湖北長陽楊樹坳錳礦地質(zhì)特征及成因分析

程龍

（中南冶金地質(zhì)研究所 宜昌 443003）

1 引言

楊樹坳錳礦是湖北省宜昌市近年來新發(fā)現(xiàn)的一個錳礦，區(qū)內(nèi)發(fā)育了著名的古城錳礦，其儲量達(dá)到了1 200 萬噸。作為典型礦床，眾多學(xué)者對古城錳礦做了系統(tǒng)的研究，如地質(zhì)特征的描述和成因的淺析[1]，利用地球化學(xué)證據(jù)提出了錳礦的沉淀形式和地理古環(huán)境[2,3]，以及成礦規(guī)律等的探討[4-6]。但是對于楊樹坳錳礦則鮮有報道和研究，礦區(qū)地質(zhì)和礦化特征缺乏系統(tǒng)的總結(jié)，這對下一步找礦勘探相當(dāng)不利，基于此，本文在詳細(xì)描述礦床地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，厘定主要的成礦條件，分析了錳礦化的機制，以期為下一步勘探工作提供理論依據(jù)。

2 區(qū)域地質(zhì)背景

位于川鄂湘黔新華夏系構(gòu)造帶北東端，北部淮陽山字型構(gòu)造與西翼反射弧砥柱兩個構(gòu)造體系在本區(qū)北緣復(fù)合，而使本區(qū)形成背向斜相間出現(xiàn)的構(gòu)造線呈近東西向分布的長陽復(fù)式背斜。長陽錳礦均賦存于震旦系下統(tǒng)地層中，從下到上依次為蓮沱砂巖組，古城組和大塘坡組，大塘坡組為震旦系錳礦的賦礦層位，其巖性為灰黑色、黑色炭質(zhì)頁巖、含黃鐵礦粉砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖、炭質(zhì)砂質(zhì)灰?guī)r及炭質(zhì)砂巖和碳酸錳礦層。震旦系下統(tǒng)在區(qū)域內(nèi)雖較普遍，而含錳巖系各地發(fā)育程度相差較大。在震旦系早期蓮沱砂巖沉積晚期，其基底的起伏造成局限的深水盆地。冰期的初始階段，湖盆中堆積了少量的來源不充分的冰磧物，其上沉積富集了含錳層?？傮w上，本地區(qū)震旦系含錳沉積巖相區(qū)具有典型的三元結(jié)構(gòu)分層，即下冰磧層、間冰期湖盆相藻炭泥質(zhì)沉積、上冰磧層，僅有上、下冰磧層兩元結(jié)分層的沉積相區(qū)不沉積錳礦。

3 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)中新元古代地層發(fā)育、分布廣泛，特別是新元古代地層發(fā)育類型多樣、出露良好，巖相古地理上跨越了臺地相、斜坡相(過渡帶）和盆地相（表1）。

表1 長陽楊樹坳錳礦區(qū)地層巖相

本區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特征明顯，褶皺帶為平行的北東-南西和北東東-南西西的背向斜組成，兩翼多不對稱，背斜兩翼北陡南緩，斷層常與褶皺軸向平行，傾角一般較大。

褶皺：主要有劉家灣-韓家垴背斜，向西側(cè)伏，其東、西兩側(cè)的軸向南東近東西向，中部的青麻油附近軸向為北50°東；背斜北翼地層傾向總體向北，傾角一般為9°～55°，平均為12°左右；南翼地層傾向向南，傾角一般15°左右；該背斜南翼斷裂構(gòu)造發(fā)育；軸部最老地層為震旦系下統(tǒng)蓮沱組下段，最新地層為震旦系下統(tǒng)南沱組。

斷層：礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造不發(fā)育，多為北東向的正斷層，規(guī)模不大。

節(jié)理：區(qū)內(nèi)節(jié)理主要有三組：一組為走向節(jié)理、一組為傾向節(jié)理、一組為斜交節(jié)理，以走向節(jié)理較多。節(jié)理傾角陡，一般65°～88°，多屬剪節(jié)理。

4 礦化特征

4.1 礦體特征

含錳巖系賦存于震旦系下統(tǒng)南沱組、古城組的上下冰磧層之間，是南沱冰期中間冰期的產(chǎn)物（大塘坡組），它與上下冰磧層為假整合接觸。大塘坡組巖層均呈黑色，含炭量很高，上部多含黃鐵礦結(jié)核，下部多含線理狀黃鐵礦，含錳巖系厚度在西部古城礦區(qū)一般為12～14 m，最厚達(dá)18.75 m，地表未見大規(guī)模含錳巖系出露，僅見少量細(xì)脈產(chǎn)于陡山沱組細(xì)砂巖中（圖1）。

圖1 錳礦層產(chǎn)出狀態(tài)

