貴州遵義市深溪隱伏富錳礦床主要地質(zhì)特征

汪 洋，陳 登，2，劉志臣，2，肖 亮，代德飛，肖 林

(1．貴州省地礦局一○二地質(zhì)大隊(duì)，貴州 遵義 563003；2．自然資源部基巖區(qū)礦產(chǎn)資源勘查工程技術(shù)創(chuàng)新中心，貴州 貴陽 510081)

0 引言

錳礦是國家戰(zhàn)略礦產(chǎn)，富錳礦石是冶金中重要礦產(chǎn)資源。貴州省遵義深溪隱伏富錳礦床位于貴州遵義國家錳礦整裝勘查區(qū)內(nèi)，是2019年在貴州省乃至全國首次發(fā)現(xiàn)的二疊紀(jì)富錳礦床，實(shí)現(xiàn)了二疊紀(jì)錳礦找礦重大突破，該富錳礦的發(fā)現(xiàn)具有重大意義，為解決貴州省綏陽縣煤電錳化工產(chǎn)業(yè)資源困境提供了資源儲(chǔ)備。該富錳礦床由1個(gè)完整礦體構(gòu)成，提交了(332)+(333)類碳酸錳富錳礦資源量達(dá)1178萬噸，錳平均品位為26.98%，其位于深溪大型錳礦床西南部。本文在深溪錳礦勘查、研究基礎(chǔ)上，主要對該富錳礦地質(zhì)特征、礦石特征和成礦特征進(jìn)行介紹，總結(jié)認(rèn)為，其與遵義地區(qū)典型的二疊紀(jì)銅鑼井錳礦床、和尚場錳礦床類似，均為典型的“內(nèi)生外成氣液噴溢沉積型”錳礦床[1]，富錳礦產(chǎn)于噴溢沉積成礦系統(tǒng)的中心相區(qū)，并預(yù)測具有找到大型富錳礦床的潛力。

1 成礦地質(zhì)背景

按大地構(gòu)造單元?jiǎng)澐?，深溪錳礦床區(qū)域位于華南板塊、上揚(yáng)子板塊(Ⅲ級)東南部的鄂渝湘黔前陸褶皺沖斷帶西部[2]。三級成礦單元中屬上揚(yáng)子中東部(臺(tái)褶帶)Pb-Zn-Cu-Ag-Fe-Mn-Hg-Sb-P-鋁土礦-硫鐵礦成礦帶(Ⅲ77-2)[3]；肖克炎(2016)將其劃分在中國26個(gè)重要成礦區(qū)帶中的上揚(yáng)子?xùn)|緣成礦帶[4]。按照貴州二疊紀(jì)錳礦成礦區(qū)帶劃分，位于黔北裂谷盆地錳礦區(qū)、遵義—黔西錳礦成礦帶的遵義錳礦成礦亞帶[5]，其受深溪Ⅳ級地塹盆地控制，該盆地形成具體受二疊紀(jì)茅口晚期同沉積斷裂控制，該同沉積斷裂也是錳礦成礦通道[6]。目前發(fā)現(xiàn)該地塹盆地長度大于25 km，寬1～5 km，呈NEE 80°～85°方向展布[7]，盆地中心應(yīng)在深溪錳礦床ZK4007～ZK3012之間。該地塹盆地還同時(shí)控制了轉(zhuǎn)龍廟中型錳礦床、復(fù)興中型錳礦床，已累計(jì)提交錳礦資源量達(dá)6000萬噸[8]。

區(qū)域內(nèi)先后經(jīng)歷了燕山、喜山期等多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的疊加改造作用，燕山運(yùn)動(dòng)形成了如今構(gòu)造格局，區(qū)域構(gòu)造格架總體呈NE向和NNE向展布[9]；泥盆紀(jì)—中二疊世受加里東造山運(yùn)動(dòng)影響，揚(yáng)子大陸發(fā)生陸內(nèi)斷陷，受走向NEE80°～85°的同沉積斷裂活動(dòng)影響，形成了高位地壘、低位地塹的構(gòu)造格局，表現(xiàn)為“黔北裂谷盆地”，在次級地塹盆地內(nèi)形成了錳礦床[10-13]；該同沉積斷裂與現(xiàn)階段地質(zhì)構(gòu)造格架存在約20°的夾角(圖1)。區(qū)域地層由老至新為古生界寒武系(∈)、奧陶系(O)、二疊系(P)、中生界三疊系(T)、侏羅系(J)和新生界第四系(Q)，缺失志留系中上統(tǒng)與泥盆系、石炭系全部。區(qū)域內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，以褶皺為主，呈NE、NNE向分布；斷層走向與褶皺軸線基本一致，以高角度斷層為主。

