廣西欽北板城一帶錳礦成因及地質(zhì)特征

周李華

(廣西錫山礦業(yè)有限公司,廣西南寧 530022)

廣西欽北板城一帶,介于其特殊的地質(zhì)及構(gòu)造條件,自1959-2009年,曾有多個(gè)地質(zhì)單位在此區(qū)域開(kāi)展過(guò)地質(zhì)工作,廣西錫山礦業(yè)有限公司資源勘查部根據(jù)前人的工作成果,結(jié)合在該區(qū)實(shí)際地質(zhì)勘查的情況,通過(guò)對(duì)礦床地質(zhì)、構(gòu)造、礦石特征等的研究,總結(jié)礦床的成礦機(jī)理,為勘查此類型錳礦資源提供幫助。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

礦區(qū)區(qū)域構(gòu)造上處于欽靈褶斷帶中段西北緣,區(qū)內(nèi)褶皺斷裂發(fā)育,主要構(gòu)造線呈北北東向。礦區(qū)區(qū)域地層主要出露含礦地層為泥盆系上統(tǒng)榴江組硅質(zhì)巖系,略呈帶狀分布于小董、板城、太平一帶。大致呈北東—南西向延伸,其上沉積不完整之上二迭統(tǒng)煤系及三迭系地層,在區(qū)內(nèi)南部發(fā)育較廣泛的中生代及新生代地層,成內(nèi)陸湖相沉積分布于陸屋、平吉一帶,西北緣為廣泛花崗巖分布,東南邊為粗粒班狀花崗巖,接觸帶具不明顯退色現(xiàn)象。區(qū)內(nèi)主要礦產(chǎn)除上泥盆統(tǒng)榴江組次生錳礦礦床之外,還分布有銅、金、磷、黃鐵礦等礦化點(diǎn)。

2 錳礦礦床地質(zhì)

2.1 地層

礦區(qū)出露地層主要有上泥盆統(tǒng)榴江組(D3l)。第四系(Q)為坡、殘積層,分布于山坡表皮。主要由粘土、亞粘土及硅質(zhì)巖、含錳硅質(zhì)巖、含錳硅質(zhì)灰?guī)r、炭質(zhì)頁(yè)巖等碎塊及部分氧化錳礦石組成,厚度在0.50～8.70 m。

榴江組(D3l)：巖性為硅質(zhì)巖、硅質(zhì)頁(yè)巖,局部含有錳、鐵質(zhì),是淋積錳礦形成的錳質(zhì)來(lái)源之一。在礦區(qū)按巖性可分為3段,現(xiàn)將其巖性特征簡(jiǎn)述如下：

1)榴江組第1段(D3l1)地表分布均為風(fēng)化巖層

下部為黑色薄層狀硅質(zhì)巖；上部為灰、淺灰白色、灰黑色、黃褐色薄層狀硅質(zhì)巖夾硅質(zhì)泥巖、粉砂巖,厚度大于200 m。

2)榴江組第2段(D3l2)可分為2亞段

第1亞段為風(fēng)化巖層,巖性為灰黑色、棕褐色薄—中層狀含錳硅質(zhì)巖、硅質(zhì)巖夾少量灰白、紫紅色微—薄層狀硅質(zhì)泥巖,底部局部夾少量含錳泥巖薄層或條帶。厚度120～180 m。

第2亞段為風(fēng)化巖層,為灰黑、棕黃、灰黃色薄層狀硅質(zhì)巖夾少量灰白、紫紅、淺綠色微—薄層狀硅質(zhì)泥巖,底部局部常夾灰黑色含錳泥巖。厚度80～210 m。

3)榴江組第3段(D3l3)可分為3亞段

第1亞段為風(fēng)化巖層,巖性為灰黑色、棕褐色薄—中層狀含錳硅質(zhì)巖、硅質(zhì)巖夾少量灰白、紫紅色微—薄層狀硅質(zhì)泥巖,底部局部夾少量含錳泥巖薄層或條帶。

