新疆紅柳溝錳礦地質(zhì)特征與成礦機(jī)理研究

楊曉東

（河南省航空物探遙感中心，河南 鄭州 450053）

新疆紅柳溝錳礦地質(zhì)特征與成礦機(jī)理研究

楊曉東

（河南省航空物探遙感中心，河南 鄭州 450053）

新疆紅柳溝礦區(qū)位于天山地槽褶皺系、北天山優(yōu)地槽褶皺帶覺羅塔格復(fù)背斜中的庫(kù)姆塔格—白山泉褶皺束中段北側(cè)，即雅滿蘇殼型大斷裂中段北側(cè)，屬塔里木古板塊中的伊林哈比爾尕一覺羅塔格華力西島弧帶東部。新疆紅柳溝錳礦受構(gòu)造控制，主要為沉積變質(zhì)型錳礦。本文對(duì)礦區(qū)地層特征、構(gòu)造特征、礦床地質(zhì)特征進(jìn)行詳細(xì)分析，進(jìn)而對(duì)礦區(qū)成礦機(jī)理進(jìn)行深入研究，對(duì)以后的工作具有十分重要的參考意義。

新疆紅柳溝錳礦；地質(zhì)特征；礦床地質(zhì)；成礦機(jī)理

1 地層特征

礦區(qū)出露地層主要有震旦系中統(tǒng)上巖性組（Z22）及寒武系西大山組（∈1）。震旦系（Z22）：分布于礦區(qū)中部，呈近東西向條帶狀分布，該層位于礦區(qū)中部，背斜核部。主要為深灰色硅質(zhì)灰?guī)r、硅質(zhì)頁(yè)巖、白色白云巖質(zhì)大理巖。層厚20～30 m：a深灰色硅質(zhì)灰?guī)r：風(fēng)化面灰褐色，新鮮面淺灰色，化學(xué)結(jié)構(gòu)，薄層構(gòu)造，主要礦物成份為分解石及硅質(zhì)、泥質(zhì)。層厚5～20 m。走向280（o）～290（o），傾角近直立。b硅質(zhì)頁(yè)巖：風(fēng)化面淺褐色，新鮮面淺褐色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層理構(gòu)造，主要礦物成份為硅質(zhì)、泥質(zhì)，頁(yè)理發(fā)育。層厚5～10 m。走向280（o）～290（o），傾角近直立。c白色白云巖質(zhì)大理巖：風(fēng)化面淺灰色，新鮮面淺灰色，化學(xué)結(jié)構(gòu)，薄層構(gòu)造，主要礦物成份為分解石、白云石、泥質(zhì)。層厚5 m。走向280（o）～290（o），傾角近直立。

寒武系西大山組（∈1）：下部（∈11）為雜色頁(yè)巖、夾灰?guī)r及硅質(zhì)巖，其中部、底部含錳礦礦；中部（∈12）為黑色硅質(zhì)巖；上部（∈13）為硅質(zhì)灰?guī)r、變砂巖。分布于礦區(qū)南部和北部，呈近東西向帶狀分布，層厚50～200 m。

1.1 寒武系西大山組（∈1）下部（∈11）

分為下段（∈11-1）和上段（∈11-2）。

寒武系西大山組下部下段泥質(zhì)頁(yè)巖夾泥質(zhì)灰?guī)r（∈11-1）：層厚30～100 m，一般泥質(zhì)頁(yè)巖層厚5～10 m。泥質(zhì)灰?guī)r3～5 m。泥質(zhì)頁(yè)巖：風(fēng)化面灰綠色-紫色，新鮮面深灰色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，頁(yè)理構(gòu)造，主要成分為泥質(zhì)、硅質(zhì)，頁(yè)理發(fā)育。泥質(zhì)灰?guī)r：風(fēng)化面灰褐色，新鮮面淺灰色，化學(xué)結(jié)構(gòu)，薄層構(gòu)造，主要礦物成份為分解石及泥質(zhì)。層厚3～5 m。

