河南省盧氏縣楊樹(shù)溝錳礦地質(zhì)特征及成因分析

張石粉，劉小照，李國(guó)勇

(1.河南省礦源地質(zhì)有限公司，河南三門峽 472000；2.河南省第一地質(zhì)勘查院，河南南陽(yáng) 473056)

1 地質(zhì)背景

1.1 地層

本區(qū)屬秦嶺地層區(qū)北秦嶺地層分區(qū)西峽南召地層小區(qū)[1]。出露地層主要有中元古界秦嶺群和寬坪群、下古生界二郎坪群、中生界三疊系、新生界第四系。

秦嶺群(Pt2qn)和寬坪群(Pt2k)分別出露于區(qū)域的南、北兩側(cè)，中間被與巖層走向近于一致的古生界、中生界斷陷帶隔離，兩群地層未見(jiàn)直接接觸。下古生界地層夾于秦嶺群和寬坪群之間狹長(zhǎng)斷陷地塊之中。中生界三疊系上統(tǒng)(T3)分布于中生界、下古生界地層小型斷陷盆地的頂部。新生界第四系(Q4)出露于河床及溝谷中(見(jiàn)圖1)。

1.2 斷裂

區(qū)域性大斷裂，呈近東西向和北西西向展布。

1)湯河—瓦穴子—羊坡山斷裂(F1)

該斷裂帶由多條次級(jí)斷裂分支復(fù)合，組成斷裂束。斷裂帶切穿的巖石主要為中元古界硅質(zhì)條帶大理巖、云母石英片巖、石英巖、變質(zhì)石英斑巖等。斷裂帶中充填的巖石為多種動(dòng)力變質(zhì)巖石，有碎裂巖、壓性斷層角礫巖、糜棱巖、斷層泥等。大斷裂帶內(nèi)多見(jiàn)有構(gòu)造透鏡體和擠壓片理化帶。該斷裂控礦明顯，其東端控制鉛、鋅、銀礦。錳礦產(chǎn)于該斷裂帶西段北側(cè)[2]。該斷裂南側(cè)為下古生界二郎坪群，北側(cè)為中元古界寬坪群。

圖1 楊樹(shù)溝錳礦區(qū)區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)

2)廟臺(tái)—朱陽(yáng)關(guān)大斷裂(F2)

F2總體走向110(°)，傾角較陡，帶寬最大可達(dá)200 m以上。該斷裂穿過(guò)地層為秦嶺群雁嶺溝組和界牌組，控制了斷陷帶的南緣，亦是盧氏銻礦帶的控礦斷裂帶，已探明的有大河溝、南溝、王莊、寺合院等銻礦區(qū)和多處銻礦點(diǎn)，是區(qū)域上最主要的控礦構(gòu)造之一。

3)白花場(chǎng)—獅子坪大斷裂(F3)

F3總體走向115(°)，陡傾角，長(zhǎng)度達(dá)40 km以上。該斷裂是秦嶺群郭莊組和雁嶺溝組的分界線。

1.3 褶皺

區(qū)域內(nèi)褶皺構(gòu)造十分發(fā)育，形成一系列軸向呈北西西向展布的巨型褶被。根據(jù)褶皺發(fā)育時(shí)期及特點(diǎn)將褶皺歸結(jié)為二次倒轉(zhuǎn)復(fù)向斜構(gòu)造[3]。錳礦處于本復(fù)向斜北翼中次級(jí)小向斜褶皺帶之中。

1.4 巖漿巖

區(qū)域巖漿巖主要呈巖株、巖枝狀侵入。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)范圍內(nèi)大面積出露地層為中元界寬坪群四岔口組，其次為寬坪群廣東坪組的變質(zhì)巖系。沿溝谷及山坡有第四系沖積、坡積、殘積砂礫石層及腐植土層(圖2)。

圖2 楊樹(shù)溝錳礦區(qū)地質(zhì)

1)中元古界寬坪群廣東坪組(Pt2gn)

