廣西靖西湖潤(rùn)錳礦區(qū)深部碳酸錳礦床地質(zhì)特征及成礦物質(zhì)來(lái)源分析

馬小林

(廣西壯族自治區(qū)第四地質(zhì)隊(duì)，廣西 南寧 530031)

大新下雷-靖西湖潤(rùn)位于廣西西南部，該地區(qū)已探明的錳礦資源量過(guò)億噸，是我國(guó)錳礦的主要富集區(qū)。通過(guò)研究探獲的深部碳酸錳礦床地質(zhì)特征并分析其成礦物質(zhì)來(lái)源，對(duì)推動(dòng)尋找碳酸錳礦資源并取得找礦新突破具有重要意義。筆者自2015年以來(lái)作為負(fù)責(zé)人在湖潤(rùn)錳礦區(qū)的樸隆礦段外圍開展深部碳酸錳礦勘查工作，經(jīng)過(guò)幾年的勘查，目前已新探獲一個(gè)中型碳酸錳礦床，繼續(xù)勘查后有望繼續(xù)取得找礦突破。本文通過(guò)在勘查過(guò)程中對(duì)地質(zhì)現(xiàn)象和巖性特征的觀察和研究，參考相鄰礦區(qū)的地質(zhì)和文獻(xiàn)資料并對(duì)其進(jìn)行綜合分析研究后，對(duì)湖潤(rùn)錳礦區(qū)深部碳酸錳礦床地質(zhì)特征和成礦物質(zhì)來(lái)源進(jìn)行探討并提出了一些自己的看法[1，2]。

1 礦床地質(zhì)特征

1.1 含錳巖系

碳酸錳礦層主要賦存于上泥盆統(tǒng)內(nèi)的五指山組（D3w），該組于與下伏榴江組整合接觸。根據(jù)不同巖性組合特點(diǎn)，該組分為四個(gè)巖性段，簡(jiǎn)述如下：

（1）第一段（D3w1）：為條帶狀、扁豆?fàn)罨規(guī)r及泥灰?guī)r，含硅質(zhì)條帶狀灰?guī)r、局部為條帶狀泥質(zhì)灰?guī)r，頂部夾少量硅質(zhì)巖。厚度20m～126m。

（2）第二段（D3w2）：為礦區(qū)的含礦段，由底部Ⅰ礦層、夾層及頂部Ⅲ+Ⅱ礦層組成。礦層在地表為氧化錳礦，向深部逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓徨i礦。該段巖性主要為灰～淺灰色微～薄層狀含鈣硅質(zhì)巖、硅質(zhì)巖夾淺灰綠色的硅質(zhì)泥巖、泥質(zhì)硅質(zhì)巖、含鈣含錳硅質(zhì)巖、灰質(zhì)白云巖等。厚度41m～49m。

（3）第三段（D3w3）：該段巖性在礦區(qū)主要為淺灰白色、淺灰綠色、灰色微--薄層狀含鈣硅質(zhì)巖、硅質(zhì)巖、灰質(zhì)白云巖、含碳含鈣硅質(zhì)巖等，局部為含錳含鈣硅質(zhì)巖。厚度30m～50m間。

（4）第四段（D3w4）：該段巖性主要為薄-厚層狀淺灰色-灰白色薄-中層狀硅質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r。厚度40m～70m。

