湖南漣源萬家坪錳礦地質(zhì)特征及成礦條件淺析

劉 遠，周偉蛟

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局418隊，湖南 婁底 417000）

1 區(qū)域地質(zhì)背景

萬家坪錳礦區(qū)位于江南臺隆的南側(cè)、溈山穹窿的西南邊緣，主要構(gòu)造線呈北西～南東走向，南西部與祁陽弧北翼橋頭河向斜揚起端相鄰。

區(qū)域出露地層主要為元古界板溪群、震旦系、寒武系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系等，其中震旦系下統(tǒng)湘錳組為賦礦地層。

礦區(qū)外圍北東部溈山穹窿出露印支期黑云母二長花崗巖，溈山巖體對區(qū)內(nèi)礦層影響不大。

區(qū)內(nèi)1：5萬水系沉積物測量Mn元素異常明顯，Mn元素的異常值強度大、分布廣，Mn元素異常峰值最高達36300ppm。高異常區(qū)分布范圍與區(qū)內(nèi)震旦系湘錳組含錳巖系在分布區(qū)域上相吻合，屬礦體引起的水系沉積物Mn異常。

2 萬家坪錳礦地質(zhì)特征

2.1 含錳巖系

震旦系下統(tǒng)湘錳組為賦礦地層，湘錳組上部以板巖為主，下部為含錳巖系，含錳巖系由上往下又主要分為含錳炭質(zhì)板巖夾硅質(zhì)板巖、錳礦層、含硅質(zhì)板巖、含砂質(zhì)條帶狀板巖。

2.2 錳礦層（體）特征

錳礦層呈層狀、似層狀、透鏡狀產(chǎn)于湘錳組下部含錳巖系中，其產(chǎn)狀與頂?shù)装鍑鷰r一致，沿走向或傾向略具微波狀起伏。地表及淺部為氧化錳礦，經(jīng)次生富集而形成，錳含量一般較高，氧化深度一般10m～30m不等，局部地段可達70m；往深部則是碳酸錳，一般垂直節(jié)理較發(fā)育，性脆，較堅硬，新鮮斷面可見沉積紋層。氧化礦厚度和原生礦厚度基本一致，氧化礦只是品位相對富集而已。

區(qū)內(nèi)錳礦層總體具分段富集特征，北段僅見礦化，碳酸錳礦層厚一般0.50m～1.00m，Mn品位1.69%～3.61%；中段碳酸錳礦層厚一般0.70m～1.00m，Mn品位一般15%～20%；南段碳酸錳礦層厚0.83m～0.90m，Mn品位7.78%～18.63%。錳礦層沿走向由北西往南東總體上具錳品位變富的趨勢。

2.3 礦石質(zhì)量

（1）礦石礦物組成：氧化錳礦石系碳酸錳礦層及含錳巖系經(jīng)表生氧化作用而形成。主要由軟錳礦組成，含少量泥砂質(zhì)及褐鐵礦，其中軟錳礦占80%，泥質(zhì)10%，褐鐵礦含量小于1%，石英小于1%。碳酸錳礦石主要由菱錳礦組成，次為碳質(zhì)（2%～3%）、石英（1%～3%）、黃鐵礦（2%～6%）、粘土礦物（水云母）等；礦石呈玫瑰色，易氧化而呈褐黑色，節(jié)理較發(fā)育，通常為碳酸鹽脈或石英細脈所充填。

（2）礦石化學(xué)成分：主要成分為SiO2、Mn、Fe，次為CaO、MgO、Al2O3、TiO2、S、P等?；灲Y(jié)果顯示，礦區(qū)礦石屬磷偏高的中酸性貧錳礦石，伴生的微量元素均達不到有益或有害的標(biāo)準(zhǔn)。錳含量一般與SiO2成反相關(guān)，與CaO、MgO成正相關(guān)；伴生有益元素Co、Ni、Cu、Zn、Pb等含量低，不具工業(yè)價值。

（3）礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造：碳酸錳礦石結(jié)構(gòu)主要為微晶粒狀結(jié)構(gòu)和莓狀結(jié)構(gòu)。微晶粒狀結(jié)構(gòu)：礦石基本上由等向形菱錳礦微晶顆粒組成，粒徑一般在0.001mm～0.005mm之間；莓狀結(jié)構(gòu)：菱錳礦常呈圓球形小顆粒，邊緣附著有一圈黑色的炭質(zhì)粉末，直徑多在0.008mm左右，且顆粒相互獨立，并保留著內(nèi)碎屑形態(tài)。礦石構(gòu)造主要為由炭質(zhì)相對聚集，平行展布而顯示的微層理構(gòu)造，局部可見碎裂狀構(gòu)造、纖維狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造等。

（4）礦石類型：按組成礦石的主要錳礦物可分為氧化錳礦石、碳酸錳礦石二種自然類型；按礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造為塊狀礦石類型。碳酸錳礦石是礦區(qū)內(nèi)主要礦石類型，工業(yè)類型屬磷偏高酸性中貧礦石。

