鄂東北地區(qū)錳(磷)礦床地質(zhì)特征及找礦潛力分析

代吉祥，陳松，劉興平，楊年浩，楊振，劉銳，胡凱

(1.湖北省地質(zhì)局第六地質(zhì)大隊，湖北 孝感 432000；2.中國地質(zhì)大學(xué)（武漢），湖北 武漢 430074；3.湖北省地質(zhì)局第一地質(zhì)大隊，湖北 大冶 435100)

0 引言

桐柏-大別造山帶位于秦嶺與大別-蘇魯造山帶之間，是連接華北板塊和揚子板塊之間的一條重要“紐帶”（圖1a），該造山帶記錄了漫長而復(fù)雜的構(gòu)造演化過程，以廣泛分布的超高壓變質(zhì)巖而聞名，同時蘊含豐富的礦產(chǎn)資源，具有獨特而優(yōu)越的成礦地質(zhì)條件，一直是地質(zhì)界關(guān)注的地區(qū)之一（劉曉春等,2015;劉利雙等,2017;宋明春等,2020）。鄂東北地區(qū)位于揚子板塊北緣，成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，是我國重要的錳（磷）礦集中分布區(qū)，典型礦床有鷹咀山錳礦床、四方山-團山溝錳（磷）礦床、八里灣錳礦點、浠水馬垅錳礦床、武穴松陽磷礦床、黃梅塔畈錳（磷）礦床、孫沖錳礦床、黃麥嶺磷礦床等，顯示出成礦潛力巨大（圖1b）。隨著鄂東北地區(qū)在錳（磷）礦方面不斷取得找礦突破，越來越引起大家的關(guān)注。多位學(xué)者對本區(qū)錳（磷）礦床進行研究，已取得了豐碩成果，積累了大量資料。李林蓓（1992）總結(jié)了鄂東北地區(qū)含磷巖系特征及原巖恢復(fù)。姚敬劬（1992）系統(tǒng)總結(jié)了鄂東北地區(qū)沉積變質(zhì)錳礦元素礦物組合特征。尤靜靜等（2020a）總結(jié)了四方山-團山溝錳礦床的礦物學(xué)特征和礦床成因。蔣禮賢（1994）認為研究區(qū)磷來源于火山噴發(fā)；代吉祥等（2021，待刊）總結(jié)了鷹咀山錳礦床礦物學(xué)特征和礦床成因，提出錳物質(zhì)來源與火山作用相關(guān)。但前人對研究區(qū)內(nèi)錳（磷）礦床成礦規(guī)律及找礦方向研究較少（楊俊敏,2015;尤靜靜等,2020b），這在一定程度上制約了人們對鄂東北地區(qū)錳成礦作用的認識。

近年來，湖北省地質(zhì)局第六地質(zhì)大隊在該區(qū)開展的勘查工作中取得了較好的找礦成果，相繼發(fā)現(xiàn)了鷹咀山、四方山、團山溝、孫沖等一系列小—中型錳礦床，成因類型為沉積變質(zhì)型，目前這些礦床的研究程度較低。雖然在20世紀80年代前人曾在該區(qū)做過勘查工作，但工作程度偏低。本研究基于最新勘查進展，對此類錳（磷）礦床的地質(zhì)特征、成礦規(guī)律進行總結(jié)研究，在此基礎(chǔ)上對找礦潛力進行探討，以期為該地區(qū)今后錳（磷）礦床勘查找礦提供理論支撐。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

鄂東北地區(qū)大地構(gòu)造位置上處于揚子板塊與華北板塊之間的桐柏-大別造山帶。區(qū)內(nèi)主要出露古元古界大別巖群、紅安巖群、武當(dāng)巖群、南華系耀嶺河組和雙河組、震旦統(tǒng)陡山沱組、白堊系—古近系公安寨組及第四系（圖1b）。其中，以新元古代紅安巖群為主，紅安巖群自下而上依次為天臺山巖組、七角山巖組和黃麥嶺巖組，主要為一套淺變質(zhì)的基性火山-沉積建造，巖性主要為千枚巖、淺粒巖、變粒巖、綠泥鈉長石英片巖、白云母石英片巖、黑云母石英片巖及大理巖等。錳礦床產(chǎn)于紅安巖群黃麥嶺巖組中，賦礦巖性為一套淺變質(zhì)千枚巖、淺粒巖、變粒巖、片巖及大理巖沉積組合。

