广西天等—德保地区三叠系含锰岩系地质特征与成矿规律研究

文运强，黄均城，邹颖贵，李荣志，蒋新红，杨 晔，刘 云，严乐佳，陈继永

(1.中国冶金地质总局广西地质勘查院，广西 南宁 530022；2.中铝广西有色稀土开发有限公司，广西 南宁 530022；3.南丹南国矿业有限责任公司，广西 南丹 547204)

0 前 言

为研究广西天等—德保地区摩天岭向斜三叠系含锰特征及锰矿富集规律，中国地质调查局在广西天等—德保地区开展了锰矿调查和综合工作，工作区域跨天等、田东、德保3个县，覆盖了摩天岭向斜三叠系含锰岩系。通过对研究区的典型矿床研究，将广西天等—德保地区三叠系含锰岩系划分出“硅质泥灰岩—灰岩微相”和“硅质岩—灰岩—火山岩微相”2种微相，新建立了德保—田东地区含锰岩系柱状图(硅质岩—灰岩—火山岩微相型)；探讨锰矿的成因，总结了该区碳酸锰矿床的成因及富集规律、找矿标志；在研究成果指导下，新发现东平驮琶矿段碳酸锰矿、平尧碳酸锰矿、那造锰矿区3个碳酸锰矿矿产地。

1 区域地质概况

1.1 区域地层

根据区域沉积建造发育特征，可划分为碳酸盐岩建造—复理石建造[1]、碎屑岩—碳酸盐岩—硅质岩建造、类复理石建造和砂砾—黏土建造4种类型。

研究区区域地层有寒武系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、古近系、新近系、第四系。三叠系为本区的含锰地层。

1.2 区域构造

研究区地处广西西南部，大地构造位置处在四级构造单元富宁—那坡陆缘沉降带(Ⅳ-4-3-2)内，五级构造单元为靖西—田东隆起。

一系列东西向的次级褶皱及走向断裂构成了本区域的构造格架。构造复杂，断裂呈多期发育，以北东向断裂为主；褶皱发育，多期叠加，特别是印支期以来的构造，控制着区内含锰岩系和锰矿层的展布[2]，研究区区域构造见图1。

图1 研究区区域构造

1.3 区域岩浆岩

研究区岩浆岩主要有凝灰岩，广泛发育于田东—德保三叠系北泗组(T1b)和百逢组(T2bf)地层中。

2 新发现矿产地地质特征

2.1 驮琶碳酸锰矿

矿区位于天等县东平镇，出露的地层有石炭系；二叠系中统栖霞组、茅口组；三叠系下统马脚岭组、北泗组；第四系。北泗组为矿区的含锰岩系。矿区构造以褶皱为主，断裂不发育。从北西至南东的褶皱有那廖向斜、塘王背斜及洞蒙向斜，含锰岩系规模形态受3个褶皱控制；驮琶碳酸锰矿区处在洞蒙次级向斜的南侧。东平矿区驮琶矿段构造纲要见图2。

图2 东平矿区驮琶矿段构造纲要

三叠系北泗组(T1b)是矿区的含锰岩系，主要岩性为灰—深灰色硅质泥灰岩，呈薄—中层状；次为硅质泥岩、间夹数层贫碳酸锰矿或含锰硅质泥灰岩。矿层地质特征如下。

氧化界线之上为氧化锰矿层，氧化界线之下为碳酸锰贫矿。

Ⅰ矿层沿走向延长大于2.5 km，矿层连续性较好；碳酸锰矿层厚度0.53～1.61 m，矿石锰品位为11.43%～14.01%。矿层倾向北，倾角为28(°)～69(°)。

Ⅱ矿层为矿区内主矿层。沿走向延长大于2.5 km，矿层连续性好，厚度大且稳定；氧化锰矿层厚度5.15～6.25 m，矿石锰品位为17.46%～20.17%；碳酸锰矿层厚度为3.43～6.24 m，矿石锰品位为11.64%～12.39%。矿层倾向北，倾角为22(°)～69(°)。

Ⅲ矿层地表氧化锰矿连续性较好，沿走向延长大于2.5 km；深部碳酸锰矿不连续；矿层厚度为0.65 m，矿石锰品位为11.66%。矿层倾向北，倾角为28(°)～69(°)。

Ⅳ矿层为矿区主矿层。沿走向延长大于2.5 km，矿层连续性好，厚度大且稳定；氧化锰矿层厚度4.12～6.95 m，矿石锰品位为15.11%～20.85%；碳酸锰矿层厚度为0.71～3.81 m，矿石锰品位为10.29%～17.80%。矿层倾向北，倾角为28(°)～69(°)。

Ⅵ矿层地表氧化锰矿连续性较好，沿走向延长大于2.5 km；深部碳酸锰矿较连续，碳酸锰矿厚度为0.80 m，矿石锰品位为10.88%～13.41%。矿层倾向北，倾角为29(°)～34(°)。

