大多数井点矿体段孔深都超过350 m，西侧靠近剥蚀区部分钻孔矿层埋深已经在50 m以内，很容易受到地表因素及风化壳的影响(图5a)。第二章已经将大塘坡组下段划分为四个亚段，其中矿体段为第二亚段矿体，包含两段碳酸锰矿体及中间的黑色炭质页岩段，考虑到第四亚段(黑色炭质页岩夹黄铁矿)及大塘坡组上段都存在因地层剥蚀导致厚度不完整的情况，此处选取上覆第三亚段(黑色炭质页岩夹碳酸锰条带)及下伏第一亚段(砂质炭质页岩夹细砂岩、粉砂岩及条带状菱锰矿)作为矿体顶底隔水层，用它们厚度的变化定量表征含锰岩系的隔水性。上覆第三亚段厚度多数井点都在10 m以上，仅零星区域厚度较薄，不足5 m(图5b)。下伏第一亚段厚度由矿区西侧向东侧递减，在矿区中北部发育较厚(图5c)。根据花垣区域地质调查报告中的构造演化特征，民乐锰矿NE—NNE向逆冲断层是加里东、印支、燕山运动中NWW—SEE向挤压作用的结果，NW向平移断层也都在印支、燕山运动中形成。这些断层对地层造成切割破坏、抬升剥蚀，还促进了地表和层间裂隙的发育，加剧了地表、近地表因素对于矿体的影响。本文以矿区内部多数钻孔间距(100 m)为半径绘制一级、二级断裂缓冲区，全区内多处井孔处于断裂缓冲区内以及交汇区域(图5d)，综上所述，对本区而言，断裂与矿体埋深对成矿后变化程度的影响较大，影响范围基本覆盖全区；盖层隔水性整体较好，仅在局部地区存在异常，存在影响，但并不明显。

图5 湘西北民乐矿区成矿后变化各影响因素空间分布图: (a)矿体段钻孔深度； (b) 矿体上层黑色页岩段厚度； (c) 矿体下部黑色页岩段厚度； (d) 矿区断裂及其缓冲区Fig. 5 The spatial distribution of each factor which influences the manganese deposit's variation after the mineralization period in the Minle mining area, northwestern Hunan: (a) drilling depths of the manganese ore-body; (b) the thickness of the black shale above the manganese ore-body; (c) the thickness of the black shale below the manganese ore-body; (d) faults and their buffers in the mining area

5 层次分析法定权重

层次分析法(Analytic hierarchy process)基本原理是把与决策有关的元素分解成递进的层次，在人的经验判断基础上去比较两两元素的相对重要性，据其标度设置判断矩阵，进而进行半定性和半定量分析，此方法具有灵活简便的优点，非常适合确定各个影响因素的权重(牛鹏堃等, 2018a,b)。本次研究根据之前的地质特征研究以及单因素分析，针对民乐矿区建立评价成矿后变化程度的层次结构及判断矩阵(图6, 表3、 表4、 表5)。根据之前章节的分析已经得出在决策层(C层)对目标层(A层)的影响中，矿区的地层抬升程度(B1)是决定碳酸锰矿体是否达到古风化壳中氧化带进而氧化形成氧化锰的关键因素，同时也是地表水以及浅层地下水的淋滤渗透的重要前提；断裂发育程度是本矿区成矿后变化程度评价中的最重要因素，主要有3点影响，一是断层发育造成局部矿体被抬升至浅层，发生氧化反应并遭受地表水以及浅层地下水侵蚀。二是断层本身具有疏导液体的能力，对于埋藏较深的矿体，这些断层是它们与地表水、地下水以及深部热液沟通的最主要通道，大塘坡式锰矿形成较早且长时间处于地下较深位置，断层活动在其成矿后变化中起着重要作用。三是断层发育会造成地表以及层间裂隙的产生，这些裂隙会加剧地表以及地下各因素对矿体的影响。就对本区成矿后变化程度重要性而言，断裂发育程度要比地层抬升程度更强，因为矿区内的后期断裂基本遍布全区，断层本身就能够成为地表渗流的通道而且还能够促进地表以及层间裂隙的发育，极大地促进了地表流体、大气降水与地下矿层沟通，而矿区内抬升程度并不均衡，除西侧以外，其余区域并未抬升至非常浅的位置，矿区东部大片区域矿体都发育在地下400～500 m的位置，盖层较厚，不太容易遭受地表因素的风化或者在浅层发生氧化反应。含锰岩系隔水性对于表生条件的重要性在本区与前两者相比要弱一些，因为民乐矿区含锰岩系岩性为黑色页岩，性质稳定,封闭性好，不太容易造成地表水和地下水对矿体的侵蚀交代作用。因此，本文对B层次重要性评分为剥蚀程度(B1)8、断裂发育程度(B2)9、盖层隔水性(B3)5。由于矿层下伏黑色页岩段整体厚度较小且其下部富禄组以砂砾岩为主，透水性较强，因此，本段与矿体上覆页岩段相比更容易使矿体被流体交代。因此对C层次的重要性评分为上覆页岩段厚度(C3)6、下伏页岩段厚度(C4)7。通过单排序和总排序，最终确定C层次四个因素的权重分别为：矿层起始孔深(C1)0.3636、距断层距离(C2)0.4091、上覆页岩段厚度(C3)0.1049、下伏页岩段厚度(C4)0.1224。与本文类似的层次模型(李延河等, 2018)曾在矿产开采风险性评估中使用，但很少运用在成矿后变化的分析之中。

