甘肅青砂溝大型低品位錳礦地質(zhì)特征及找礦方向

趙保青，張鳳霞，袁　博，吳志鵬

(甘肅省地礦局第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州　730020)

甘肅青砂溝大型低品位錳礦地質(zhì)特征及找礦方向

趙保青，張鳳霞，袁博，吳志鵬

(甘肅省地礦局第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州730020)

摘要：甘肅省青砂溝錳礦在阿爾金走滑斷裂北側(cè)，是薊縣系地層中發(fā)現(xiàn)的海相沉積型大型錳礦床,介紹了區(qū)域地質(zhì)背景，總結(jié)和歸納了礦床地質(zhì)特征，主要從礦區(qū)地質(zhì)特征、礦石質(zhì)量等方面，對礦床成因類型和找礦標(biāo)志進(jìn)行分析，提出找礦方向。

關(guān)鍵詞：低品位錳礦；地質(zhì)特征；找礦方向

甘肅、新疆交界的阿克塞安南壩地區(qū),于1998年發(fā)現(xiàn)苦水泉錳礦，有關(guān)地質(zhì)勘查單位在該區(qū)斷續(xù)開展了不同程度的錳礦地質(zhì)勘查工作，一直未取得進(jìn)展，直到2010年甘肅省第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院在本區(qū)展開錳鐵多金屬礦普查工作，根據(jù)1∶50 000水系沉積物測量圈定的Mn元素異常，發(fā)現(xiàn)并評價了青砂溝錳礦，錳礦勘查取得了重大突破，截止2013年礦區(qū)共估算錳資源量2 823萬t。

1地質(zhì)背景

1.1　區(qū)域地質(zhì)特征

青砂溝錳礦位于阿克塞縣西南約136 km處，處于塔里木地臺—敦煌地塊與柴達(dá)木—祁連板塊結(jié)合帶，經(jīng)歷了復(fù)雜的地質(zhì)演化歷史[1]。

區(qū)內(nèi)出露地層主要為太古代深變質(zhì)巖、元古界碳酸鹽巖、古生代火山—沉積巖系以及中新生代的河湖相碎屑沉積巖，區(qū)域性斷裂構(gòu)造主要為阿爾金大斷裂及其伴生斷裂，具有韌性—韌脆性剪切特征。構(gòu)造線以近東西向為主，主要表現(xiàn)為斷裂構(gòu)造。以壓性、壓扭性斷裂為主。巖漿活動頻繁，自元古代至中生代均有巖漿巖出露，一般以小巖株或巖脈狀產(chǎn)出，巖性以酸性為主，超基性次之，中酸性再次之[2]。

在阿爾金山東段區(qū)域已發(fā)現(xiàn)有許多礦床，礦床的分布都嚴(yán)格受大地構(gòu)造的控制，而且大部分都分布在阿爾金斷裂帶上。

工作區(qū)礦床(點)的分布不僅受大地構(gòu)造的控制，也與地層、巖漿巖密切相關(guān)。安南壩銅、鐵礦(化)點、加爾塔斯赤鐵礦點、阿克旗鐵礦點主要分布在青白口系第二巖組(Qn2)碳酸鹽巖、碎屑巖夾中酸性火山中。上石炭統(tǒng)羊虎溝(Cy)含煤巖系控制了莫壩爾煤礦的分布。

青砂溝錳礦床、苦水泉錳礦分布在薊縣系含錳層位中，該含錳巖系為薊縣系第二巖組(Jx2)的硅質(zhì)碳酸鹽組合，為煙紫色含錳砂質(zhì)白云巖、硅質(zhì)白云巖，局部夾錳礦層。

1.2　礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)出露地層主要為薊縣系第二巖組(Jx2)和青白口系第一巖組(Qn1)。按巖性組合及含礦層特征，可將薊縣系第二巖組(Jx2)劃分為6個巖性段，每個巖性段構(gòu)成1個從碎屑巖到碳酸鹽巖的沉積韻律，其中第四巖性段和第六巖性段發(fā)育有不純碳酸鹽巖過渡帶，形成含錳礦層。青白口系第一巖組(Qn1)巖性組合底部為碳酸鹽巖，上部為碎屑巖，反映了1套由海進(jìn)到海退的沉積韻律，見圖1。

礦區(qū)斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，主要為近東西向發(fā)育在青白口系第一巖組(Qn1)和薊縣系第二巖組(Jx2)間的地層分界斷裂和與之相伴生的次級構(gòu)造。