2.4 錳礦富集規(guī)律

（1）含錳巖系的厚度在一定程度上控制了錳礦的生成與總量，它們具有一定的正向關(guān)系。

（2）礦層頂板含炭泥質(zhì)較高者，則常為富礦；反之硅質(zhì)含量增多，則常為貧礦或無礦。

（3）微細方解石脈發(fā)育的礦石錳含量高，含較多黃鐵礦呈細小條帶狀或星簇狀、草莓狀集合體分布的礦石錳含量較高。

（4）上部氧化錳發(fā)育地段，預(yù)示深部碳酸錳厚度較大，品位較富。

（5）錳礦體沿走向大致具有分段富集的特點，南段礦體有往南東具錳含量增高的趨勢。

3 成礦地質(zhì)條件淺析

（1）巖相古地理環(huán)境。早震旦世時期，萬家坪錳礦位于江南古陸中段南緣，城步-桃江斷裂帶東側(cè)的古海灣東部，溈山古島東緣，區(qū)域內(nèi)有近古陸邊緣呈東西向方向展布的桃江～安化錳礦帶，和沿溈山古島邊緣分布的寧鄉(xiāng)～漣源～湘潭錳礦帶，該錳礦床與湘中地區(qū)“湘潭式”錳礦淺海相沉積礦床類似。

區(qū)域北部為江南古陸，南西面有北西向溈山～歇馬水下弧形隆起，由一個封閉性較好的障壁淺海海灣過渡為局限海盆(圖1)。海盆內(nèi)水動力微弱，水體結(jié)構(gòu)有利于藻類生物的生長繁殖及水體密度分層和錳質(zhì)濃集，形成了盆地中心炭泥質(zhì)頁巖相向四周過渡為炭泥質(zhì)碎屑巖相等，其中的錳質(zhì)巖～炭質(zhì)泥頁巖相是本區(qū)碳酸錳礦最有利的成礦巖相。

圖1 湘中區(qū)震旦紀(jì)湘潭式錳礦成礦期古地理簡圖

（2）錳質(zhì)來源。構(gòu)成盆地周圍古陸、古島的老地層中，含錳普遍較高，局部形成了錳礦床（點），這些含錳巖石中的錳質(zhì)經(jīng)風(fēng)化、剝蝕，以各種方式搬運至盆地水介質(zhì)中，成為錳質(zhì)的主要來源。構(gòu)成盆地邊界的深大斷裂及盆地內(nèi)“基底同沉積斷裂”將深部的錳質(zhì)導(dǎo)入盆地，成為錳質(zhì)的另一重要來源。

（3）古氣候條件。早震旦世湘錳期的氣候溫暖，有利于浮游藻類的生長繁殖，而藻類對錳質(zhì)的富集起著重要的作用。通過研究現(xiàn)代冰川與現(xiàn)代海洋中錳結(jié)核形成之間的聯(lián)系，認為冰川所產(chǎn)生的底層水水溫低，富含CO2和溶解氧，為弱堿性及硅酸不飽和，具備錳結(jié)核形成所需要的環(huán)境條件，冰川活動由強減弱和流速在正常條件下有利于錳結(jié)核形成。區(qū)內(nèi)早震旦世湘錳期為間冰期，其古氣候條件與現(xiàn)代海洋中錳結(jié)核形成的氣候條件極為相似，有利于錳質(zhì)的沉淀及碳酸錳礦的形成。

（4）古生物條件。主要反映在礦石中有機炭含量高和古蘭藻類化石豐富。一方面生物參與古陸（島）的風(fēng)化作用，使錳質(zhì)從含錳巖（礦）石中釋放出來進入盆地，為成礦創(chuàng)造條件，另一方面蘭藻類海生生物在生長過程中，不斷地從海水中選擇性地吸收分散的錳質(zhì)集于體內(nèi)，死亡后尸體堆積于海底形成富錳質(zhì)尸集群，同時通過尸體腐爛分解釋放CO2，不斷改變、調(diào)節(jié)介質(zhì)的物理化學(xué)環(huán)境，使錳質(zhì)不斷濃集于底層水中及沉積物內(nèi)，直至海解、成巖早期，形成MnCO3的大量沉淀與富集成礦。

總之，萬家坪錳礦形成于早震旦世湘錳期，屬“湘潭式”沉積錳礦床。該區(qū)當(dāng)時處于封閉～半封閉淺海陸棚盆地亞相，該亞相帶位于遠岸低能帶上，地勢較低，水體寧靜，具備堿性還原條件，利于有機質(zhì)、錳質(zhì)、碳質(zhì)的聚集，沉積了一套水平層理發(fā)育、黃鐵礦呈星散狀或草莓狀集合體大量產(chǎn)出的黑色巖系，是區(qū)內(nèi)主要的成錳環(huán)境。