中元古界寬坪群廣東坪組(Pt2gn)，出露面積較小，為廣東坪組下段(Pt2gn1)。呈北東東—南西西向展布，巖性為一套中深變質(zhì)的片巖。見(jiàn)有二云石英片巖、斜長(zhǎng)角閃片巖夾薄層鈣質(zhì)陽(yáng)起綠泥片巖、透閃石石英大理巖和白云石大理巖的透鏡體。片巖片理傾向南南東 150(°)～170(°)，傾角 70(°)左右。

2)中元古界寬坪群四岔口組(Pt2s)

中元古界寬坪群四岔口組(Pt2s)呈近東西向展布。巖性為一套中一深變質(zhì)的片巖夾大理巖。錳礦化層產(chǎn)于該組地層之中。該組可分上下兩段。

a下段(Pt2s1)

出露于礦區(qū)中北部及南側(cè)，巖性以白云石英片巖為主，其次為二云石英片巖、黑云斜長(zhǎng)石英片巖、二云變粒巖，局部有薄層大理巖、斜長(zhǎng)角閃片巖夾層或透鏡體。底部含石榴石和黃鐵礦顆粒。主次片巖之間界線不明顯，為漸變關(guān)系。片理走向?yàn)榻鼥|西向，局部變化較大，傾向 170(°)～195(°)，傾角多數(shù)為 60(°)～75(°)，最緩處 40(°)，最陡處 85(°)，總厚度大于1 000 m。

b上段(Pt2s2)

出露于礦區(qū)中南部，呈近東西向延伸的條帶狀展布，東西長(zhǎng)2.7 km以上，貫穿礦區(qū)。南北寬度200～300 m，巖性以石英白云石大理巖為主，其次是白云石英片巖、二云石英片巖、二云鈣質(zhì)片巖。大理巖與片巖互為層狀。3種片巖相互沿橫向和縱向均可漸變(相變)而界線不明顯。錳礦層即在片巖中順層產(chǎn)出，錳礦層中的鈣質(zhì)較多。巖層片理傾向170(°)～190(°)，傾角多為 58(°)～75(°)。局部最緩為 41(°)。本段在區(qū)域上最大厚度為488.4 m，在詳查區(qū)最大厚度為160 m，其中含錳礦的片巖厚度為20～30 m。

3)第四系(Q4)

出露面積較大，主要分布于溝谷中，為沖積洪積砂礫石層；山坡和山脊的風(fēng)化殘積物厚度較小，為殘坡積碎石及少量腐植土，局部黃土層。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)位于秦嶺近東西向復(fù)雜構(gòu)造帶東端。構(gòu)造受區(qū)域地層強(qiáng)烈褶皺和深大斷裂強(qiáng)烈活動(dòng)的制約，構(gòu)造形跡十分明顯而復(fù)雜。

1)褶皺

秦嶺褶皺系北秦嶺褶皺帶的褶皺構(gòu)造形跡在礦區(qū)內(nèi)明顯表現(xiàn)為地層發(fā)生倒轉(zhuǎn)。包含錳礦層的中元古界寬坪群四岔口組上段(Pt2s2)，處于一小型倒轉(zhuǎn)向斜的軸部，向斜兩翼依次為四岔口組下段(Pt2s1)和廣東坪組(Pt2gn)。軸向?yàn)榻鼥|西向，因發(fā)生倒轉(zhuǎn)，顯示兩翼片理產(chǎn)狀均傾向南，傾角達(dá)40(°)以上，多為60(°)～75(°)。受長(zhǎng)期的區(qū)域及動(dòng)力變質(zhì)作用的結(jié)果，巖石呈現(xiàn)片狀構(gòu)造，鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)。一組剪切節(jié)理普遍發(fā)育。

