硯山縣梭落底地區(qū)碳酸錳礦地質(zhì)特征及找礦方向

彭仕華

(天雄集團(tuán)云南天雄礦產(chǎn)開發(fā)有限公司，云南 文山 663000)

硯山縣梭落底地區(qū)碳酸錳礦位于硯山縣平遠(yuǎn)鎮(zhèn)東部約10公里處，包括了蒲草錳礦帶、蓮花坡錳礦、放豬沖錳礦至尖子坡錳礦，共十余個(gè)露天開采氧化錳礦山，對(duì)于深部原生礦，僅有天雄集團(tuán)云南天雄礦產(chǎn)開發(fā)有限公司的蓮花坡錳礦，開展了深部地質(zhì)找礦工作，蒲草錳礦帶因露天開采氧化錳礦的過程中發(fā)現(xiàn)了碳酸錳礦。經(jīng)近幾年地質(zhì)工作，現(xiàn)已大致查明，梭落底地區(qū)蒲草錳礦蓮花坡錳礦兩個(gè)錳礦帶碳酸錳礦石儲(chǔ)量達(dá)中型規(guī)模以上[1]。該錳礦與斗南錳礦相距約30km，錳礦形成的沉積環(huán)境均屬同一海盆，但其含礦巖性、礦石特征與斗南錳礦有明顯的不同，最大的區(qū)別是該區(qū)錳礦屬沉積碳酸錳礦，而斗南錳礦以沉積氧化錳礦為主。研究蓮花坡錳礦、蒲草錳礦一帶錳礦的地質(zhì)特征，對(duì)于在滇東南地區(qū)的碳酸錳礦地質(zhì)找礦勘查工作具有一定的理論與實(shí)際意義。

1 沉積地質(zhì)背景

斗南海盆屬中三疊世滇黔桂淺海的一部分，其北端有牛首山古島，西部為康滇古陸，西南部為哀牢山隆起帶，其南為越北古陸，蓮花坡錳礦位于越北古陸北緣偏北的海盆中，形成于中三疊世法郎期海侵過程中，由于海盆持續(xù)的穩(wěn)定的下降，在漫長的地質(zhì)歷史時(shí)期沉積了厚800m～1200m的具海進(jìn)韻律旋回特征的含錳巖系[2、3](圖6)，錳礦多分布于古陸邊緣一定范圍的半封閉海盆及海底隆起的邊緣淺海地區(qū)(圖1)，分布明顯受巖相古地理環(huán)境控制。含錳地層為中三疊統(tǒng)法郎組一套海相泥巖、粉砂巖、砂巖夾碳酸鹽巖組合，中三疊統(tǒng)法郎組與個(gè)舊組灰?guī)r呈平行不整合接觸[2、3、4]，表明此間曾有過沉積間斷。

圖1 滇東南地區(qū)法郎組及錳礦點(diǎn)分布示意圖(據(jù)劉基等1989，簡化)

2 礦區(qū)地質(zhì)

據(jù)云南省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查1∶20萬個(gè)舊幅報(bào)告資料[5]，礦區(qū)內(nèi)出露地層比較簡單，主要為中三疊統(tǒng)法郎組和個(gè)舊組，前者法郎組(T2f)為一套淺海陸源碎屑巖，以泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，夾內(nèi)源碎屑碳酸鹽巖、生物碎屑灰?guī)r透鏡體的含錳沉積建造，是錳礦(化)體賦存的主要層位。后者個(gè)舊組為厚度較大的碳酸鹽巖夾少量泥質(zhì)巖。

礦區(qū)構(gòu)造主要表現(xiàn)為新朵甲東西向復(fù)式皺褶，其中，蒲草礦區(qū)位于西南，蓮花坡—龍?zhí)段挥谥胁?，大轉(zhuǎn)彎至尖子坡一帶位于北部，整個(gè)礦帶近東西走向(圖2)。

圖2 硯山縣平遠(yuǎn)鎮(zhèn)梭落底地區(qū)錳礦地質(zhì)圖

3 礦床地質(zhì)

3.1 含礦巖系特征

區(qū)內(nèi)蒲草錳礦帶及蓮花坡錳礦帶的含礦巖系均為中三疊統(tǒng)法郎組(T2f)，其巖性組合為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖夾生物碎屑灰?guī)r透鏡體。碳酸錳礦(化)層賦存于法郎組中下部，距底部中三疊統(tǒng)個(gè)舊組碳酸鹽巖150m～200m。蒲草錳礦帶由V1、V2、V3三個(gè)礦體組成，礦體呈層狀、似層狀，呈北西—南東走向近乎平行產(chǎn)出；蓮花坡礦帶整體走向近乎東西向，傾向南，主要礦體為V4、V5礦體，兩礦體間距286m。其西部為放豬沖錳礦段，地表有三條礦帶(圖2)。

