湖南泥盆系棋梓橋組錳礦床地質(zhì)特征

付勝云，張 惠，陳怡寧，唐分配，李大江

（1.湖南省地質(zhì)調(diào)查院，湖南 長沙 410116；2.湘西土家族苗族自治州 國土資源局，湖南 吉首 416007）

湖南泥盆系棋梓橋組錳礦床地質(zhì)特征

付勝云1，張 惠1，陳怡寧2，唐分配1，李大江1

（1.湖南省地質(zhì)調(diào)查院，湖南 長沙 410116；2.湘西土家族苗族自治州 國土資源局，湖南 吉首 416007）

湖南泥盆系棋梓橋組中的錳礦開采勘查歷史悠久，當(dāng)前國內(nèi)富錳礦趨于枯竭，錳礦供應(yīng)緊張的形勢下，研究省內(nèi)棋梓橋組錳礦床的地質(zhì)特征并總結(jié)其控礦條件，對推動省內(nèi)棋梓橋組錳礦的找礦勘查，特別是富錳礦的尋找，具有一定社會現(xiàn)實意義和經(jīng)濟意義。

錳礦；地質(zhì)；棋梓橋組；泥盆系

0 前 言

錳礦是一種重要的戰(zhàn)略礦產(chǎn)資源，特別是富錳礦和優(yōu)質(zhì)錳礦資源，已被我國列為緊缺礦種。我國人口眾多，經(jīng)濟正處于飛速發(fā)展階段，資源不足將勢必影響和制約經(jīng)濟的發(fā)展。

湖南錳礦資源豐富，截止2011年底，已查明有資源儲量的礦產(chǎn)地（礦床）63處，累計查明資源儲量1.48億 t［1］。據(jù)湖南省國土資源廳發(fā)布的湖南省礦產(chǎn)資源儲量表，經(jīng)初步統(tǒng)計，湖南泥盆系錳礦床有4處，累計查明資源儲量約1326.1萬 t［1］。泥盆系錳礦床：郴州市蘇仙區(qū)天字號礦區(qū)（共生礦產(chǎn)）為小型錳礦床，具鐵錳多金屬礦石，Mn 14.25％；婁底市婁星區(qū)雙江礦區(qū)（伴生礦產(chǎn)）為小型錳礦床，具碳酸錳礦石，Mn 30.73％；道縣后江橋礦區(qū)（主要礦產(chǎn)）為中型錳礦床，具氧化鐵錳（或含錳鐵）礦石、錳菱鐵礦石，Mn 10.00％；郴州市蘇仙區(qū)瑪瑙山礦區(qū)（主要礦產(chǎn)）為中型錳礦床，具氧化錳礦石，Mn 29.79％。

1 成礦地質(zhì)背景

湖南省位于華南陸塊中部，揚子陸塊和華南褶皺帶兩個次級構(gòu)造單元長達數(shù)千米結(jié)合帶中段，橫跨4個三級構(gòu)造單元，分別為上揚子凹陷、江南隆起、湘桂褶皺帶和贛粵褶皺帶。揚子陸塊和華南褶皺帶的邊界近似于S形從本區(qū)中部通過，湘中湘西分屬揚子陸塊的江南隆起和上揚子凹陷；湘中南大部分地區(qū)屬于華南褶皺帶湘桂褶皺帶，湘南攸縣、茶陵及郴縣以東則屬于湘贛褶皺帶［2］。

湖南泥盆系中、晚世地層分布廣泛，早世地層僅見于西南部道縣—江華一帶。泥盆系除湘西北及湘北保存甚少外，其余各地中、晚世地層均發(fā)育良好，具有不同沉積類型，化石較豐富。地層厚度變化大，湘中—湘南區(qū)為676 ～ 2 191 m，湘西北區(qū)僅106 ～ 606 m。與下伏地層呈角度不整合或平行不整合接觸［3］。

