新疆皮山縣杜瓦錳礦地質(zhì)特征及礦床成因找礦標(biāo)志探討

李峰

（新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第六地質(zhì)大隊(duì) 哈密 839000）

0 緒論

我國(guó)是錳礦消費(fèi)大國(guó)，但探明錳礦儲(chǔ)量?jī)H7.9億噸，多分布在南方省市，分布嚴(yán)重不均衡，且礦石類(lèi)型以難選的碳酸錳礦為主。我國(guó)2006年錳礦石產(chǎn)量約600萬(wàn)噸左右，進(jìn)口錳礦石620.7萬(wàn)噸，近幾年以8%～10%左右比例上升，因此隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程，錳礦供需矛盾將加劇。

在收集研究以往地物化探及綜合研究成果的基礎(chǔ)上，大致查明研究區(qū)成礦條件和控礦因素，大致查明礦體的形態(tài)、規(guī)模、產(chǎn)狀及厚度、品位變化、礦石質(zhì)量等特征；同時(shí)在本區(qū)開(kāi)展錳礦成礦規(guī)律及成礦模式研究，指導(dǎo)區(qū)域找礦工作。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

1.1 礦區(qū)地質(zhì)

礦區(qū)大部分區(qū)域位于杜瓦背斜南翼，出露地層主要為古近系喀什群阿爾塔什組（E1a）灰?guī)r、白云巖及砂巖等，此外還有新近系殘坡積物及風(fēng)積層（Q）。

區(qū)內(nèi)由于地層巖性的差異，較硬的灰?guī)r經(jīng)長(zhǎng)期風(fēng)化剝蝕作用形成山脊，而較軟的砂巖及石膏等則形成山谷。同時(shí)區(qū)內(nèi)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)大的斷裂構(gòu)造，所以區(qū)內(nèi)構(gòu)造及其簡(jiǎn)單，對(duì)區(qū)內(nèi)地層基本沒(méi)有太大的影響。

礦區(qū)內(nèi)未見(jiàn)巖漿巖出露，僅在填圖過(guò)程中在工作區(qū)東區(qū)發(fā)現(xiàn)少量石英脈。

1.2 礦化特征

1.2.1 礦化特征

⑴含礦層特征

礦區(qū)內(nèi)共有一層含錳層，與杜瓦錳礦點(diǎn)位于同一層。本次工作區(qū)以杜瓦錳礦點(diǎn)為依托，避開(kāi)杜瓦錳礦開(kāi)采權(quán)范圍，沿走向上分別設(shè)立東區(qū)與西區(qū)。

含錳白云巖位于古近系阿爾塔什組(E1a)，主要由礫巖、砂巖、粉砂巖、灰?guī)r、白云巖等組成，含礦層地表為灰黑色，單斜構(gòu)造，總體產(chǎn)狀南傾，傾向由西向東由170°逐步增加到210°。而傾角則由57°逐步減少到35°左右。

東區(qū)地表含礦層出露較好，特征明顯，與杜瓦錳礦點(diǎn)相連，地表斷續(xù)出露，長(zhǎng)約2 700 m，寬0.5～0.9 m，走向由近東西逐步轉(zhuǎn)向東南，含礦層整體南傾。西區(qū)發(fā)現(xiàn)的含礦層露頭，則是杜瓦錳礦含錳層向西的延伸，只是大部分被新近系所覆蓋

⑵含礦層巖石特征

地表含礦層為含錳白云巖，巖石致密堅(jiān)硬，具粉晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦物成分主要為粉晶白云石，含少量方解石、氧化鐵質(zhì)及生物碎屑等，生屑碎屑為瓣腮、介形蟲(chóng)、棘屑、藻類(lèi)等。經(jīng)組合樣分析，巖石化學(xué)成份大致如下：TFe 0.3%；Mn 2.59%；SiO22.92%；S 0.43%；P2O50.02%；CaO 54.27%。

根據(jù)對(duì)含礦層的鑒定結(jié)果，含礦層為含錳粉晶白云巖，呈粉晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要由粉晶白云石組成，其中含少量粉晶方解石，白云石含量約為95%，錳含量約為5%。粉晶白云石呈不規(guī)則粒狀鑲嵌分布，其晶粒較干凈。巖石中見(jiàn)圓粒狀的斑點(diǎn)，由單晶白云石組成，疑為細(xì)小的鮞粒溶蝕后重結(jié)晶形成。