3.2 礦體特征

3.2.1 蒲草礦帶礦體特征

蒲草礦區(qū)，由V1、V2、V3三個(gè)礦體組成(圖2)，錳礦帶長2km左右，平均寬度300m，分布面積0.77km2，該區(qū)礦帶含錳層以其品位高、厚度大，延伸穩(wěn)定，礦化體與圍巖界線清晰為主要特點(diǎn)。錳礦體產(chǎn)于中三疊統(tǒng)法郎組(T2f)地層中，呈層狀、似層狀產(chǎn)出，與頂?shù)装鍑鷰r整合接觸，含礦層與圍巖產(chǎn)狀一致，深部碳酸錳礦呈條帶狀、薄層狀產(chǎn)于粉砂質(zhì)泥巖、泥巖中，從顏色上可分灰—灰白色菱錳礦和淺粉—粉紅色菱錳礦兩種類型，粉紅色菱錳礦產(chǎn)于灰—灰白色菱錳礦中間，厚度一般2.00m，平均含錳15.28%；灰—灰白色菱錳礦平均厚度12m，平均含錳10.18ω%。各礦體規(guī)模特征參數(shù)見表1。

表1 蒲草錳礦帶礦體規(guī)模特征參數(shù)表[1]

3.2.2 蓮花坡錳礦帶礦體特征

含礦地層為中三疊統(tǒng)法郎組(T2f)，其巖性泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖夾生物碎屑灰?guī)r透鏡體，礦體呈層狀、似層狀，透鏡狀產(chǎn)出，礦體頂?shù)装寰鶠槟鄮r、粉砂質(zhì)泥巖。區(qū)內(nèi)主要有V4、V5礦體(圖2)?，F(xiàn)以蓮花坡深部碳酸錳礦為例說明其礦體地質(zhì)特征：含礦體巖層厚4m～10m，含礦巖性為泥巖，粉砂質(zhì)泥巖，礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，礦層有二至四層，呈薄層狀與泥巖，粉砂質(zhì)泥巖不等厚互層產(chǎn)出，單層工業(yè)礦層平均厚度 0.76m～1.80m，錳平均品位11.66ω%～12.6ω%，錳礦層由鈣菱錳礦夾菱錳礦組成。蓮花坡錳礦帶以薄層狀—中厚層礦狀礦層與泥質(zhì)碎屑巖石呈互層產(chǎn)出，與薄層狀礦層組成含礦帶，礦體分枝復(fù)合明顯、礦帶延伸基本穩(wěn)定。

3.3 礦石特征

礦石礦物主要以菱錳礦、鈣菱錳礦為主，脈石礦物有方解石、白云石及泥質(zhì)等。

圖3 蓮花坡錳礦4號(hào)勘探線剖面圖[1]

礦石結(jié)構(gòu)：礦石顏色呈灰色、肉紅色、礦石結(jié)構(gòu)主要為碎裂泥—微晶結(jié)構(gòu)、碎裂微晶結(jié)構(gòu)、斑狀變晶結(jié)構(gòu)、(破碎)角礫結(jié)構(gòu)、膠態(tài)結(jié)構(gòu)、粒狀變晶結(jié)構(gòu)、膠態(tài)隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)等[1]。

礦石構(gòu)造：紋層狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造，是礦石的主要構(gòu)造，礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造表明礦石系沉積成因形成。

圖4 錳礦沉淀與海水氧化—還原界面的關(guān)系圖[3]

3.3.4 礦石自然類型

礦石自然類型主要為碳酸錳礦石和氧化錳礦，根據(jù)礦石礦物成分和結(jié)構(gòu)、構(gòu)造可分為：泥晶菱錳礦夾角礫狀菱錳礦礦石；弱白云石化紋層狀粉—細(xì)砂屑狀菱錳礦礦石；菱錳礦硅質(zhì)巖夾泥質(zhì)紋層礦礦石。

4 碳酸錳礦成礦作用

4.1 錳沉積地球化學(xué)性質(zhì)[2、3]

