安徽池州地區(qū)碳酸錳礦體地質(zhì)特征及礦床成因分析

郭燦平，劉勁松，楊強(qiáng)

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局311地質(zhì)隊(duì)，安徽安慶 246003）

0 引言

研究區(qū)位于東至縣東側(cè)張溪－坦埠，貴池區(qū)南西側(cè)唐田、殷家匯、灌口、梅街至墩上及青陽縣城附近一帶。2016—2018 年安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局311 地質(zhì)隊(duì)在承擔(dān)安徽省公益性地質(zhì)工作項(xiàng)目“池州市碳酸錳礦資源調(diào)查評(píng)價(jià)”過程中，通過地質(zhì)測量、槽探及鉆探等工作發(fā)現(xiàn)了本區(qū)具較好的碳酸錳礦找礦潛力，圈定了多個(gè)碳酸錳礦（化）體及錳礦找礦靶區(qū)。通過進(jìn)一步工作，有望實(shí)現(xiàn)碳酸錳礦新的找礦突破。本文總結(jié)了研究區(qū)內(nèi)碳酸錳礦礦床地質(zhì)特征和找礦標(biāo)志等，為今后在該地區(qū)深部尋找沉積型碳酸錳礦提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于揚(yáng)子陸塊北緣，主體位于下?lián)P子坳陷帶江南前陸褶沖帶（也稱江南前陸反向褶沖帶），北接前陸坳陷盆地，南以高坦斷裂為界，屬江南隆起帶之江南過渡帶（圖1）。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，巖漿活動(dòng)頻繁，出露地層從寒武系至第四系。區(qū)內(nèi)碳酸錳礦均形成于早二疊世，時(shí)空位置與二疊系孤峰組一致，錳礦層嚴(yán)格受孤峰組含錳巖系控制，屬沉積型錳礦床。礦體的展布狀態(tài)及厚度變化主要受貴池復(fù)向斜及其次級(jí)向斜影響（圖2）。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造單元分區(qū)圖Figure 1.Zoning of structural units in the study area

圖2 研究區(qū)地質(zhì)簡圖Figure 2.Geological map of the study area

2 研究區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

研究區(qū)地層主體屬揚(yáng)子地層區(qū)下?lián)P子地層分區(qū)。在貴池復(fù)向斜沉積地層出露區(qū)，主要出露地層為三疊系、二疊系、石炭系、泥盆系、志留系及第四系。其中與碳酸錳礦形成關(guān)系密切的為二疊系下統(tǒng)孤峰組下段，錳礦層嚴(yán)格受孤峰組下段含錳巖系控制。

池州地區(qū)二疊系孤峰組主要出露于次級(jí)向斜兩翼，其主要巖性為硅質(zhì)巖、硅質(zhì)頁巖、泥（鈣）質(zhì)頁巖、含錳灰?guī)r、含錳頁巖、錳土層、錳礦層等。因受貴池復(fù)向斜影響，孤峰組在不同部位其出露范圍、厚度均有較大變化。在貴池復(fù)向斜中，牌樓向斜兩翼孤峰組出露相對(duì)完整、連續(xù)，地層厚度大于122m；在楊北寨向斜中，其南翼地層發(fā)生倒轉(zhuǎn)，孤峰組與棲霞組多呈構(gòu)造接觸或被更老地層所掩蓋，南翼厚度大于52m、北翼厚度大于96m。在區(qū)域上，南翼的孤峰組原生錳礦層上部普遍發(fā)育一層厚約1m的大量生物碎屑灰?guī)r、含錳泥灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r，可作為區(qū)內(nèi)尋找錳礦的標(biāo)志層。區(qū)域上的變化特征表現(xiàn)為自西→東，鈣質(zhì)成分逐漸增高→硅質(zhì)成分逐漸降低→鈣質(zhì)成分又逐漸降低→硅質(zhì)成分逐漸增高的變化規(guī)律。

研究區(qū)內(nèi)二疊系孤峰組巖性、厚度變化對(duì)比見圖3。

圖3 研究區(qū)二疊系孤峰組巖性對(duì)比柱狀圖Figure 3.Histogram of lithological correlation of the Gufeng Formation of Permian in the study area

2.2 巖漿巖

研究區(qū)中新生代巖漿活動(dòng)較為頻繁，以燕山期巖漿活動(dòng)為主，分為晚侏羅世和早白堊世兩個(gè)巖漿活動(dòng)旋回。以鈣堿性系列中-中酸性侵入巖為主，主要形成一系列小型花崗閃長巖類斑巖體或脈巖。兩個(gè)巖漿活動(dòng)旋回形成的巖漿巖對(duì)區(qū)內(nèi)錳礦有一定的影響，大型侵入體主要破壞區(qū)域含錳巖系的連續(xù)性，在礦區(qū)范圍內(nèi)，當(dāng)小型巖株或脈巖侵入至含錳巖系時(shí)，對(duì)礦體有較大的破壞作用，不僅使礦體不連續(xù)，也使錳礦品位降低。