圖1 貴州遵義深溪錳礦床區(qū)域地質(zhì)(a)與二疊紀(jì)茅口晚期地塹盆地分布疊合圖(b)Fig.1 Regional geology map of Shenxi manganese deposit in Zunyi， Guizhou (a) and distribution superposition map of Late Permian Maokou graben basin (b)

2 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 礦區(qū)地層、構(gòu)造

礦區(qū)位于銅鑼井背斜南東翼，蝦子復(fù)向斜北西部，富錳礦主要分布在蝦子復(fù)向斜核部和南翼，地層傾向主要為330°～350°，傾角為8°～25°；在礦區(qū)西部發(fā)育區(qū)域性逆斷層F1，斷距為20～35 m，未對錳礦層造成破壞。

底板茅口組第二段“白泥塘層”(P2m2)：深灰色、灰黑色薄至中厚層狀炭硅質(zhì)灰?guī)r夾灰黑色硅質(zhì)巖和少量細(xì)晶灰?guī)r，厚46.76～63.81 m。

茅口組第三段(P2m3)：根據(jù)錳礦成礦時(shí)氣液噴溢沉積特征可分為富錳建造、貧錳建造和含錳建造[15]，以富錳建造為中心，往外圍依次為貧錳建造、含錳建造，其中富錳建造約占15%的面積、貧錳建造占60%面積，含錳建造占25%面積。富錳礦體產(chǎn)于富錳建造主要為灰色、深灰色及黑色角礫狀、斑雜狀、紋層狀錳礦層，局部夾褐紅色錳方解石，品位在25%～35%之間，礦體厚度一般為2.00～4.50 m，主要分布于南部ZK3209附近，是本區(qū)的富錳礦分布區(qū)，反映了滲漏噴溢中心相沉積特征。

頂板龍?zhí)督M(P3l)：上部以深灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，下部主要為深灰色中至厚層狀細(xì)晶灰?guī)r，夾1～3層不可采煤層(線)，厚96.83～122.83 m。

圖2 深溪錳礦床地質(zhì)剖面圖

2.2 成礦地質(zhì)體特征

深溪錳礦床成礦地質(zhì)體為茅口組第三段的含錳巖系，由一套灰白色黏土巖、含錳黏土巖、錳礦層和凝灰?guī)r組成，其在西南部深溪ZK4007、ZK3211、ZK3209鉆孔一帶呈NEE向厚度中心，厚度中心為富錳礦分布位置，反映了深溪Ⅳ級盆地噴溢沉積中心位置(圖3)，在橫向上成礦地質(zhì)體表現(xiàn)出由盆地中心向邊緣厚度逐漸變薄、尖滅(圖4)。礦區(qū)成礦地質(zhì)體可劃分為6個(gè)小層，其中①②層為富錳礦產(chǎn)出層位，由上自下依次：

上覆地層龍?zhí)督M(P3l)：厚0.10～4.46 m深灰色含植物根莖化石黏土巖，含黃鐵礦結(jié)核，錳礦層直接頂板；其上為厚0.02～0.30 m炭質(zhì)泥巖或煤層(線)，再上為厚2.0～4.5 m的深灰色含生物碎屑泥質(zhì)灰?guī)r、細(xì)晶灰?guī)r，與下伏地層不整合接觸。

茅口組第三段(P2m3)，含錳巖系：

2018年10月23日6時(shí)許，接群眾舉報(bào)，森林公安民警迅速出警，在砣磯鎮(zhèn)砣子島山頂，將正在網(wǎng)具上收鳥的李某某抓獲，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)其獵捕的國家二級保護(hù)動(dòng)物1只（活體，已放生），隨后在其住所冰柜中發(fā)現(xiàn)死體鳥類20只，其中5只為國家二級保護(hù)動(dòng)物，其余為三級保護(hù)動(dòng)物。