1.2 礦層特征和礦石類型

碳酸錳礦層在礦區(qū)呈層狀賦存于泥盆系上統(tǒng)五指山第二段巖層中，由Ⅲ+Ⅱ和Ⅰ兩層碳酸錳礦層和期間的夾層構(gòu)成。

Ⅲ+Ⅱ碳酸錳礦層呈淺灰色、淺灰綠色，厚度0.74m～4.15m，平均厚約1.32m，連續(xù)性好，規(guī)模大，為礦區(qū)的主要礦層，Ⅲ礦層Ⅱ礦層之間有時(shí)見(jiàn)0m～0.3m的含鈣硅質(zhì)巖夾層。Ⅰ碳酸錳礦層只有極少量鉆探工程揭露到，厚度0m～0.68m不等，連續(xù)性差且規(guī)模小，不具有工業(yè)意義。因此，Ⅲ+Ⅱ礦層是勘查工作的主要研究對(duì)象，對(duì)Ⅰ礦層只做一般性了解。礦層內(nèi)的巖性主要為淺灰～淺灰綠色微～薄層狀含錳硅質(zhì)巖、含鈣含錳硅質(zhì)巖、含泥錳質(zhì)硅質(zhì)巖。Ⅲ+Ⅱ礦層與Ⅰ礦(化)層之間夾層為灰～淺灰色微～薄層狀含鈣硅質(zhì)巖、硅質(zhì)巖夾淺灰綠色的硅質(zhì)泥巖、泥質(zhì)硅質(zhì)巖等。

1.3 礦石質(zhì)量

（1）礦石礦物組成。錳物相分析結(jié)果顯示礦石礦物成份主要由菱錳礦組成，含量占99%以上，其次含極少量的水錳礦、褐錳礦和軟錳礦；脈石礦物主要為方解石，其次為石英，另有微量黃鐵礦、褐鐵礦和粘土礦物。

（2）礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造。碳酸錳礦結(jié)構(gòu)以隱晶-微晶結(jié)構(gòu)為主，偶見(jiàn)粉晶結(jié)構(gòu)。構(gòu)造以微層狀構(gòu)造為主，次為塊狀構(gòu)造，偶見(jiàn)微脈狀構(gòu)造和豆?fàn)顦?gòu)造。

（3）礦石的化學(xué)組成。礦區(qū)內(nèi)的Ⅲ+Ⅱ碳酸錳礦層主要化學(xué)成分平均含量為Mn為17.05%；TFe為6.26%；P為0.115%；SiO2為25.99%。Mn/Fe為2.72；P/Mn為0.0067，屬高鐵高磷貧錳礦石。

2 成礦物質(zhì)來(lái)源分析

成礦物質(zhì)來(lái)源主要受沉積環(huán)境和成礦條件的影響。通過(guò)綜合研究本礦區(qū)基性巖漿活動(dòng)標(biāo)志、礦層及頂?shù)装宄Ａ吭?、礦層鈷鎳元素、碳同位素，認(rèn)為礦區(qū)原生碳酸錳礦的成礦物質(zhì)主要來(lái)源于海底基巖漿巖，陸源物質(zhì)則主要提供非礦物質(zhì)。分述如下。

（1）基性巖漿活動(dòng)標(biāo)志。距離礦區(qū)約10km的新興出露有面積約1.4km2的基性輝綠巖體，與勘查區(qū)西側(cè)交界的下卜屯一帶也出露有面積約0.66km2基性輝綠巖體。這些基性巖體主要通過(guò)侵入上泥盆統(tǒng)地層出露至地表，其時(shí)代屬印支期，說(shuō)明在早泥盆世至晚泥盆世期間該地區(qū)存在較為強(qiáng)烈的巖漿巖活動(dòng)。輝綠巖分布與地層走向基本一致，呈北東走向，帶狀展布。受同沉積斷裂活動(dòng)控制。

（2）常量元素分析。本礦區(qū)位于下雷～湖潤(rùn)錳成礦帶上，該成礦帶上的錳礦床皆為典型的海相沉積型錳礦床，前人通過(guò)對(duì)下雷和湖潤(rùn)兩個(gè)著名錳礦床的研究認(rèn)為錳礦物的沉積一般還與熱液有關(guān)。為了查明本礦區(qū)錳礦床是否也與熱液有關(guān)，選取了礦區(qū)3個(gè)樣品進(jìn)行了常量元素分析和，其結(jié)果如表1。