表 3 湘西北花垣民乐矿区成矿后变化层次模型B层次 单排序矩阵

表 4 湘西北花垣民乐矿区成矿后变化层次模型C层次 单排序矩阵

表 5 湘西北花垣民乐矿区成矿后变化层次模型B和C层次 总排序矩阵

表6成矿后变化影响因素评分准则 Fig. 6 The score criteria of factors which influence the variation after the mineralization period

6 成矿后变化程度分析

对影响成矿后变化程度的各单因素按重要程度逐级赋分(表6)，再按照之前层次分析结构中的权重加权计算各井孔成矿后变化程度，并绘制等值线图。根据Surfer网格统计的结果，可将成矿后变化程度系数以3.9274为界分为两档(图7)，1.3944～3.9274表示成矿后变化程度较弱，3.9274～5.2124表示表生成矿后变化程度较强。各网格平均值为3.8887，中值为3.9275，总体来说民乐矿区成矿期之后受地表、地下、构造运动等因素影响存在一定程度的改造，但并不强烈。根据成矿后变化系数空间分布情况(图8a)，矿区东西两侧成矿后变化较强，西侧大塘坡组地层遭到剥蚀，残存部分遭受强烈抬升，覆盖地层较少，容易受到地表因素及浅层风化壳的影响。矿区东侧盖层发育，成矿后变化更多受到断层发育的影响，后期断层发育密集，不仅造成矿体破碎、抬升，也容易造成大量裂隙发育。矿区中部盖层覆盖良好，断层发育少，抬升程度适中，仅在南北两侧两条近EW(NW)向断层周围影响系数较高。

图7 成矿后变化程度系数阈值划分Fig. 7 The threshold division of the coefficient of the variation degree after the mineralization period

图8 民乐矿区成矿后变化程度系数分布图(a)及成矿后变化程度低值区与矿体形态、厚度范围空间分析柱状图(b)Fig. 8 The spatial distribution of the variation degree coefficient after the mineralization period in the Minle mining area (a) and the column map of the spatial analysis of the district with low variation degree after the mineralization and the range of manganese deposit's different shapes and thicknesses (b)

将锰矿层厚度为10 m、7 m、4 m、1 m的等厚度线以及块状和条带状为主的矿点以DXF格式转出，经mapgis文件转换存为线文件，造区之后进行空间分析，根据空间分析结果(图8b)，64%的钻孔、65%的产出致密块状矿体的钻孔以及63%的产出条带状矿体的钻孔分布在成矿后变化程度系数低值区(≤3.9274)，说明成矿后变化程度对于找矿有一定指示意义，变化程度较低的区域更有利于找矿，但对于不同形态(品位)的矿体指示性并不明显。锰矿厚度范围与成矿后变化程度系数分区的叠合(图8a、 b)则显示了成矿后变化程度具有从盆地中心至边缘带逐渐递增的趋势，根据区对区分析结果，成矿后变化程度系数低值区与矿体段(大塘坡组下段第二亚段)厚度超过10 m区域公共面积占该厚度范围的97%，相同类型的结果在矿体段厚度为7 m和4 m范围内分别为84%和75%，而在矿体段厚度1 m范围内的结果则降至70%,虽然数值差距不大，但整体呈现出下降的趋势。由此可见，越靠近盆地中心的区域成矿后变化程度系数低值区占比越高，矿区内部成矿后变化程度总体具有从中心至边缘带递增的趋势。