圖1 桐柏-大別造山帶大地構(gòu)造位置圖（a，據(jù)薛懷民和馬芳，2013修改）和鄂東北地區(qū)地質(zhì)簡圖（b，據(jù)湖北省地質(zhì)局第六地質(zhì)大隊，2017②）

區(qū)內(nèi)構(gòu)造比較復(fù)雜，褶皺、斷裂較為發(fā)育，整體構(gòu)造格架呈北西和北東向展布，前人研究表明北西和北東向斷裂構(gòu)造格架與區(qū)域內(nèi)礦床空間上“北西西成帶，北東東成行”分布規(guī)律相呼應(yīng)（陰江寧等,2016）。區(qū)內(nèi)有NW和NE向兩組斷裂構(gòu)造，規(guī)模較大的斷裂構(gòu)造有NE向澴水?dāng)嗔押蜕坛?麻城斷裂，NW向新城-黃陂斷裂和襄樊-廣濟斷裂，斷裂構(gòu)造以逆沖斷層為主，多形成于背斜軸部和向斜兩翼；規(guī)模較大的褶皺有冷棚背斜、大磊山背斜、芳畈向斜和雙峰尖背斜。區(qū)內(nèi)侵入巖發(fā)育，主要受到晉寧期和燕山晚期巖漿巖侵位作用影響，以大規(guī)模中酸性巖漿侵入為特點（彭三國等,2012）。燕山期主要是斑狀黑云二長花崗巖，而新元古代巖漿巖以二長花崗巖和英云閃長巖為主，分布面積廣，還有部分（變）橄欖輝長巖沿北西向斷裂構(gòu)造分布。

區(qū)內(nèi)磁異常強度高，梯度變化大，以負異常為主（伴有正異常），高磁異常主要集中于廣水鷹咀山-曾家山，芳畈-四方山-上肖家灣-團山溝、磨刀山-樓子灣-黃草山、三房灣-土庫村等帶上，為變火山巖地層及黃麥嶺巖組分布區(qū)，兩側(cè)均有負磁異常伴生。區(qū)內(nèi)錳礦點、磁鐵礦點處于正高磁異常區(qū)帶的中心，這些異常區(qū)帶經(jīng)數(shù)據(jù)處理后，異常依然明顯。1∶5萬水系沉積物異常顯示Cu、Au、Ag、Pb、Zn、Mn、P等異?？傮w呈北西向、北東向分布，尤其在中華山背斜的周邊、雙峰尖背斜的周邊、青山口、芳畈及蘄春縣孫沖鄉(xiāng)三房灣一帶異常比較集中，其元素組合特征表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性。異常呈橢圓狀，長軸走向北西，主體位于研究內(nèi)，北東部稍出區(qū)外。主要異常元素為P、Mn，兩元素套合性好，均可見三級濃度分帶，如四方山-團山溝一帶濃集中心顯示兩元素峰值較高，分別為16100×10-6、22940×10-6；襯度較大，為4.66～6.55（圖2）。區(qū)內(nèi)各異常與已知礦床相吻合。

圖2 四方山-團山溝地質(zhì)圖（a）及HS7地區(qū)P（b）、Mn（c）綜合異常剖析圖

區(qū)域礦產(chǎn)比較豐富，非金屬、金屬礦產(chǎn)、貴金屬均有產(chǎn)出，非金屬礦產(chǎn)主要有螢石、石墨、重晶石等；金屬礦產(chǎn)有銅、鉛、鋅、磁鐵等；貴金屬有金、銀等。當(dāng)前區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)金銀礦床（點）約40處，銅礦點33處，中小型錳（磷）礦7處，金紅石小型礦床（點）各一處，螢石礦點2處。其中，錳（磷）礦床同屬于一個成礦序列，在成礦背景上具有相似性。鄂東北地區(qū)錳（磷）礦的形成，受到裂谷盆地、地層層位、沉積環(huán)境、構(gòu)造作用及表生風(fēng)化等多種地質(zhì)因素的控制。

