湖南省錳礦成因類型及找礦方向探討

劉峻峰，劉邦定，譚仕敏，周立同

(湖南省地質(zhì)調(diào)查院，湖南 長沙　410116)

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湖南省錳礦成因類型及找礦方向探討

劉峻峰，劉邦定，譚仕敏，周立同

(湖南省地質(zhì)調(diào)查院，湖南 長沙410116)

摘要：根據(jù)礦體產(chǎn)出地質(zhì)部位、形態(tài)特征及與圍巖的關(guān)系，結(jié)合大量的實際地質(zhì)資料，對礦床的控礦地質(zhì)因素進(jìn)行了探討。在對該區(qū)礦床成因及成礦條件進(jìn)行對比分析的基礎(chǔ)上，明確該區(qū)深部找礦潛力巨大。提出今后找礦方向應(yīng)以沉積型錳礦為主攻目標(biāo)，運用地質(zhì)、物探相結(jié)合的方法在含錳巖系深部進(jìn)行找礦，通過以點帶面的突破來帶動全省錳礦的找礦工作。

關(guān)鍵詞：錳礦；地質(zhì)學(xué)；成因類型；找礦方向

湖南省錳礦開采勘探歷史悠久，長期為地質(zhì)學(xué)者所重視。通過收集及深入研究湖南省內(nèi)有代表性的錳礦地質(zhì)普查及勘探資料、論文專著資料、近年潛力評價及成礦預(yù)測等資料，結(jié)合野外找礦實踐經(jīng)驗及野外調(diào)研，對湖南錳礦成因類型及找礦方向有了進(jìn)一步認(rèn)識。

1地質(zhì)背景

湖南省整體屬羌塘—揚子—華南板塊。劃分為揚子陸塊和華南新元古代—早古生代造山帶等兩個二級構(gòu)造單元，其分界沿川口—雙牌一線。地殼演化遵循威爾遜旋回，目前比較一致的觀點是晚前寒武紀(jì)至古生代，全球大陸地殼由兩次分裂和兩次匯聚形成巨型超大陸。綜觀華南陸塊大地構(gòu)造演化歷史，自晚元古代至今，總體上經(jīng)歷了“兩聚兩離”的手風(fēng)琴式運動過程，且“聚少離多”，拉張的離散過程遠(yuǎn)遠(yuǎn)長于擠壓的聚合過程[1]。

湖南省具有含錳巖系的地層及巖性如下：新元古界板溪群[1]，中部和南部地區(qū)的碳酸鹽巖及炭質(zhì)板巖；南華系、震旦系的碳酸鹽巖、硅質(zhì)巖、板巖，其中南華系錳礦賦存于間冰期板巖、含錳碳酸鹽巖中；泥盆系碳酸鹽巖夾頁巖；石炭系碳酸鹽巖夾少量不純碳酸鹽巖和硅質(zhì)巖；二疊系碳酸鹽巖夾少量含煤的砂、頁巖及硅質(zhì)巖；白堊系陸相湖盆沉積的紫紅色砂、泥巖；第四系陸相沉積礫、砂、粘土、草炭、砂土、泥炭或湖積的砂質(zhì)粘土。

根據(jù)湖南全省1∶20萬水系沉積物測量數(shù)據(jù)：以0.1%為Mn異常下限，異常面積較大的有花垣—石門、安化—桃江、邵陽—雙牌和耒陽—臨武4個異常區(qū)；大于0.25%的異常主要分布在有石炭—二疊地層分布的邵陽—雙牌、耒陽—臨武和已知錳礦床分布區(qū)。錳異常的分布與含錳地層分布及其被氧化的難易程度有關(guān)。

2含錳地層特征和錳礦分布規(guī)律

2.1含錳地層特征

湖南省含錳地層見表1。

湖南省具有6大類含錳巖系，對應(yīng)有6大類含錳巖相：黑色炭質(zhì)泥巖系(相)；硅質(zhì)巖系(相)；泥質(zhì)(碎屑)巖系(相)；碳酸鹽巖系(相)；紅色泥礫巖系(相)；鈣硅泥巖系(相)。

含錳黑色碳質(zhì)泥巖相主要分布于湘中、湘西及湘西北地區(qū)，為最重要的含錳巖系。主要產(chǎn)出層位為板溪群馬底驛組、下南華統(tǒng)大塘坡組、中奧陶統(tǒng)煙溪組，以黑色頁巖、含錳灰?guī)r、粘土巖夾碳酸錳礦層為特征。

含錳硅質(zhì)巖相主要分布于湘南地區(qū)，產(chǎn)出層位下二疊統(tǒng)孤峰組，主要為一套硅質(zhì)巖、硅質(zhì)泥頁巖、含錳灰?guī)r和鈣質(zhì)頁巖，局部可富集成礦。

