遼寧省錳元素分布規(guī)律及錳礦床潛力評(píng)價(jià)

胡建飛，遲廣成，汪寅夫，王鑫

（沈陽(yáng)地質(zhì)礦產(chǎn)研究所/中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局沈陽(yáng)地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧 沈陽(yáng) 110032）

遼寧省錳元素分布規(guī)律及錳礦床潛力評(píng)價(jià)

胡建飛，遲廣成，汪寅夫，王鑫

（沈陽(yáng)地質(zhì)礦產(chǎn)研究所/中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局沈陽(yáng)地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧 沈陽(yáng) 110032）

通過(guò)研究不同地質(zhì)構(gòu)造單元、不同時(shí)代地層和不同巖石類(lèi)型中錳元素分布特征，認(rèn)為遼西臺(tái)陷和松遼拗陷區(qū)可作為形成錳礦的重要礦源地體.結(jié)合遼寧省富錳地層特征和錳礦床地質(zhì)特征，認(rèn)為鐵嶺組含錳灰?guī)r巖層是沉積錳礦找礦的重要標(biāo)志，其分布的遼西地區(qū)可劃為遼寧省境內(nèi)大型淺海沉積錳礦成礦遠(yuǎn)景區(qū)；遼東、遼南白堊系富錳頁(yè)巖分布的地區(qū)有望找到中到大型河湖相沉積錳礦床；火山熱液錳礦可在朝陽(yáng)、錦西以西地區(qū)尋找，其礦源層為串嶺溝組石英砂巖，高于莊組含錳細(xì)砂巖，大紅峪組、鐵嶺組、洪水莊組富錳碳酸鹽巖，成礦熱液為酸性巖漿提供.

錳元素分布特征；礦床特征；找礦遠(yuǎn)景區(qū)；遼寧省

遼寧省錳礦資源比較豐富，探明的錳礦儲(chǔ)量為4494×104t??趙光慧.省區(qū)域礦產(chǎn)總結(jié).遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局.1996..隨著中國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)速度的加快，必將促使中國(guó)鋼鐵工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，中國(guó)市場(chǎng)對(duì)錳礦的需求會(huì)越來(lái)越大，在國(guó)內(nèi)能否找到大型—超大型錳礦勢(shì)必成為中國(guó)地質(zhì)工作者急需解決的課題之一.筆者根據(jù)遼寧省地球化學(xué)場(chǎng)研究的最新數(shù)據(jù)，結(jié)合對(duì)八家子、吳家屯錳礦工作的實(shí)踐認(rèn)識(shí)，對(duì)遼寧省錳元素時(shí)空分布規(guī)律、富錳地層的地質(zhì)特征和錳礦床地質(zhì)特征逐一加以分析總結(jié)，試圖為遼寧省境內(nèi)尋找大型錳礦提供工作靶區(qū).

1 遼寧省錳元素的分布特征

1.1 不同地質(zhì)構(gòu)造單元錳元素分布特征

遼寧省11個(gè)不同級(jí)別構(gòu)造單元中，錳元素豐度特征明顯不同，其中遼西臺(tái)陷和松遼拗陷區(qū)錳元素豐度分別為783×10-6和789×10-6，二者是遼寧省錳元素豐度值（平均為591×10-6）的1.32倍，屬于錳富集區(qū)；建平臺(tái)拱、內(nèi)蒙優(yōu)地槽褶皺帶和下遼河斷陷區(qū)為錳元素正常分布區(qū)，其錳元素豐度值分別為685×10-6、590×10-6和614×10-6，同遼寧省錳元素豐度接近；復(fù)州臺(tái)陷、營(yíng)口-寬甸臺(tái)拱、太子河渾江臺(tái)陷、鐵嶺靖宇臺(tái)拱、山海關(guān)臺(tái)拱和張廣才嶺優(yōu)地槽褶皺帶，錳元素豐度分別為548×10-6、552×10-6、435×10-6、443×10-6、468×10-6和455×10-6，屬于錳元素的分散區(qū)域??遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)局.遼寧省地球化學(xué)場(chǎng).1988..上述11個(gè)地質(zhì)構(gòu)造單元錳元素豐度變化顯示，遼西臺(tái)陷和松遼拗陷區(qū)可視為形成錳礦的重要礦源地體.