2 鄂東北地區(qū)黃麥嶺巖組含錳巖系特征

黃麥嶺巖組廣泛分布于廣水—紅安一帶，是研究區(qū)主要的含錳地層，鷹咀山、四方山、團山溝、八里灣及孫沖錳礦床均產(chǎn)于該組地層中（圖3）。

圖3 鄂東北地區(qū)黃麥嶺巖組含錳地層柱狀對比圖

含錳巖系主要由白云母石英片巖、黑云母石英片巖、淺粒巖、硅質(zhì)大理巖、白云石大理巖及碳酸錳礦1～2層、磷礦1～3層，厚約130 m（圖2）。深部為碳酸錳礦床，淺部為氧化錳礦床。碳酸錳礦層厚度約2～21 m，以淺肉紅色為主，部分為淺灰白色。礦層頂板為白云母石英片巖，底板均為黑云母石英片巖，且黑云母石英片巖中夾雜著含磷的大理巖和淺粒巖。一般來說，錳礦層中含有一定的磷，呈現(xiàn)出Mn、P共生現(xiàn)象。氧化錳礦層厚約0.5～2 m，平均厚度約1 m，整體規(guī)模不大。礦層的礦石在地表為氧化錳礦石，錳品位較低，一般為5%～10%。

3 典型礦床地質(zhì)特征

目前，研究區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)錳（磷）礦床（點）10余處，本研究選取鷹咀山、四方山、團山溝及孫沖典型錳礦床（點）對鄂東北地區(qū)此類礦床成礦特征開展研究，其中四方山和團山溝為同一礦區(qū)的不同礦段，本文將其作為一個整體進行討論。

3.1 鷹咀山錳礦

礦床位于湖北省廣水市鷹咀山礦區(qū)，行政區(qū)劃隸屬廣水市十里河辦事處管轄。礦區(qū)內(nèi)出露地層為新元古代紅安巖群黃麥嶺巖組，巖石類型為千枚巖、淺粒巖、變粒巖、大理巖類及片巖類。褶皺、斷裂構(gòu)造較復(fù)雜。斷裂可分NW和NE兩組，規(guī)模較大。由于斷層和褶皺作用影響，形成了一些局部小褶曲，但多被后期構(gòu)造破壞而不完整。區(qū)內(nèi)巖漿活動以晉寧期和燕山晚期兩期侵入巖為主，晉寧期多為變基性巖，而燕山期以二長花崗巖為主，呈北西向狹長帶狀分布于中山口-小山口一線，出露面積2.8 km2。

鷹咀山錳礦體呈北西向展布，斷續(xù)出露長約15 km。主要賦存于新元古代紅安巖群黃麥嶺巖組中，根據(jù)礦（化）體出露及分布情況，將其劃分為3條錳礦體（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號）（圖4a）。Ⅰ號礦體位于鷹咀灣，呈層狀、似層狀及透鏡狀產(chǎn)出（圖5a-b），礦體連續(xù)性較好，延長約100 m，平均厚度6～10 m；礦體傾向北東，傾角18°～22°；含礦巖性為大理巖，圍巖以黑云母石英片巖為主；Mn品位介于25%～30%，平均品位為27%。Ⅱ號礦體位于鷹咀山，呈層狀產(chǎn)出（圖5c～d），延伸約185 m，平均厚度3.5～7.5 m；礦體傾向北東，傾角63°～67°；含礦巖性為大理巖，圍巖為黑云母石英片巖；鷹咀山礦體為磷、錳復(fù)合礦體，其中Mn平均品位14.4%，P2O5平均品位3.59%。Ⅲ號礦體位于278高地，呈層狀斷續(xù)產(chǎn)出，延伸約120 m，平均厚度2～3 m；礦體傾向南西206°～218°，傾角50°；含礦巖性為白云石大理巖，圍巖為黑云母石英片巖；Mn品位介于9%～12%，平均品位10.13%。礦石主要由碳酸錳礦石和氧化錳礦石組成（圖5e～f）；礦石礦物主要為菱錳礦、錳白云石、硬錳礦、鋇硬錳礦、軟錳礦等（圖5g～j），還有少量錳鋁榴石（圖5e）；脈石礦物主要為長石、石英、黑云母、綠泥石等。硬錳礦和鋇硬錳礦沿菱錳礦或錳白云石解理或邊緣分布（圖5g、i）；錳礦石中常見錳礦物與角閃石伴生，暗示錳質(zhì)可能與火山作用密切相關(guān)（圖5h）。此外磷灰石多呈粒狀或長柱狀與錳礦物伴生（圖5i），硬錳礦與軟錳礦伴生（圖5j）。礦石結(jié)構(gòu)主要有半自形—他形粒狀結(jié)構(gòu)、交錯結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)等；礦石構(gòu)造以塊狀和條帶狀構(gòu)造為主。