含錳泥質(zhì)(碎屑)巖相，主要分布于湘中、湘南地區(qū)，產(chǎn)出層位為晚奧陶統(tǒng)天馬山組，為一套灰—灰綠色條紋狀粉砂質(zhì)板巖、絹云母粘土板巖、板巖、斑點狀板巖夾淺灰色淺變質(zhì)石英粉砂巖(石英雜砂巖)，局部板巖與粉砂巖形成韻律層。淺變質(zhì)石英砂巖多為粉砂結(jié)構(gòu)，含少量石英微細(xì)脈或網(wǎng)脈，板巖中多見黃鐵礦化及綠泥石化等蝕變[2-3]。

含錳碳酸鹽巖相，巖性組合主要為灰?guī)r或白云巖，泥盆系棋梓橋組即為此含錳巖系，其錳礦床主要為后期熱液改造富集而成，代表性礦床有后江橋及瑪瑙山礦床。

含錳紅色泥礫巖相主要是礦胚層通過紅土化作用形成的含錳質(zhì)結(jié)合的紅色、磚紅色、棕黃色粘土、亞粘土層，巖石組合為紅土巖屑、紅色泥土、巖屑、礫石，廣布于各類型含錳巖系分布區(qū)，形成表生氧化錳礦石，為風(fēng)化型礦床，地層層位第四系。典型礦床柳塘嶺、寶山。

含錳鈣硅泥巖相的巖性組合主要為硅質(zhì)灰?guī)r、硅質(zhì)頁巖、含錳灰?guī)r、炭質(zhì)頁巖等，二疊系大隆組即為此含錳巖系。

原生錳礦層的巖類組合較多，但是屬于優(yōu)質(zhì)錳礦床的巖類組合大體可以歸納為3類：錳礦層同泥質(zhì)巖類為主的組合類型，如“桃江式”錳礦床；錳礦層同碳酸鹽巖類為主的巖類組合；錳礦層同泥質(zhì)、鈣質(zhì)巖夾硅質(zhì)巖類為主的巖類組合。上述3種巖類組合當(dāng)中，當(dāng)泥質(zhì)巖類、鈣質(zhì)巖類和碳酸鹽類被硅質(zhì)巖類或砂質(zhì)巖類所代替時，則預(yù)示著錳礦層變劣質(zhì)至尖滅[4-5]。

2.2錳礦分布規(guī)律

湖南省錳礦的成礦時代可分為前寒武紀(jì)、寒武紀(jì)、奧陶紀(jì)、泥盆紀(jì)、石炭紀(jì)、二疊紀(jì)、白堊紀(jì)、第四紀(jì)共8個地質(zhì)時代。沉積型錳礦的時空因素相互依存，在成錳期并不是所有的地方都成礦，只有在一定的地層、構(gòu)造、巖相、古地理、古氣候、藻類生物分布等條件下才會成礦，物質(zhì)的運動與演化必定同時具有時間和空間兩個方面。

湘潭式沉積型錳礦的成礦時代為加里東成礦期的南華紀(jì)大塘坡期，例如民樂組含錳巖系經(jīng)銣—鍶法同位素地質(zhì)年齡測定，全巖等時線年齡為(728±27)Ma[6]。主要分布于民樂、洞口、湘潭3個礦田。

響濤源式沉積型錳礦的成礦時代為奧陶紀(jì)煙溪期及天馬山期，主要分布于湘中響濤源礦田。

東湘橋式沉積—堆積型錳礦的原生碳酸錳礦成礦時代為二疊紀(jì)孤峰期及大隆組，氧化錳礦的成礦時代為第四紀(jì)，主要分布于邵陽、永州、常寧、桂陽。

沉積—變質(zhì)型錳礦的成礦時代為燕山期，礦源層為板溪群馬底驛組及下南華紀(jì)大塘坡組，主要分布于湘南、湘中一帶。

“瑪瑙山式”沉積—改造型鐵錳鉛鋅多金屬礦的成礦時代為燕山期，礦源層為棋子橋組，主要分布于湘南、湘中的道縣—郴州一帶。

風(fēng)化型錳礦主要分布于其他類型錳礦的淺表部，成礦時代為第四紀(jì)，含錳地層為第四系，含錳巖系為紅色泥礫巖系。

3錳礦成因分類及礦床地質(zhì)狀況

3.1成因類型及礦化特征

根據(jù)湖南省錳礦成礦地質(zhì)條件、成礦作用、礦物組合等特征，將湖南錳礦按成因類型分4類：海相沉積錳礦床、沉積變質(zhì)錳礦床、沉積—改造錳礦床和風(fēng)化錳礦床，其中，沉積型錳礦是最重要的錳礦類型。錳礦成因類型及礦化特征如下。

3.1.1海相沉積錳礦床

省內(nèi)海相沉積錳礦床的主要含礦層位為南華系下統(tǒng)大塘坡組、奧陶系中上統(tǒng)煙溪組和二疊系下統(tǒng)孤峰組，次要層位為二疊系上統(tǒng)大隆組、上元古界馬底驛組、晚奧陶統(tǒng)天馬山組。成錳期錳成礦古地理環(huán)境有濱海相、淺海陸棚相、棚緣盆地相、次深海臺緣斜坡相、深海海盆相等。沉積相受古地理、古構(gòu)造、古氣候控制，他們?nèi)灰惑w聯(lián)合控制了錳礦床的形成和空間展布。