礦區(qū)內(nèi)侵入巖主要有分布在東南部的海西期二長花崗巖巖體，其次為沿構(gòu)造分布的二長花崗巖、細(xì)中粒黑云母花崗閃長巖、細(xì)中粒角閃石英二長閃長巖等巖脈。

在本區(qū)展開的1∶50 000水系沉積物測量共圈定出了兩個Mn元素異常，其中As1異常分布于賽馬溝，異常由Mg、Cd、Mn組成，Mn峰值為11 000×10-6，一般含量為2 000×10-6~7 000×10-6，異常強度高，規(guī)模大。As2異常位于青砂溝，異常由Mn、P、Fe、Ti、Ca、Mg組成，異常套合較好。其中Mn峰值為6 819×10-6， Ti峰值為4 973×10-6，P元素一般在500×10-6~800×10-6之間，異常強度高，規(guī)模大。在這個綜合異常中發(fā)現(xiàn)了青砂溝錳礦。

1 第四系；2 青白口系第一巖組第一巖性段；3 薊縣系第二巖組第六巖性段；4 薊縣系第二巖組第五巖性段；5 薊縣系第二巖組第四巖性段；6 薊縣系第二巖組第三巖性段；7 薊縣系第二巖組第二巖性段；8 薊縣系第二巖組第一巖性段；9 海西期侵入巖；10 斷層/地質(zhì)體界限；11 向斜軸；12 勘探線；13 錳礦層及編號

圖1甘肅省阿克塞縣青砂溝錳礦地質(zhì)概況

2礦床地質(zhì)特征

2.1　礦體特征

礦體受層位和巖性(及巖石組合)的嚴(yán)格控制，賦存在含錳白云質(zhì)砂巖中，礦石與圍巖呈漸變關(guān)系，需依靠化學(xué)分析結(jié)果確定其界線。依據(jù)工業(yè)指標(biāo)推薦書，經(jīng)采樣分析Mn含量>8%的圈定為錳礦體，Mn含量>11%的為工業(yè)礦體(氧化礦為12%)。全礦區(qū)共圈出兩個礦體群61條礦體。其中：工業(yè)礦體22條，低品位礦體39條。

1)Ⅰ號礦體群受Ⅰ號含錳層位控制，地表出露范圍為21~16勘探線，長1 900 m。傾向為150(°)~170(°)，傾角40(°)~49(°)之間。礦體群向東延伸至16勘探線后尖滅，向西延伸至21號勘探線,然后被上更新統(tǒng)洪積物覆蓋。礦體群向深部延伸為東淺西深，有明顯的側(cè)伏現(xiàn)象，控制最大深度為553 m(鉆孔ZK 1503)，在其2 770 m標(biāo)高以下，未控制到礦體零點邊界。最淺為16勘探線，僅為地表槽探TC1601工程控制。Ⅰ號礦體群均為較規(guī)則層狀—似層狀，共圈出36條礦體，其中：工業(yè)礦體15條，低品位礦體21條，礦體長度為86~1 900 m不等，礦體平均厚度一般為0.58~7.26 m不等，厚度變化系數(shù)25.11%~108.09%。Mn平均品位在8.3%~15.41%之間。

2)Ⅱ號礦體群分布在Ⅰ號礦體南300 m處，地表出露范圍為4~24勘探線，深部出露范圍為0~36勘探線。Ⅱ號礦體群傾向較為穩(wěn)定，在170(°)~182(°)之間，向深部產(chǎn)狀變陡，地表傾角46(°)~52(°)，深部為59(°)~64(°)?？刂谱畲笊疃葹?22 m。Ⅱ號礦體群向西過青砂溝后為品位在3%~7%之間的錳礦化體，向東未封閉。Ⅱ號礦體群均為層狀—似層狀，共圈出25條礦體，其中：工業(yè)礦體7條，低品位礦體18條。礦體長度為94~900 m不等，礦體平均厚度為0.52~6.64 m，厚度變化系數(shù)12.18%~116.21%。Mn平均品位在8.09%~15.48%之間。品位變化系數(shù)2.51%~23.19%。

其他分屬礦體群的各小礦體形狀亦多為似層狀、透鏡狀，他們的形態(tài)、礦石特征與主礦體基本一致，距主礦體上下盤距離通常是0.5~10 m，其他礦體均平行于主礦體展布。

另外，在Ⅱ號礦體群南150 m處分布有寬8~15 m，Mn品位在5%~8%之間的MnⅢ號礦化體。

2.2　礦石特征

經(jīng)室內(nèi)顯微鏡下觀察，礦石中錳礦物主要是硬錳礦，次為菱錳礦；鐵礦物含量很少，見有黃鐵礦和褐鐵礦；脈石礦物以石英為主，其次是長石、綠泥石、絹云母和白云石。礦石的結(jié)構(gòu)主要為膠狀結(jié)構(gòu)、隱晶結(jié)構(gòu)、粒狀變晶結(jié)構(gòu)。構(gòu)造主要有塊狀構(gòu)造、微脈浸染狀構(gòu)造、網(wǎng)格狀構(gòu)造。