2.3 構(gòu)造

研究區(qū)位于揚(yáng)子陸塊北緣，主體位于下?lián)P子前陸帶之江南前陸反向褶沖帶。區(qū)內(nèi)多期次褶皺發(fā)育，區(qū)域性斷裂構(gòu)造形成菱形網(wǎng)狀斷塊（圖2），控制了區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)和成礦作用。

區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造主要形成于印支期，主要屬于貴池復(fù)向斜。其南部以高坦斷裂為界為七都復(fù)背斜。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，以北北東-北東向、北東東-近東西向區(qū)域性深大斷裂形成的菱形斷塊構(gòu)造為主體，次級(jí)不同期次一般性斷層、推覆和滑覆構(gòu)造多見，形成本區(qū)獨(dú)特的斷裂構(gòu)造樣式，且在不同的區(qū)域各具特色。區(qū)內(nèi)北東向縱斷層多具自南向北的逆沖推覆性質(zhì)，致使褶皺構(gòu)造發(fā)生倒轉(zhuǎn)，對(duì)區(qū)內(nèi)錳礦的形成具有重要的控制作用。北北東向橫斷層較發(fā)育，其以平移斷層為主，對(duì)含錳巖系造成較大影響，在區(qū)域上和研究區(qū)內(nèi)往往造成含錳巖系或錳礦層呈不連續(xù)狀。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

研究區(qū)碳酸錳礦床類型為沉積型。所見礦體均分布在貴池復(fù)向斜兩翼二疊系孤峰組下段含錳（瘤狀）灰?guī)r、含錳生物碎屑灰?guī)r和含錳白云質(zhì)灰?guī)r中或地表氧化錳礦體下部，一般埋藏較淺。共圈定碳酸錳礦體8 處，礦體走向、傾向等和地層走向基本一致，呈層狀、帶狀分布，受工作量限制，控制程度一般。根據(jù)樣品分析結(jié)果，錳含量為8.81%～26.95%，平均品位13.02%。依據(jù)《鐵、錳、鉻礦地質(zhì)勘查規(guī)范》要求確定的工業(yè)指標(biāo)，擇其主要礦體敘述如下：

（1）Ⅱ號(hào)礦體：為主礦體，位于牌樓鎮(zhèn)北東側(cè)劉沖附近。地表多為氧化錳礦，深部見有碳酸錳礦。含錳巖性及碳酸錳礦體地表斷續(xù)出露長約2.7km，礦體傾向310°，傾角約34°～45°。礦體平均厚1.41m。Mn品位為13.15%，TF e1.05%，P 0.060%，堿度4.04。賦礦巖石為含錳生物碎屑碳質(zhì)灰?guī)r。

（2）Ⅲ號(hào)礦體：為主礦體，位于牌樓鎮(zhèn)大王洞附近。含錳巖性及碳酸錳礦體地表斷續(xù)出露長約2.0km左右，且出露較好。礦層傾向355°，傾角45°～55°。礦體平均厚約2.75m（圖4）。Mn 平均品位15.90%，TFe 1.97%，P 0.070%，堿度1.33。局部被氧化。賦礦巖石為含錳生物碎屑灰?guī)r及含錳似瘤狀灰?guī)r，頂?shù)装鍑鷰r為含錳硅質(zhì)頁巖及含錳似瘤狀灰?guī)r。

圖4 Ⅲ號(hào)礦體勘探線剖面Figure 4.Exploration line profile of ore body III

（3）Ⅴ號(hào)礦體：為主礦體，位于貴池區(qū)徽坑一帶，地表氧化帶較發(fā)育。地表含錳巖性及錳礦體斷續(xù)出露約4.60km，礦體傾向155°，傾角50°～60°。礦體厚1.68～5.34m，平均厚約3.51m，深部見礦厚度變大（圖5）。碳酸錳礦石品位8.56%～19.42%，平均品位13.26%，TFe 1.30%，P 0.036%，堿度2.76。賦礦巖石為含錳硅質(zhì)灰?guī)r及含錳生物碎屑灰?guī)r。頂、底板圍巖與礦石巖性一致。

圖5 Ⅴ號(hào)礦體勘探線剖面Figure 5.Exploration line profile of ore body V

總之，研究區(qū)含錳巖系整體發(fā)育較好，地表氧化錳較發(fā)育，部分地區(qū)地表均不同程度發(fā)育有碳酸錳礦（化）體或錳質(zhì)灰?guī)r。受探礦權(quán)及工作量限制，未能進(jìn)行深部驗(yàn)證，深部碳酸錳礦找礦潛力較好。