南華紀(jì)大塘坡期形成的錳礦稱為“湘潭式”錳礦，主要地質(zhì)特征如下：成錳盆地屬被動大陸邊緣拉張裂谷的離散環(huán)境，錳質(zhì)來源于古風(fēng)化殼及海底火山噴發(fā)熱水活動；含錳巖系為黑色頁巖、粘土巖、含錳碳酸鹽巖巖石組合，含微粒黃鐵礦；礦石自然類型主要為碳酸錳類型，地表可出現(xiàn)氧化錳礦石；礦石為菱錳礦型或鈣菱錳礦—錳方解石型，多為酸性礦石，含磷中至高；礦體呈層狀或似層狀，局部透鏡狀，一般有2~3層礦；主要礦物為菱錳礦或硬錳礦、軟錳礦；具假鮞狀、鮞狀、粒狀、微晶—泥晶、蘭藻生物結(jié)構(gòu)，條帶狀、塊狀、互層狀、碎裂狀構(gòu)造。主要分布于湘中、湘西地區(qū)，典型礦床有湘潭鶴嶺錳礦、花垣縣民樂錳礦。

奧陶系煙溪期(磨刀溪組)形成的錳礦稱為“桃江式”錳礦，主要地質(zhì)特征如下：成錳盆地屬陸緣斜坡拉張斷陷環(huán)境；含錳巖系為黑色頁巖、含錳碳酸鹽巖、泥巖組合，厚15~35 m，頁巖含黃鐵礦、筆石化石等，局部粘土巖中發(fā)現(xiàn)有火山凝灰?guī)r、火山灰及長石和石英晶屑、玻屑等，以響濤源為中心，含礦巖系向東、西兩側(cè)變薄；礦石自然類型主要為低磷低鐵低硅碳酸錳礦石，同時有少量氧化礦石和硅酸錳—碳酸錳混合礦石；主要礦石為鈣菱錳礦—錳方解石型，具有低磷低鐵高鈣的特點，為冶金優(yōu)質(zhì)錳礦；礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀、豆莢狀；厚達(dá)2~3 m，一般有兩層礦；礦石礦物主要為菱錳礦，錳方解石、白云石；具隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、泥晶—粉晶粒屑、生物碎屑、微粒結(jié)構(gòu)，同生礫狀、斑點狀、環(huán)帶狀、條帶狀和致密塊狀構(gòu)造。主要分布于湘中，典型礦床有桃江響濤源錳礦。

二疊系下統(tǒng)孤峰組形成的錳礦稱為“東湘橋式”錳礦，主要地質(zhì)特征如下：含錳巖系為硅質(zhì)巖系，為一套硅質(zhì)巖、硅質(zhì)泥頁巖、含錳灰?guī)r和鈣質(zhì)頁巖、鐵錳硅質(zhì)巖等組合，一般厚十幾米到一百多米，含菊石、有孔蟲、頭足類、腕足類等生物化石；礦體呈似層狀、透鏡狀，含錳品位一般為12%~27%，厚2 m以內(nèi)，一般有3層礦；主要礦物組合為菱錳礦、硬錳礦、軟錳礦、隱鉀錳礦；具泥質(zhì)、球粒狀、鑲嵌結(jié)構(gòu)，細(xì)紋條帶構(gòu)造；為一套淺海裂陷臺盆—半深海細(xì)碎屑巖—化學(xué)巖相，屬半封閉海灣還原環(huán)境的沉積產(chǎn)物。主要分布于湘南地區(qū)，且集中于綏寧—邵陽及郴州—衡陽地區(qū)，典型礦床有永州市東湘橋錳礦。

二疊系上統(tǒng)大隆組(長興組)形成的錳礦有3個巖性段：下段為中厚層硅質(zhì)灰?guī)r；中段為炭質(zhì)頁巖、硅質(zhì)頁巖、含錳灰?guī)r和碳酸錳礦層；上段為薄層硅質(zhì)灰?guī)r。礦床有兩層礦，礦體呈層狀或似層狀。礦石自然類型有氧化錳礦石和碳酸錳礦石。碳酸錳礦石礦物成分為錳方解石、含錳方解石、含錳白云石。典型礦床有蘆山坳錳礦。

上元古界馬底驛組海相沉積錳礦床：含錳巖系為板溪群馬底驛組二段紫紅色粉砂質(zhì)板巖夾泥質(zhì)灰?guī)r，水平層理。礦石具細(xì)粒集合體及球粒狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。礦體呈薄層狀夾于紫紅色板巖中，有多層，單層厚幾厘米至幾十厘米，長幾十米至幾百米。礦石類型為碳酸錳礦石。主要分布于湘西南及湘中北地區(qū)。