2.2 那造碳酸锰矿

矿区处在驮琶碳酸锰矿的北东部，矿区地层与驮琶碳酸锰矿类似。

矿区构造以褶皱为主，锰矿层受那造背斜控制，断裂不发育。那造锰矿区构造纲要见图3。

图3 那造锰矿区构造纲要

那造锰矿区含锰岩系为下三叠统北泗组，锰矿石自然类型有氧化锰矿和碳酸锰矿，氧化界线之上为氧化锰矿层，氧化界线之下为碳酸锰贫矿，皆呈层状产出。矿层地质特征分述如下。

Ⅰ矿层：氧化界线之上为氧化锰矿层，氧化界线之下为含锰硅质泥灰岩。氧化锰矿层沿走向延长2.14 km，矿层厚度1.80 m，锰品位为Mn 10.28%～18.17%。

Ⅱ矿层：氧化锰矿层沿走向延长大于2.14 km，矿层厚度为3.98 m，品位为Mn 10.97%～18.49%。氧化界线之下为碳酸锰贫锰矿，碳酸锰矿矿层厚度为0.63～3.48 m，平均厚度为2.39 m；品位为10.15%～11.38%；锰矿倾向南、北，倾角为49(°)～72(°)。

Ⅳ矿层氧化锰矿体厚度2.27 m，氧化锰矿石锰品位为12.71%～24.06%。氧化界线之下深部为碳酸锰贫锰矿，碳酸锰矿厚度1.41～1.61 m，锰品位为11.23%～13.21%，锰矿倾向南、北，倾角为49(°)～72(°)。

2.3 平尧碳酸锰矿

平尧矿区位于驮琶碳酸锰矿西面约5.8 km处。矿区地层有茅口组、马脚岭组、北泗组、百逢组和第四系。含锰岩系为下三叠统北泗组。

矿区构造以褶皱为主，断裂不发育。矿区位于区域一级褶皱摩天岭复向斜的南翼，矿区控矿褶皱为次级的龙怀向斜、麦陇背斜、内屯向斜。平尧矿区构造纲要见图4。

1 含锰岩系；2 百逢组；3 北泗组；4 马脚岭组；5 上二叠统；6 茅口组；7 逆断层；8 平移断层；9 背斜及编号；10 向斜及编号；11 矿区范围

平尧碳酸锰矿见3层碳酸锰贫矿(矿源层)，矿层呈层状，与上下围岩接触关系为整合接触。各锰矿层地质特征如下。

Ⅰ矿层主要分布于矿区西部，地表为贫氧化锰矿或含锰泥岩，含锰9.04%～10.25%，厚度0.95～1.46 m，走向长不超过800 m，连续性较差。

Ⅱ矿层为矿区的主要矿层之一。矿层走向3.7 km，倾向延深大于500 m，连续性好；氧化锰矿石含锰为8.21%～15.39%，厚度1.81～2.96 m。碳酸锰矿石品位11.77%～12.73%，厚度为2.40～3.27 m。矿层厚度深部有变大趋势。

Ⅳ矿层为矿区主矿层，走向5.1 km，倾向延深大于500 m，连续性好；矿体厚度1.55～5.50 m，氧化锰矿石锰品位为11.60%～17.43%，碳酸锰矿石锰品位为11.70%～12.33%。

3 含锰岩系研究

通过研究发现，广西田东—德保地区含锰岩系有2种微相类型：①“硅质泥灰岩—泥岩微相”主要发育在天等东平地区；②“硅质岩—灰岩—火山岩微相”，发育在田东—德保地区。

3.1 天等地区含锰岩系

此类型含锰岩系即典型的“东平式锰矿”，主要发育在天等东平地区[3]，为一套硅质灰岩、含锰硅质泥灰岩、碳酸锰矿组合。新发现矿产地的东平驮琶矿段碳酸锰矿、那造碳酸锰矿即为此类型。含锰岩系北泗组(T1b)从下到上可分4个岩性段[4-5]，其中第二岩性段(T1b2)、第三岩性段(T1b3)及第四岩性段(T1b4)为矿区的含锰岩性段。天等地区含锰岩系柱状简要见图5。

图5 天等地区含锰岩系柱状简要

3.2 田东—德保地区含锰岩系

此类型含锰岩系发育在田东、德保地区，属于“硅质岩—灰岩—火山岩微相”，是本次通过在田东地区的龙怀锰矿区、六乙锰矿区、平尧锰矿区、扶晚锰矿区综合分析研究新划分的含锰岩系微相，并首次建立了含锰岩系柱状图，田东—德保地区三叠系含锰岩系柱状见图6。

图6 田东—德保地区含锰岩系柱状简要

本次新发现矿产地平尧碳酸锰矿属于此微相含锰岩系。“硅质岩—灰岩—火山岩微相”含锰岩系各岩性段特征如下。

第四岩性段：上部为深灰—灰黑色薄层状泥灰岩，下部为深灰色硅质岩。该层硅质岩发育较为稳定，可作为第四岩性段和第三岩性段的分层标志层。

第三岩性段：上部为深灰—灰黑色薄—中层状泥灰岩，下部为灰色、浅灰绿色凝灰岩。该层凝灰岩在田东地区发育稳定，为第三岩性段和第二岩性段的分层标志层，也是锰矿层的顶板标志层。