第2亞段為風(fēng)化—半風(fēng)化巖層,巖性為灰黑色薄層狀含錳硅質(zhì)巖夾灰白、紫紅色微—薄層狀硅質(zhì)泥巖。厚度90～267 m。為礦區(qū)主要的含錳礦層位,含錳礦層位特征如下：

aⅠ錳礦層,礦石呈灰黑、剛灰色,膠狀結(jié)構(gòu)、隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu),塊狀、薄層狀構(gòu)造。礦石礦物以硬錳礦為主,軟錳礦次之。厚度0.32～2.2 m。

bⅡ錳礦層,呈棕褐、灰黑、剛灰色,膠狀結(jié)構(gòu)、隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、少量微—細(xì)粒結(jié)構(gòu),塊狀、薄層狀、薄片狀構(gòu)造。礦石礦物主要為硬錳礦次為軟錳礦。厚度0.43～3.19 m。

第3亞段為風(fēng)化巖層,為灰黑、棕黃、灰黃色薄層狀含錳硅質(zhì)巖夾少量灰白、紫紅、淺綠色微—薄層狀硅質(zhì)泥巖,底部局部常夾灰黑色含錳泥巖。厚度80～120 m。

2.2 構(gòu)造[1]

礦區(qū)位于防城褶斷帶中段西北緣,主要構(gòu)造線呈北北東向,褶皺、斷裂發(fā)育,但斷層規(guī)模均不大,產(chǎn)狀傾向與地層一致,為層間小斷裂,傾向北西西,局部?jī)A向北西 ,傾角 50(°)～70(°),沿破碎帶巖石擠壓破碎,角礫巖化發(fā)育,斷層兩側(cè)巖石節(jié)理、裂隙較發(fā)育。區(qū)內(nèi)多具緊密線狀褶皺,主要褶皺屬天堂嶺向斜和長(zhǎng)安水庫(kù)背斜向西南延伸部分,褶皺軸由北東端揚(yáng)起,向南西緩緩傾伏,在普查區(qū)南部形成一系列褶曲,普查區(qū)西側(cè)為北西傾斜的單斜構(gòu)造。褶皺斷裂和層間破碎帶一方面破壞了含礦層的完整性,形成了大量的節(jié)理裂隙,另一方面促進(jìn)了地下水活動(dòng)和氧化作用的進(jìn)行,有利于含錳巖層的風(fēng)化。為錳礦的次生富集提供了有利的條件,巖層形成一些緊密線狀的褶皺 ,傾角 40(°)～90(°),局部甚至出現(xiàn)倒轉(zhuǎn),但對(duì)礦體的破壞影響很小。

3 礦體地質(zhì)

3.1 礦體特征

礦體主要產(chǎn)于上泥盆統(tǒng)榴江組(D3l3-2)的硅質(zhì)巖建造中,成因類型屬鐵錳帽—淋積型礦床,礦體斷續(xù)地產(chǎn)于含錳硅質(zhì)巖層中,多為似層狀、透鏡狀或沿裂隙充填成網(wǎng)格狀,分布深度受氧化帶發(fā)育所控制,礦體內(nèi)多見(jiàn)一些褐鐵礦及粘土巖,產(chǎn)狀與圍巖一致,由于受到構(gòu)造因素的影響,礦體呈北東—南西展布,礦石品位沿走向變化較小比較穩(wěn)定,地表上的標(biāo)志比較明顯,往往形成粽褐色的土壤。在欽北板城鎮(zhèn)一帶,通過(guò)探礦工程,Ⅰ錳礦層和Ⅱ錳礦層分別揭露有2個(gè)淋積型鐵錳礦體,礦體圍巖及夾石主要是含錳質(zhì)硅質(zhì)巖、頁(yè)巖,礦層與圍巖接觸界線不明顯?，F(xiàn)將區(qū)內(nèi)的主要礦體特征簡(jiǎn)述如下：

1)①號(hào)錳礦體：主要是淋積型錳礦,呈似層狀,礦體傾向 146(°)～210(°),傾角 55(°)～80(°),與圍巖產(chǎn)狀基本一致,屬陡傾角層狀礦體。礦體出露最高標(biāo)高 350.0 m,最低標(biāo)高 216.3 m,最大斜深78.34 m,最小斜深36.94 m。礦體厚度最小2.72 m,最大6.36 m,平均厚度4.11 m,厚度穩(wěn)定；Mn品位20.46％～56.45％,平均 33.71％；Fe品位2.00％～24.96％,平均 12.24％；P品位 0.08％～0.75％,平 均 0.24％；SiO2品 位 10.22％～45.32％,平均 19.95％。Mn/Fe1.14～15.36,平均2.75；P/Mn0.003 0～0.009 6,平均 0.007 0。