錳在表生條件下的地球化學(xué)性質(zhì)比較活潑，在河流中錳以膠體或離子形式被搬運(yùn)，更多的錳質(zhì)可能是被泥質(zhì)、粉砂質(zhì)等碎屑物攜帶，搬運(yùn)到沉積盆地中。錳礦物的沉積取決于錳在海水中的溶解度和物理化學(xué)穩(wěn)定場(chǎng)，錳的溶解度主要由水體中氧含量水平和沉積環(huán)境的酸度控制(圖4)。影響水體中氧的含量水平的主要因素是水體中有機(jī)質(zhì)的含量。當(dāng)陸內(nèi)盆地中有機(jī)質(zhì)豐富時(shí)，氧被耗盡，水體介質(zhì)為偏酸性，錳則大量聚集。當(dāng)水體的氧含量水平發(fā)生變化時(shí)，錳則以不同的形式沉積下來。因此，錳的聚集和沉積主要受介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)控制，即有機(jī)質(zhì)含量控制的盆地的氧含量水平—氧化還原性質(zhì)。盆地內(nèi)介質(zhì)的氧化還原性質(zhì)主要受由海平面變化引起的氧化還原界面波動(dòng)的控制，即氧化還原界面的升降控制著介質(zhì)的性質(zhì)及錳礦的形成。錳是一種變價(jià)元素，受氧化還原環(huán)境控制，在氧化環(huán)境下形成高價(jià)氧化錳礦物沉積物，在還原環(huán)境下形成二價(jià)碳酸錳沉積。研究表明，高價(jià)氧化錳礦形成于海水之氧化還原界面之上；而二價(jià)碳酸錳礦形成于海水之氧化還原界面之下[2、3]；如果海平面反復(fù)上升下降，海水之氧化還原界面也會(huì)隨之升降，就會(huì)形成氧化錳與碳酸錳的混合礦體(圖4)。

4.2 氧化—還原界面對(duì)形成錳礦床的控制

4.3 蒲草—梭落底一帶錳礦的成礦作用過程

4.3.1 成礦過程

中三疊世云南廣泛海侵，沉積了一套淺海相碳酸鹽巖、碎屑巖[4]，區(qū)內(nèi)位于斗南海盆南緣，其沉積環(huán)境屬斗南海盆的臺(tái)緣斜坡相帶上[2、3、4](圖1)。地表徑流帶入大量泥質(zhì)、粉砂質(zhì)及其攜帶的錳質(zhì)、有機(jī)質(zhì)，從越北古陸進(jìn)入老烏、蒲草、梭落底一帶淺海彎中沉積，隨著海侵過程的緩慢進(jìn)行，在斗南、老烏一帶形成高品位的氧化錳與碳酸錳的混合礦石，這標(biāo)志斗南錳礦、老烏錳礦位于氧化—還原界面附近。根據(jù)滇東南拉丁尼階法郎組地層等厚線圖，斗南錳礦、老烏錳礦位于沉積等厚度約600m～800m[2、3](圖6)，蒲草、梭落底一帶位于沉積等厚度約為1000m～1200m(圖6)。由于海侵過程的緩慢進(jìn)行，該地區(qū)氧化—還原界面相對(duì)較為穩(wěn)定，有利于Mn2+在這界面及附近發(fā)生多次的富集，從而在蒲草一帶形成了厚大的碳酸錳礦體，而隨著海水深度的增加，在蓮花坡一帶，由于錳質(zhì)來源相對(duì)減少，在蓮花坡帶形成的碳酸錳厚度相對(duì)變薄。

圖5 氧化錳和碳酸錳在自然水體中的穩(wěn)定性[3]

4.3.2 錳礦的成礦階段[3]

根據(jù)研究區(qū)法郎組的沉積相特征、原生錳礦的形成條件和錳的地球化學(xué)特征，筆者等認(rèn)為蒲草—梭落底一帶的碳酸錳礦的形成，經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段(圖4)：① 錳的聚集階段(圖4A)，古風(fēng)化殼形成的氧化錳被泥質(zhì)、粉砂質(zhì)等攜帶，隨海水或河流帶入海洋，形成大量的含氧化錳的沉積物，在氧化—還原界面之下這些碎屑沉積物中的氧化錳被溶解出來形成Mn2+，使Mn2+二次富集； ② 氧化錳的形成階段(圖4B)，由于間歇的海侵，富氧的海水流入，溶解的錳被氧化成氧化物顆粒，在一定時(shí)期內(nèi)海水底部的滯留作用，細(xì)的顆粒在海洋底部富集起來。③碳酸錳礦的形成階，隨著海侵過程的進(jìn)行，氧化—還原界面的逐漸抬升，界面之下的法郎組厚大的含錳巖系堆積物中的氧化錳逐漸被溶解出來形成Mn2+，穩(wěn)定的環(huán)境使Mn2+逐漸富集起來并達(dá)到一定的濃度(圖4C)，隨著海水中氧的消耗，缺氧系統(tǒng)環(huán)境再次建立，錳再次被溶解成Mn2+，細(xì)菌硫酸鹽的還原增加堿度，加上高的Mn2+濃度，在一定條件下過飽和Mn2+離子則形成碳酸錳礦物。