7 讨论：成矿后环境演化对于 大塘坡式锰矿保存的影响

从前人的研究现状以及本文分析的民乐矿区成矿后变化都可以看出，对于成矿后环境演化过程的恢复和定量表征是大塘坡式锰矿保存改造研究的关键。本文只是根据现今地质特征分析民乐锰矿成矿后的变化，并未对碳酸锰矿体成矿后的变化过程进行恢复，而且对于一些水文条件、表生条件的影响也并未进行详尽的研究，总体而言具有一定探索性，但仍然是比较粗略的。由于研究条件、经济等因素的限制，目前大塘坡式锰矿分布的湘渝黔毗邻区各类地质演化研究成果并不丰富(戴传固等, 2008; 杨坤光等, 2012)。与已经比较成熟的成矿条件定量评价相比，对各类矿产资源保存改造研究却仍处于探索阶段。

7.1 构造演化

构造演化对于矿产形成后的保存与改造具有重要意义，构造运动导致的地层抬升剥蚀、形变、断裂活动、应力场转换等通常对已形成的矿体产生破坏与改造作用，有时也存在造成矿体富集的现象(袁良军等, 2013)。大塘坡组碳酸锰矿主要分布于湘渝黔毗邻区域，前人对于这一区域的构造背景已经具有较高的研究程度，周琦等(2016, 2017)通过大量剖面和钻孔的地层对比明确了南华纪大塘坡组锰矿形成的古地理格架，即在Rodinia超大陆裂解背景下，南华裂谷盆地(Ⅰ级)沿其内部多条韧性剪切带再次裂陷，由北向南形成3个次级裂谷盆地(Ⅱ级)，本文花垣民乐锰矿所属的武陵次级裂谷盆地就是其中之一。这些次级裂谷盆地内部结构也逐渐被厘清，武陵次级裂谷盆地(Ⅱ级)由松桃—古丈等3个Ⅲ级裂陷盆地构成，而这些级裂陷盆地内部又包含多个Ⅳ级地堑盆地，湘黔地区几个大型锰矿如民乐、道坨、西溪堡等都发育在这些Ⅳ级盆地中。这些裂谷盆地形成后首先经历了一个稳定沉积阶段，从志留纪晚期开始，陆续发生加里东、印支、燕山、喜马拉雅等多期构造运动，各期构造运动不仅造成了地层的抬升破坏，还形成了许多后期断层。湘黔交界地区也由造山带(武陵构造旋回)逐渐过渡至板块内部(喜马拉雅构造旋回)(戴传固等, 2008)。断裂活动也是构造演化中的重要内容，湘渝黔毗邻区现今断裂主要为加里东、印支、燕山3次构造运动中形成的NE—NNE向逆冲断层以及NEE、NW向的平移断层。这些断层不但造成了地层位置的改变，还促进了裂隙、岩溶的发育，增强了地表水的下渗淋滤作用，往往不利于大塘坡式锰矿的保存。根据本次研究收集到的资料，笔者等认为当前大塘坡式锰矿构造演化的研究还存在以下两点问题：

7.1.1 埋藏史研究不够充分

湘渝黔毗邻区域在南华纪形成碳酸锰矿之后经历多期构造运动，但对于各期抬升地层的剥蚀厚度目前鲜有统计，而剥蚀厚度却是反映构造变形强度、恢复构造演化过程的重要指标。本次研究采用的含矿层现今埋深能够反映出民乐锰矿在印支运动之后地层的抬升程度，但无法展现矿体在形成后各个时期的位置情况。花垣地区寒武系、志留系地层都含有页岩气资源，油气类的研究针对一些代表井做过埋藏史图，但由于大塘坡式锰矿形成地层更老，想要完全展现这类锰矿资源的沉积剥蚀过程，还是应当针对南华系、震旦系做一些相关的热演化研究，通过恢复沉积—剥蚀过程，可以使本区锰矿原生、次生的判定、在哪一期构造运动中被剥蚀以及各期构造抬升中成矿后变化程度的分析都比以往更加细致、充分。