寒武系西大山組下部上段硅質(zhì)粉砂巖夾泥質(zhì)灰?guī)r、白色硅質(zhì)巖（∈11-2），該層為主要含錳礦礦層。硅質(zhì)粉砂巖：風(fēng)化面灰褐色，新鮮面淺褐色，粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，頁(yè)理構(gòu)造，主要成分為粉砂質(zhì)，泥質(zhì)、硅質(zhì)膠結(jié)，頁(yè)理發(fā)育。泥質(zhì)灰?guī)r：風(fēng)化面灰褐色，新鮮面淺灰色，化學(xué)結(jié)構(gòu)，薄層構(gòu)造，主要礦物成份為分解石及泥質(zhì)。白色硅質(zhì)巖：風(fēng)化面白色，新鮮面淺灰色，中細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，主要成分為石英，硅質(zhì)膠結(jié)。

1.2 寒武系西大山組（∈1）中部（∈12）

寒武系西大山組中段黑色硅質(zhì)巖、硅質(zhì)粉砂巖夾泥質(zhì)灰?guī)r（∈12）。色硅質(zhì)巖：風(fēng)化面黑色，新鮮面淺黑色，中細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，主要成分為石英，硅質(zhì)膠結(jié)。硅質(zhì)粉砂巖：風(fēng)化面灰褐色，新鮮面淺褐色，粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，頁(yè)理構(gòu)造，主要成分為粉砂質(zhì)，泥質(zhì)、硅質(zhì)膠結(jié)，頁(yè)理發(fā)育。層厚3-5米。泥質(zhì)灰?guī)r：風(fēng)化面灰褐色，新鮮面淺灰色，化學(xué)結(jié)構(gòu)，薄層構(gòu)造，主要礦物成份為分解石及泥質(zhì)。

1.3 寒武系西大山組（∈1）上部（∈13）

寒武系西大山組上段硅質(zhì)粉砂巖夾泥質(zhì)灰?guī)r、變砂巖（∈13）。硅質(zhì)粉砂巖：風(fēng)化面灰褐色，新鮮面淺褐色，粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，頁(yè)理構(gòu)造，主要成分為粉砂質(zhì)，泥質(zhì)、硅質(zhì)膠結(jié)，頁(yè)理發(fā)育。泥質(zhì)灰?guī)r：風(fēng)化面灰褐色，新鮮面淺灰色，化學(xué)結(jié)構(gòu)，薄層構(gòu)造，主要礦物成份為分解石及泥質(zhì)。層厚1～3 m。變砂巖：風(fēng)化面白色，新鮮面白色，中粗粒變晶結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，主要成分為石英。

2 構(gòu)造特征

2.1 褶皺構(gòu)造

礦區(qū)在褶曲形態(tài)上是一個(gè)緊閉背斜。背斜軸走向NWW-SEE，兩翼傾角變化很大，從緩傾角65（o）到急傾角80（o），有時(shí)甚至局部柔皺而成卷曲狀構(gòu)造，兩翼都有局部倒轉(zhuǎn)的情況。

2.2 斷裂構(gòu)造

1） 東西向斷裂

該組斷裂規(guī)模不大，屬成礦前及成礦期斷裂，共有斷裂兩條，編號(hào)為F1、F2。a F1斷裂位于礦區(qū)中西部，為震旦系（Z2）與寒武系西大山組（∈1）分界面附近斷層，帶寬1～3 m，沿?cái)嗔迅浇泻i礦化體。b F2斷裂位于礦區(qū)中西部，寒武系西大山組下段下部硅質(zhì)粉砂巖夾泥質(zhì)灰?guī)r（∈11-1）不同巖性分界面斷層，該斷層橫貫礦區(qū)西部，是一條規(guī)模較大的斷裂。

