黃柏盆地眾埠街錳礦地球化學(xué)特征及成因

（江西有色地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院，江西南昌 330001）

眾埠街錳礦為江西省域內(nèi)查明地質(zhì)儲量位居第一的錳礦床，迄今為止，眾多地質(zhì)專家、學(xué)者對其礦床成因仍存爭議，如沉積型錳礦、疊加后期熱液改造、海底熱液型錳礦、古風(fēng)化殼-沉積型錳礦等。本文在查閱以往區(qū)域地質(zhì)成果資料的基礎(chǔ)上，并通過對眾埠街錳礦進行主、微量元素分析研究，試圖以錳礦地球化學(xué)特征入手，對錳礦床的成因進行探討。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

眾埠街錳礦大地構(gòu)造位置處于欽杭結(jié)合帶東段的萬年推覆地體內(nèi)，黃柏中生代火山盆地的邊緣，緊鄰萍鄉(xiāng)-樂平坳陷。區(qū)內(nèi)出露地層從老到新依次為新元古代（Pt3）、晚泥盆世至中三疊世（D3-T2）、晚三疊世至白堊紀(jì)（T3-K）和第四紀(jì)，其中新元古代（Pt3）地層為富含火山質(zhì)的淺變質(zhì)碎屑巖建造，晚泥盆世至中三疊世（D3-T2）地層為淺海碎屑巖建造、淺海碳酸鹽巖與硅鎂質(zhì)泥頁巖建造、海陸交互相含煤碎屑巖建造，晚三疊世至白堊紀(jì)（T3-K）地層為陸相含煤碎屑巖建造、陸相火山碎屑巖建造、河湖相沉積建造，第四紀(jì)為河流相沖洪積層；區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜，歷經(jīng)晉寧期板塊拼貼、加里東期擠壓造山、海西-印支期拉張沉降、燕山期強烈的陸內(nèi)擠壓及巖漿活動、喜馬拉雅期差異沉降，且不同時期、層次及不同環(huán)境形成的構(gòu)造形跡相互疊加，形成了“晉寧期近東西向緊閉基底褶皺+加里東期北東向網(wǎng)結(jié)狀韌（脆）性剪切變形帶+燕山期推覆巖片堆疊”為特點的基本構(gòu)造格局[1-3]。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)的出露地層由老至新分別為新元古代萬年群程源組（Pt31ac）、石炭紀(jì)黃龍組（C2h）、下白堊統(tǒng)石溪組（K1s）及第四系（Q）。其中程源組巖性為變余凝灰質(zhì)砂巖、變余粉砂巖、綠泥絹云千枚巖、局部夾變基性熔巖構(gòu)成本區(qū)結(jié)晶基底；石炭紀(jì)黃龍組（C2h）為晚古生代海盆沉積地層，下段為硅質(zhì)白云質(zhì)灰?guī)r，是錳礦體頂板圍巖，上段為灰?guī)r；石溪組巖性下部為紫紅色砂礫巖、砂巖、粉砂巖，上部為流紋質(zhì)角礫凝灰?guī)r、熔結(jié)凝灰?guī)r；礦區(qū)構(gòu)造以斷裂為主，按其展布方向可分為NEE-EW、NNW-SN、NE、NW、NNE五組，其中NEE和NNW向斷裂早期表現(xiàn)為壓扭性質(zhì)，NNE向斷裂為擠壓破碎帶，NW向斷裂早期表現(xiàn)為平移性質(zhì)；礦區(qū)巖漿巖主要為閃長巖、輝綠巖，閃長巖在礦區(qū)西北邊萬年群中大面積出露，呈大巖枝產(chǎn)出，此外在礦區(qū)外圍南西部見有燕山期英安斑巖、石英斑巖出露見圖1。

圖1 眾埠街錳鉛鋅礦區(qū)地質(zhì)略圖

3 錳礦體特征

錳礦體分布在萬年群淺變質(zhì)巖之上，晚石炭世黃龍組底部，礦體呈似層狀、透鏡狀，呈緩傾斜傾向E，已查明錳礦體平面上SN向長1400m，EW向?qū)?200m，厚度1.57m～41.75m，平均品位Mn23.31%、TFe18.10%，受成礦時海底地形影響，錳礦分布在上下兩個臺階上，兩臺階之間的陡坎上缺失錳礦或礦層變薄。礦石礦物成分主要為上部的Ⅰ臺階礦石中含錳礦物以錳的氧化物礦物硬錳礦和軟錳礦為主，系由碳酸鹽礦石氧化后變來，下部Ⅱ臺階礦石含錳礦物以菱鐵礦、菱錳礦為主，兩者錳礦石中伴生有鐵、鉛、鋅的硫化物礦物，脈石礦物以方解石為主，白云石和石英次之；礦石結(jié)構(gòu)主要為自形和半自形結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、乳濁狀結(jié)構(gòu)和骨格狀結(jié)構(gòu)等；礦石構(gòu)造為膠狀、角礫狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、環(huán)帶狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造、氣孔構(gòu)造。