⑥ 灰色、灰白色黏土巖，含大量黃鐵礦結(jié)核，局部含少量條帶狀菱鐵礦、白云石和褐鐵礦等礦物。

厚0.12～1.18 m

⑤ 深灰色含錳黏土巖，底部為豆?fàn)铄i鐵礦，中下部含少量次生菱錳礦顆粒。

厚0.25～0.65 m

④ 錳礦層：深灰色、黑灰色塊狀菱錳礦，礦層中偶見含錳黏土巖夾石，見少量細(xì)粒黃鐵礦星點(diǎn)狀分布和團(tuán)塊狀黃鐵礦。

厚0.28～4.19 m

③ 淺灰綠色蒙脫石凝灰?guī)r，含大量黃鐵礦結(jié)核，局部含錳較高可達(dá)10%。

厚0.04～0.39 m

② 灰褐色、棕紅色菱錳礦和錳方解石，常見斑雜狀構(gòu)造、紋層狀構(gòu)造和攪動(dòng)構(gòu)造，分布在東南部的深溪Ⅳ級盆地噴溢

沉積中心位置。該層為富錳礦的產(chǎn)出層位。

厚0～2.12 m

① 深灰色、灰黑色角礫狀菱錳礦，具角礫狀構(gòu)造，主要分布在東南部深溪Ⅳ級盆地噴溢沉積中心位置。與下伏茅口

組第二段炭硅質(zhì)灰?guī)r呈整合接觸。該層為富錳礦的產(chǎn)出層位。

厚0.30～1.08 m

下伏地層：茅口組第二段白泥塘層(P2m2)：灰黑色薄層狀含硅質(zhì)灰?guī)r。

3 礦體特征

礦區(qū)內(nèi)均為隱伏錳礦體，礦體總體呈一向斜產(chǎn)出，北翼傾向160°～230°，傾角為21°～32°，一般為25°；南翼傾向115°～225°，傾角為5°～12°，一般為8°；錳礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)出，沿走向控制礦體長約7.8 km，傾向控制約2.6 km，見礦面積為5.92 km2，賦存高程為-860 m～+280 m，礦體形態(tài)簡單，厚度變化不大，礦石質(zhì)量變化穩(wěn)定。礦體厚度為0.50～4.19 m，平均厚度為1.46 m，厚度變化系數(shù)為68.99%；礦體單工程品位為10.00%～28.27%，平均品位為17.53%，品位變化系數(shù)為26.76%。

in Zhuanlongmiao-Shenxi manganese mining area

1—含錳巖系厚度等值線 2—礦體厚度等值線 3—剖面位置 4—富錳礦體鉆孔 5—貧錳礦體鉆孔 6—含錳地層鉆孔 7—未見礦鉆孔 8—錳礦體厚度0～1.00 m 9—錳礦體厚度1.00～2.00 m 10—錳礦體厚度>2.00 m

圖4 深溪錳礦區(qū)A—B含錳巖系剖面對比圖(剖面位置見圖5)Fig.4 Section comparison of A-B manganese bearing rock series in Shenxi manganese mining area

其中富錳礦體位于礦區(qū)西南部單斜產(chǎn)出，傾角為5°～18°，埋深為1500～1700 m；錳礦體呈層狀產(chǎn)出，沿走向控制礦體長約2.6 km，傾向控制約0.8 km，見礦面積為1.49 km2，礦體厚度為1.20～4.19 m，平均厚度為2.47 m，厚度變化系數(shù)為42.50%；富錳礦體單工程品位為26.20%～28.27%，平均品位為26.98%，品位變化系數(shù)為2.91%(圖5)。

圖5 深溪錳礦床品位等值線圖Fig.5 Grade contour map of Shenxi manganese deposit

4 礦石特征

4.1 礦物成分特征

區(qū)內(nèi)富錳礦礦石礦物以菱錳礦為主，含少量鈣菱錳礦、錳方解石、錳白云石、硫錳礦等；脈石礦物以白云石、方解石為主，其次為黏土礦物，可見少量毒砂、石英、重晶石、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、金紅石、石榴子石等。其中菱錳礦呈他形粒狀，粒度多約為0.1 mm，聚集成團(tuán)塊狀、條帶狀分布。

4.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)造

區(qū)內(nèi)富錳礦石原生結(jié)構(gòu)以晶質(zhì)細(xì)粒結(jié)構(gòu)為主，主要有塊狀構(gòu)造、豆粒狀構(gòu)造、斑雜狀構(gòu)造、紋層狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造、碎裂構(gòu)造(圖6)等，其中角礫狀構(gòu)造和豆粒狀構(gòu)造為同沉積斷裂識(shí)別的重要標(biāo)志。

4.3 礦石質(zhì)量特征

區(qū)內(nèi)富錳礦石單件樣品Mn的品位為25.36%～39.81%，單工程平均品位為26.98%；w(Fe)為1.87%～9.89%，平均為4.73%。P、S為主要有害組分，w(P)為0.007%～0.22%，w(S)為0.77%～8.55%。P/Mn比值為0.0002～0.007，平均0.0023；Mn/TFe比值為2.58～17.79，平均8.66；(CaO+MgO)/(SiO2+A12O3)比值平均為1.94?？傮w屬低硫、低鐵、低磷的堿性I級優(yōu)質(zhì)富錳礦石。