礦石的有益組分主要為錳，次為鐵。其他組分因含量低，不具工業(yè)意義。

礦石自然類型按礦物成分劃分，地表主要為氧化錳礦石，深部為碳酸錳礦石。按構(gòu)造可分為層狀錳礦石、網(wǎng)格狀錳礦石。

2.3　礦體頂?shù)装鍑鷰r

青砂溝含礦層頂板為含硬錳礦化的硅質(zhì)白云巖、粉微晶白云巖，底板為碎裂的鈣質(zhì)粉砂巖、硅質(zhì)粉砂巖。礦體賦存在含錳白云質(zhì)砂巖中。

礦體內(nèi)夾石主要為含錳白云質(zhì)砂巖。在礦體底部可見錳礦石與紫紅色含泥質(zhì)粉砂巖互層，層厚5~10 cm。

2.4　礦石氧化帶

通過物相分析，青砂溝錳礦氧化帶深度最淺約在地表以下19 m以上,Ⅰ號礦體群氧化帶深度大致37~102 m，平均深度為72 m，Ⅱ號礦體群氧化帶深度大致為19~193 m，平均深度為67 m。氧化帶的發(fā)育與構(gòu)造裂隙、彎曲褶皺、礦體的埋深有關(guān)，在16勘探線構(gòu)造發(fā)育，氧化帶深度約在193 m。原因是成礦后的構(gòu)造作用及巖脈侵入帶來大量的氣液使碳酸錳礦石氧化形成。礦體在第四系覆蓋的情況下，其氧化深度比裸露地表的礦體要高，如24號勘探線礦體裸露地表，礦石氧化深度僅為19 m，氧化作用對碳酸錳礦石有富集作用，主要是有覆蓋物時，含錳白云質(zhì)砂巖在地表附近受水、生物等因素的作用，巖石中的鈣、鎂、炭和氧等較活潑元素分解而流失，而硅、錳和泥質(zhì)留下后，相對富集形成次生氧化錳礦石。

2.5　礦石加工技術(shù)性能

為了研究礦石的加工技術(shù)性能，確定礦石的選礦工藝流程，委托長沙礦冶研究院有限責(zé)任公司于2012年初對甘肅省阿克塞縣青砂溝錳礦石的地表氧化礦和原生礦分別開展了較為詳細(xì)的工藝礦物學(xué)和礦石的可選性試驗研究。

1) 氧化礦選礦試驗

試驗結(jié)果表明該礦氧化礦石原礦品位低、可選性差，采用機械選礦方法無法進(jìn)行有效富集，而采用還原焙燒—磨細(xì)—酸性浸出的濕法冶金工藝可獲得較好指標(biāo)。

以錳品位11.04%的氧化錳礦為原料，經(jīng)還原焙燒，煤用量為礦粉量7.5%、焙燒溫度850℃、焙燒時間90 min；經(jīng)自然冷卻后，破碎、磨細(xì)成0.15 mm(100目)礦粉，加硫酸、使礦粉中的錳浸取進(jìn)入溶液，浸出溫度80℃，時間3 h，礦酸比1∶0.42，液固比4∶1?？偦厥章蕿?2.26%。

2) 原生礦選礦試驗

深部原生礦錳品位及其他元素含量與試驗樣(地表氧化礦)相近，燒失率有明顯增加(由11.14%增加至16.46%)。99.51%的錳為碳酸錳，對酸浸極為有利。故采用巖心樣不經(jīng)焙燒，直接進(jìn)行磨細(xì)—酸浸探索試驗，進(jìn)行酸用量和入浸粒度試驗。礦酸比1∶0.42時浸出率為99.72%，可以粗磨入浸，錳金屬總回收率為82.86%。

采用還原焙燒—酸浸工藝，錳金屬總回收率可達(dá)82.86%。通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)論證，認(rèn)為青砂溝錳礦在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下開發(fā)利用是經(jīng)濟(jì)的。