2） 北西—南東向斷裂

該組斷裂規(guī)模不大，屬成礦前及成礦期斷裂，共有斷裂3條，編號(hào)為F4、F5、F5。a F4斷裂出露于礦區(qū)東南部，呈北西—南東向延伸，寒武系西大山組下段下部泥質(zhì)頁(yè)巖夾泥質(zhì)灰?guī)r（∈11-1）和寒武系西大山組下段上部硅質(zhì)粉砂巖夾泥質(zhì)灰?guī)r、白色硅質(zhì)巖（∈11-2）分界斷層。斷裂兩側(cè)地層產(chǎn)狀較亂，巖石硅化、褐鐵礦化、綠泥石化較強(qiáng)，通過地表槽探揭露，錳礦化現(xiàn)象較普遍。b F5斷裂出露于礦區(qū)北東部，地貌上表現(xiàn)為褐紅色、黑色構(gòu)造破碎帶，由一些蝕變強(qiáng)且破碎的泥質(zhì)頁(yè)巖、硅質(zhì)粉砂巖、石英細(xì)脈組成，蝕變礦物主要為褐鐵礦、高嶺土、硅質(zhì)物。c F6斷裂出露于礦區(qū)北東部，地貌上表現(xiàn)為淺溝，由一些蝕變強(qiáng)且破碎的硅質(zhì)粉砂巖、變砂巖、石英脈組成，蝕變礦物主要為褐鐵礦、硬錳礦、石英。

3）北東—南西向斷裂

F3斷裂出露于礦區(qū)中部，呈北東—南西向延伸。斷裂兩側(cè)地層產(chǎn)狀較亂，巖石硅化、褐鐵礦化、綠泥石化較強(qiáng)，沿?cái)嗔殉Ｓ袠?gòu)造角礫巖產(chǎn)出，通過地表槽探揭露，硬錳礦呈網(wǎng)脈狀膠結(jié)蝕變硅質(zhì)粉砂巖。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

通過對(duì)紅柳溝錳礦區(qū)地質(zhì)勘查及評(píng)價(jià)工作，礦區(qū)目前共圈定主礦體3個(gè)，Mn1、Mn2、Mn3，其中Mn1、 Mn3為礦區(qū)較大礦體，Mn1分布于西區(qū)，控制礦體長(zhǎng)100 m，礦體厚0.81～1.10 m，品位19.80％～25.40％，。Mn3分布于東區(qū)，控制礦體長(zhǎng)211 m，礦體厚1.34～4.35 m，品位20.36％～26.45％，這兩個(gè)礦體資源量占礦床資源總量的70％。中間區(qū)域?yàn)镸n2僅為地表見礦，深部未控制到礦體。

1）Mn1礦體與圍巖的接觸關(guān)系極其不規(guī)則，但與圍巖界限明顯。有的硬錳礦呈細(xì)脈狀沿著裂隙充填。礦體沿走向方向膨脹和狹縮的現(xiàn)象極為顯著，屬厚度較穩(wěn)定的礦體，西部及東北部礦體尖滅。

2）Mn2礦體呈似層狀產(chǎn)出，在礦體附近由于有一逆斷層（亦有平移）使礦體受到破壞，并因褶皺、斷裂構(gòu)造影響，使礦層發(fā)生彎曲現(xiàn)象，屬厚度較穩(wěn)定的礦體。

3）Mn3礦體呈似層狀礦體產(chǎn)出，比較穩(wěn)定，礦體有扭曲現(xiàn)象，沿走向及傾向變化較大。礦體的結(jié)構(gòu)特征：一般沿走向由西向東厚度變小，屬厚度較連續(xù)穩(wěn)定的礦體，西部及東北部礦體尖滅。