2)斷裂

礦區(qū)內(nèi)末見(jiàn)區(qū)域性大斷裂構(gòu)造，僅見(jiàn)規(guī)模較小的斷層。

a F1斷層

位于礦區(qū)的西北部，出露長(zhǎng)1 000 m以上，寬1～5 m，斷層走向北東70(°)左右，與褶皺軸向近于一致。傾向南東，傾角 50(°)～70(°)為逆斷層，斷層帶兩側(cè)片巖產(chǎn)狀變化較大，斷層北側(cè)巖石片理產(chǎn)狀北西傾 310(°)，傾角 65(°)，斷層南側(cè)巖石片理產(chǎn)狀南東傾160(°)左右，傾角 70(°)。斷層帶中巖石破碎，見(jiàn)碎裂巖及斷層角礫巖，斷層層面間有較窄的糜棱巖帶和斷層泥，未見(jiàn)礦化。

b F2斷層

位于礦區(qū)中部，出露長(zhǎng)度約500 m，斷層走向南南東，傾向北東東 80(°)～85(°)，傾角 60(°)～72(°)，斷裂帶寬1～1.5 m，為正斷層，斷裂帶中有斷層角礫巖、糜棱巖及斷層泥。斷層面較粗糙。顯示張性斷裂特征。在斷層中有方鉛礦透鏡體，局部地段夾黃鐵礦透鏡體。方鉛礦及黃鐵礦礦化范圍均很小，尚不具工業(yè)意義。

c F3斷層

位于礦區(qū)西北部，出露長(zhǎng)約500 m，斷層走向100(°)～110(°)，南南西傾，傾角 45(°)左右，斷裂帶寬1～2.5 m，北盤下降，為逆斷層，斷層面粗糙，斷裂帶中有糜棱巖、斷層泥，局部地段有方鉛礦化、黃鐵礦化。黃鐵礦呈星散狀、浸染狀。

d F4斷層

位于礦區(qū)南側(cè)，為順層構(gòu)造，斷層活動(dòng)形跡較弱，局部見(jiàn)碎裂巖及斷層泥，與Pt2s2中的向斜軸重合，錳礦體產(chǎn)于此構(gòu)造中。

2.3 礦體地質(zhì)特征

2.3.1 礦體特征

楊樹(shù)溝錳礦體呈近東西方向展布，礦體嚴(yán)格受中元古界寬坪群四岔口組上段(Pt2s2)變質(zhì)巖層控制，產(chǎn)于大理巖層中間的夾層二云石英片巖中，礦體頂?shù)装鍘r石均為二云石英片巖，局部為白云石英片巖。礦體沿走向，連續(xù)性較好，但厚度變化明顯，厚度從 1.60～2.05 m 不等。走向 82(°)～90(°)，向南南東傾，傾角 41(°)～80(°)。礦體產(chǎn)狀總體與圍巖片理產(chǎn)狀一致。礦體長(zhǎng) 660 m，出露最高標(biāo)高1 198.50m，埋藏最低標(biāo)高908 m，最大斜深337 m。礦體厚度穩(wěn)定1.70～3.07 m，平均厚度2.05 m，厚度變化系數(shù)6.89%。礦石品位18.09%～21.83%，平均品位19.80%，品位變化系數(shù)6.29%(圖3)。

圖3 楊樹(shù)溝錳礦區(qū)第3勘探線剖面

2.3.2 礦石特征

1)礦石物質(zhì)成分

a礦物成分

錳礦石最主要的有用礦物成分為硬錳礦，其次是軟錳礦。錳礦物含量一般占礦石的40%左右。脈石礦物以方解石、石英居多，亦常見(jiàn)有鈣鋁榴石、黑云母、白云母等，偶見(jiàn)斜長(zhǎng)石和角閃石。脈石礦物占60%左右。

b化學(xué)成分

錳礦石中最重要氧化物為MnO2，占25%～35%；含量最多的氧化物為SiO2、最高為58.7%，一般為40%～50%；含量次多的氧化物為 Fe2O3和FeO，一般為 1%～5%；其他氧化物有 CaO、MgO、Na2O、K2O、BaO、Al2O3、TiO2、P2O5、S等，其含量較少，合計(jì)不足10%，偶有伴生的Ag，含量最高可達(dá)15.50×10-6，一般為1×10-6～3×10-6，Au含量不足0.2×10-6；Pb、Zn含量亦極低。

