對(duì)于湖南省靖州縣照洞錳礦地質(zhì)特征及成礦模式的研究

周文卿

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四〇七隊(duì) 湖南懷化 418000）

以下以湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區(qū)域?yàn)槔?，?duì)該存賦區(qū)域所對(duì)應(yīng)的錳礦體地質(zhì)特征以及成礦模式進(jìn)行系統(tǒng)分析。該存賦區(qū)域共經(jīng)歷3 次早期以強(qiáng)烈擠壓褶皺為主的加里東運(yùn)動(dòng)以及印支運(yùn)動(dòng)、燕山運(yùn)動(dòng)，區(qū)域上部地層系統(tǒng)分布以震旦系、石炭系以及寒武系為主，區(qū)域內(nèi)主干構(gòu)造呈現(xiàn)出北東平行排列特點(diǎn)，規(guī)模較大且延伸范圍較長(zhǎng)。既往報(bào)道研究中指出，湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區(qū)域內(nèi)出露地層具有典型的震旦系下統(tǒng)特征，地層間以斷層～整合接觸為主，存賦區(qū)域內(nèi)礦床賦礦地層以湘錳組為主。結(jié)合既往研究結(jié)論，以下針對(duì)湖南省靖州縣照洞錳礦所對(duì)應(yīng)的地質(zhì)特征以及成礦模式進(jìn)行系統(tǒng)分析與研究。

1 礦層特征

湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區(qū)域范圍內(nèi)含錳巖系為震旦系下統(tǒng)湘錳組下段，以碳酸錳礦層（經(jīng)地表氧化因素影響后形成氧化錳礦層）以及炭質(zhì)板巖為主要組成內(nèi)容。本存賦區(qū)域內(nèi)錳礦層呈現(xiàn)出典型的層狀分布特征，也含一定比例似層狀分布于含錳巖系中下部區(qū)域，頂板、底板均以炭質(zhì)板巖為主，受層位控制與影響因素較為明顯，延伸穩(wěn)定性高，編號(hào)為1#錳礦層。地表深度0m ～5.0m 范圍內(nèi)，得以氧化錳礦為主要存賦礦體，淺部～深部區(qū)域分布集中為含錳炭質(zhì)板巖以及碳酸錳礦。

根據(jù)勘查數(shù)據(jù)資料，可以將本存賦區(qū)域內(nèi)含錳巖系的巖性序列按照自上至下的順序進(jìn)行整理。首先為含錳炭質(zhì)板巖，厚度在0.55m ～5.46m 范圍內(nèi)，穩(wěn)定性較差，局部存在缺失，缺失地段含錳巖系直接接觸震旦系下統(tǒng)湘錳組上段區(qū)域，結(jié)構(gòu)呈泥質(zhì)狀態(tài)，色澤以灰黑色為主，局部條紋狀構(gòu)造（條紋寬度在1.0mm ～10.0mm 范圍內(nèi)），以平直狀為主，局部區(qū)域有一定波狀起伏變化，且條紋色澤呈現(xiàn)出深淺黑色相間。整體含錳炭質(zhì)板巖位于含錳巖系底部，含錳量在3.85%范圍內(nèi)。其次為碳酸錳礦層，礦層厚度在0.58m ～6.61m 范圍內(nèi)，含錳量在11.0 ～26.98%范圍內(nèi)，集中分布于含錳巖系中下部。上部區(qū)域以條紋狀菱錳礦分布為主，下部區(qū)域則以塊狀菱錳礦分布為主。礦區(qū)整體地質(zhì)剖面圖如下圖（見圖1）所示。

2 礦石特征

首先，從礦石礦物成分的角度上來說，對(duì)于湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區(qū)域而言，碳酸錳礦石所對(duì)應(yīng)礦石礦物以菱錳礦為主，呈泥晶結(jié)構(gòu)（粒徑在0.004mm 范圍內(nèi)）。黏土礦物為本存賦區(qū)域主要脈石礦物，也可見一定比例的石英石、方解石以及炭質(zhì)物。本湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區(qū)域內(nèi)氧化錳礦石所對(duì)應(yīng)礦石礦物以軟錳礦以及硬錳礦兩類為主，構(gòu)成以皮殼狀、土狀集合體存賦為主，脈石礦物多見黏土礦物以及石英。除此以外，還有部分黃鐵礦、云母、長(zhǎng)石以及變質(zhì)礦物（綠泥石、組云母）分布。