圖4 鄂東北地區(qū)錳礦床地質(zhì)簡圖

圖5 鷹咀山錳礦床礦體、礦石及顯微特征

3.2 四方山-團山溝錳礦

礦床位于湖北省孝昌縣四方山—黃陂區(qū)團山溝礦區(qū)，礦區(qū)及外圍出露地層主要為新元古代紅安巖群黃麥嶺巖組，巖石類型為淺粒巖、變粒巖、大理巖類、片巖類及斜長角閃巖。礦區(qū)構(gòu)造形態(tài)復(fù)雜，依其組合方式可分為北西向構(gòu)造帶和北東向構(gòu)造帶，二者均由一系列斷裂和褶皺組成。其中北西向是礦區(qū)的主要控礦構(gòu)造。巖漿巖主要有二長花崗巖、變流紋巖及少量脈狀巖石。

錳礦體呈北西向展布，斷續(xù)出露長約18 km。主要賦存于新元古代紅安巖群黃麥嶺巖組中，根據(jù)礦（化）體出露及分布情況，將礦區(qū)分為四方山礦段和團山溝礦段兩部分。四方山礦段西起何家灣，東至肖家灣，長約10 km。該礦段礦層均南西傾，傾角50°～60°。礦體圍巖有片巖、淺粒巖、大理巖。經(jīng)地表追索、探槽揭露和鉆探、物探綜合驗證，發(fā)現(xiàn)四方山礦段由3條礦體（Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號）組成（圖4b）。

Ⅱ號礦體：該礦體規(guī)模較大，最具代表性，位于四方山礦段北側(cè)何家灣一帶，呈層狀、似層狀、透鏡狀分布在片巖和大理巖中（圖6a），單礦體沿走向延伸約1.6 km，寬約1.0～9.0 m，與圍巖產(chǎn)狀一致。工程控制的礦層厚度多在3.43～10.18 m，平均厚度約6～7 m。Mn品位在13.58%～18.17%，平均為15%～20%。礦體圍巖主要為片巖和大理巖，礦體中有較強的黃鐵礦化蝕變現(xiàn)象。

圖6 四方山-團山溝錳礦床礦體、礦石及顯微特征

Ⅲ號礦體：礦體位于四方山礦段黃家東沖東-楊細溝-肖家灣一線，地表由TC111、TC120、TC108-1及CK124等工程控制，深部由Zk0601鉆孔控制。礦體長約2610 m，鉆孔控制斜深130 m，厚度0.55～2.11 m，平均厚度1.43 m，品位11.0%～27.24%，平均品位17.06%。礦體圍巖主要為片巖和大理巖，礦體中有較強的黃鐵礦化蝕變現(xiàn)象（圖6d）。

Ⅳ號礦體：礦體位于四方山礦段樊家灣東側(cè)一帶，呈層狀、似層狀及透鏡狀產(chǎn)出（圖6b），在地表斷斷續(xù)續(xù)出露，長約550 m，寬2.64～40 m，礦體平均厚度1.19～2.13 m，礦體產(chǎn)狀240°∠50°，錳品位介于15.73%～29.51%，平均品位20%，品位變化較為穩(wěn)定。

礦石結(jié)構(gòu)主要為粒狀結(jié)構(gòu)和交代殘余結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造為塊狀構(gòu)造和條帶狀構(gòu)造（圖6d～e）。礦石礦物主要有菱錳礦、錳方解石、硬錳礦、軟錳礦，脈石礦物有角閃石、黑云母、石英及石榴子石等（圖6d、j）。