晚奧陶統(tǒng)天馬山組：2011-2013年新發(fā)現(xiàn)的沉積氧化錳礦床，該礦床沉積相屬外陸棚、次深海陸緣斜坡相濁流沉積。含錳巖系為粉砂—泥質(zhì)巖巖系。礦區(qū)可見北東向斷裂和近東西向斷裂兩組，在NE-NNE向同沉積斷裂西部發(fā)育NE-NNE向斷陷槽，斷陷槽呈紡綞形、橢圓形，其中有錳礦產(chǎn)出。斷陷槽這種區(qū)域離散拉張環(huán)境對錳成礦作用至關(guān)重要，茶潦凹陷帶就發(fā)育于這種區(qū)域離散環(huán)境，且營造了相對缺氧的、滯流的安靜環(huán)境。礦石礦物主要為褐錳礦，見少量軟錳礦，微量水錳礦和針鐵礦，偶見黃鐵礦。呈他形粒狀結(jié)構(gòu)、晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、粉砂狀結(jié)構(gòu)、泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀、條紋狀、條帶狀構(gòu)造。主要分布于湘中，典型礦床有茶潦錳礦。

3.1.2沉積變質(zhì)錳礦床

省內(nèi)沉積變質(zhì)錳礦床：礦床原屬南華系下統(tǒng)大塘坡組或上元古界板溪群馬底驛組海相沉積錳礦床，產(chǎn)出部位為地層與花崗巖接觸帶，由于花崗巖體的侵入，產(chǎn)生接觸變質(zhì)作用或區(qū)域變質(zhì)作用，使礦石物質(zhì)成分與結(jié)構(gòu)構(gòu)造均有顯著變化。

大塘坡組“棠甘山”錳礦床主要礦物為硫錳礦和菱錳礦，并含有少量錳硅酸鹽礦物，礦石為硫錳礦—菱錳礦型，具顯微粒狀結(jié)構(gòu)和變晶結(jié)構(gòu)，條帶狀構(gòu)造；馬底驛組“清源式”錳礦礦石自然類型有氧化錳礦石與碳酸錳—硅酸錳礦石。主要分布于湘中和湘南地區(qū)，典型礦床有棠甘山錳礦、清源錳礦。

3.1.3沉積—改造錳礦床

省內(nèi)沉積—改造錳礦床：礦床原生礦石為方鉛礦—菱錳礦型和閃鋅礦—錳菱鐵礦型，經(jīng)次生氧化后，錳顯著富集，形成含多金屬的錳礦石或鐵錳礦石，共生、伴生元素，可綜合利用；產(chǎn)出部位為中泥盆世碳酸鹽含錳巖系中，具有沉積—改造特點，周邊見有花崗巖侵入；主要礦物組合為褐鐵礦、赤鐵礦、菱鐵礦、硬錳礦、軟錳礦、錳菱鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、白云石、方解石；具半自形—他形粒狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)，塊狀、浸染狀、條帶狀構(gòu)造。該類礦床有人認(rèn)為是熱液改造型錳礦。主要分布于湘南、湘中地區(qū)。典型礦床有后江橋、瑪瑙山。

3.1.4風(fēng)化錳礦床

省內(nèi)風(fēng)化錳礦床：是由各種成因類型的錳礦床或含錳巖系經(jīng)表生風(fēng)化作用形成的，是富錳礦的主要來源。礦床規(guī)模多為小型，具有埋藏淺，易開采等特點，是民采的主要對象。主要分布于湘南、湘西南及湘中地區(qū)。

3.2成礦條件分析

3.2.1控礦地層

湖南錳礦床賦存的層位較多，控制錳礦分布的地層層位共19個。其中，賦存錳礦床的層位8個，未發(fā)現(xiàn)錳礦床但具有含錳巖系，可為風(fēng)化礦床提供錳質(zhì)來源的層位11個(見表1)。

原生沉積錳礦賦存于地層含錳巖系中，嚴(yán)格受層位控制。沉積變質(zhì)型及沉積改造型錳礦亦嚴(yán)格受層位控制。風(fēng)化型錳礦中的原生沉積錳礦(質(zhì))是次生氧化錳礦成礦的物質(zhì)前提，因此，含錳巖系的存在與否是尋找風(fēng)化型錳礦存在的先決條件。

基本上符合優(yōu)質(zhì)錳礦石標(biāo)準(zhǔn)的礦床主要集中在兩個成錳時代：即中奧陶統(tǒng)煙溪組(磨刀溪組)的桃江式錳礦床，這類錳礦床的大部分錳礦石屬于低磷、低硅、低鐵自熔性或堿性錳礦石；第四系成錳期主要是泛指次生氧化型的錳礦床，有多種類型的氧化錳礦床，大部分錳礦床由原生的貧礦石經(jīng)過氧化富集以后，品位提高，開采方便，成為當(dāng)前的優(yōu)質(zhì)錳礦床，如城步縣賦存于前震旦系地層中的“城步式”錳帽型氧化錳礦床[7]。