2)礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)主要為隱晶結(jié)構(gòu)和他形微粒結(jié)構(gòu)，其次見(jiàn)有膠狀結(jié)構(gòu)和豆?fàn)罱Y(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造主要是塊狀結(jié)構(gòu)，其次是土狀構(gòu)造。

2.3.3 礦石類型及礦石品級(jí)

1)礦石自然類型

礦區(qū)錳礦石中主要錳礦物為單一的硬錳礦，屬氧化錳礦石。

2)礦石工業(yè)類型

礦區(qū)錳礦石為冶金用錳礦石[4]。

3 控礦因素與成礦作用

3.1 控礦因素

錳礦賦存在中元古界寬坪群四岔口組上段的石英白云石大理巖層夾二云石英片巖中，礦體頂?shù)装寰鶠槎剖⑵瑤r。嚴(yán)格受二云石英片巖巖層控制，呈似層狀分布。構(gòu)造與礦體規(guī)模、厚度、品位變化等密切相關(guān)。

3.2 錳礦的成礦作用

區(qū)域深斷裂活動(dòng)及海底火山作用形成的地下熱水循環(huán)體系，提供了大量成礦物質(zhì)及其它相關(guān)元素，經(jīng)過(guò)蘊(yùn)集和遷移，在適宜的環(huán)境下沉積成礦。沉積裂陷盆地對(duì)錳礦的形成具有重要的作用[5]。

根據(jù)本區(qū)礦層與圍巖分界較明顯，礦石粒度從底向頂由粗變細(xì)的韻律特征；礦石錳品位大多上部稍高，礦石品位普遍較底；在錳礦層之頂板及底板，巖石中以富含Ca、Mg、CO3-2等成分的化合物為主要組份。因此，當(dāng)時(shí)的氣候條件比較溫暖、潮濕。錳礦是在顯弱還原弱堿性條件的正常鹽度淺海環(huán)境中沉積的。

4 找礦標(biāo)志和礦床遠(yuǎn)景

通過(guò)近年來(lái)的野外工作實(shí)踐，找礦的主要標(biāo)志有以下2點(diǎn)：

1)錳礦體嚴(yán)格受中元古界四岔口組石英白云石大理層夾二云石英片巖層位控制，凡有大理層夾二云石英片巖出露的部位，或多或少均能圈出一定規(guī)模的礦體；

2)斷層經(jīng)過(guò)的褶皺軸部往往是礦化富集部位。

在礦區(qū)的東部，有中元古界四岔口組出露的地方，其地質(zhì)特征與楊樹(shù)溝礦區(qū)相仿，經(jīng)過(guò)踏勘工作，已發(fā)現(xiàn)了多個(gè)可供開(kāi)發(fā)利用的錳礦點(diǎn)，展示了該區(qū)具有良好的找礦前景。

[1]涂金順，郭鴻志，王振乾，等.豫西南地區(qū)成礦規(guī)律及成礦預(yù)測(cè)研究報(bào)告[R].南陽(yáng)：河南省地質(zhì)礦產(chǎn)廳第四地質(zhì)調(diào)查隊(duì)，1989.

[2]王建明，李銘，李勝利，等.河南朱陽(yáng)關(guān)——湍源地區(qū)鉛鋅銀礦評(píng)價(jià)報(bào)告[R].鄭州：河南省地質(zhì)調(diào)查院，2006.

[3]楊伯軒，王佐，張立中，等.河南省盧氏縣楊樹(shù)溝錳礦詳查報(bào)告[R].三門峽市：河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第四地質(zhì)探礦隊(duì)，2007.

[4]DZT 0200-2002.鐵、錳、鉻礦地質(zhì)勘查規(guī)范[S].

[5]萬(wàn)平益.巴山錳礦帶地質(zhì)特征、礦床成因及成礦遠(yuǎn)景分析[J].中國(guó)錳業(yè)，2002，20(3)：1-6.