3找礦方向

3.1　找礦標(biāo)志

1) 青砂溝錳礦分布在阿爾金走滑斷裂的北側(cè)，其地貌特征為阿爾金山前島弧狀分布的低緩山區(qū)。

2) 青砂溝錳礦體產(chǎn)出嚴(yán)格受薊縣系第二巖組沉積地層碎屑巖—碳酸鹽巖控制，錳礦賦存于碳酸鹽巖微晶白云巖與白云質(zhì)砂巖中。鈣泥質(zhì)細(xì)碎屑巖向碳酸鹽類沉積的巖性過渡帶控制礦體產(chǎn)出，因此，該地層巖性是本區(qū)錳礦找礦標(biāo)志。

3) 區(qū)內(nèi)含錳礦層氧化帶露頭，表面風(fēng)化呈黑色或褐黑色渲染，在地表呈帶狀分布，是找礦的直接標(biāo)志。

4) 1∶50 000水系沉積物測量綜合異常中的Mn元素是錳的間接找礦標(biāo)志。

3.2　找礦方向

綜合研究表明，阿爾金東段成礦地質(zhì)背景優(yōu)異，具有良好的成礦遠(yuǎn)景，我們根據(jù)含錳層位地質(zhì)特征，礦床成礦模式，對青砂溝錳礦及外圍進(jìn)行預(yù)測：根據(jù)青砂溝錳礦礦床類型，層狀礦體的特征預(yù)測，在下列范圍內(nèi)礦體有一定的延伸，可能發(fā)現(xiàn)新的礦體。

MnⅠ號含礦層15勘探線鉆孔ZK1503已經(jīng)見礦，依據(jù)礦床類型和礦體層狀分布的特點，判定其相鄰勘探線范圍內(nèi)有一定的礦石量，并且沿礦體傾向向深部可能有一定的延伸。

MnⅡ號含礦層礦體兩端未封閉，52勘探線見礦體頂板，表明礦體沿走向有進(jìn)一步的延伸，還可以進(jìn)一步施工探礦工程，擴大錳礦石量。

MnⅢ號礦化體在地表有一定的規(guī)模，類比Ⅰ、Ⅱ號含礦層，其沉積環(huán)境和地質(zhì)背景相類似，深部有可能賦存一定的礦體。

因此青砂溝錳礦向深部、向礦體兩端施工更多的鉆孔，可提高礦體控制程度，增大資源量。

賽馬溝地區(qū)與已發(fā)現(xiàn)的青砂溝錳礦處于同一含礦層位，礦化體出露為寬緩背斜的核部，走向長>3 km，剝蝕程度較低，受構(gòu)造破壞較小，其水系沉積物異常強度，規(guī)模、峰值(Mn峰值為11 000×10-6，一般含量為2 000×10-6~7 000×10-6)均高于青砂溝地區(qū)水系沉積物異常中的Mn異常，具有一定的找礦遠(yuǎn)景。

通過進(jìn)一步的工作，預(yù)計青砂溝錳礦及外圍還具有找到1~2處大(中)型礦床的潛力，使全區(qū)錳資源量達(dá)到5 000萬t以上。

4結(jié)語

通過綜合分析青砂溝錳礦地質(zhì)特征及外圍地質(zhì)調(diào)查，認(rèn)為青砂溝錳礦體產(chǎn)出嚴(yán)格受薊縣系第二巖組沉積地層碎屑巖—碳酸鹽巖控制，錳礦富含在碳酸鹽巖微晶白云巖與白云質(zhì)砂巖中，薊縣系第二巖組鈣泥質(zhì)細(xì)碎屑巖向碳酸鹽類沉積的巖性過渡帶可作為青砂溝錳礦及外圍確定找礦方向的主要依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]毛德寶，鐘長汀，牛廣華，等. 阿爾金成礦帶成礦規(guī)律與找礦預(yù)測[J]. 西北地質(zhì)， 2006，39(2)：114- 127.

Features and Mine Direction in Mn-mine Geology with

Low Grade in Qingshagou of Gansu

ZHAO Baoqing, ZHANG Fengxia, YUAN Bo, WU Zhipeng

(SecondInstituteofGeologyandMineralResources,GansuBureauofGelolgyand

MineralExplorationandDevelopment,Lanzhou,Gansu730020,China)

Abstract:Qingshagou mine goes sliding fracture in North, as is the formation in marine type of large Mn deposit. It also introduces regional geological background, conclusion and antibody in deposit geological features with main mine geological situation, including ore quality, aspects, deposit causes and mine logo to propose a mine direction.

Key words:Manganese ore with low grade; Geological feature; Prospecting direction

中圖分類號：P618.32

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2015.01.004

作者簡介：趙保青(1965-)，男，甘肅定西人，高級工程師，研究方向：礦產(chǎn)勘查，手機：18919196618，E-mail：138939168@qq.com.

收稿日期：2014-09-18