3.2.2控礦構(gòu)造

錳成礦均完成于離散拉張環(huán)境下或聚合過程中的局部離散拉張環(huán)境。基性巖的活動集中于第1次聚合過程中，基性巖漿活動反映了幔源物質(zhì)的參與，而地幔作為錳的豐富儲庫，為錳成礦提供了礦源準(zhǔn)備。區(qū)域深大斷裂為巖漿上涌提供了通道，同時，這些深大斷裂控制著區(qū)域巖相古地理環(huán)境的發(fā)育。

在不同的構(gòu)造演化階段的錳成礦各具特色，但是錳礦的分布卻僅局限在與離散的拉張環(huán)境有關(guān)的沉積盆地中，拉張構(gòu)造控制了沉積型錳礦的形成。拉張環(huán)境對錳成礦的貢獻(xiàn)至少體現(xiàn)在兩個方面：造就了容礦的成錳盆地，為錳的沉淀創(chuàng)造了有利的相對滯流的、較為平靜的環(huán)境；深部乃至幔源物質(zhì)上涌，為成礦提供礦質(zhì)來源，主要表現(xiàn)為各成錳期成錳盆地或近盆地的熱鹵水或海底火山活動。

原生碳酸錳礦的形成受古構(gòu)造的影響較大：古板塊構(gòu)造活動控制著成錳盆地的形成、發(fā)展和消亡，古板塊構(gòu)造運動形成的原始拗陷和基底同沉積大斷裂是控制錳礦的Ⅰ級古構(gòu)造，Ⅰ級古拗陷控制成礦帶，基底同沉積大斷裂不僅是形成沉積盆地的邊界條件，而且還是深部錳質(zhì)向沉積盆地聚集的重要通道；Ⅱ、Ⅲ級古拗陷控制礦田和礦床，成錳盆地控制著沉積體系的空間展布和含錳建造的形成[8]；盆內(nèi)同沉積凹陷帶控制著沉積相、亞相和微相的分布；凹陷帶內(nèi)的局部構(gòu)造洼地控制著錳礦床的定位。

“民樂式”錳礦床與古構(gòu)造的空間關(guān)系：湘、黔、川、鄂邊境民樂式錳礦床(點)的分布大部分受揚子準(zhǔn)地臺東南邊緣之武陵臺陷的控制，尤其是工業(yè)意義較大的錳礦床，多集中分布于該臺陷的各種東北向臺凹所造成的半局限海盆地中，如民樂小盆地、大塘坡小盆地、古丈小盆地，其東南側(cè)都有構(gòu)造小凸起充當(dāng)障壁島，而與外海隔開，海水不很暢通，使盆地處于半封閉狀態(tài)，有利于錳質(zhì)聚集，因而形成一些大、中型錳礦床。而南面的雪峰臺拱的控礦條件則遜于武陵臺陷，該臺拱在早震旦世是處于開闊的濱海、淺海地帶，缺乏封閉條件，不利于錳質(zhì)聚集，目前僅發(fā)現(xiàn)一些工業(yè)意義不大的錳礦點?？傊淞昱_陷中各種北東向臺凹所造成的半局限海盆地控制著民樂式錳礦床的分布，民樂小盆地中的未補償(充填)凹地直接控制著民樂錳礦的形成。

表生氧化錳礦的形成受古構(gòu)造的影響也較大：斷裂破碎帶及層間剝離、節(jié)理、裂隙是地下水活動使碳酸錳礦發(fā)生淋濾、次生氧化和聚集的必要空間，構(gòu)造越發(fā)育、巖石越破碎，氧化帶就越發(fā)育，氧化錳礦體規(guī)模也就越大。

3.2.3巖相古地理條件控礦

相對缺氧的、滯流的安靜環(huán)境在諸多古地理環(huán)境中都可以形成，湖南沉積錳礦中3個主要成錳期錳成礦古地理環(huán)境就有濱海相、淺海陸棚相、棚緣盆地相、次深海臺緣斜坡相、次深海海盆相等。大塘坡期成錳沉積盆地為民樂盆地、鳳凰盆地、湘潭盆地及黔陽盆地；煙溪期成錳沉積盆地為桃江盆地；孤峰期成錳沉積盆地為邵陽盆地、永州盆地、桂陽盆地及衡東盆地。沉積相受古地理、古構(gòu)造、古氣候控制，他們?nèi)灰惑w聯(lián)合控制了錳礦床的形成和空間展布。

優(yōu)質(zhì)錳礦的沉積同古地貌有關(guān)，一般多是受各類凹陷區(qū)中的次級洼地所控制，如“桃江式”錳礦床受島間湖盆中的次級洼地控制。曾孟君[9]認(rèn)為：僅有一般次級洼地還不一定能沉積錳礦，必須同時構(gòu)成較好的障壁環(huán)境才能沉積形成有工業(yè)意義的錳礦層。巖相方面，不同的錳礦區(qū)受不一樣的沉積相控制，如“桃江式”錳礦的響濤園錳礦區(qū)受島間湖盆相中的淺湖亞相所控制。