3.2 礦石礦物成份及特征

紅柳溝錳礦中常見的錳礦物有：軟錳礦、硬錳礦，其次有復(fù)水錳礦及鋇鎂錳礦。硬錳及軟錳礦常呈灰色自形晶的塊體，強(qiáng)烈金屬光澤，具典型的單斜晶系的晶體外形，有時(shí)呈晶洞，有的呈晶簇產(chǎn)出，復(fù)水及鋇鎂錳礦常呈放射狀及纖維狀等。但從整個(gè)礦區(qū)看，礦物的構(gòu)造與形態(tài)常有鐘乳狀、葡萄狀、腎狀、鮞狀、皮殼狀、泉華狀、角礫狀、粉沫狀、致密塊狀，同心園狀等。

礦石礦物，從礦物組合上看，礦區(qū)有兩種主要組合形式： a硬錳礦及軟錳礦、方解石、石英、文石組合形式，略占整個(gè)組合形式80％。在所有礦體露頭之處均能見到。b復(fù)水錳礦及鋇鎂錳礦、文石、石英、石膏組合形式，數(shù)量少，這種礦石外表很似木炭，

由于硬度低，易于染乎，這是另一種組合。

在脈石礦物方面，常見的礦物有文石、石膏、石英等。依據(jù)野外觀察和鏡下鑒定，礦石礦物主要為硬錳礦，礦相分析證明軟錳礦一般呈被殼狀包在硬錳礦之外。此外，與礦石礦物共生的有石英、方解石，其次還有微量的重晶石和黃鐵礦等。礦物成分是比較簡(jiǎn)單的。礦石中雖然鈷、鋅、鎳、鉬等元素的含量較高，在野外工作期間，注意了細(xì)心觀察，始終未發(fā)現(xiàn)上述元素的單獨(dú)礦物，通過鏡下鑒定也未發(fā)現(xiàn)單獨(dú)礦物，見表1。

表1 礦體化學(xué)全分析結(jié)果表％

3.3 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石礦物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一般均呈膠狀結(jié)構(gòu)，僅少量晚生的硬錳礦為冰碴?duì)畹男【w出現(xiàn)。在環(huán)帶狀結(jié)構(gòu)的個(gè)別部位可見到細(xì)針狀和細(xì)針狀硬錳礦的集合體，在角礫狀礦石中，硬錳礦呈膠狀結(jié)構(gòu)。礦石礦物的構(gòu)造比較復(fù)雜，具有各種不同的形態(tài)特征。

1） 角礫狀構(gòu)造：貧錳礦石一般均具有這種構(gòu)造特點(diǎn)，硬錳礦呈膠結(jié)物，石英、絹云母和方解石呈角礫狀被硬錳礦膠結(jié)。其中還有硅質(zhì)巖塊，石英粉砂巖等，有時(shí)還可看到少量硬錳礦呈膠狀結(jié)構(gòu)的碎塊被晚生成的硬錳礦所膠。

2） 網(wǎng)脈狀充填構(gòu)造：這是一種貧錳礦石所特有的構(gòu)造特點(diǎn)，硬錳礦呈細(xì)脈狀充填于巖石裂隙之中。

3） 環(huán)帶狀構(gòu)造：這種構(gòu)造在Mn3礦體上最為明顯，軟錳礦常呈環(huán)帶狀包裹于硬錳礦之外。

4） 塊狀構(gòu)造：這是富錳礦石所特有的構(gòu)造特點(diǎn)，是以硬錳礦為主要組成物質(zhì)，這種構(gòu)造仍具有一定的孔隙，而不是完全致密的塊狀，有時(shí)呈葡萄狀集合體。在其空洞中有方解石充填。

3.4 圍巖蝕變

礦區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育一組低溫?zé)嵋何g變，與錳礦化有關(guān)的蝕變類型主要有以下幾種。

1） 絹云母化

與成礦作用有關(guān)的絹云母化蝕變主要靠近巖體的寒武系地層及其附近分布，絹云母含量較高，最高可達(dá)35％，構(gòu)成絹云母條帶。

2） 綠泥石化

分布也較普遍，但有一定明顯的集中區(qū)，主要分布于控礦斷裂之間，尤其是主礦帶的頂盤，綠泥石含量可達(dá)15％～30％。除此之外，綠泥石化在巖層中也較普遍，和區(qū)域變質(zhì)作用有關(guān)。