4 錳礦地球化學(xué)特征

通過對眾埠街錳礦床ZK303、ZK2301、ZKV02三個鉆孔的菱錳礦分析測試研究（表1）。

由表1可知：（1）Al2O3和TiO2是陸源物質(zhì)的主要成分，可作為陸緣沉積環(huán)境的判別指標(biāo)，眾埠街錳礦中Al2O3含量為0.1%～0.87%，平均0.31%；TiO2含量為0.007%～0.064%，平均0.030%，這兩者的含量均較低，說明眾埠錳礦受陸源物質(zhì)影響較??；（2）Fe/Ti、(Fe+Mn)/Ti、Al/(Al+Fe+Mn)關(guān)系被認(rèn)為是用來判別沉積物屬于噴流沉積的有效的地球化學(xué)參數(shù)。其中，F(xiàn)e/Ti大于20、（Fe+Mn）/Ti大于20±5、Al/(Al+Fe+Mn)小于0.35被認(rèn)為是熱水沉積物。眾埠街錳礦Fe/Ti均大于397，（Fe+Mn）/Ti均大于867，Al/(Al+Fe+Mn)均小于0.01，這一特征符合典型的熱水沉積物的特征；（3）海底熱水沉積物中一般Co/Ni＜3.6，眾埠街錳礦Co/Ni值在0.00770.2185之間，遠(yuǎn)小于3.6，亦與熱水沉積物吻合；（4）Mn/Fe比值的高低是Mn、Fe在沉積過程中分離程度的表現(xiàn)，亦是沉積環(huán)境氧化還原狀態(tài)的反映。眾埠街錳礦Mn/Fe介于1.07～2.11之間，其分離程度較低，沉積環(huán)境應(yīng)為較為還原的環(huán)境。

表1 眾埠街菱錳礦主量元素一覽表

5 礦床成因

目前國內(nèi)錳礦的主要成因有海相沉積型、陸相沉積型、古天然氣滲漏沉積型、沉積受變質(zhì)型、“層控”（熱液改造）型、風(fēng)化殼型以及與巖漿熱液作用有關(guān)的熱液型等。其中古天然氣滲漏沉積型錳礦為海底火山噴發(fā)“黑煙囪”的產(chǎn)物，“黑煙囪”即為海底熱水作用匯聚型噴流的產(chǎn)物[4-5]。筆者認(rèn)為眾埠街錳礦亦是海底海水噴流的作用下形成，但其噴流方式不同于天然氣滲漏型錳礦的匯聚型噴流，應(yīng)為熱水噴流雙循環(huán)模式下的彌散型噴流，這種噴流方式平靜而緩慢，不產(chǎn)生明顯的噴口機構(gòu)可供識別。眾埠街錳礦產(chǎn)于新元古界萬年群與石炭系黃龍組的不整合界面，礦石多以菱錳礦及菱錳礦氧化后的氧化錳為主。區(qū)內(nèi)先后經(jīng)歷了晉寧運動，形成海相淺變質(zhì)巖基底；加里東期運動造山，區(qū)域進入洋陸轉(zhuǎn)化期，致使區(qū)內(nèi)震旦系至寒武系地層缺失；海西期，區(qū)域處于拉伸沉降期，海水侵入形成洋盆，這一時期為海洋生物的形成提供了有利的條件；石炭系早期，眾埠街地區(qū)由于拉伸沉降作用的影響，形成了一系列的北西向同生斷裂構(gòu)造，這一斷裂構(gòu)造的產(chǎn)生，為海水貫入海底富含F(xiàn)e、Mn的熱鹵水中提供了良好的動能條件，隨著上部較冷的海水貫入海底高熱、高鹽度、高密度的熱鹵水之中，熱鹵水密度降低，從而向上運移，即而形成富含F(xiàn)e、Mn組分的熱流體在海底噴流，通過海水的萃取、熱水循環(huán)等方式，在較為還原的環(huán)境下，使得熱流體中的Mn2+與有機質(zhì)形成的HCO3-結(jié)合沉淀，最終于相對平坦的洼地形成眾埠街“臺階式”錳礦（圖2）。

圖2 眾埠街錳礦床成礦模式圖

6 結(jié)論

綜合所述，眾埠街錳礦主量元素Al2O3、TiO2地球化學(xué)特征顯示眾埠街錳礦的形成受陸源影響較小；Fe/Ti、(Fe+Mn)/Ti、Al/ (Al+Fe+Mn)、Co/Ni等地球化學(xué)特征，均反映了眾埠街錳礦具有典型熱水沉積物的特征；Mn/Fe比值反映了眾埠街錳礦應(yīng)形成于相對較為還原的沉積環(huán)境下，故眾埠街錳礦床類型應(yīng)屬海底熱水沉積型。