1.2 不同時(shí)代地層中錳元素分布特征

不同時(shí)代地層因形成時(shí)物質(zhì)來(lái)源和形成環(huán)境不同，各地層中錳元素地球化學(xué)演化特點(diǎn)有著明顯的差異，致使錳元素含量在不同時(shí)代地層中分布具有變異性［1］.其中白堊系地層中錳元素平均含量最高，豐度值為1333×10-6；寒武系、薊縣系和石炭系地層中錳元素平均含量中等，豐度值分別為600×10-6、603×10-6、654×10-6，稍高于全省錳元素豐度值；長(zhǎng)城系、奧陶系、青白口系、震旦系、二疊系、三疊系和侏羅系地層中錳元素平均含量低于遼寧省錳元素平均豐度值，為錳元素相對(duì)稀散分布巖層.

表1 不同構(gòu)造單元不同時(shí)代巖系錳元素豐度值Table 1Abundance of manganese in rock series of different tectonic units and times

表2 不同巖石類(lèi)型在不同時(shí)代中錳平均含量特征Table 2Average content of manganese in different rock types of different times

不同構(gòu)造單元不同時(shí)代巖系錳元素豐度值（見(jiàn)表1）??遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)局.遼寧省地球化學(xué)場(chǎng).1988.分布特征顯示，不同巖系在不同構(gòu)造單元中錳元素平均含量相差很大，其中太子河-渾江臺(tái)陷和遼東臺(tái)拱區(qū)的白堊系地層中錳元素平均含量分別為1498×10-6和2170×10-6.遼西臺(tái)陷區(qū)的長(zhǎng)城系、薊縣系和青白口系地層中錳元素平均含量分別為1128×10-6、1578×10-6、1141×10-6.對(duì)遼寧省境內(nèi)不同構(gòu)造單元錳元素分布特征綜合分析，認(rèn)為可以把遼西臺(tái)陷區(qū)中長(zhǎng)城系、薊縣系和青白口系地層發(fā)育地區(qū)與太子河-渾江臺(tái)陷和遼東臺(tái)拱區(qū)白堊系地層分布地區(qū)視為遼寧省錳礦找礦遠(yuǎn)景靶區(qū).

根據(jù)錳元素含量相對(duì)富集的組級(jí)地層單元分析：串嶺溝組、鐵嶺組、徐莊組和太原組地層中錳元素豐度值分別為1160×10-6、1680×10-6、1140×10-6和1130×10-6，錳元素豐度值明顯比其他（組級(jí)）地層中錳元素平均含量高.就地層形成時(shí)地質(zhì)環(huán)境而言，一個(gè)組級(jí)地層更能準(zhǔn)確地代表當(dāng)時(shí)巖層的沉積環(huán)境［2］，也就是說(shuō)，如果某一組級(jí)巖層中含錳元素豐富，這個(gè)巖層完全可以成為形成錳礦的重要礦源層.

1.3 不同巖石類(lèi)型中錳元素分布特征

遼寧省含錳的沉積巖主要為碳酸鹽巖、頁(yè)巖、砂巖和石英砂巖.不同類(lèi)型巖石中錳元素平均含量統(tǒng)計(jì)（見(jiàn)表2）??遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)局.遼寧省地球化學(xué)場(chǎng).1988.顯示，碳酸鹽巖中錳元素平均含量最高，為794×10-6；頁(yè)巖、砂巖、石英巖中錳元素平均含量分別為780×10-6、400×10-6和390×10-6，呈依次降低特征.

同一巖石類(lèi)型在不同時(shí)代巖系中錳元素平均含量也有差別，三疊系和白堊系地層中的碳酸鹽巖的錳元素平均含量分別為2020×10-6和1450×10-6，明顯比其他時(shí)代巖系中的碳酸鹽巖中錳元素平均含量偏高.不同時(shí)代巖層中錳元素平均含量大于1000×10-6的巖石類(lèi)型，還有震旦系石英砂巖、白堊系和長(zhǎng)城系頁(yè)巖，這3種巖層中錳元素平均含量分別為1040×10-6、4010× 10-6和1030×10-6.