7.1.2 对于断层的分析还有待提高

断层的结构与活动性对成矿后变化分析意义重大。断层不仅会切割、抬升矿体，还会促进裂隙、岩溶的发育、沟通地表，增强表生作用对于矿体的影响(袁良军等, 2013；周琦等, 2017, 2018)。在大塘坡式锰矿大量发育的湘黔交界区域，目前对于断层的研究并不系统。断裂结构方面，虽然通过大量的野外区调对于地表断层形态、产状进行了系统的归纳总结，但对于断层的地下延伸、形态、构造样式、切割地层断距等都缺乏详细的统计，民乐锰矿也存在断层切割并导致矿体产生位移的现象，但根据本次研究收集的资料很难对其进行定量分析，这方面的工作应当多结合物探资料，尤其是电法和地震资料进行研究，否则很难判断现今断裂对于矿层的影响。断裂演化方面，缺少对于各组不同走向断裂活动性和演化历史的分析。在全区范围内选取几条解释良好的物探剖面进行回剥反演对本区原型盆地的恢复以及矿体形成后的保存改造都有重要意义。此外，对断层对大塘坡式锰矿体的保存与改造影响的研究还停留在现象分析的阶段，发现了断层改造矿体的实例，比如西溪堡锰矿的冷水溪断层对于锰矿的影响(袁良军等，2013)，但其他矿床是否有类似现象，或者各矿区受断层改造有何异同之处，都缺乏系统的类比，这也会是今后对矿体形成后保存改造研究的重要方向。

7.2 表生条件和地下水环境的演化

对于大塘坡式锰矿来说，表生条件的影响主要在于在地表及浅层遭受的化学风化、蚀变等，其定量表征可用南华系—志留系各层的化学蚀变指数(CIA)(张天福等, 2018；郑杰等, 2019)以及各层内氧化物含量等指标，其中古风化壳中的氧化带深度是一项非常重要的影响因素，本次研究的民乐矿区矿体氧化程度较低，钻孔中并未发现有显著的氧化带，但大塘坡式锰矿在湘渝黔毗邻区皆有分布，而且经历的构造变动十分频繁，完全具有抬升至地表、浅层形成风化壳的可能性，因此对于氧化深度的研究也应当成为今后表生条件对大塘坡式锰矿影响的重要内容，要注重通过野外、钻孔、地震剖面等信息对氧化带的识别以及氧化带层位的构造恢复；地下水的影响是由于地下水环境(地下水不同时期pH、Eh值)和含锰岩系厚度、岩矿成分变化共同造成的，其定量表征可用各时期Ni/Co值、稀土元素异常值[∑REE，LREE/HREE，(La/Yb)N，(La/Sm)N，(Gd/Yb)N]、Ce值、Eu值等地化指标、矿体顶底板厚度、脆性指数、矿化度等，层间裂缝、孔洞中填充的岩性也可用来判断地下水环境(石少华等❶; 焦鹏等, 2018)。上述指标目前在湘渝黔毗邻区都有大量的测试数据，可以对地下水环境及其对矿体的影响进行较为细致的评价，但本次研究收集的资料有限，并未对地下水环境和表生条件进行细致的定量表征。

8 结论

(1)民乐矿区在成矿后主要受到近地表因素、地下水的以及断层发育的影响，其成矿后变化程度可从地层抬升程度、断裂发育程度以及含锰岩系隔水性3个方面进行评价，其中断裂发育程度对于民乐矿区成矿后变化程度最为重要，地层抬升程度次之，含锰岩性隔水性影响较少。

(2)民乐矿区成矿期之后受地表、地下、构造运动等因素影响存在一定程度的改造，但并不强烈。矿区东西两侧分别受到以断裂发育和地层抬升为主的影响，具有较高的成矿后变化程度；矿区中部盖层覆盖良好，断层发育少，抬升程度适中，仅在南北两侧两条近东西向断层周围成矿后变化程度较高。

(3)成矿后变化程度对于找矿有一定指示意义且与成锰盆地结构具有一定的关联性。成矿后变化程度系数分区与钻孔的空间分析显示变化程度较低的区域更有利于找矿，但对于不同形态(品位)的矿体指示性并不明显；锰矿厚度范围与成矿后变化程度系数分区的叠合则显示越靠近盆地中心的区域成矿后变化程度系数低值区占比越高，成矿后变化程度具有从盆地中心向边缘带递增的整体趋势。

(4)大塘坡式锰矿在成矿后变化程度的评价以现今地表及地下各地质要素为主，但其成矿后经历的多期构造运动导致的各要素的演化过程对矿体的影响其实也不容忽视，构造、地表因素及地下水演化过程的恢复和定量表征应成为下一步研究的重点。

致谢：感谢湖南省地质调查院对于本文给予的资料支持。

注 释／Notes

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参 考 文 献／References

(The literature whose publishing year followed by a “&” is in Chinese with English abstract; The literature whose publishing year followed by a “#” is in Chinese without English abstract)

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