礦體賦存于劉家灣-韓家垴背斜的北翼地層中，東部見有含礦巖系和錳礦體出露，南、西、北部均未見含礦巖系和錳礦體，礦區(qū)外圍的橋灣，地表也未見含礦巖系和錳礦體，但民采坑道僅在上冰磧層下3～5 m處就見有含礦巖系和錳礦體，推測區(qū)內(nèi)有隱伏礦體存在，該含錳沉積盆地東西長約2 500 m，南北寬度約1 300 m，大致呈東西狀展布，向南揚起，向北傾伏，含礦巖系和錳礦體傾角較緩，傾角一般為9°～55°，平均為12°左右。一般厚6～8 m，呈似層狀產(chǎn)出。按礦石的品級不同整個錳礦層又可細(xì)分為3 種品級4 個分層。錳礦層上下以表外礦和貧礦為主占了3個分層，富礦分層夾于錳礦層中部以較大透鏡體產(chǎn)出。本區(qū)習(xí)家坳附近含巖系厚度較大，約為10 m，以較大透鏡體產(chǎn)出，較大厚度在地層轉(zhuǎn)折端。在橋灣附近，老硐中采集的樣品顯示該區(qū)賦存有錳礦層位，由于埋深較大，深部工程控制程度太稀，其錳礦層形態(tài)、厚度變化及穩(wěn)定性不明。

錳礦層的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，由團塊狀、透鏡狀、扁豆?fàn)?、條帶狀及連珠狀菱錳礦集合體首尾相銜或重迭組成，常夾有薄的粉砂質(zhì)頁巖或互層，錳礦條帶厚度一般為1～3 mm，最厚達(dá)20 mm，水平延長短，一般為0.5～2 m，與碎屑巖在水平方向或垂直方向常呈過渡關(guān)系，而礦層本身因錳礦的集中程度不一，導(dǎo)致錳礦石的品位變化。又因整個含錳巖段為錳礦層與砂質(zhì)泥巖、頁巖互層構(gòu)成復(fù)式的層狀礦床，而礦層的各分層則多呈波狀起伏的藕節(jié)狀透鏡體。

4.2 礦石特征

礦石中有用礦物主要為菱錳礦，少量褐錳礦（氧化錳）；主要脈石礦物為方解石、石英、炭質(zhì)、水云母、巖屑等。局部因地表風(fēng)化淋濾作用變?yōu)檠趸i礦石，其規(guī)模與氧化帶深度、強度有關(guān)。

本區(qū)錳礦石具有3種自然類型：夾粉砂質(zhì)泥巖條帶狀菱錳礦、夾泥巖條帶狀菱錳礦和夾碳質(zhì)泥巖條帶狀菱錳礦。

夾粉砂質(zhì)泥巖條帶狀菱錳礦：由黑色菱錳礦夾粉砂質(zhì)、泥巖條帶（條紋）組成，菱錳礦為鐵黑色隱晶及微粒集合體。

圖2 含錳巖系中錳礦體空間賦存位置圖

夾泥巖條帶狀菱錳礦：礦石主要由鐵黑色粒狀夾泥巖條帶狀菱錳礦，礦石集合體呈金屬土狀，菱錳礦條帶（條紋）與泥巖條帶組成，錳條帶寬2～5 mm。

夾黑色碳質(zhì)泥巖條帶菱錳礦：由鐵黑色菱錳礦夾黑色碳質(zhì)頁巖泥巖組成。碳質(zhì)呈鱗片狀、泥巖呈砂屑與菱錳礦互層成礦。

5 含錳建造及古地理環(huán)境

震旦系下統(tǒng)大塘坡組含錳黑色砂、泥質(zhì)、炭質(zhì)菱錳礦建造，屬于古城冰期和南沱冰期間的間冰期沉積產(chǎn)物。

蓮沱期區(qū)內(nèi)沉積了厚達(dá)400 m 左右以紅色為主的、厚大的海相砂巖建造。這個時期地殼升降、海進(jìn)、海退頻繁，氣候炎熱，以氧化作用為主。蓮沱期末地殼上升為陸，海水退出，氣候由炎熱變?yōu)楹?，由強氧化條件變?yōu)檫€原作用。古城期以快速堆積作用為主，形成冰川砂泥質(zhì)冰磧礫巖層（即古城組），這些沉積物不具層理，砂、礫分選磨園度差，大小不一，成分復(fù)雜，無分選，礫石具冰磧擦痕，厚度變化大為特點。

古城期末到大塘坡期，氣候稍有變暖之勢，地殼運動相對穩(wěn)定，在地勢凹陷地區(qū)形成一些大小不等的內(nèi)陸山間湖盆地，多處于較封閉的還原環(huán)境，從而接受了一套含炭質(zhì)、泥質(zhì)的碎屑巖、泥巖、頁巖及海藻狀菱錳礦、莓菌狀黃鐵礦為主的含礦建造沉積。在沉積層中水平層理、紋層、弧形層、沖刷面等沉積構(gòu)造發(fā)育，說明在這段時期，地殼相對較穩(wěn)定，形成了湘、黔、鄂一帶大塘坡期的系列大型錳礦床。這套含礦建造不僅是湘、黔地區(qū)尋找該類型錳礦的標(biāo)志，也是湖北長陽地區(qū)尋找震旦系錳礦的找礦標(biāo)志。