其次，從化學(xué)成分上來看，湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區(qū)域內(nèi)礦石所對(duì)應(yīng)的化學(xué)成分呈現(xiàn)出穩(wěn)定性的特征，有益成分以Mn、以及Fe 為主，有害成分則包括CaO、MgO、SiO2、P 等。

再次，從礦石結(jié)構(gòu)及其構(gòu)造的角度上來說，湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區(qū)域內(nèi)碳酸錳礦石構(gòu)造呈現(xiàn)出致密塊狀以及條帶狀特征，結(jié)構(gòu)分布以泥晶結(jié)構(gòu)、膠狀結(jié)構(gòu)為主。氧化錳礦石有致密塊狀、蜂窩狀、網(wǎng)脈狀、網(wǎng)格狀、皮殼狀及及葡萄狀等構(gòu)造，礦石結(jié)構(gòu)主要為隱晶、非晶質(zhì)膠狀結(jié)構(gòu)。

最后，從礦石類型的角度上來說，湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區(qū)域內(nèi)錳礦石可以劃分為兩大自然類型：第一類為氧化錳礦石，以軟錳礦、硬錳礦、軟～硬錳礦、錳土、以及偏錳酸礦為主；第二類則為碳酸錳礦石，以菱錳礦為主。根據(jù)礦石結(jié)構(gòu)類型，可以劃分為微層狀碳酸錳以及塊狀碳酸錳這兩種類型。其中，微層狀碳酸錳受菱錳礦夾條紋狀炭質(zhì)物以及條帶狀炭質(zhì)板巖因素的影響，在構(gòu)造上呈現(xiàn)出了明顯的條帶狀特征；而塊狀碳酸錳則呈現(xiàn)出灰黑色～黑色狀態(tài)，以菱錳礦為主要構(gòu)造，礦石構(gòu)造上呈現(xiàn)出了明顯的致密塊狀特征。

3 成礦模式

3.1 礦床成因

考慮湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區(qū)域內(nèi)錳礦體所對(duì)應(yīng)的構(gòu)造、地質(zhì)以及礦物巖石資料等時(shí)機(jī)情況，對(duì)該類型錳礦床在區(qū)域分布上的特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，認(rèn)為本存賦區(qū)域錳礦床屬于江口以及南沱兩冰期之間的間冰期沉積產(chǎn)物。同時(shí)，含錳巖系頂?shù)装鍘r石組合、區(qū)域分布以及具體性質(zhì)進(jìn)一步證實(shí)了本錳礦體存賦區(qū)域內(nèi)具有典型的冰水相、冰海相沉積巖石建造組合特征。

會(huì)對(duì)錳礦體形成產(chǎn)生影響的因素包括兩個(gè)方面，第一是沉積環(huán)境，第二則是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。本存賦區(qū)域內(nèi)錳礦床自震旦系早期開始進(jìn)入武陵運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所形成巖石結(jié)構(gòu)以雜砂巖、砂質(zhì)板巖、以及條紋狀板巖（含砂質(zhì)）為主，提示本存賦區(qū)域內(nèi)早期升降運(yùn)動(dòng)具有非常明顯的震蕩特征。受震蕩因素的影響，海底地貌特征也發(fā)生了明顯的改變。含礫砂質(zhì)板巖在湘錳組地層出現(xiàn)前已經(jīng)于局部地段現(xiàn)象出來，這一階段的板巖礫徑在1.0cm 以內(nèi)，加之其呈現(xiàn)出明顯的棱角狀特點(diǎn)，提示本存賦區(qū)域在這一時(shí)間段內(nèi)已經(jīng)進(jìn)入冰期。但由于物質(zhì)來源間隔距離較長(zhǎng)、分布連續(xù)性較差，海底地貌在極大程度上受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，并且大量冰磺物沉積呈現(xiàn)出明顯的不規(guī)則性特征，導(dǎo)致一系列海盆以及低洼區(qū)的形成。受這一還原環(huán)境條件因素的影響，碳酸錳礦（湘錳組沉積）與含炭硅質(zhì)板巖、以及炭質(zhì)板巖大量結(jié)合，導(dǎo)致黃鐵礦物的共生現(xiàn)象表現(xiàn)明顯。除此以外，在環(huán)境還原條件下的生物活動(dòng)同樣是導(dǎo)致礦床生成的主要原因之一。這一時(shí)期所死亡的藻類生物大量堆積，在一定程度上促進(jìn)了硅質(zhì)板巖以及炭質(zhì)板巖的形成，導(dǎo)致江口組上部所呈現(xiàn)出的巖系特征獨(dú)特。