2)②號(hào)錳礦體：屬淋積型錳礦體,呈層狀,與①號(hào)礦體平行,礦體間距僅數(shù)十米,相距不遠(yuǎn),礦體特征與 ①號(hào)礦體相似 ,礦體傾向 155(°)～310(°),傾角47(°)～85(°),與圍巖產(chǎn)狀基本一致 ,屬陡傾角層狀礦體。礦體出露最高標(biāo)高 297.30 m,最低標(biāo)高165.5 m,最大斜深78.74 m,最小斜深41.76 m。礦體厚度最小2.39 m,最大25.08 m,平均厚度7.68 m；Mn品位20.43％～57.79％,平均30.08％；Fe品位5.55％～29.66％,平均 13.80％,變化系；P品位0.11％～0.99％,平均；SiO2品位 3.43％～41.69％,平均 24.29％。Mn/Fe0.86～5.91,平均2.18；P/Mn0.008 1～0.032 1,平均 0.016 3。

3)③號(hào)錳礦體：屬淋積型錳礦體,呈層狀,與④號(hào)礦體平行,礦體間距有100 m,礦體特征與①號(hào)、②號(hào)相似。礦體出露標(biāo)高最高268.30 m,最低標(biāo)高165.5 m,最大斜深38.7 m,最小斜深22.47 m,礦體厚度 4.13～9.30 m,平均厚度 4.09 m；Mn品位24.90％～53.93％,平均 36.33％；Fe品位 0.26％～23.95％,平均9.66％；P品位0.010％～1.11％,平均 0.42％；SiO2品位 0.56％～66.26％,平均26.88％。Mn/Fe1.06～ 102.92,平均 3.76；P/Mn0.004 1～0.031 8,平均 0.011 5。

4)④號(hào)錳礦體：屬淋積型錳礦體,呈層狀,與③號(hào)礦體平行,礦體特征與①號(hào)、②號(hào)相似。礦體出露標(biāo)高最高400.60 m,最低標(biāo)高225.5 m,最大斜深60.68 m,最小斜深46.36 m,礦體厚度3.43～11.22 m,平均厚度 6.57 m,均勻；Mn品位 20.81％～40.13％,平均 32.09％；Fe品位 10.12％～18.97％；P品位0.010％～0.86％；SiO2品位9.77％～31.00％。Mn/Fe1.09～3.14,平均 2.00；P/Mn0.006 5～0.029 8,平均 0.014 4。

3.2 礦石特征

礦石多為硬錳礦,部分為鐵礦和鐵錳礦石,礦石多呈角礫狀、碎裂狀、微細(xì)粒狀變晶、變余他形微細(xì)粒狀結(jié)構(gòu),無(wú)定向構(gòu)造,網(wǎng)脈穿插構(gòu)造,條帶狀構(gòu)造,主要礦物成分為石英、硬錳礦,少量軟錳礦、水云母、泥質(zhì)。鏡下鑒定為原巖遭遇了兩次錳礦化作用及動(dòng)力變質(zhì)作用,微細(xì)粒狀的硬錳礦、水錳礦呈侵染狀不均勻分布于微細(xì)粒的石英粒間,由于受力的作用,礦石多為破碎角礫狀,少部分呈壓裂狀碎塊,角礫及碎塊間由晚期微細(xì)粒狀的硬錳礦聚集成脈狀、條帶狀穿插分布,礦石中的泥質(zhì)多呈塵狀零星分布于石英粒間。硬錳礦的工藝礦物學(xué)粒度在＜0.005～2.8 mm間,軟錳礦的工藝礦物學(xué)粒度在0.02～0.28 mm間。根據(jù)探礦工程取樣化驗(yàn)測(cè)試結(jié)果,礦區(qū)內(nèi)礦體礦石組分含量 Mn30.85％～35.12％,平均31.95％；Fe8.52％～16.02％,平均13.27％；P0.23％～0.52％,平均 0.44％；SiO217.17％～27.60％,平均23.02％。其礦物特征分述如下。