1.4 遼寧省境內(nèi)巖漿巖中錳元素豐度特征

不同類(lèi)型的巖漿巖中錳元素平均含量明顯不同（見(jiàn)表3）??遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)局.遼寧省地球化學(xué)場(chǎng).1988.，其中超基性巖中錳元素平均含量為1210× 10-6～1670×10-6，明顯高于地殼中錳元素豐度值910× 10-6；基性巖中錳元素平均含量為1030×10-6～1350×10-6，略高于地殼中錳元素豐度值；中性巖中錳元素平均含量為800×10-6～1090×10-6，同地殼中錳豐度值接近；酸性巖中錳元素平均含量為140×10-6～640×10-6，低于地殼中錳元素豐度值［3］.顯示從超基性巖→基性巖→中性巖→酸性巖系列巖體中為錳礦床形成提供成礦元素補(bǔ)給的可能性越來(lái)越小.

不同時(shí)代巖漿巖中錳元素豐度值差異不大，奧陶紀(jì)、石炭紀(jì)、侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)中錳元素平均含量分別為706×10-6、449×10-6、614×10-6和609×10-6.奧陶紀(jì)巖漿巖中錳元素含量略高，石巖紀(jì)巖漿巖中錳元素含量偏低，這可能是由于各時(shí)代巖漿巖發(fā)育種類(lèi)不同造成的，這4個(gè)時(shí)代巖漿巖中錳元素平均含量都小于錳元素地殼豐度值.

表3 巖漿巖中錳元素分布規(guī)律Table 3Distribution of manganese in magmatic rocks

表4 遼寧省富錳巖層地質(zhì)特征Table 4Geological characteristics of manganese-rich strata in Liaoning Province

2 遼寧省富錳地層特征

不同類(lèi)型巖石在不同地層組中錳元素含量的差異比在不同時(shí)代巖系中錳元素含量的差異更為明顯（不同富錳地層的形成環(huán)境、主要巖性、地層厚度和分布范圍如表4??遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)局.遼寧省地球化學(xué)場(chǎng).1988.所示）.其中不同類(lèi)型巖石在不同地層組中錳元素平均含量大于1000×10-6的在全省范圍內(nèi)共有14個(gè)（包括未細(xì)分系、統(tǒng)級(jí)巖層），按巖石性質(zhì)可分4類(lèi)：（1）大紅峪組、鐵嶺組、洪水莊組、侏羅系上統(tǒng)、徐莊組和毛莊組中的碳酸鹽巖，錳元素平均含量分別為3560×10-6、3380×10-6、3330×10-6、2020×10-6、1420× 10-6和1080×10-6；（2）高峪莊組和本溪群含錳砂巖，錳元素平均含量分別為4390×10-6和1150×10-6；（3）串嶺溝組石英砂巖，錳元素平均含量為3700×10-6；（4）白堊系、崔家屯組和串嶺溝組頁(yè)巖，錳元素平均含量分別為4370×10-6、1140×10-6和1030×10-6.據(jù)遼寧省不同地層組和不同巖石類(lèi)型中錳元素分布規(guī)律分析，在白堊系頁(yè)巖、串嶺溝組石英砂巖，高峪莊組砂巖和大紅峪組、鐵嶺組、洪水莊組碳酸鹽巖中形成錳礦的可能性極大.

如果把遼寧省錳元素平均含量高于1×10-3的地層劃為富錳地層，其豐度大致上是遼寧省錳元素豐度值的1.7倍和地殼中錳元素豐度值的1.1倍.以2×10-3和4×10-3為界限把遼寧省富錳地層劃為4個(gè)級(jí)別：極高富錳地層（錳元素豐度大于4×10-3）、高富錳地層（錳元素豐度為3×10-3～4×10-3）、中富錳地層（錳元素豐度為2×10-3～3×10-3）和低富錳地層（錳元素豐度為1×10-3～2×10-3）.極高富錳地層有高峪莊組含錳細(xì)砂巖層和白堊系富錳頁(yè)巖層；高富錳地層有串嶺溝組石英砂巖地層、大紅峪組白云巖地層、洪水莊組含錳白云質(zhì)灰?guī)r地層和鐵嶺組含錳白云巖地層；中富錳地層只有侏羅系上統(tǒng)富錳石灰?guī)r地層；低富錳地層有徐莊組富錳灰?guī)r地層、本溪群富錳砂巖地層、崔家屯組富錳頁(yè)巖地層、毛莊組含錳灰?guī)r地層和串嶺溝組頁(yè)巖地層.

