贵州遵义市复兴隐伏锰矿床地质特征及找矿潜力分析

陈 登，肖 亮，钟月丽，骆红星，刘志臣，肖 林

(贵州省地矿局一○二地质大队，贵州 遵义 553003)

0 前 言

锰矿是大宗战略性矿产资源，属于新能源电池新材料所需的关键矿产之一，广泛应用在冶金、电解锰和新能源电池行业。2019年发现的贵州省遵义市复兴隐伏中型锰矿床位于贵州遵义国家锰矿整装勘查区内，埋藏深度达1 300～1 550 m，Mn平均品位为18.01%，平均厚度为2.12 m；其在著名的遵义深溪大型锰矿床南部约3 km外。该矿床是以遵义锰矿“内生外成气液喷溢沉积型”锰矿找矿预测模型，通过盆地分析、成锰相、同沉积断层指导隐伏矿找矿发现的。本文在复兴隐伏锰矿床勘查研究基础上，对其矿床特征、矿石特征和成矿环境进行总结，认为其与遵义锰矿典型的深溪大型隐伏锰矿床类似，均为典型的“内生外成气液喷溢沉积型”锰矿床[1]，并预测了具有找到大型锰矿床的潜力。

1 成矿地质背景

按大地构造单元划分，复兴隐伏锰矿床位于华南板块、上扬子板块(Ⅲ级)东南部的鄂渝湘黔前陆褶皱冲断带西部[1-2](见图1)，属中国26个重要成矿区带中的上扬子东缘(台褶带)PbZnCuAgFeMnHgSb磷铝土矿硫铁矿成矿带(Ⅲ77-2)[3-4]；按照贵州二叠纪锰矿成矿区带划分，复兴锰矿床位于黔北裂谷盆地锰矿区、遵义-黔西锰矿成矿带的遵义锰矿成矿亚带的深溪-复兴锰矿矿带[5]。区域内二叠纪锰矿成矿后经历了燕山、喜山期等多次构造运动的叠加改造作用形成了如今构造格局[6]，表现为北东向的褶皱和背斜轴部发育同向断层的地质特征。区域出露地层为寒武系(∈)至侏罗系(J)和新生界第四系(Q)沉积岩，缺失志留系中上统与泥盆系、石炭系。

1.侏罗系；2.三叠系中统；3.三叠系下统；4.二叠系上统；5.二叠系中统；6.奥陶系；7.寒武系；8.茅口组第三段含锰岩系；9.茅口组第三段硅质岩；10.茅口组第三段生物灰岩；11.地层界线；12.断层；13.同沉积断裂；14.锰矿床；15.研究区范围；16.地名

在中二叠世，峨眉地幔柱的活动在贵州水城-黔西-遵义地区形成了“黔北裂谷盆地”，随着构造运动加强黔北裂谷盆地(Ⅰ级)进一步断陷形成了水城和遵义2个次级裂谷盆地(Ⅱ级)；在中二叠世晚期，并在遵义次级裂谷盆地形成了3个Ⅲ级地堑盆地，在Ⅲ级地堑盆地内形成了若干个Ⅳ级地堑盆地组成[7-10]。Ⅳ级地堑盆地控制了锰矿的形成和分布，其中深溪Ⅳ级地堑盆地为遵义锰矿主要分布区，该地堑盆地长度大于25 km，宽1～10 km，呈北东东80°～85°方向展布，其中著名的深溪隐伏大型锰矿床、转龙庙中型锰矿床、小金沟中型锰矿床、复兴锰矿床均位于该盆地内，已累计提交锰矿资源量达6 000万t[11-13]。

2 矿床地质

2.1 地层、构造

研究区位于虾子复向斜南翼，地层倾向主要为300°～350°，倾角为5°～22°，区内未见断层构造。出露地层有第四系(Q)、三叠系中统关岭组一段和二段(T2g)及嘉陵江组(T1-2j)；二叠系阳新统茅口组(P2m)、二叠系乐平统长兴组(P3c)、龙潭组(P3l)、三叠系下统夜郎组(T1y)为隐伏地层(见图2)；锰矿赋存的茅口组第三段隐伏埋深为1 300～1 550 m，现简述与锰矿有关的地层如下：

1.三叠系中统关岭组二段；2.三叠系中统关岭组一段；3.三叠系下统嘉陵江组；4.三叠系下统夜郎组三段；5.地质界线；6.见矿钻孔；7.见硅化岩钻孔；8.矿化钻孔；9.研究区