泥盆系的巖性在南部除下統(tǒng)和中統(tǒng)下部為碎屑巖外，其余部分均以碳酸鹽巖占絕對優(yōu)勢；向北泥質(zhì)增加，主要為泥灰?guī)r和頁巖；在該區(qū)的最北部則以砂巖為主，夾頁巖。這種從南往北由碳酸鹽巖逐漸過渡為碎屑巖的變化規(guī)律與下古生界和震旦系的變化規(guī)律相反。

據(jù)沉積巖相古地理特征和古生物群的差異、地殼運動性質(zhì)，湖南的泥盆紀地層以江南古陸為界可分為湘西北區(qū)（屬揚子區(qū)）和湘中—湘南區(qū)（屬華南區(qū)），二者之間為無出露區(qū)。

泥盆紀地層為我省重要含礦層位，除產(chǎn)錳礦、鐵礦外，尚賦存多種金屬和非金屬礦產(chǎn)。錳礦床分布于湘中—湘南區(qū)的中泥盆統(tǒng)棋梓橋組的含錳巖系中，而中泥盆統(tǒng)跳馬澗組、上泥盆統(tǒng)榴江組及佘田橋組未發(fā)現(xiàn)錳礦床。

2 典型礦床地質(zhì)特征

與成礦有關(guān)的地層為泥盆系中統(tǒng)棋梓橋組，自老到新分為4個巖性段：棋子橋組1段為灰—深灰隱晶—微晶灰?guī)r，厚23.9 ～ 32.4 m；棋子橋組2段為深灰厚層細粒白云巖夾白云質(zhì)灰?guī)r，是主要含礦層位，厚49 ～ 164.9 m；棋子橋組3段為淺灰—灰白色厚層隱晶—微粒灰?guī)r，局部見Pb、Zn礦化偶夾白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖和鮞狀灰?guī)r，上部與下部，層間常夾厚0.05 ～ 0.2 m，含黃鐵礦泥巖，厚105.3 ～ 140.5 m；棋子橋組4段為灰—深灰的薄—中層微粒含白云質(zhì)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，下部夾瘤狀泥灰?guī)r，厚128.8 ～ 151.1 m，控制礦體的構(gòu)造為局部斷裂構(gòu)造與層間破碎帶。

礦體12個，最大埋深280 m。礦體呈南北向展布，東西向排列，主要的工業(yè)鐵錳礦體是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ礦體。其中，規(guī)模最大的Ⅱ號鐵錳鉛鋅礦體：長1 820 m，寬80 ～ 440 m，厚21.65 m，傾角15 （o），埋深100 ～ 130 m，錳資源儲量占總量的89.37％。礦體主要賦存于F1斷裂帶下盤的次級張扭性層間破碎帶中，呈似層狀、大透鏡狀產(chǎn)出。沿縱橫方向呈舒緩波狀，厚度變化較大，縱向上厚度變化系數(shù)98.93％，橫向上變化系數(shù)平均80％，具膨大縮小和分枝復(fù)合現(xiàn)象。礦體沿走向基本上由兩個分別長500 m和200 m的大透鏡體組成，沿傾斜方向，礦體呈大透鏡狀，中心厚、兩端變薄。產(chǎn)狀由陡變緩處，礦體厚度較大。礦體厚度雖然變化較大，但縱橫方向都未出現(xiàn)無礦天窗。伴生的鉛鋅資源儲量占總量70％，礦體下盤見0 ～ 8 m菱鐵鉛鋅黃鐵礦體。

礦區(qū)圍巖蝕變不強，主要有鐵錳碳酸鹽化、硅化、綠泥石化。

礦石礦物有硬錳礦、軟錳礦、錳菱鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦、針鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、鋅錳礦等金屬礦物和白云石、方解石、粘土、鐵白云石等非金屬礦物。

礦石自然類型可分為氧化礦石和原生礦石兩大類。氧化礦石又分為錳礦石、鐵錳礦石和錳鐵礦石；原生礦石分為鉛鋅錳菱鐵礦石、方鉛礦礦石和閃鋅礦菱鐵礦石等。

礦石具半自形—他形粒狀結(jié)構(gòu)、斑晶變晶結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)和球形環(huán)帶偏膠狀結(jié)構(gòu)。具塊狀、網(wǎng)格狀、浸染狀、條帶狀、角礫狀、多孔狀、土狀構(gòu)造等。