3.2.4生物成礦作用控礦

生物對錳礦成礦作用主要表現(xiàn)在兩個方面：一種是由鈣質(zhì)藻類生物吸食和粘結(jié)錳質(zhì)而經(jīng)過漫長復(fù)雜的成巖成礦作用后構(gòu)成錳礦床[9]，如“桃江式”錳礦床屬于此種為主的類型；另一種是在淺海碳酸鹽臺地上由生物或生物碎屑構(gòu)成生物丘或生物碎屑灘，在丘、灘后構(gòu)成一些障壁環(huán)境，給藻類生物生活和水體中的錳質(zhì)沉淀創(chuàng)造適宜的環(huán)境而形成錳礦床，這種作用主要是以間接成礦作用為主。

3.2.5古氣候帶控礦

氣候的控礦作用：炎熱、潮濕的氣候有利于化學(xué)風(fēng)化和生物風(fēng)化作用的進(jìn)行，從而有利于次生氧化錳礦的形成。氣候潮濕且較炎熱，植被發(fā)育，生物活動能力強，腐植酸豐富，導(dǎo)致了較強烈的化學(xué)風(fēng)化作用，使地表及一定深度內(nèi)的巖石、礦物遭到強烈的溶解、分解破壞作用，對次生氧化錳礦的形成較為有利。

地貌的控礦作用：地貌條件不僅控制著侵蝕和堆積作用的進(jìn)行，同時還決定著地下水的動態(tài)和風(fēng)化產(chǎn)物的狀態(tài)及保留程度。中低山坡緩，地形切割小，對氧化錳礦的保存是一個有利的因素，反之，地形切割較深的部位或較陡的坡地，氧化錳礦往往難于保留。

氣候的變化對氧化錳礦床形成影響最為明顯，依據(jù)實際資料，湘桂地區(qū)在北緯27(°)線以北地區(qū)只有少量次生氧化錳礦床形成[9]，如桃江縣的響濤園錳礦區(qū)，氧化礦不發(fā)育，礦層氧化深度很小，有的地段基本沒有被氧化；在北緯27(°)~24(°)線之間的地區(qū)，主要形成一些以錳帽型為主的次生氧化錳礦床，殘坡積和堆積型及淋積型等次生氧化錳礦床較少，如湘南“城步式”次生氧化錳礦床是以錳帽型為主的錳礦床；在北緯24(°)線以南地區(qū)，不僅錳帽型氧化錳礦床發(fā)育，其他各類次生氧化錳礦床都比較發(fā)育。

3.2.6表生作用

表生風(fēng)化作用是錳質(zhì)富集的關(guān)鍵因素。含礦層出露地表，經(jīng)表生風(fēng)化成礦作用，形成風(fēng)化型錳礦，風(fēng)化型氧化錳礦的形成不僅受地層、巖性、含錳建造、地質(zhì)構(gòu)造控制，還受物理化學(xué)條件、氣候和地貌等多種因素制約。地下潛水面的活動同地殼的升降活動有不可分割的依存關(guān)系[9]。當(dāng)錳礦層露頭接近于當(dāng)?shù)貪撍娑坏乇硌趸瘞а趸腻i質(zhì)隨溶液移至潛水面附近的還原或弱還原介質(zhì)時，則被溶液帶來的錳質(zhì)沉淀富集形成較好的次生氧化錳礦層，特別是介質(zhì)屬于堿性或弱堿性時，則反應(yīng)更加完全，當(dāng)?shù)貧ぞ徛?，則潛水面逐漸緩慢下降，在這種條件下錳質(zhì)不斷沉淀，氧化錳礦的深度隨潛水面下降不斷加深，形成質(zhì)量好、延深大的氧化錳礦床。

另外，從本區(qū)產(chǎn)于地層與花崗巖體接觸帶中的熱接觸變質(zhì)型錳礦分析，后期的熱液活動對成礦元素的活化富集起了一定作用。巖漿熱液或熱水對中泥盆世棋梓橋期沉積的鐵錳礦源層疊加改造，最終形成“瑪瑙山式”沉積—改造型鐵錳鉛鋅多金屬礦床?；◢弾r體的巖漿氣液對南華系下統(tǒng)大塘坡組或上元古界板溪群馬底驛組海相沉積錳礦床—碳酸錳礦進(jìn)行疊加改造，最終形成“棠甘山式”、“清源式”沉積—受變質(zhì)錳礦床。

3.2.7礦化富集規(guī)律

碳酸錳礦在地表條件下可產(chǎn)生一系列有規(guī)律的變化，礦體的地表或近地表部分一般變貧，形成黑色錳土，甚至形成淺黃色、褐黃色紋層狀板巖或黃土；礦體淺部或附近圍巖中，一般淋濾變富，形成質(zhì)量較好的氧化錳礦石，從地表向下，具垂直分帶次生富集規(guī)律。