3） 硅化

廣泛分布于巖體附近地層及斷裂附近，致使巖石堅(jiān)硬破碎，和軟錳礦化、褐鐵礦化相伴生，是最直接的礦化標(biāo)志。

4） 褐鐵礦化（鐵染）

廣泛分布于含錳礦帶地層及斷裂中，尤其和錳礦（化）體及兩側(cè)的圍巖有直接密切關(guān)系，鐵染分布范圍直接決定了礦體的規(guī)模、空間分布及品位，鐵染較多的巖性有硅質(zhì)粉砂巖、硅質(zhì)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、變粉砂巖。鐵染沿孔洞及裂隙分布，成為最直觀的找礦標(biāo)志。

4 礦床生成的地質(zhì)條件

紅柳溝錳礦是區(qū)域地質(zhì)發(fā)展中的必然產(chǎn)物，因此，礦床的形成就必然和各種地質(zhì)條件相聯(lián)系，同時(shí)受著這些條件的制約。一般礦床的生成與巖漿、構(gòu)造、地層及巖石等因素都有密切關(guān)系。對(duì)沉積錳礦來說，地層條件與巖石條件起著更為重要的控制作用。

1） 地層條件

紅柳溝錳礦生成在一套含錳地層的沉積上。在該套地層沉積時(shí)，由于有過當(dāng)?shù)牡刭|(zhì)環(huán)境，有錳礦的透鏡體和含錳白云質(zhì)灰?guī)r的沉積，在喊錳白云質(zhì)灰?guī)r沉積之后，經(jīng)受了風(fēng)化剝蝕，在其風(fēng)化面上有鐵錳的殘積層，但未發(fā)現(xiàn)較大的礦體。其后沉積的一套地層（既所謂紅柳溝錳組）仍有含錳泥質(zhì)硅質(zhì)巖和含錳鐵的碳質(zhì)硅質(zhì)巖的沉積。這些是海進(jìn)層位底部的沉積錳礦。通過對(duì)礦體的地質(zhì)位置分析后，可以看出，它受著一定地層的控制。

2） 巖石條件

一定的礦產(chǎn)產(chǎn)出在一定的巖石之中，紅柳溝錳礦圍巖主要是硅質(zhì)灰?guī)r、硅質(zhì)粉砂巖等。海侵層位的淺海相沉積錳礦，與泥質(zhì)硅質(zhì)巖、炭質(zhì)硅質(zhì)巖有共生的關(guān)系。通過對(duì)礦床綜合研究分析，可以看出紅柳溝錳礦存在著鐵、錳、鈣、鎂的碳酸鹽巖相和錳硅質(zhì)巖相。

3） 火成巖侵入及構(gòu)造作用對(duì)礦床的影響

華力西晚期天山地槽的廻返，影響到礦區(qū)，使其褶皺和斷裂比較發(fā)育，地層發(fā)生不同程度的區(qū)域變質(zhì)，花崗巖侵入體附近有熱力變質(zhì)作用。花崗巖的侵入及區(qū)域變質(zhì)作用，使近礦圍巖有輕微的蝕變現(xiàn)象，石英砂巖和石英粉砂巖的重結(jié)晶作用，其他巖石的硅化和絹云母化均表現(xiàn)明顯，亦可見到重晶石呈細(xì)脈狀充填在圍巖裂隙中。

5 礦床成因

該區(qū)主要錳礦屬于受弱變質(zhì)作用的淺海相硅質(zhì)、泥質(zhì)、碳酸鹽質(zhì)、錳質(zhì)—錳質(zhì)、硅質(zhì)沉積建造型的錳礦床。少數(shù)受后期風(fēng)化作用改造，礦化呈不規(guī)則條狀，與圍巖界線不規(guī)則，礦化為膠體結(jié)構(gòu)，多孔狀、網(wǎng)格狀構(gòu)造，礦石中有未交代完全的含錳灰?guī)r殘余，形成次生氧化礦。局限于礦體的地表部分，系沉積作用形成鐵錳帽堆積型，局限于氧化帶表土層中。