大塘坡期形成的長陽湖盆與湖南、貴州的南華系湘中湖、松桃湖、黔陽湖在許多特征上具有可比性，大塘坡組含錳巖系的同位素、鹽度、溫度參數(shù)特征見表2。

表2 國內(nèi)大塘坡組含錳巖系同位素、鹽度、溫度參數(shù)特征表

由表2可知，同位素成分為富輕碳、輕氧型，錳礦沉積期介質(zhì)溫度16.53～20.03 ℃，介質(zhì)鹽度＜1‰～7.8‰，進(jìn)一步說明大塘坡期錳礦沉積具有湖相沉積的特征。并且可以看出含錳巖系出露面積分別占松桃湖、湘中湖、黔陽湖盆面積的4%、3.5%、2%，至此可以推測含錳巖系（即成錳有利層位）占長陽湖盆面積的1%即50 km2，而目前古城錳礦勘探區(qū)僅為4.4 km2，因此，在長陽湖盆內(nèi)尋找震旦系“古城式”錳礦應(yīng)有較大空間，也許長陽湖盆不止古城一個成錳沉積中心。

震旦系湖盆沉積普遍由3個結(jié)構(gòu)層組成，即早晚冰磧礫巖夾泥巖層，錳礦產(chǎn)于泥巖層中。由盆地中心至邊緣，間冰期沉積依次由黑色炭質(zhì)泥巖變?yōu)榛疑噘|(zhì)砂巖，含礫雜砂巖和泥砂質(zhì)礫巖，盆地中心相是有利的成礦部位。這類盆地的邊界判別，主要依據(jù)是上下冰磧礫巖之間的巖系組合，即由盆地中心→岸邊→岸上，分別為黑色炭質(zhì)泥巖→灰色泥質(zhì)砂巖→含礫雜砂巖→雜色泥砂質(zhì)礫巖。黑色炭質(zhì)泥巖是盆地中心相的標(biāo)志。

大塘坡期末進(jìn)入到南沱期，地殼相對抬升，氣候變冷，內(nèi)陸山間湖泊、盆地接受了一套大陸冰川作用的冰磧礫巖沉積，其沉積物特點大致同下冰期—古城組一樣。唯一不同的是在南沱期冰磧層中有錳礦石的礫石，說明這期冰川活動對早期沉積的錳礦層局部地方起到了一定的局部破壞作用。在古城錳礦東部，南沱期上冰磧礫巖的底部侵蝕面上有一層含錳礦礫石的沉積層厚約20 cm，在古城礦區(qū)東部合子坳南側(cè)的冰磧層中發(fā)現(xiàn)含錳礫巖層，厚近2 m，經(jīng)刻槽取樣分析最高含錳達(dá)8%左右，一般為2%～6% 。發(fā)些含錳礫石，沒有磨圓，說明就在附近有錳礦層的沉積，還說明在個別地方大塘坡期錳礦沉積以后，錳礦層受到南沱期冰川作用剝蝕破壞影響。

6 成因分析及勘探前景

根據(jù)礦床地質(zhì)，礦化特征和古地理環(huán)境的分析，我們認(rèn)為楊樹坳錳礦為一正常沉積型錳礦，這類礦床是長陽古城地區(qū)錳礦的主要類型。附近的岱家凹錳礦點、張家窩子錳礦點、胡家灣錳礦點也屬于這類錳礦床。他們同湖南湘潭、民樂錳礦、貴州大塘坡、楊立掌錳礦、重慶秀山錳礦、湖北神農(nóng)架南部伍子坪礦硐灣一帶錳礦亦具有類似的地質(zhì)礦化特征。其一般呈面型分布，相對比較穩(wěn)定，次要礦體或單礦層常呈扁豆體產(chǎn)出，沿走向或傾斜方向多尖滅再現(xiàn)，變化較大。

楊樹坳錳礦位于長陽古城大型錳礦的東側(cè)，與古城錳礦具有相同的成礦古地理環(huán)境；區(qū)南東角的習(xí)家坳一帶地表分布有堆積型氧化錳礦，深部有原生碳酸錳礦，外圍的橋灣一帶也有原生碳酸錳礦出現(xiàn)，根據(jù)就礦找礦的原則，筆者認(rèn)為本區(qū)具有較好的錳礦找礦遠(yuǎn)景。應(yīng)對周圍已發(fā)現(xiàn)露頭的礦點與已知勘探區(qū)內(nèi)的錳礦在成因、成礦地質(zhì)條件、成礦規(guī)律及找礦預(yù)測等方面進(jìn)行對比，同時從成礦時代、成礦條件和控礦因素以及礦石礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等諸多方面與湘潭錳礦、松桃錳礦、楊立掌等錳礦床類比，尋找有利找礦靶區(qū)。

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