圖1 礦區(qū)整體地質(zhì)剖面示意圖

同層位錳礦集中分布于湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區(qū)域以及鄰近省市，存賦量巨大，提示錳礦層物質(zhì)來源具有多元性的特征，包括地下含錳溶液、陸源吸取、古陸風(fēng)化、以及火山活動(dòng)等均是錳礦層物質(zhì)的產(chǎn)生源頭。以地下含錳溶液為例，地下含錳溶液短時(shí)間內(nèi)上升會(huì)導(dǎo)致錳質(zhì)大量擴(kuò)散至沉積盆地海水中富集，古陸風(fēng)化錳質(zhì)則呈懸浮狀態(tài)并伴隨地表徑流進(jìn)入盆地海水中大量沉積。錳質(zhì)進(jìn)入海盆內(nèi)，受環(huán)境條件局限性因素的影響，導(dǎo)致錳質(zhì)大量集中，散失不易，濃度增大。此環(huán)節(jié)中，一部分錳質(zhì)被吸附于黏土之上，并于生物尸集群中沉落，是導(dǎo)致錳質(zhì)富集的一大原因；另一部分錳質(zhì)被浮游生物所吸取，經(jīng)生物化學(xué)作用變成機(jī)體的組成成分，大量?jī)?chǔ)存于生物體內(nèi)，這部分生物死亡后于海底并形成大量富集尸集群。以上兩個(gè)部分的錳質(zhì)受喜氧細(xì)菌大量活動(dòng)的影響，分解生物并促進(jìn)CO2以及錳質(zhì)的釋放，對(duì)碳酸錳的生成與富集產(chǎn)生重要影響。

3.2 控礦因素

首先，從層位控礦的角度上來說，湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區(qū)域內(nèi)礦床集中分布于震旦系下統(tǒng)湘錳組下段地層范圍內(nèi)，呈現(xiàn)出較為明顯的層控特征；其次，從巖性控礦的角度上來說，湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區(qū)域內(nèi)錳礦體主要產(chǎn)于震旦系下統(tǒng)湘錳組青灰色～淺灰色砂質(zhì)板巖以及含礫砂質(zhì)板巖所夾黑色碳質(zhì)板巖內(nèi)，同樣呈現(xiàn)出了比較明顯的巖性控礦特征；最后，從巖相以及古地理控礦的角度上來說，湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區(qū)域內(nèi)錳礦床主要集中分布于震旦系下統(tǒng)湘錳組砂質(zhì)板巖～含礫砂質(zhì)板巖區(qū)域內(nèi)，提示本區(qū)錳礦床環(huán)境特征以濱海相氧化～還原換將為主，為湖南省靖州縣照洞區(qū)內(nèi)最主要的錳礦源層。