表生氧化錳富集成礦，必須經(jīng)過兩個過程[10]。首選是錳從礦源層中解離出來，堿金屬及堿土金屬元素水解流失，錳(鐵)元素進(jìn)行預(yù)富集。其次在紅土化過程中，預(yù)富集的錳(鐵)短距離的淋濾再富集形成礦床。

4找礦方向和建議

4.1找礦方向

湖南省錳礦床受多種地質(zhì)因素控制。除受地層、古地理環(huán)境控制外，一些錳礦床尚受巖漿巖活動和褶皺、斷裂構(gòu)造、古氣候等因素所制約。但是，在錳礦床分布上，具有明顯的分帶性和區(qū)域性。含錳巖系、巖相古地理以及巖漿巖的分布是普查找礦的重要依據(jù)。初步認(rèn)為可將湖南錳礦床劃分為以下7個成礦預(yù)測區(qū)。

有望尋找“湘潭式”沉積型錳礦的預(yù)測區(qū)有3個：a民樂—鳳凰—萬巖成礦預(yù)測區(qū)，深大斷裂帶控制了民樂凹陷、古丈凹陷和鳳凰凹陷帶的分布，同時，帶來了地球深部的成礦物質(zhì)；b湘潭—七星街成礦預(yù)測區(qū)，走滑拉張斷裂控制湘九凹陷、金磨凹陷、三尖峰凹陷和扶王山凹陷分布，在湘潭成錳盆地范圍內(nèi)沿這些凹陷帶發(fā)育了省內(nèi)許多重要的錳礦床；c江口—苗兒山成礦預(yù)測區(qū)，錳礦沿深大斷裂帶控制的黔陽三江凹陷區(qū)內(nèi)的黔城凹陷、江口凹陷分布。該a、b、c 3個預(yù)測區(qū)內(nèi)錳礦為大塘坡間冰期形成的沉積型錳礦，控礦的巖相為盆地邊緣相，含錳巖系為黑色頁巖建造，一般來說，巖層厚度大，含礦性好。礦床的形成主體上受古地理、古氣候條件所控制，與沉積巖相關(guān)系密切。成礦時代為南華紀(jì)大塘坡期。

有望尋找“響濤源式”及“茶潦式”沉積型錳礦的預(yù)測區(qū)有溈山—板溪成礦預(yù)測區(qū)，是一種特殊的受海底濁積扇控制的礦床，例如天馬山組錳礦床沉積相屬外陸棚、次深海陸緣斜坡相濁流沉積。錳礦床的形成、展布與盆地中斷陷槽的控制作用密切相關(guān)。成錳盆地北部由同沉積斷裂演化而成的同沉積斷陷槽(凹陷)主要有5條：南壩斷陷槽、萬家洞斷陷槽、響濤源—祖塔斷陷槽、木瓜溪—枚子洞斷陷槽及泗里河—高明斷陷槽。錳礦床沿著這些斷陷槽的走向分布。成礦時代為中—晚奧陶紀(jì)煙溪組、晚奧陶紀(jì)天馬山組[2-3]。

有望尋找“東湘橋式”堆積沉積型錳礦(原生碳酸錳)的預(yù)測區(qū)兩個：a隆回—東湘橋成礦預(yù)測區(qū)，城步—新化—桃江斷裂帶、連云山—衡陽斷裂帶控制了邵陽、永州兩個成錳盆地與巖相的分布，錳礦成礦盆地為瀉湖；b耒陽—藍(lán)山成礦預(yù)測區(qū)，連云山—衡陽斷裂帶、南東文家市—永興—郴州斷裂帶控制了桂陽、常寧兩個成錳盆地與巖相的分布。錳礦分布于成錳盆地內(nèi)，嚴(yán)格受孤峰組控制，與硅質(zhì)頁巖建造密切相關(guān)，成礦時代為二疊紀(jì)孤峰期。

有望尋找“瑪瑙山式”沉積改造型鐵錳鉛鋅銀礦的預(yù)測區(qū)有后江橋—太平—瑪瑙山—長城嶺成礦預(yù)測區(qū)。棋梓橋期地層中鐵、錳、鉛、鋅的豐度高，是礦源層?；浴詭r火山巖、燕山期花崗巖中鎢、錫、鉛、鋅等成礦物質(zhì)豐富，為本區(qū)疊加改造成礦物質(zhì)的來源。斷裂構(gòu)造既是巖漿上升的通道，同時又是深部成礦熱液上升的通道，控制了巖體和礦床的分布，與巖漿有關(guān)的成礦物質(zhì)沿斷裂構(gòu)造運動，對沉積型鐵錳鉛鋅礦進(jìn)行疊加改造，提高了礦石品位，也豐富了元素種類。成礦時代為中泥盆世、燕山期疊加。