遼寧省錳元素分布特征統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示：高富錳地層主要形成于3個(gè)地質(zhì)時(shí)期：震旦紀(jì)、寒武紀(jì)和白堊紀(jì)；震旦系和寒武系的富錳地層主要分布在建平、建昌、朝陽(yáng)、凌源、喀左、興城、錦西和鐵嶺一帶，形成環(huán)境為淺海—濱海.高富錳巖層厚度大于50 m以上的有串嶺溝組石英砂巖層和鐵嶺組富錳白云巖層，為理想的沉積型錳礦形成層位.高富錳巖層厚度在10～100 m之間有高于莊組富錳細(xì)砂巖層、大紅峪組白云巖層和洪水莊組含錳白云質(zhì)灰?guī)r層，因其厚度不穩(wěn)定，形成大型沉積型錳礦可能性不大，是理想的熱液型錳礦的礦源層.白堊紀(jì)形成的富錳頁(yè)巖厚度為100 m左右，主要分布在遼東和遼南地區(qū)，為湖泊沉積相［4］，其富錳頁(yè)巖中的錳元素平均含量高于4×10-3.據(jù)以上統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可把白堊系頁(yè)巖分布的遼東和遼南地區(qū)列為遼寧省錳礦重點(diǎn)找礦遠(yuǎn)景區(qū)之一.

表5 遼寧省有開(kāi)采價(jià)值錳礦基本特征Table 5Characteristics of significant manganese deposits in Liaoning Province

3 遼寧省錳礦床基本特征

遼寧省現(xiàn)有錳礦床13個(gè)（見(jiàn)表5）??遼寧省地質(zhì)局.遼寧省地質(zhì)與礦產(chǎn)概況.1976.，其中11個(gè)礦床分布在錦西、朝陽(yáng)以西的遼寧西部地區(qū)，有2個(gè)分布在遼東鳳城縣境內(nèi).礦床成因類(lèi)型可歸納為火山熱液成因、淺海沉積成因和風(fēng)化殘留成因3種，火山熱液成因錳礦床數(shù)量較多，淺海沉積錳礦床和風(fēng)化殘留錳礦床較少.不同成因錳礦中錳元素品位有明顯差異，一般來(lái)說(shuō)火山熱液型礦床中錳元素品位較高，在30%左右，淺海沉積型礦床錳礦品位中等，在25%左右，風(fēng)化殘留型礦床錳礦品位較低，在15%左右??遼寧省地質(zhì)局.遼寧省地質(zhì)與礦產(chǎn)概況.1976..

遼寧省境內(nèi)火山熱液型錳礦的礦源層遼西地區(qū)為寒武系和震旦系石灰?guī)r，遼東地區(qū)為侏羅系灰?guī)r，伴生巖漿巖為花崗巖，礦石礦物以硬錳礦、軟錳礦和菱錳礦為主.瓦房子淺海沉積型錳礦的礦源層為震旦系含錳石灰?guī)r層，桃花池錳礦礦源層為寒武系含錳石灰?guī)r，礦石礦物有軟錳礦、硬錳礦、水錳礦、黑錳礦和菱錳礦.風(fēng)化殘留型錳礦分布在震旦系和寒武系的不整合面中，礦石礦物以軟錳礦和硬錳礦為主.