表1中Al/(Al+Mn+TFe)這一比值在碳酸錳礦層中為0.05，比值低，接近熱液噴口處的金屬軟泥質(zhì)。說(shuō)明原生錳礦在沉積時(shí)確實(shí)受到了熱水作用的影響；而頂?shù)装鍑鷰r中的巖石此值分別為0.11和0.10，明顯要高于錳礦層，因此錳礦層在形成過(guò)程中注入的熱水要多于巖石形成注入的熱水。錳礦層中SiO2/Al2O3比值為10.06，而頂?shù)装鍑鷰r中的比值也分別達(dá)到105.24和68.88，均遠(yuǎn)高于地殼中SiO2/Al2O3的比值3.6。一般來(lái)說(shuō)與地殼中此比值接近的巖石其物源應(yīng)以陸源為主，超過(guò)此值的則多是由于生物或熱水作用的補(bǔ)充。由此推測(cè)本礦區(qū)錳礦層中的礦質(zhì)來(lái)源和成礦作用是在陸源沉積過(guò)程中受到海底熱液的影響和控制。

表1 湖潤(rùn)礦區(qū)外圍深部碳酸錳礦層及頂?shù)装逯饕睾?/p>

（3）鈷鎳元素分析。鈷、鎳是基性、超基性巖漿巖的特征元素，可以用來(lái)說(shuō)明了碳酸錳礦質(zhì)是否有巖漿巖來(lái)源，本次選取了Ⅲ+Ⅱ礦層和Ⅰ礦層各一個(gè)樣品用于分析鈷、鎳元素含量，結(jié)果如表2。

表2 碳酸錳礦層鈷鎳元素含量表

從表2可以看出，碳酸錳礦層中鈷鎳元素的含量均要高于地殼中鈷鎳元素的豐度值數(shù)倍，說(shuō)明礦層中鈷鎳元素是因受到基性巖漿巖的補(bǔ)充。若以Co/Ni=1為界線，大于1判斷為遠(yuǎn)程巖漿巖來(lái)源，本礦區(qū)內(nèi)Ⅲ+Ⅱ錳層的Co/Ni值為0.45，而Ⅰ礦層的Co/Ni值為0.80，根據(jù)該值可推測(cè)成礦物質(zhì)為Ⅲ+Ⅱ近中程巖漿巖來(lái)源，Ⅰ礦層為中遠(yuǎn)程巖漿巖來(lái)源。此外，從Ⅲ+Ⅱ礦層無(wú)論厚度還是連續(xù)性都要遠(yuǎn)優(yōu)于Ⅰ礦層還可以推測(cè)出與基性巖漿巖活動(dòng)距離較近更利于錳礦的沉積。因此，礦區(qū)內(nèi)的碳酸錳礦床形成與海底基性巖漿巖作用有關(guān)，推測(cè)錳質(zhì)主要來(lái)源于海底熱液噴溢或火山噴發(fā)。

（4）碳同位素地球化學(xué)特征。本礦區(qū)與下雷屬同一成礦帶，地球化學(xué)特征與下雷近似。一般認(rèn)為，碳酸鹽巖中的δc13=0，碳質(zhì)來(lái)至海水，根據(jù)收集整理前人對(duì)下雷礦區(qū)錳礦層采集樣品進(jìn)行碳同位素分析數(shù)據(jù)，顯示δc13值大多集中在-4.23‰～9.5‰，平均值-7.06‰。

3 結(jié)語(yǔ)

湖潤(rùn)外圍深部碳酸錳礦是產(chǎn)于上泥盆統(tǒng)五指山組內(nèi)的錳礦床，其具有海底熱水沉積的地質(zhì)特征，受同沉積斷裂的影響和控制。錳礦層具有深源和陸源雙重特征，陸源物質(zhì)主要為古陸風(fēng)化和剝蝕后通過(guò)河流進(jìn)入海洋，為沉積提供重要的非礦物質(zhì)來(lái)源，其巖相主要為硅質(zhì)、泥質(zhì)和鈣質(zhì)。在正常陸源沉積時(shí)由于又受到海底深水臺(tái)溝隱伏的富含錳質(zhì)的基性巖漿活動(dòng)的影響，基性巖漿巖通過(guò)同沉積斷裂這個(gè)通道向原本沉積硅～泥～鈣質(zhì)的巖相輸送了大量的含錳礦物質(zhì)，為礦區(qū)原生碳酸錳礦的形成提供了礦物質(zhì)來(lái)源。所以，推測(cè)本礦區(qū)的碳酸錳礦床是海底基性巖漿巖熱液和陸源沉積共同作用形成的。