3.2 礦石物質(zhì)成分

研究區(qū)雖范圍較大，但區(qū)內(nèi)碳酸錳礦石成分、質(zhì)量、類型與成因機(jī)制等基本一致，相對(duì)單一。

（1）礦石礦物成分。礦石礦物為錳的碳酸鹽礦物，含錳礦物主要有錳方解石，次為含錳方解石、錳白云石等，偶見菱錳礦。菱錳礦沿裂隙發(fā)育。脈石礦物主要為含錳方解石、硅質(zhì)、白云石，少量石英、黃鐵礦、白鐵礦及碳質(zhì)等。

（2）礦石礦物特征。通過光薄片觀察，對(duì)錳的主要礦石礦物特征總結(jié)如下：

錳方解石-含錳方解石、菱錳礦：為主要礦石礦物。泥晶及微晶結(jié)構(gòu)，粒度一般0.0l～0.05mm。微晶錳方解石-含錳方解石含半透明、不透明塵點(diǎn)。偏光顯微鏡下，Ne 均低于樹膠(1.540)。與菱錳礦、菱鐵礦比較容易區(qū)別。迄今為止，在以往的薄片中，鏡下尚未發(fā)現(xiàn)Ne 高于樹膠者的菱錳礦（據(jù)趙廣道、疏軍等，2009）；但從本次結(jié)果得出，本區(qū)偶見菱錳礦沿裂隙發(fā)育，呈微晶結(jié)構(gòu)包于重結(jié)晶的方解石內(nèi)或分布于石英、玉髓集合體中，被錳質(zhì)氧化物染成褐色。

錳白云石：為主要礦石礦物。主要以泥晶錳白云石和微晶－粉晶錳白云石兩種結(jié)構(gòu)產(chǎn)于瘤狀體中，前者為沉積期主要礦物之一，與碳質(zhì)、泥晶方解石密切共生，后者為沉積期后重結(jié)晶產(chǎn)物。錳白云石的粒徑有泥晶－微晶－粉晶的變化特征。重結(jié)晶的錳白云石比較純凈，含錳較高。

（3）礦石化學(xué)成分。礦石中有用元素為錳，整個(gè)評(píng)價(jià)區(qū)碳酸錳礦體錳含量為8.81%～21.13%，平均13.02%（表1），變化系數(shù)29.53%，總體分布均勻?？傮w錳含量從西→東呈現(xiàn)兩側(cè)低、中間高的趨勢(shì)，在牌樓-灌口向斜中段錳含量整體較高。

表1 各礦體主要化學(xué)組分及特征值Table 1.Main chemical components and characteristic values of each ore body

（4）礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造。礦石中含錳方解石、錳白云石及少量菱錳礦、黃鐵礦等以微晶結(jié)構(gòu)、生物碎屑灰?guī)r為主，部分方解石、重結(jié)晶的錳白云石呈細(xì)晶結(jié)構(gòu)。生物碎屑由粉晶、細(xì)晶粒狀含錳方解石及隱晶質(zhì)石英集合體組成。生物碎屑多分布于隱晶質(zhì)、碳質(zhì)和含錳方解石聚集處，部分具定向性。

礦石多呈瘤狀構(gòu)造、層狀構(gòu)造及脈狀構(gòu)造。瘤體呈不規(guī)則次圓狀，由含錳方解石和錳白云石集合體組成。礦體頂?shù)着c圍巖交界處，部分礦石中瘤體含量較小，礦石呈層狀。半自形粒狀或變膠狀黃鐵礦呈脈狀集中分布于瘤狀的邊部。

4 礦床成因及找礦標(biāo)志

4.1 控礦因素

根據(jù)本次對(duì)區(qū)內(nèi)碳酸錳礦體賦存位置、礦石物質(zhì)成分、礦石類型及礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造等特征研究，區(qū)內(nèi)主要控礦因素有巖層、巖漿活動(dòng)及構(gòu)造三個(gè)因素。

（1）巖層：區(qū)內(nèi)錳礦體產(chǎn)出于孤峰組下段含錳巖系中，礦層嚴(yán)格受孤峰組下段含錳巖系控制，且地表多為氧化錳礦石，深部為碳酸錳礦，偶見含錳灰?guī)r出露地表。

（2）巖漿活動(dòng)：巖漿對(duì)區(qū)內(nèi)含錳巖系及碳酸錳礦體影響較大，主要對(duì)區(qū)內(nèi)礦體起破壞作用，不僅使礦體不連續(xù)，厚度變小，也使錳礦品位降低。