沉積變質(zhì)錳礦床的找礦方向：礦床數(shù)量少，規(guī)模中小型，研究程度低，長期不為地質(zhì)學(xué)者重視，但仍有其價值。馬底驛組的沉積變質(zhì)錳礦床的找礦方向如下：礦床具明顯層控性，應(yīng)該順層找礦；在區(qū)域變質(zhì)達(dá)到或接近綠片巖相階段的地層中找礦，否則礦源層富化成原生礦層是難以實現(xiàn)的，進(jìn)而氧化成富礦亦有困難；在北緯27(°)線以南，湖南—廣西一帶次級褶皺發(fā)育地段找礦，該區(qū)溫濕多雨、中高山區(qū)，水文地質(zhì)條件有利，可使原生礦及礦源層分解、淋濾、交代等作用得以順利進(jìn)行而成礦，該區(qū)錳礦富集地段往往在背、向斜軸部及近兩翼地段，這些地段是尋找富礦的有利部位。大塘坡組的沉積變質(zhì)錳礦床的找礦方向如下：順層位找礦，順含錳巖系找礦，順老礦山深邊部找礦。

風(fēng)化錳礦床—第四系錳礦的找礦方向：歷史上風(fēng)化錳礦，規(guī)模有礦點、小型、大型礦床，品位一般較富，錳礦床受多種地質(zhì)因素控制，主要找礦方向為：順第四系地層、盆地及含錳巖系尋找；順礦源層尋找，風(fēng)化型錳礦主要分布于其他類型錳礦的淺表部；在有利于風(fēng)化成礦的地形地貌、氣候、物理化學(xué)條件尋找，在構(gòu)造發(fā)育區(qū)尋找。

4.2找礦建議

湖南省錳礦找礦前景良好，應(yīng)注意以下幾個方面的勘探和開發(fā)工作。

加強老礦區(qū)深部資源的勘探和開發(fā)。湖南省已探明和開采的幾個碳酸錳礦區(qū)，過去都是勘探、開采地下500 m以上的儲量，而在500 m以下，仍蘊藏有一定的資源可供勘探和開發(fā)。今后的找礦應(yīng)以工作程度稍高的錳礦區(qū)作為突破口，以沉積型錳礦為主攻目標(biāo)，在含錳巖系深部進(jìn)行找礦。值得指出的是，深部找礦方法為：在錳礦區(qū)進(jìn)行重力測量工作，重力異常的規(guī)模和強度，磁法和電法成果可能指示深部鐵錳礦體的存在，然后展開深部驗證，取得礦區(qū)深部找礦突破的經(jīng)驗，可以推廣應(yīng)用到相似礦區(qū)，不僅能大大拓展本區(qū)找礦空間，同時將對全省錳礦找礦工作產(chǎn)生積極影響。

加強低品位的碳酸錳礦開發(fā)研究和勘探。例如二疊系孤峰組的錳礦，即使錳品位低到8%~12%，因為含鈣較高，可作為煉鋼的溶劑用于初步的脫氧和脫硫，只要其他組分符合工業(yè)指標(biāo)要求，也是可以為鋼鐵工業(yè)利用的錳礦。

加強富錳礦及優(yōu)質(zhì)錳礦的勘探。在我國找富錳礦、優(yōu)質(zhì)富錳礦，是一項難度很大的工作，具有很大的探索性和風(fēng)險性，需認(rèn)真總結(jié)富礦成礦規(guī)律，重視礦石物質(zhì)成分研究，改進(jìn)取樣方法等，按照實際情況改進(jìn)工作方法。

5結(jié)語

近年來錳礦資源緊缺，價格提升，湖南省錳礦找礦工作吸引了更多投資者的目光。本文針對湖南省錳礦成因類型及礦床地質(zhì)特征進(jìn)行綜合研究，提出今后的找礦方向及工作建議，認(rèn)為該地區(qū)錳礦成礦條件優(yōu)越，潛在經(jīng)濟(jì)價值巨大，開發(fā)利用前景廣闊。

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A Prospecting Direction of Mn-ore Genesis in Hunan

LIU Junfeng,LIU Bangding, TAN Shimin, ZHOU Litong

(HunanInstitudeofGeologySurvey,Changsha,Hunan410116,China)

Abstract:According to ore geology, we have made an analysis of morphology and its relationship to surrounding rock to combine with a number of geological data in the ore-controlling geological factors are discussed. We, in this area have found that the genesis and ore-forming conditions of comparative analysis based on deep ore prospecting in the area clearly has great potential. Future prospecting sedimentary type manganese ore should be the main target, the use of geological and geophysical methods of prospecting in the manganese-bearing rock of deep. Through the break-through point, we know it is important to lead manganese ore prospecting in the whole province.

Key words:Manganese ore; Geology; Genetic types; Prospecting direction

中圖分類號：P618.32

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.01.003

作者簡介：劉峻峰(1986-)，男，湖南常德人，助理工程師，研究方向：礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查，手機：13787157003，E-mail：453970953@qq.com.

基金項目：中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查工作項目(12120114074901)

收稿日期：2015-12-20