3.2.1 礦石礦物成份

1)硬錳礦：褐黑至黑色,斷口鋼灰色,反光鏡下為灰白色,均質(zhì)性、易磨光,反射率中等(±30％),為隱晶質(zhì)集合體,硬度大,鋼針刻不動(dòng)。其間夾有褐鐵礦、軟錳礦,沿裂隙呈細(xì)條帶狀分布。硬錳礦為本區(qū)氧化錳礦石的主要礦物。

2)錳土：棕褐至褐黑色,松軟土狀集合體,非晶質(zhì),反光鏡下為暗灰色,難磨光,硬度低,含量約占10％～25％,呈團(tuán)包、團(tuán)塊狀充填于硬錳礦裂隙及流失孔洞中。

3)褐鐵礦：褐至暗褐色、暗淡光澤,反光鏡下為灰色,膠狀均質(zhì)至隱晶質(zhì)集合體,為黃鐵礦的氧化產(chǎn)物。內(nèi)反射紅褐色,呈細(xì)條帶狀或不規(guī)則脈狀分布于硬錳礦中及圍繞氧化錳礦石邊緣分布,含量約5％～10％,局部35％。3.2.2 脈石礦物成份

1)石英：為氧化錳礦石中的主要脈石礦物,在礦石、粘土及巖屑中普遍分布。呈他形粒狀,粒度一般為0.01～0.005 mm,鏡下一級(jí)灰白色,為微?！[晶集合體,成分占10％～20％。

2)高嶺石：呈細(xì)粒他形和細(xì)小鱗片狀,低正突起,干涉色低,一級(jí)灰白色,鏡下呈淺黃褐色,亦為氧化錳礦石中的主要脈石礦物,約占3％～15％。

3.3 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

3.3.1 礦石結(jié)構(gòu)

主要為膠狀結(jié)構(gòu),次為隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)及晶質(zhì)葉片狀結(jié)構(gòu),少量微—細(xì)粒結(jié)構(gòu)和非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。以上結(jié)構(gòu)在本區(qū)的礦石中常見(jiàn)。

3.3.2 礦石構(gòu)造

主要為塊狀構(gòu)造、薄層狀構(gòu)造、紋層狀構(gòu)造、薄片狀構(gòu)造、粉狀構(gòu)造、土狀構(gòu)造,次為蜂窩狀構(gòu)造、葡萄狀構(gòu)造、網(wǎng)格狀構(gòu)造等。而以網(wǎng)格狀為常見(jiàn),現(xiàn)分述如下：

1)致密塊狀：為鋼灰色硬錳礦所組成,往往在裂隙發(fā)育時(shí)成葡萄狀,一般厚度不大,在 0.4～1.58 m之間,具明顯分帶現(xiàn)象,品位最高可達(dá)含Mn57.79％。

2)條帶狀：為鋼灰色硬錳礦與硅質(zhì)巖層組成,厚度較大,可達(dá)2 m以上,錳礦條帶一般厚為1～5 cm,亦有成小透鏡體產(chǎn)出則厚至1.32 m,其為裂隙發(fā)育地段則成為此類礦石,品位亦較佳,含 Mn在24.11％～40.86％。

3)網(wǎng)格狀(花錳)：其為錳質(zhì)溶液成網(wǎng)狀充填硅質(zhì)巖裂隙中所組成,局部富集,一般礦石中含多量硅質(zhì)巖碎塊,此類礦石在區(qū)內(nèi)分布廣,在致密塊狀礦石之上下盤(pán)均能見(jiàn)到,其品位較貧,一般為含 Mn在20.81％以下。

礦石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造記錄了氧化成礦作用的歷史過(guò)程和礦物生成的先后順序。根據(jù)鏡下觀察,認(rèn)為本區(qū)錳礦物的先后生成順序?yàn)椋河插i礦→軟錳礦(或錳土礦)→褐鐵礦。