（3）構(gòu)造：研究發(fā)現(xiàn)錳礦體主要分布在貴池復(fù)向斜及其次一級(jí)向斜（竹塘－灌口－潘橋向斜、唐田－吳田－殷坑向斜等）兩翼，礦體的展布狀態(tài)受兩翼孤峰組下段控制，往往越靠近向斜的中部及轉(zhuǎn)折端礦體有加厚的趨勢(shì)。

4.2 礦床成因

錳礦具明顯的垂向分帶特征：上部為氧化錳礦，是沉積碳酸錳礦經(jīng)氧化以后形成，保留碳酸錳礦的層狀特征，但與其在物質(zhì)組成上差別很大，表現(xiàn)為Mn、P、Si、Fe 等富集，而Ca、Mg 等大量流失；下部為碳酸錳礦，為原生沉積作用下直接形成。

研究區(qū)碳酸錳礦為沉積過程中直接形成的錳礦。氧化錳礦為原生沉積碳酸錳礦的氧化產(chǎn)物，氧化次生富集而成，產(chǎn)狀與分布嚴(yán)格受碳酸錳礦層的限制。氧化錳的富集主要受斷裂構(gòu)造、地形地貌及地下水的潛水面等因素影響。區(qū)內(nèi)碳酸錳礦主要產(chǎn)于孤峰組下段錳質(zhì)（瘤狀）灰?guī)r及錳質(zhì)白云巖中，并伴隨有大量生物碎屑發(fā)育。氧化錳礦主要發(fā)育于近地表，多為順坡產(chǎn)出，地勢(shì)較低的位置氧化錳礦較發(fā)育。氧化帶的深淺受侵蝕基準(zhǔn)面控制，氧化錳礦多形成于潛水面以上的滲流帶中。

4.3 找礦標(biāo)志

（1）地層標(biāo)志。區(qū)內(nèi)沉積型錳礦多以層狀產(chǎn)出，礦體的形成、礦體規(guī)模和形態(tài)嚴(yán)格受孤峰組下段含錳巖層控制。含錳地層一般為海相硅質(zhì)－碳酸鹽巖，組成錳礦層的礦石以碳酸錳礦石為主，氧化錳礦石次之。孤峰組下段的含錳巖系或錳礦層露頭是尋找碳酸錳礦的最直接標(biāo)志。

（2）構(gòu)造標(biāo)志。區(qū)內(nèi)沉積型錳礦多分布于貴池復(fù)向斜及其次級(jí)向斜兩翼，錳礦層的展布狀態(tài)及厚度變化受其影響較大，通過周邊已有的礦床研究，部分礦層往往存在向斜中部或靠近轉(zhuǎn)折段加厚的現(xiàn)象，如仰天堂錳礦、徽坑錳礦、劉沖－蔡田洞錳礦等。

（3）土壤標(biāo)志。地表含錳巖系或氧化錳礦體風(fēng)化后常形成含有錳礦碎屑的黑褐土或黏土層中有鐵錳結(jié)核出現(xiàn)，這也是找礦的重要標(biāo)志之一。

（4）化探標(biāo)志。據(jù)區(qū)內(nèi)以往水系沉積物圈定Mn、FeO 異常與區(qū)內(nèi)二疊系孤峰組含錳巖系吻合較好，說明區(qū)內(nèi)Mn元素相對(duì)富集地區(qū)為尋找沉積型碳酸錳礦提供了依據(jù)。

5 結(jié)論

（1）池州地區(qū)錳礦石的質(zhì)量整體較差，以貧錳礦為主，礦石物質(zhì)組分復(fù)雜，部分磷、鐵含量及硅質(zhì)成分較高，且空間上分布不均勻，優(yōu)質(zhì)錳礦石較少。

（2）池州地區(qū)錳礦的形成是地層巖性、構(gòu)造條件、地貌特征、古氣候與巖相古地理等多種因素綜合作用的結(jié)果。碳酸錳礦體主要賦存于二疊系孤峰組下段錳質(zhì)灰?guī)r中，呈層狀、似層狀順層分布，礦體整體空間分布特征受背向斜控制。

（3）池州地區(qū)錳礦分原生沉積碳酸錳礦和后生氧化錳礦兩種類型，后者是在前者的基礎(chǔ)上經(jīng)原地氧化作用形成，其地球化學(xué)特征表現(xiàn)為Mn的明顯富集和Ca、Si等的流失。推斷區(qū)內(nèi)深部原生碳酸錳礦可能廣泛分布，值得后期勘查工作重視。同時(shí)，在區(qū)域上，該地區(qū)二疊系孤峰組下段具有良好的錳礦找礦潛力。