5 氣液噴溢沉積成礦特征

劉志臣從貴州二疊紀(jì)錳礦與南華紀(jì)錳礦在成礦構(gòu)造背景、同沉積斷裂(控礦構(gòu)造)、成礦物質(zhì)來源、礦石與地球化學(xué)特征、錳礦成礦系統(tǒng)特征等方面進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)兩者十分相似，認(rèn)為遵義二疊紀(jì)錳礦屬于“內(nèi)生外成氣液噴溢沉積型錳礦床”[16]。該類型礦床最為典型的標(biāo)志，是在氣液噴溢成礦過程中在噴溢口形成中心相，往四周依次形成過渡相和邊緣相，是該類型隱伏礦床找礦預(yù)測的關(guān)鍵標(biāo)志[17-19]。在深溪錳礦區(qū)發(fā)現(xiàn)了該成礦系統(tǒng)的中心相、過渡相、邊緣相，該成礦系統(tǒng)反映了富錳氣液噴溢的同沉積斷裂位置[20]，其中富錳礦賦存的礦區(qū)西南部ZK4007～ZK3012一帶位于成礦中心相帶，目前大致控制了其北部和東部邊界，但南部和西部尚未圏邊，往南部和西部有找到大型富錳礦床的潛力，預(yù)測富錳礦資源潛力達(dá)2000萬噸(圖5)。

圖6 深溪錳礦富錳礦石照片及鏡下鑒定圖

1)中心相：大致分布在礦區(qū)西南部的ZK4007～ZK3012鉆孔連線一帶，其長軸方向?yàn)?5°～80°方向，往西部可能延伸至轉(zhuǎn)龍廟錳礦一帶，呈長橢圓狀分布，其南部和西部尚未圏邊，目前已控制中心相帶寬0.6～1.0 km，長度大于2.6 km。其主要特征是含錳巖系下部菱錳礦體中出現(xiàn)錳含量大于25%的灰黑色塊狀、角礫狀菱錳礦和含錳灰?guī)r，氣液噴溢成礦過程中產(chǎn)生的系列斑雜狀構(gòu)造和攪動(dòng)構(gòu)造等，一般分布有多層菱錳礦體，均出現(xiàn)一層灰綠色凝灰?guī)r，富錳礦體分布在該凝灰?guī)r之下。深溪錳礦床的富錳礦體均分布在該噴溢沉積中心相區(qū)。

2)過渡相：呈環(huán)帶狀圍繞中心相分布。該相帶以不出現(xiàn)角礫狀含錳灰?guī)r和斑雜狀構(gòu)造菱錳礦石等，主要以塊狀菱錳礦和碎屑狀菱錳礦為特征。一般以貧錳礦石分布在灰綠色凝灰?guī)r之上，錳的品位較中心相低，一般錳含量為15%～25%，含錳巖系厚度也有所減薄。該相帶寬0.50～2.5 km，長度大于5 km。

3)邊緣相：呈環(huán)帶狀圍繞過渡相分布。該相帶以不出現(xiàn)角礫狀含錳灰?guī)r和斑雜狀構(gòu)造菱錳礦石等，主要以碎屑狀菱錳礦和豆鮞狀含錳黏土巖為特征，錳的品位較過渡相低，一般錳含量在5%～15%，含錳巖系厚度較過渡性也有所減薄。越靠近地塹盆地邊緣，菱錳礦厚度越來越薄直至尖滅。

6 結(jié)論

1)深溪隱伏富錳礦床為一個(gè)單一完整的富錳礦體，賦存于深溪大型錳礦床之中，位于銅鑼井背斜南東翼，蝦子復(fù)向斜北西部，地表出露為三疊系，斷層未破壞礦體，錳礦體保存良好，賦錳層位為二疊系陽新統(tǒng)茅口組第三段，礦體埋深為1500～1650 m。

2)富錳礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)出，礦體厚度為1.20～4.19 m，平均厚度為2.47 m；Mn的平均品位為26.98%，P/Mn平均比值為0.0023；Mn/TFe平均比值為8.66；(CaO+MgO)/(SiO2+A12O3)平均比值為1.94?？傮w屬低硫、低鐵、低磷的堿性I級優(yōu)質(zhì)富錳礦石。

3)深溪富錳礦床屬于“內(nèi)生外成氣液噴溢沉積型錳礦床”，錳礦氣液噴溢沉積成礦系統(tǒng)的中心相、過渡相和邊緣相特征明顯，研究區(qū)內(nèi)富錳礦體分布在成礦中心相區(qū)。

4)深溪富錳礦床位于成礦中心相，富錳礦體南部和西部尚未圏邊，預(yù)測富錳礦資源潛力達(dá)2000萬噸，具有很好的找礦潛力。