遼寧省錳礦分布的地質(zhì)地理位置、成因類(lèi)型、錳儲(chǔ)量、錳品位和礦源層等特征資料分析結(jié)果顯示：（1）火山熱液型錳礦可在朝陽(yáng)和錦西以西地區(qū)尋找，其礦源層為寒武系和震旦系的石灰?guī)r，成礦熱液為酸性巖漿巖提供，錳品位很高，但礦產(chǎn)規(guī)模小.（2）淺海沉積型錳礦規(guī)模較大，品位在20×10-2以上，構(gòu)成理想的錳礦戰(zhàn)略基地（如已開(kāi)采利用的朝陽(yáng)瓦房子錳礦和喀左桃花池錳礦）；在類(lèi)似的構(gòu)造環(huán)境和巖層中（如凌源、建昌一帶），尋找大型錳礦床是值得嘗試的.（3）風(fēng)化殘留錳礦規(guī)模較大，但錳礦品位較低，只有在熱液作用疊加時(shí)，才可能形成品位較高的錳礦.

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)遼寧省不同構(gòu)造單元地質(zhì)體、不同時(shí)代巖層、不同巖石類(lèi)型錳元素和錳礦分布特征分析，初步得出以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

（1）鐵嶺組含錳灰?guī)r巖層為沉積錳礦找礦的重要標(biāo)志，其分布的遼西地區(qū)可劃為遼寧省境內(nèi)大型淺海沉積錳礦找礦遠(yuǎn)景區(qū).

（2）遼東、遼南白堊系富錳頁(yè)巖分布的地區(qū)有望找到中到大型河湖相沉積錳礦床，這為在遼寧省境內(nèi)尋找錳礦提供了一個(gè)新的方向.

（3）火山熱液錳礦可在朝陽(yáng)、錦西以西地區(qū)尋找，其礦源層為串嶺溝組石英砂巖、高峪莊組含錳細(xì)砂巖和大紅峪組、鐵嶺組、洪水莊組富錳碳酸鹽巖，其成礦熱液為酸性巖漿提供.

［1］賀同興，盧良兆，李樹(shù)勛，等.變質(zhì)巖巖石學(xué)［M］.北京：地質(zhì)出版社, 1980:105—190.

［2］何鏡宇，余素玉.沉積巖石學(xué)［M］.北京：地質(zhì)出版社,1983:183—304.

［3］阮天健，朱有光.地球化學(xué)找礦［M］.北京：地質(zhì)出版社,1985:13—69.

［4］遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)局.遼寧省區(qū)域地質(zhì)志［M］.北京：地質(zhì)出版社, 1989:664—728.

DISTRIBUTION LAW OF MANGANESE AND POTENTIAL EVALUATION OF MANGANESE DEPOSITS IN LIAONING PROVINCE

HU Jian-fei,CHI Guang-cheng,WANG Yin-fu,WANG Xin
（Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources,CGS,Shenyang 110032,China）

Withstudy on the distribution characteristics of manganese in different geological tectonic units,strata of different times and different rock types,it is considered that the Western Liaoning platform-depression and Songliao depression could be important source for manganese ore.Combined with the characteristics of manganese-rich strata and geological features of manganese deposit in Liaoning Province,the study shows that the manganiferous limestone of Tieling Formation can be regarded as the significant indicator for sedimentary manganese deposit.Western Liaoning can be classified as a large shallow sea sedimentary manganese metallogenic prospect area.Ineastern and southern Liaoning,where Cretaceous Mn-rich shaleis distributed,it is expected to find medium-large lacustrine facies sedimentary manganese deposits.Volcanic hydrothermal manganese deposits can be prospected on the west of Chaoyang and Jinxi area.Their source beds are the quartz sandstone of Chuanlinggou Formation,Mn-bearing fine sandstone of Gaoyuzhuang Formation and Mn-rich carbonate rocks of Dahongyu, Tielingand Hongshuizhuang formations.Theore-forming fluid is supplied by acidicmagma.

distribution of manganese;deposit characteristics;prospecting area;Liaoning Province

1671-1947（2014）04-0352-05

P618.32

A

2013－09－06；

2014-03-17.編輯：周麗、張哲．

國(guó)土資源部項(xiàng)目“變質(zhì)巖巖石礦物鑒定檢測(cè)技術(shù)方法研究”（編號(hào)201011029-3）資助.

胡建飛（1979—），男，工程師，通信地址遼寧省沈陽(yáng)市皇姑區(qū)北陵大街26甲3號(hào).