1.2.2 圍巖特征

根據(jù)巖石鑒定結(jié)果，含礦層頂板為一套灰白色的含生物碎屑泥晶灰?guī)r，巖石具生物碎屑泥晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。與含礦層為順層接觸，泥晶方解石中分布少量生物碎屑。生物碎屑大小不等，形態(tài)各異，其中有瓣鰓、有孔蟲(chóng)、藻等，含量約為45%。部分生物碎屑重結(jié)晶為晶粒結(jié)構(gòu)，基質(zhì)為泥晶方解石，約為55%，局部有重結(jié)晶現(xiàn)象。含礦層底板為白云質(zhì)石英砂巖，與含礦層為順層接觸，巖石呈灰黑色，細(xì)粒砂狀結(jié)構(gòu)。其中碎屑約占65%，填隙物約占35%。碎屑分選較好，主要為細(xì)晶0.125～0.25 mm，呈次棱角-次圓狀，成分主要為石英，少量長(zhǎng)石和巖屑，呈漂浮狀分布。碎屑間充填著晶粒狀的白云石及方解石膠結(jié)物，白云石約占填隙物的30%。巖石中還見(jiàn)內(nèi)碎屑（為粉晶白云石斑塊）含量約10%。

1.2.3 礦石類(lèi)型及礦物組合

礦石自然類(lèi)型主要為氫氧化錳-氧化錳礦石。

根據(jù)對(duì)礦石的鑒定成果，研究區(qū)的礦石礦物有：軟錳礦65%～70%，硬錳礦10%～20%；脈石礦物主要是方解石10%～30%。

錳礦石品位：通過(guò)化驗(yàn)分析，礦石品位大多在40%以上，最高可達(dá)49.67%，按工業(yè)類(lèi)型劃分，研究區(qū)的礦石類(lèi)型為富錳礦石（≥30%），其中富錳礦石分為3個(gè)品級(jí)：一級(jí)品Mn≥40%，二級(jí)品Mn為35%；三級(jí)品Mn≥30%。杜瓦錳礦石以一級(jí)品為主。一級(jí)品礦石占總儲(chǔ)量的89.53%。

1.2.4 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

⑴礦石的結(jié)構(gòu)

鏡下觀察礦石的結(jié)構(gòu)為半自形粒狀結(jié)構(gòu)。主要金屬礦物軟錳礦多呈0.05～0.3 mm，局部結(jié)晶較粗，可達(dá)1～3 mm。硬錳礦呈不規(guī)則狀或隱晶狀集合體，出現(xiàn)于軟錳礦集合體邊緣，其生成略晚于軟錳礦。

⑵礦石的構(gòu)造

礦石構(gòu)造在鏡下觀察主要有稠密浸染狀構(gòu)造和塊狀構(gòu)造。

稠密浸染狀構(gòu)造：金屬礦物呈柱狀和隱晶狀集合體浸染狀于非金屬之中，金屬礦物主要見(jiàn)軟錳礦和硬錳礦。非金屬礦物主要是方解石。

塊狀構(gòu)造：金屬礦物含量占85%以上，主要為軟錳礦及少量的硬錳礦，脈石礦物主要為方解石。

2 成因探討

2.1 礦床成因

研究區(qū)內(nèi)錳礦成因初步認(rèn)為淺海相沉積型。

礦體賦存于下第三系喀什群含錳灰?guī)r中，礦床位于塔里木板塊南緣，昆侖山與塔里木盆地的接觸帶。該區(qū)域廣泛分布著中生代及新生代的砂巖及灰?guī)r。在早第三世，隨著昆侖山地塊的抬升，海水逐步下降，在塔里木邊緣形成了這種淺海相沉積地層，由于地理環(huán)境、大地氣候的變化，海水在逐步下降的過(guò)程中也經(jīng)歷了幾個(gè)潮漲潮落的過(guò)程，從而形成了陸緣碎屑巖與化學(xué)沉積巖交替的現(xiàn)象。在某一個(gè)潮漲過(guò)程中，由于遠(yuǎn)處的火山運(yùn)動(dòng)帶來(lái)了礦源物質(zhì)，經(jīng)水流搬運(yùn)作用流到淺海，在沉積過(guò)程中幾乎與海水中的碳酸鈣同步沉積，從而形成了現(xiàn)在的含錳灰?guī)r。

杜瓦錳礦層控特征明顯，其圍巖為灰?guī)r，礦體主要順層分布在灰?guī)r之中，局部分布在石英粉砂巖（底板）與灰?guī)r的接觸界面，礦體多呈似層狀和透鏡狀，厚度不一，圍巖沒(méi)有蝕變現(xiàn)象，礦體沒(méi)有受構(gòu)造破壞的痕跡，根據(jù)這些特征，以及兩側(cè)巖性判斷，杜瓦錳礦形成于淺海相海進(jìn)序列，屬淺海相沉積。