第二岩性段：为含锰岩性段。主要由泥灰岩、硅质泥灰岩和含锰硅质泥灰岩或贫锰矿层组成。见Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅹ矿层，以Ⅱ、Ⅲ矿层较稳定，Ⅰ、Ⅳ、Ⅹ矿层局部可见。

第一岩性段：为灰色薄—中层状泥灰岩、泥岩。

3.3 含锰岩系差异性

两种类型微相有明显不同，和天等地区含锰岩系相比，田东地区的含锰岩系有以下显著差别：①田东地区的含锰岩系锰矿层数量较少，含碳酸锰矿层1～4层，含矿的连续性稍差；②锰矿石品位较低，氧化锰品位一般在18%～25%之间，局部地段大于25%，氧化锰富矿极少，碳酸锰矿石品位大部分在10%～15%之间，大部分属低品位碳酸锰矿；③标志层明显且稳定，在田东地区含锰岩系中，锰矿层上部的硅质岩层和凝灰岩层稳定，可作为找矿标志层。

4 矿床成因及找矿标志

4.1 矿床成因

4.1.1 沉积环境

研究区早三叠世晚期处于浅海盆地(西林—东兰浅海)相带的南部，在天等—田东—德保一带台地边缘为半封闭的水下内湾[6]环境。该区海水滞流，水动力相对较弱，在较深的海水环境(弱还原性的环境)中，沉积了碳酸锰、含锰的硅质泥灰岩，以及粉晶、泥晶灰岩。从碳酸锰矿层以及顶底板所具有隐晶—粉晶结构、泥质结构、微粒结构以及水平纹层状构造，且含有较多黄铁矿等，则是说明了碳酸锰矿生成的环境为还原性的环境。桂西地区早三叠世晚期岩相古地理见图7。

1 浅海台地相；2 台地边缘浅滩相；3 浅海盆地相；4 中型锰矿床；5 小型锰矿床；6 锰矿点；① 东平；② 江城；③ 作登；④ 平尧；⑤ 足荣；⑥ 大旺

4.1.2 原生碳酸锰矿的形成

成锰盆地受区域性的同沉积断裂(下雷—灵马同生断列)控制。据研究，成矿物质主要来源于深部热液，深部的锰质沿同生断裂随着海底热液溢出，提供了丰富的物源，在合适的沉积环境下锰大量沉积下来，形成原生碳酸锰矿[7]。

4.1.3 次生氧化锰矿的形成

碳酸锰矿或含锰硅质泥灰岩是次生氧化锰矿的矿源层。在浅表的氧化环境，地面浅部酸性水可使矿源层的Mg、Ca等溶解于水中流失，Mn、Fe元素在淋滤作用下迁移，在一定的条件下，在良好的容矿空间富集沉积，如在含锰岩系的节理、层间、裂隙中，形成淋积型氧化锰矿[8]；此类矿石主要矿物为硬锰矿和软锰矿，次为恩苏塔矿、偏锰酸矿以及水钠锰矿等。矿石构造常见薄层状构造、条带状构造、网格状构造和块状构造。

4.2 主要找矿标志

广西天等—德保地区三叠系的锰矿床为“海相沉积锰矿床”，锰矿层明显受地层、岩相和构造控制，有以下主要找矿标志。

1)氧化锰露头(锰帽)。锰帽是由碳酸锰矿源层或含锰层风化作用富集形成的，呈黑色或钢灰色，特征明显，是很好的碳酸锰矿找矿直接标志。

2)锰矿滚石。原生碳酸锰矿因淋滤富集氧化锰后，在风化剥蚀作用下，常形成块状氧化锰，在重力作用下，堆积或散布在残坡积层及浮土中，因此锰矿滚石是重要的指示接近矿体的找矿标志。

3)地层岩性标志。研究区的含锰岩系是三叠系下统北泗组(T1b)，其主要岩性以硅质泥灰岩、灰岩为主，夹有凝灰岩、硅质岩等，与相邻地层的岩性有着较大的差异。因此，在研究区找到该类岩性组合，即很可能是该区的含锰岩系，预示很可能找到锰矿层。

4)标志层，在田东—德保地区，含锰岩系为硅质岩—灰岩—火山岩微相，其中凝灰岩和硅质岩层稳定，发育在矿层上部，是极易识别的找矿标志。

5 结 语

广西天等—德保地区摩天岭复向斜含锰岩系有两种微相类型，即 “硅质泥灰岩—泥岩微相”和“硅质岩—灰岩—火山岩微相”，两种类型具有显著差异。田东—德保地区含锰岩系柱状简要(硅质岩—灰岩—火山岩微相型)的建立，以火山岩的发育最为标志，丰富了桂西南地区锰矿的研究。本文通过全面分析研究了含锰岩系的含矿性特点和分布规律，总结了该区碳酸锰矿床的成因及富集规律、找矿标志，为后续在广西三叠系地层寻找锰矿提供了重要依据，对三叠系锰矿后续勘查工作具有积极指导意义。