氧化鐵錳鉛鋅礦體的礦石化學(xué)成分以Ⅱ號礦體的97個組合群樣品全分析為代表（％）：TFe31.12、Mn12、Pb0.47、Zn1.45、A l2O32.23、SiO24.52、MgO1.41、CaO10.21、S0.017、P0.022、As0.005、Sn0.012、WO30.045、Cd0.006、Ag5.1 g/t，礦石自熔比為1.52，屬低硫低磷堿性礦石。總的趨勢是Fe與Mn、Pb與Zn含量成正相關(guān)關(guān)系，F(xiàn)e、Mn與礦體厚度也呈正相關(guān)系。

原生錳菱鐵礦礦石主要見于Ⅳ號礦體，其礦石化學(xué)成分的平均含量（％）：TFe25.91、Mn9.93、Pb0.13、Zn0.76、MgO4.68、CaO8.21、Al2O31.08、SiO21.89、S0.6、P0.004。

本礦床為沉積改造型鐵錳鉛鋅多金屬礦，其成礦過程是：在開闊碳酸鹽臺地相環(huán)境中，與棋子橋組地層同時沉積了鐵錳鉛鋅“胚胎礦”。隨著地質(zhì)條件的演化，在燕山期巖漿巖作用下，受熱鹵水活動影響，使早期沉積而成的錳菱鐵礦溶解、活化和遷移，并在有利地段、適宜的溫度壓力條件下，重新沉淀富集。另一方面，隨熱液或熱水溶液而來的外來礦物質(zhì)（鎢、錫等），疊加在先成礦體中，故礦石組分復(fù)雜，并使先成礦體富化為工業(yè)礦體。

3 預(yù)測工作區(qū)地質(zhì)特征

3.1 瑪瑙山—長城嶺預(yù)測工作區(qū)地質(zhì)特征

預(yù)測工作區(qū)位于南嶺東西向成礦帶中段北部，邵陽—郴州北西向構(gòu)造—巖漿帶與茶陵—郴州斷裂的交匯部位。根據(jù)成礦地質(zhì)作用，礦床類型為瑪瑙山式沉積改造型鐵錳鉛鋅銀礦［4］。

地層發(fā)育，從南華系—第四系均有分布。其中，南華紀—志留紀地層主要分布于西山及香花嶺復(fù)背斜核部，為類復(fù)理石建造的淺變質(zhì)碎屑巖為主，夾少量不純碳酸鹽巖，沉積厚度萬余米、構(gòu)成區(qū)內(nèi)褶皺基底地層。中泥盆世—早三疊世（D2-T1）地層主要分布于各隆起以外的地區(qū)，巖性以淺海相碳酸鹽巖為主，夾濱海相碎屑巖，構(gòu)成區(qū)內(nèi)褶皺基底蓋層；棋子橋期地層中鐵、錳、鉛、鋅的豐度高，更是沉積改造型—瑪瑙山式鐵錳鉛鋅銀的礦源層。其有利巖相、建造為開闊臺地相沉積的含鐵錳鉛鋅碳酸鹽巖建造（灰?guī)r、白云巖）。早侏羅世（J1）為一套陸相碎屑巖，構(gòu)成區(qū)內(nèi)第二蓋層。

區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁強烈，以花崗巖類為主，規(guī)模較大，多為復(fù)式巖體，主要有分布于香花嶺、千里山、王仙嶺、騎田嶺、黃沙坪、寶山等地。形成時代為印支期和燕山期，以燕山早期規(guī)模最大，成因類型主要為“S”型花崗巖。燕山期花崗巖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。

區(qū)內(nèi)成礦作用主要與斷裂構(gòu)造有關(guān)。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行疊加改造，提高了礦石品位，也豐富了元素種類。