1)茅口组第二段P2m2(习称为“白泥塘层”)：深灰色、灰黑色薄至中厚层状炭硅质灰岩夹灰黑色硅质岩和少量细晶灰岩，厚度大于28.99 m；该段是黔北裂谷盆地识别的重要标志。

2)茅口组第三段(P2m3)，在研究区内该段呈现不同的岩性建造分布。

含锰建造：茅口组三段由深灰-灰色黏土岩、深灰色含锰黏土岩、碳酸盐锰矿层和浅灰绿色绿泥石蒙脱石黏土岩组成，厚1.15～7.61 m，平均2.50 m(见图3)。

硅化岩建造：分布在研究区中部和北部，2个钻孔均揭露了硅化岩带，其沿75°方向延伸呈线性分布，分布宽度为100～1 000 m；岩性为含硅化岩角砾黏土岩、硅化岩，该建造为同沉积断层识别标志和断陷盆地边界划分标志(见图3)。

1.含锰岩系厚度等值线；2.推测含锰岩系厚度等值线；3.富锰矿体钻孔；4.贫锰矿体钻孔；5.含锰地层钻孔；6.未见矿钻孔；7.见硅化岩钻孔；8.研究区范围；9.矿体厚度0～1.00 m；10.矿体厚度1.00～2.00 m；11.矿体厚度>2.00 m；12.矿体厚度2～3 m

灰岩建造：为浅灰色中至厚层状生物灰岩。分布在研究区南部一带，紧邻硅化岩建造，代表地垒中台地沉积特征。

3)顶板龙潭组(P3l)：上部以深灰色泥岩、粉砂质泥岩为主，下部主要为深灰色中至厚层状细晶灰岩，夹1～3层不可采煤层(线)，厚度为104.90～118.10 m。

2.2 含矿岩系特征

复兴锰矿床含矿岩系为茅口组第三段，由一套灰白色黏土岩、含锰黏土岩、锰矿层和凝灰岩组成，其在区内呈北东东向分布，反映了深溪Ⅳ级盆地喷溢沉积特征位置(见图3)，在横向上成矿地质体表现出由盆地中心向边缘厚度逐渐变薄、尖灭。区内可划分为5个小层，由上自下依次为：上覆地层龙潭组(P3l)主要为厚0.15～8.75 m深灰色含植物根茎化石黏土岩，含较多黄铁矿结核，是锰矿层的直接顶板；其上为厚0～0.70 m炭质泥岩或煤层(线)；再上为厚约1.20～2.68 m的深灰色含海百合化石细晶灰岩，与下伏地层不整合接触。

茅口组第三段(P2m3)，含锰岩系(见图4)：①灰色、灰白色黏土岩含大量黄铁矿结核和少量条带状菱铁矿、白云石和褐铁矿，该层含锰一般为0.10%～3.06%，厚度为0～0.63 m；②深灰色含锰黏土岩含少量鲕粒状、豆状菱锰矿，中下部含少量次生菱锰矿颗粒，厚度为0～2.32 m；③锰矿层为深灰色、黑灰色块状菱锰矿，矿层中偶见含锰黏土岩夹石，见少量细粒黄铁矿星点状分布和团块状黄铁矿，局部相变为锰铁矿，厚度为0～4.90 m；④凝灰岩层由浅灰绿色绿泥石、蒙脱石黏土岩组成，其含大量黄铁矿结核，局部含锰达3.41%，厚度为0.30～0.60 m；⑤灰褐色、棕红色菱锰矿，见搅动构造和斑杂状构造，仅在北部ZK2321钻孔发现，推测在该孔以北存在该层锰矿石，应为复兴Ⅳ级盆地喷溢沉积中心相的边缘位置，厚度为0～0.69 m。

图4 斑杂状构造锰矿石(a)、镜下斑杂状构造锰矿石(b)、块状构造锰矿石(c)、镜下块状构造锰矿石(d)、角砾状硅化岩(e、f)

下伏地层：茅口组第二段(白泥塘层)P2m2为灰黑色薄层状含硅质灰岩。

3 矿体特征

研究区内锰矿层产于茅口组三段含锰岩系底部，位于二叠系中统茅口组(P2m2)硅质灰岩之上，矿体呈层状单斜产出，埋藏深度达1 300～1 550 m。目前发现矿体分布在勘查区北部，总体呈75°方向延伸，矿体沿走向延长约1.6 km，倾向延伸约1.0 km，见矿面积为1.6 km2，赋存标高为-450～-350 m。矿层厚度为0～4.90 m，平均厚度为2.12 m，变化系数为87.83%。矿体单工程品位为16.77%～19.67%，矿体平均品位为18.01%，变化系数为6.77%；矿石自然类型主要为碳酸盐锰矿石，具有中型规模。