2.2 錳礦床在時(shí)間上的產(chǎn)出與演化規(guī)律

從礦帶內(nèi)已知的杜瓦錳礦床的成礦時(shí)代及礦區(qū)地層特征來(lái)看，區(qū)內(nèi)錳礦床（點(diǎn)）在時(shí)間上的產(chǎn)出規(guī)律有以下特點(diǎn)：

⑴從成礦時(shí)代上可以確定，該成礦帶錳礦床的產(chǎn)出時(shí)間為早第三世。

⑵礦源物質(zhì)來(lái)源于較遠(yuǎn)的火山巖，經(jīng)水流搬運(yùn)作用后沉積。

⑶從杜瓦錳礦地層特征可以看出，在昆侖山抬升的同時(shí)，海水經(jīng)歷了幾個(gè)漲落旋回，出現(xiàn)了砂巖-灰?guī)r-砂巖-灰?guī)r-砂巖的這種旋回式建造。

2.3 錳礦床的空間分布特征及礦化的分帶性

錳礦帶屬于塔里木盆地西南坳陷石油-天然氣-煤-Pb-Zn-Cu-U-Sr-Au-自然硫礦(區(qū))帶。具有由西北向東南分帶的空間分布特點(diǎn)，南以鐵克里克北緣斷裂為界線，帶內(nèi)幾乎全部為沉積巖地層。

2.4 錳礦床成礦系列

塔里木盆地油氣、鈾礦床成礦系列，含礦建造為海相沉積建造；賦礦巖石為含錳灰?guī)r；成礦時(shí)代為早第三世；礦床式為杜瓦式。

2.5 礦化階段及分布

該礦床成礦階段主要為早第三世海相沉積階段。

海相沉積階段：在早第三世基性火山噴發(fā)給錳質(zhì)的來(lái)源奠定了豐富的基礎(chǔ)。從礦層的組分看，物質(zhì)主要是化學(xué)沉積，內(nèi)夾少量機(jī)械沉積物，故在礦層沉積之際氣候已由寒轉(zhuǎn)暖，化學(xué)風(fēng)化加強(qiáng)，將錳質(zhì)溶解，隨水帶入海中。在淺海區(qū)游離的氧是充足的，為錳離子形成氧化物創(chuàng)造了有利條件。隨著地殼抬升,海水下降,氧化錳逐步沉積,同時(shí)沉積的還有CaCO3。再后來(lái)由于大地氣候發(fā)生變化，海水再次上升后下降，從而再次形成砂巖及灰?guī)r層，所以在研究區(qū)可以明顯看到砂巖-灰?guī)r互層的現(xiàn)象，但礦體只有一層，說(shuō)明只是在海水升降的某一個(gè)旋回中發(fā)生了火山噴發(fā)，從而帶來(lái)了含錳物質(zhì)。

3 錳礦找礦標(biāo)志

3.1 地質(zhì)找礦標(biāo)志

⑴此類(lèi)沉積礦床極易在地表形成灰黑-黑色錳帽，斷續(xù)出露，為直接找礦標(biāo)志，

⑵下第三系灰-灰黑色含錳灰?guī)r是尋找下第三系沉積錳礦的直接地層標(biāo)志。

⑶生物碎屑灰?guī)r為含錳灰?guī)r的上部層位，而且有較大較多的瓣腮化石易于識(shí)別，該層位可做為找礦的間接地層標(biāo)志。

⑷礦區(qū)內(nèi)下第三系地層中含錳灰?guī)r多不易風(fēng)化，形成山脊正地形，可作為地貌找礦標(biāo)志。

3.2 成礦遠(yuǎn)景分析

塔里木古大陸南緣杜瓦一帶中新生代地層的Mn、K、Cl背景值普遍較高，這些古陸在一定的氣候條件下遭受了風(fēng)化和剝蝕，一些被剝蝕掉的陸源碎屑通過(guò)河流進(jìn)入海洋，在古近紀(jì)隨著昆侖山地塊的抬升，海水在逐步下降的過(guò)程中經(jīng)歷了幾個(gè)潮漲潮落的過(guò)程，從而形成陸緣碎屑巖與化學(xué)沉積巖交替的現(xiàn)象，并為錳、鉀等各類(lèi)沉積礦床形成提供了極好的條件。