5 結(jié)論

5.1 蒲草—蓮花坡錳礦一帶法郎組

地層厚度約1 000m～1 200m(圖6)，主要礦石礦物為菱錳礦、鈣菱錳礦，相鄰的老烏錳礦出現(xiàn)了氧化錳礦與碳酸錳礦的混合礦體，這些說明：

圖6 滇東南拉丁階法郎組地層等厚度線[2]

①蒲草—蓮花坡錳礦形成于氧化—還原界面之下，其沉積環(huán)境為還原環(huán)境，法郎組地層較厚，蒲草—蓮花坡錳礦沉積環(huán)境較穩(wěn)定，并經(jīng)歷了很長的一段時(shí)間，厚大的法郎組碎屑物攜帶的氧化錳被大量還原出形成了Mn2，由于穩(wěn)定的環(huán)境，Mn2得以+長期富集過飽和沉積形成了厚大的碳酸錳礦層；

②蒲草—蓮花坡錳礦形成海平面的氧化—還原界面比老烏錳礦、斗南錳礦的要低，屬于深水沉積碳酸錳礦，此類型錳礦在滇東南尚屬首次發(fā)，這一類型碳酸錳礦的找礦突破，標(biāo)志深水碳酸錳礦的找礦取得重要理論認(rèn)識(shí)，對(duì)這一地區(qū)錳礦地質(zhì)勘查找礦具有一定的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)作用和理論意義。

6 找礦方向與找礦標(biāo)志

6.1 蒲草—蓮花坡碳酸錳礦

位于斗南臺(tái)緣斜坡相帶之上，其成礦基底為個(gè)舊組碳酸鹽巖，碳酸錳礦分布于個(gè)舊組碳酸鹽巖之上150m～200m或個(gè)舊組碳酸鹽巖分布地表界線附近，錳礦的形成受個(gè)舊組碳酸鹽巖基底古地形的控制(圖1、圖2)；因此，個(gè)舊組碳酸鹽巖與法郎組碎屑巖分布的地表界線是找礦的重要標(biāo)志之一，特別是個(gè)舊組地層與法郎組地層在地表表現(xiàn)“港灣地帶”，更是找錳礦的有利地段，具體是該區(qū)北邊為落太邑—阿奈龍一線以南地區(qū)，南邊梭落底—大稼依—海子邊一線以北地區(qū)。這些地區(qū)筆者認(rèn)為均具較好的找礦前景。

圖7 梭落底地區(qū)錳元素化探異常分布及找礦方向圖[6]

6.2 Mn元素化探異常分布區(qū)(見圖7)

地表有氧化錳礦化地段，法郎組分布地段是錳礦的重要找礦方向與標(biāo)志之一。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]云南天雄礦業(yè)項(xiàng)目指揮部.云南省硯山縣蒲草、龍?zhí)丁庾悠洛i礦考察報(bào)告[R]. 2014.

[2]杜秋定，伊海生等.滇東南中三疊統(tǒng)法郎組錳礦床成因的新認(rèn)識(shí)[J].地質(zhì)論評(píng).2010.56(5).

[3]唐云鳳，伊海生.滇東南地區(qū)斗南沉積型錳礦床礦物相變化及沉積模式[J].中國地質(zhì).2011.38(2).

[4]陳漢宗，孫珍等.華南中生代巖相變化及海相地層時(shí)空分布[J].熱帶海洋學(xué)報(bào).2003.

[5]云南省地質(zhì)局第二區(qū)域地質(zhì)測(cè)量大隊(duì).1：20萬個(gè)舊幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告[R].1970.

[6]云南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)大隊(duì).云南省硯山縣朵甲新寨錳礦儲(chǔ)量報(bào)告[R].2012.