3.2 后江橋—太平預(yù)測工作區(qū)地質(zhì)特征

預(yù)測工作區(qū)位于南嶺東西向成礦帶中段北部，華夏板塊北西緣。根據(jù)成礦地質(zhì)作用，礦床類型為瑪瑙山式沉積改造型鐵錳鉛鋅銀礦［4］。

區(qū)內(nèi)地層發(fā)育，從南華系—第四系均有分布。其中，南華紀—志留紀（Nh-S）地層主要分布于都龐嶺、九嶷山復(fù)背斜核部，主要為類復(fù)理石建造的淺變質(zhì)碎屑巖，夾少量不純碳酸鹽巖，沉積厚度達萬余米、構(gòu)成區(qū)內(nèi)褶皺基底地層。中泥盆世—早三疊世（D2-T1）地層主要分布于各隆起以外的地區(qū)，巖性以淺海相碳酸鹽巖為主，夾濱海相碎屑巖，構(gòu)成區(qū)內(nèi)褶皺基底蓋層；棋子橋期地層中鐵、錳、鉛、鋅的豐度高，更是沉積改造型─瑪瑙山式鐵錳鉛鋅銀的礦源層。其有利巖相、建造為開闊臺地相沉積的含鐵錳鉛鋅碳酸鹽巖建造（灰?guī)r、白云巖）。侏羅世—白堊紀（JK），為一套陸相碎屑巖，構(gòu)成區(qū)內(nèi)第二蓋層。

區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁強烈，以花崗巖類為主，規(guī)模較大，多為復(fù)式巖體和斑巖體群，主要有分布于九嶷山、姑婆山、銅山嶺、祥林鋪。形成時代為加里東期、印支期和燕山期，以燕山早期規(guī)模最大，成因類型主要為“S”型花崗巖。燕山期花崗巖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，如金雞嶺巖體等。

區(qū)內(nèi)成礦作用主要與斷裂構(gòu)造有關(guān)。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行疊加改造，提高了礦石品位，也豐富了元素種類。

區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，鎢錫鉛鋅銀儲量大，發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)地多，鐵錳金銅等也有較多的發(fā)現(xiàn)。代表性礦床有后江橋礦區(qū)。

4 主要控礦因素

湖南泥盆系錳礦的形成主要受地層、巖性、含錳巖系、地質(zhì)構(gòu)造、巖漿巖等多種因素制約。

1） 地層巖性、沉積巖相與建造、含錳巖系的控礦作用

棋梓橋組地層中鐵、錳、鉛、鋅的豐度高，是成礦的礦源層，其有利巖相、建造為開闊臺地相沉積的含鐵錳鉛鋅碳酸鹽巖建造。原生沉積錳礦（化）嚴格受地層層位控制，賦存于棋梓橋組的巖性組合主要為灰?guī)r或白云巖的含錳碳酸鹽巖系中，含錳巖系的存在與否是尋找該類錳礦存在的先決條件。

2） 構(gòu)造的控礦作用

原生碳酸錳礦的形成受古構(gòu)造的影響較大，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，其中的Ⅱ、Ⅲ級古拗陷控制礦田和礦床［5］。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。深大斷裂是地下含錳熱鹵水運動的空間，層間斷裂是含錳巖系中錳元素進一步富集成礦的空間。

斷裂構(gòu)造既是巖漿上升的通道，又是深部成礦熱液上升的通道，控制巖體和礦床的分布。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行疊加改造，提高了礦石品位，也豐富了元素種類。

3） 侵入巖的控礦作用

區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁強烈，以花崗巖為主。燕山期花崗巖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。