杜瓦錳礦區(qū)富礦體最大標(biāo)高在1 900 m左右，高于此標(biāo)高的位置均為礦化，通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)在1 900 m以下的生物碎屑灰?guī)r下部為紫紅色細(xì)砂巖，而在1900 m標(biāo)高以上生物碎屑灰?guī)r下部出露砂礫巖、礫巖。由于錳礦在一個(gè)相對(duì)還原、水動(dòng)力條件變化較小的環(huán)境下利于成礦，可知在當(dāng)時(shí)的沉積環(huán)境下，處于氧化還原界面附近的部位是錳礦的主要形成部位。而在其上部的氧化條件下則難以富集成礦。目前僅顯示礦化的標(biāo)高大于1900 m的部位，在其下部1 900 m標(biāo)高以下應(yīng)該會(huì)有與當(dāng)前富錳礦體處在同一沉積面的富錳礦體存在。這樣的推測(cè)有待進(jìn)一步的工作去證實(shí)。

綜上所述，該區(qū)具有很好的沉積型錳礦床的形成條件，如果對(duì)勘查區(qū)開(kāi)展系統(tǒng)的有針對(duì)性的地質(zhì)工作，并加大外圍檢查力度，認(rèn)真研究并總結(jié)本區(qū)成礦規(guī)律從而更好指導(dǎo)找礦，一定會(huì)在該區(qū)取得大的找礦突破。

4 結(jié)論

綜上所述，本次研究在以下幾個(gè)方面取得了一定程度的進(jìn)展：

⑴通過(guò)對(duì)杜瓦錳礦礦區(qū)的地質(zhì)測(cè)量等工作，基本了解了區(qū)內(nèi)地層、構(gòu)造及巖漿巖分布；總結(jié)了區(qū)內(nèi)錳礦點(diǎn)、礦化帶分布特征。

⑵總結(jié)了杜瓦錳礦含礦層的形態(tài)、規(guī)模、產(chǎn)狀及空間賦存規(guī)律，并對(duì)礦石類(lèi)型、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、主要金屬礦物和脈石礦物的特征進(jìn)行了了解。

⑶對(duì)成礦地質(zhì)特征和礦床成因類(lèi)型進(jìn)行了探討，總結(jié)了找礦標(biāo)志。新疆皮山縣杜瓦錳礦位于塔里木板塊塔南坳陷帶，杜瓦-皮西石炭紀(jì)-第三紀(jì)陸內(nèi)坳陷帶中段。賦礦地層主要為下第三系喀什群含錳灰?guī)r，礦床成礦階段主要為早第三世海相沉積階段。礦床形成于淺海相海進(jìn)序列，屬淺海相沉積型。

[1]胡華偉，等.新疆皮山縣杜瓦錳礦普查報(bào)告.新疆維吾爾自治區(qū)地礦局第十地質(zhì)大隊(duì)，2000.12.

[2]陳建軍，李鵬兵，劉景峰，等.新疆皮山縣布穹-洛浦-帶杜瓦式海相沉積型錳礦預(yù)測(cè)研究區(qū)成礦規(guī)律與礦產(chǎn)預(yù)測(cè)成果總結(jié)報(bào)告.新疆維吾爾自治區(qū)地礦局第十地質(zhì)大隊(duì)，2011.9.

[3]陳建軍，李鵬兵，劉景峰，等.新疆皮山縣杜瓦錳礦外圍預(yù)查設(shè)計(jì)書(shū).新疆維吾爾自治區(qū)地礦局第十地質(zhì)大隊(duì)，2012.3.

[4]陳建軍，李鵬兵，劉景峰，等.新疆皮山縣杜瓦錳礦外圍預(yù)查地質(zhì)報(bào)告.新疆維吾爾自治區(qū)地礦局第十地質(zhì)大隊(duì)，2012.10.

[5]劉建，馬金林，李鵬兵，等.新疆皮山縣杜瓦一帶錳礦預(yù)普查工作設(shè)計(jì)書(shū).新疆維吾爾自治區(qū)地礦局第十地質(zhì)大隊(duì)、第六地質(zhì)大隊(duì)，2013.12.

[6]劉建，馬金林，李鵬兵，等.新疆皮山縣杜瓦一帶錳礦預(yù)普查報(bào)告.新疆維吾爾自治區(qū)地礦局第十地質(zhì)大隊(duì)、第六地質(zhì)大隊(duì)，2014.12.

[7]馮京，劉德權(quán)，唐延齡，等.新疆成礦單元?jiǎng)澐址桨刚f(shuō)明書(shū).新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局，2009.

[8]薛有智，等.中國(guó)錳礦地質(zhì)特征與勘查評(píng)價(jià).四川省冶金地質(zhì)勘查院，2012.9.