4 矿石特征

4.1 矿石成分

区内锰矿矿石矿物以菱锰矿为主，其次为水褐锰矿，含少量钙菱锰矿、锰方解石、锰白云石、铁菱锰矿、软锰矿等(见图2)，总体上含锰岩系从上至下菱锰矿比例越来越高，水褐锰矿比例越低；脉石矿物主要以黏土矿物为主；在北部ZK2321钻孔见少量毒砂、重晶石和黄铜矿。

4.2 矿石结构、构造

区内锰矿石主要以球粒结构为主，其次是碎屑结构、放射鲕结构、晶粒状结构。构造以块状构造为主，在ZK2321钻孔发现了成锰中心相中的斑杂状构造、搅动构造(见图2)。

4.3 矿石组分

区内锰矿石Mn单样含量为12.10%～24.88%；单工程平均品位16.77%～19.67%，平均18.01%。Fe含量为4.41%～9.97%，平均7.07%。P、S为主要有害组分，P含量为0.021%～0.136%，S含量为1.15%～6.39%。P/Mn平均为0.003；Mn/TFe比值为1.97～3.99，平均2.81；(CaO+MgO)/(SiO2+A12O3)比值为0.46～0.97。总体属高硫、中-高铁、中磷贫锰矿石。

5 找矿潜力分析

在中二叠世中至晚期，扬子准地台西部的茅口晚期的峨眉地幔柱活动，导致地壳不均衡裂陷(拉张和同沉积断裂的影响)，形成了一条自云南宣威，经贵州水城、纳雍、黔西到遵义的北东向黔北裂谷盆地，在盆地内形成了贵州二叠纪锰矿床。并根据岩相变化、锰矿相变化、同沉积断层分布特征，认为遵义二叠纪锰矿属于“内生外成气液喷溢沉积型锰矿床”[14]。富锰气液沿同沉积断层喷溢沉积，在喷溢口形成成锰中心相，往四周依次形成过渡相和边缘相[15-17]，成矿相带长轴方向代表了成矿同沉积断层分布特征。一般富锰矿赋存在中心相、贫锰矿赋存在过渡相、边缘相为含锰粘土岩或铁锰矿分布。

研究区与著名的深溪大型隐伏富锰矿床、转龙庙锰矿床位于深溪Ⅳ级地堑盆地内(见图3)，该矿带内的深溪、转龙庙等矿床中均发现了典型的气液喷溢沉积中心相，喷溢中心长轴方向近80°展布；喷溢口中心表现为具软沉积变形纹理、角砾状、斑杂状构造的富锰矿石，含矿岩系厚度中心与矿体厚度中心重合。本次发现的复兴锰矿床北部的ZK2321钻孔已发现典型的中心相特征：锰矿层在凝灰岩上下多层分布，Mn含量在25%左右，具斑杂状构造、搅动构造等；显示该区位于成矿中心相边缘，显示具有找到大型锰矿床的潜力(见图4、图5)。

1.控制Ⅲ级地堑盆地和地垒的同沉积断层；2.控制Ⅳ级地堑盆地的同沉积断层；3.Ⅳ级地堑盆地及控制的矿床；4.Ⅲ级地堑盆地范围；5.Ⅲ级地垒范围；6.研究区

6 结 论

1)研究区内茅口组第三段发现了含锰岩系、生物灰岩和硅化岩3种不同的建造类型，其中硅化岩建造分布在研究区中部和北部，对识别研究区断陷盆地内的同沉积断层和找矿工作起到指示作用。

2)复兴隐伏锰矿床位于虾子复向斜南翼，地表出露为三叠系地层，含锰层位为茅口组第三段，矿体埋深为1 300～1 550 m。锰矿体呈层状、似层状单斜产出，矿体厚度为0～4.90 m，平均2.12 m；Mn含量为12.10%～24.88%；单工程平均品位为18.01%，Fe平均含量为7.07%；P/Mn平均为0.003，Mn/TFe比值为1.97～3.99，平均为2.81；(CaO+MgO)/(SiO2+A12O3)比值为0.46～0.97。总体属高硫、中-高铁、中磷贫锰矿石。

3)复兴锰矿床属于“内生外成气液喷溢沉积型锰矿床”，锰矿气液喷溢沉积成矿系统的过渡相和边缘相特征明显；在研究区北部发现了成矿中心相边缘，目前的工作尚未圈边，根据成矿规律分析，认为该区北部具有找到大型锰矿床的潜力。