在此基礎(chǔ)之上，考慮變質(zhì)建造控礦作用對(duì)本區(qū)域成礦特征的影響，根據(jù)前期地質(zhì)勘查資料，考慮湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區(qū)域變質(zhì)巖系以淺變質(zhì)巖系為主，對(duì)錳礦體形成以及礦體富集的影響程度較小。除此以外，整個(gè)湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區(qū)域構(gòu)造作用控礦程度不明顯，但受后期構(gòu)造活動(dòng)影響，在一定程度上產(chǎn)生對(duì)礦體改造富集的作用，尤其于小褶皺發(fā)育區(qū)域內(nèi)錳礦體存賦呈現(xiàn)出厚度增加，富集水平加大的趨勢(shì)。

3.3 富集規(guī)律

綜合對(duì)湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區(qū)域內(nèi)錳礦體富集規(guī)律的調(diào)查研究，得出以下幾個(gè)方面的結(jié)論：第一，湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區(qū)域內(nèi)錳礦層與含錳巖系厚度呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系。一般情況下，對(duì)于厚度較大的含錳巖系而言，與之對(duì)應(yīng)的錳礦層厚度較大，礦石品質(zhì)也更為理想；第二，湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區(qū)域內(nèi)錳礦體與含有機(jī)質(zhì)黑色黏土存在密切相關(guān)性礦體，在黑色巖系消失的情況下，錳礦體存賦會(huì)提前消失；第三，從傾向角度上來看，湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區(qū)域內(nèi)錳礦層呈現(xiàn)出舒緩波狀的變化趨勢(shì)，自陡變緩部位以及次級(jí)揉皺轉(zhuǎn)折部位錳礦次生富集狀態(tài)良好，相應(yīng)區(qū)域所對(duì)應(yīng)錳礦體厚度增加，富集程度改善，礦石品質(zhì)也有相應(yīng)提升。

3.4 成礦模式

綜合對(duì)湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區(qū)域內(nèi)錳礦體礦體特征、控礦因素以及富集規(guī)律的綜合分析，可以將本區(qū)域錳礦床的成礦模式總結(jié)如下：湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區(qū)域內(nèi)礦床物質(zhì)以陸源為主，其次為深部含錳熱液。在前寒武紀(jì)CO2高以及O2偏低的前提條件下，搬運(yùn)方式以重碳酸鹽河流搬運(yùn)為主，也存在一定比例的海水底流、深大斷裂導(dǎo)出深部熱液以及重碳酸鹽搬運(yùn)方式。錳礦床沉積作用包括兩大類型，一是生物尸體堆積，二是海水內(nèi)部化學(xué)沉淀。在上述搬運(yùn)以及沉積方式的綜合作用下，成巖作用加速了本存賦區(qū)域內(nèi)錳礦礦體的重新分配，也通過此種方式大大提升了礦床整體的富集程度。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區(qū)域?yàn)槔?，?duì)該存賦區(qū)域所對(duì)應(yīng)的錳礦體地質(zhì)特征以及成礦模式進(jìn)行系統(tǒng)分析。首先對(duì)本存賦區(qū)域的礦層特征進(jìn)行初步總結(jié)，然后分析本存賦區(qū)域的礦石特征。最后，基于對(duì)本存賦區(qū)域錳礦床礦床成因、控礦因素以及富集規(guī)律的分析，總結(jié)錳礦成礦模式，得出以下幾個(gè)方面的結(jié)論：第一，本存賦區(qū)域內(nèi)含錳巖系的巖性序列按照自上至下的順序進(jìn)行整理首先為含錳炭質(zhì)板巖，厚度在0.55m ～5.46m 范圍內(nèi)，整體含錳炭質(zhì)板巖位于含錳巖系底部，含錳量在3.85%范圍內(nèi)。其次為碳酸錳礦層，礦層厚度在0.58m ～6.61m 范圍內(nèi)，含錳量在11.0%～26.98%范圍內(nèi)，集中分布于含錳巖系中下部。上部區(qū)域以條紋狀菱錳礦分布為主，下部區(qū)域則以塊狀菱錳礦分布為主；第二，區(qū)域內(nèi)礦床物質(zhì)以陸源為主，其次為深部含錳熱液。在搬運(yùn)以及沉積方式的綜合作用下，成巖作用加速了本存賦區(qū)域內(nèi)錳礦礦體重新分配，也大大提升了礦床整體富集程度。