紅柳溝錳礦受構(gòu)造控制，有的錳礦生于斷裂中，其礦石構(gòu)造多為角礫狀、粉沫狀，少量腎狀。在節(jié)理及裂隙（包括層間裂隙）中的錳礦，呈細(xì)脈狀、致密塊狀等。有的礦體與巖層產(chǎn)狀斜交，有的則沿層間裂隙淋濾而成，這說明受構(gòu)造作用、熱液作用及淋濾作用共同影響。斷裂帶中的粉沫狀、角礫狀及腎狀等錳礦，就說明3個(gè)不同的時(shí)期。早期構(gòu)造成斷裂，并在其中形成腎狀錳礦，第2次構(gòu)造作用形成角礫狀礦石，第3次則是粉沫狀礦石的形成，同時(shí)也說明紅柳溝地區(qū)存在著新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。

6 結(jié) 論

1） 紅柳溝礦區(qū)廣泛分布晚古生代沉積建造，華力西晚期中酸性巖漿侵入活動(dòng)和構(gòu)造活動(dòng)較強(qiáng)烈，伴隨產(chǎn)生了不同規(guī)模的鐵、錳等黑色金屬礦產(chǎn)和石灰?guī)r、大理巖等非金屬礦產(chǎn)零星分布。區(qū)域紅柳溝斷裂從礦區(qū)通過，同時(shí)發(fā)育次級(jí)北西向斷裂構(gòu)造，顯示很好的成礦遠(yuǎn)景。

2） 哈密市紅柳溝礦區(qū)存在一個(gè)較穩(wěn)定的含礦層，這個(gè)含礦層就是寒武系西大山組地層，原巖為一套海陸交互相細(xì)碎屑巖建造，這是在地質(zhì)歷史時(shí)期形成的一個(gè)礦源層，這個(gè)含礦層通過后期的各種地質(zhì)作用改造進(jìn)一步聚集成礦，礦體這種賦存規(guī)律較明顯。

3） 紅柳溝錳礦處于斷裂裂隙中，具很好的成礦遠(yuǎn)景。此類礦床在地表經(jīng)氧化形成黑-黑色錳帽，斷續(xù)出露，為直接找礦標(biāo)志。寒武系灰-灰黑色含錳灰?guī)r是尋找錳礦的直接地層標(biāo)志。

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Research on Hongliugou Geological Characteristics and M etallogenic M echanism of Xinjiang M anganese M ine

YANG Xiaodong
（Henan Aero Geophysical Prospecting and Remote Sensing Center，Zhengzhou，Henan 450053，China）

The mine is located in the Tianshan Hongliugou geosyncline fold system， northern Tianshan fold belt eugeosynclinal Jueluotage anticlinorium in Kum tag - fold the north side of the beam in the m iddle Baishan Quan，Su-shell big break in the m iddle Ya Man on the north side， is the ancient Tarim plate in Elaine Habierga rota Ga Jueluotage Variscan island arc east. Hongliugou manganese controlled by the structure， mainly sedimentary metamorphic manganese. In this paper， m ining stratigraphic features， structural characteristics， deposit geological features in detail， and then the mechanism of m ineralization m ining depth study， a reference of great signif cance for the future work.

Hongliugou manganese ore；Geological characteristics；Ore deposit geology；M etallogenic mechanism

P618.32

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.03.005

2016-08-06

楊曉東（1972-），男，陜西省西安市人，地質(zhì)高級(jí)工程師，研究方向：地質(zhì)礦產(chǎn)勘查技術(shù)與管理工作，手機(jī)：18837158808，E-mail：277077685@qq.com.