3.4 礦石的化學(xué)成分

根據(jù)地質(zhì)取樣分析結(jié)果,礦石化學(xué)組分有以下特點(diǎn)：

1)從錳品位看,礦石主要均在屬于20.81％≤Mn＜57.79％的富錳礦石。

2)各礦層礦石Mn品位的高低與其他組分含量無(wú)明顯的相關(guān)關(guān)系。

3)從各礦層 Mn/Fe、P/Mn數(shù)值看,礦區(qū)礦石均屬高磷高鐵富錳礦石。

3.5 礦石類型和品級(jí)

3.5.1 礦石類型

1)礦石自然類型

勘查區(qū)內(nèi)的錳帽型錳礦均產(chǎn)于氧化帶以上,其礦石自然類型按主要的礦物成分劃分為氧化錳礦石,礦石中硬錳礦和軟錳礦常混雜分布,沒(méi)有單一出現(xiàn),但含量不等,形成硬錳礦、軟錳礦礦石。

2)礦石工業(yè)類型

礦石工業(yè)類型屬冶金用錳礦石,產(chǎn)品適用于高爐錳鐵冶煉和配料用錳,還可用于富錳渣的生產(chǎn)[2]。

3.5.2 礦石工業(yè)品級(jí)

根據(jù)規(guī)范中的冶金用錳礦石品級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)(DZ/T 0200-2002),本區(qū)錳帽型氧化錳礦石多為Mn＞30％,Mn/Fe≥3％,P≤0.006％,SiO2≤35％高鐵富錳礦石。

3.6 礦層圍巖和夾石

礦層頂、底板圍巖一般為含錳硅質(zhì)巖夾硅質(zhì)泥巖及含錳泥巖。含錳硅質(zhì)巖為黃褐、棕褐、灰黑色,薄層狀,微粒結(jié)構(gòu),主要礦物成分石英、玉髓占83％～90％,含錳質(zhì)1％～5％絹云母等粘土礦物占1％～2％；褐鐵礦、赤鐵礦1％～3％不等。礦層與圍巖分界清楚。

礦層中基本無(wú)夾石,但多見(jiàn)少量硅質(zhì)巖或泥巖、含錳硅質(zhì)巖或含錳泥巖夾層,呈薄層狀、條帶狀或團(tuán)塊、透鏡狀,厚2～5 cm不等；其主要礦物成分與礦層頂、底板相似。

4 找礦標(biāo)志

1)礦層露頭標(biāo)志：在礦區(qū)內(nèi)的沖溝、民采坑發(fā)現(xiàn)的錳礦層露頭,是直接的找礦標(biāo)志。

2)錳礦石轉(zhuǎn)塊標(biāo)志：在沖溝中或地表上發(fā)現(xiàn)有錳礦石轉(zhuǎn)塊,標(biāo)志著附近有含錳地層或錳礦層存在。

3)地層巖性標(biāo)志：本區(qū)錳礦層賦存于上泥盆統(tǒng)榴江組(D3l)含錳巖系中,其頂、底板巖性有含錳硅質(zhì)巖、含錳泥巖,在這標(biāo)志層上下可能存在錳帽型錳礦層[3]。

5 礦床成因

錳礦層賦存于上泥盆統(tǒng)榴江組(D3l)硅質(zhì)巖建造,氧化帶界面之上的含錳地層中,嚴(yán)格受地層層位、含錳巖系及氧化帶控制,成礦物質(zhì)均來(lái)源于含錳巖系,本區(qū)原生含錳巖石為含錳硅質(zhì)灰?guī)r、含錳硅質(zhì)巖[4]。由于本區(qū)地處亞熱帶,氣候溫濕多雨,化學(xué)風(fēng)化作用強(qiáng)烈,含錳巖石遭受風(fēng)化作用,巖石中的礦物和含錳礦物被分解,大量的Ca、SiO2等組分被流失,而Mn則氧化成硬錳礦、軟錳礦、錳土等殘留原地,并逐步富集形成錳帽型錳礦床。

[1]地質(zhì)礦產(chǎn)部區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)司.中國(guó)錳礦地質(zhì)文集[M].北京：地質(zhì)出版社,1985.

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