5 礦床成因

該類錳礦床原生礦石為方鉛礦—菱錳礦型和閃鋅礦—錳菱鐵礦型，有多種元素共生、伴生，可綜合利用，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。產(chǎn)出部位為中泥盆世棋梓橋組碳酸鹽含錳巖系，含錳地層主要巖性為灰?guī)r、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、鮞狀灰?guī)r、瘤狀泥灰?guī)r；周邊有花崗巖侵入。主要金屬礦物為褐鐵礦、赤鐵礦、菱鐵礦、硬錳礦、軟錳礦、錳菱鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦；主要非金屬礦物為白云石、方解石。主要結(jié)構(gòu)構(gòu)造為半自形—他形粒狀、交代結(jié)構(gòu)，塊狀、浸染狀、條帶狀構(gòu)造。主要分布于湘南、湘中，典型礦床有后江橋、瑪瑙山錳礦床。

有人認為該類錳礦床是熱液改造型礦床，通過上述研究，我們認為屬于疊加型（沉積—改造型）礦床。錳礦床成巖階段只是在地層中發(fā)生了錳的預(yù)富集，主要為后期地質(zhì)事件疊置富集，為熱液作用和表生作用等改造的產(chǎn)物。

6 結(jié) 語

湖南泥盆系錳礦分布于棋梓橋組含錳碳酸鹽巖相中，錳礦的沉積作用發(fā)生在晚古生代泥盆系棋梓橋組。湖南泥盆系棋梓橋組地層分布廣，棋梓橋組地層中鐵、錳、鉛、鋅的豐度高，是成錳的礦源層；斷裂構(gòu)造發(fā)育，既是巖漿上升的通道，又是深部成礦熱液上升的通道，控制巖體和礦床的分布；燕山期花崗巖發(fā)育，是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。綜上所述，湖南省泥盆系棋梓橋組具有良好的找前景。

［1］ 趙亞輝， 魏軍才， 趙建光， 等. 湖南省礦產(chǎn)資源儲量表［R］. 長沙： 湖南省國土資源廳， 2012， 42（5）： 102-115.

［2］ 石少華， 陳劍鋒. 湖南省沉積型錳礦評價與找礦方向研究［R］. 長沙：湖南省地質(zhì)調(diào)查院， 2012，（5）： 14-20.

［3］ 賈寶華， 黃建中， 孟德保， 等. 湖南省區(qū)域地質(zhì)志［R］. 長沙：湖南省地質(zhì)調(diào)查院， 2012，（7）： 11-13.

［4］ 賈寶華， 黃革非， 孫海清， 等. 湖南省礦產(chǎn)資源潛力評價成果報告［R］.湖南省地質(zhì)調(diào)查院， 2013，（2）： 140-142.

［5］ 祝壽泉. 桃江式錳礦的熱水沉積特征［J］. 地質(zhì)論評， 1996， 42（5）： 397-404.

The Geological Characteristics of Hunan Devonian Qiziqiao Formation of M anganese Deposit

FU Shengyun1，ZHANG Hui1，CHENG Yining2，TANG Fenpei1，LI Dajiang1
（1.Hunan Institute of Geological Survey，Changsha，Hunan 410116，China；2.Xiangxi Tujia and Miao Autonomous Prefecture，Land Resources Bureau，Jishou Hunan， 416007，China）

Hunan Devonian Qiziqiao group of manganese m ining exploration has a long history and the rich ore tends to dry up， manganese ore supply tense situation， studies in the province chess Ziqiao group manganese ore deposit geological characteristics and summarize the ore controlling conditions， to promote the province Qiziqiao formation of manganese ore prospecting， especially looking for rich manganese ores， has certain social signif cance and economic signif cance.

Manganese ore；Geology；Qiziqiao formation；Devonian

P618.32

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.03.004

2016-04-04

中國地質(zhì)調(diào)查局中國礦產(chǎn)地質(zhì)與成礦規(guī)律綜合集成和服務(wù)（礦產(chǎn)地質(zhì)志）項目（DD20160346）

付勝云（1965-），男，湖南寧鄉(xiāng)人，高級工程師，研究方向：礦產(chǎn)勘查，湖南省礦產(chǎn)地質(zhì)與區(qū)域成礦規(guī)律綜合研究，手機：17775815806，E-mail：741212046@qq.com.