團山溝礦段由5 條錳礦體和8 條磷礦體組成（圖4c），呈層狀、似層狀及透鏡狀分布在片巖和大理巖中，錳礦層長約257 m，平均水平厚度2 m，延深約233 m。傾向北東，傾角約70°，錳礦平均品位達到28.95%。錳礦層在后期遭受強烈褶皺變形，形成倒轉(zhuǎn)向形（圖6c），在褶皺轉(zhuǎn)折端加厚變富，富集機制可能是菱錳礦等成礦物質(zhì)在局部地段由于褶皺變形所引的塑性流動。礦石可劃分為碳酸錳礦石和氧化錳礦石兩類；礦石結(jié)構(gòu)主要有揉皺結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、共結(jié)邊結(jié)構(gòu)（圖6m～n）及半自形-他形結(jié)構(gòu)（圖6o），礦石構(gòu)造有塊狀構(gòu)造和條帶狀構(gòu)造（圖6f～i）；礦石礦物主要為菱錳礦、錳方解石、錳白云石、硬錳礦、軟錳礦、褐錳礦、黑錳礦等，脈石礦物為角閃石、黑云母、石英、石榴子石等（圖6f～h、k～l）。

3.3 孫沖錳礦

礦床位于湖北省蘄春縣孫沖礦區(qū)，礦區(qū)及外圍出露地層從古到新主要為大別巖群、紅安巖群、第四系，大別巖群以片麻巖類為主，紅安巖群主要有淺粒巖、變粒巖、大理巖類、片巖類及斜長角閃巖。礦區(qū)構(gòu)造形態(tài)復(fù)雜，斷裂構(gòu)造主要為NW向構(gòu)造，次級構(gòu)造為NE向展布。巖漿巖不發(fā)育，地表僅出露一些花崗巖脈和變基性巖脈（圖4d）。

孫沖錳礦體呈近東西向展布，斷續(xù)出露長約4.6 km。主要賦存于新元古代紅安巖群黃麥嶺巖組中，根據(jù)礦（化）體出露及分布情況，將該區(qū)分為三房灣礦段和土庫村礦段。其中，三房灣礦段礦體規(guī)模最大，位于劉家灣—鄭家灣一線，由4條錳礦體和3條磷礦體組成（圖4d），礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀產(chǎn)出（圖7a），長度達1.2 km，寬約2～10 m，礦體平均厚度0.68～2.32 m，礦體傾向南或南南東，傾角53°～65°，Mn最高品位26.88%，平均品位13.38%～25.67%。礦體圍巖主要為片巖和大理巖，礦體及頂?shù)装逯杏休^強的黃鐵礦化蝕變現(xiàn)象。礦石類型有碳酸錳礦石和氧化錳礦石（圖7b～c）；礦石礦物主要有錳方解石、硬錳礦、軟錳礦，脈石礦物主要為云母、石英和角閃石等礦物（圖7d～l），細粒菱錳礦在重結(jié)晶作用下形成粗粒菱錳礦（圖7d），錳礦石中常見角閃石成分層（圖7c、f）；礦石結(jié)構(gòu)有交代殘余結(jié)構(gòu)和粒狀結(jié)構(gòu)（圖7g～l），礦石構(gòu)造有塊狀構(gòu)造和條帶狀構(gòu)造。

圖7 孫沖錳礦床礦體、礦石及顯微特征

4 成礦規(guī)律及找礦標志

4.1 礦床空間分布規(guī)律

研究區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)錳磷礦床（點）9處，其中，大型錳磷礦1處，中小型錳磷礦床8處。區(qū)內(nèi)的礦床、礦點具有集中成帶分布特點，主要從廣水-紅安，經(jīng)過雙峰尖，到張家塝—蘄春縣，呈北西向帶狀分布。地層與構(gòu)造總體走向一致，且從以上礦床（點）分布特征來看，其主要受地層控制，錳磷礦床主要賦存于晚新元古代紅安巖群黃麥嶺巖組大理巖中。

4.2 成礦時代特征

湖北省地質(zhì)調(diào)查院（2014①）對黃麥嶺巖組含磷巖系之上的變酸性火山巖進行鋯石U-Pb測年，獲取的年齡值為（740±4.6）Ma。毛新武等（2016）對大磊山地區(qū)黃麥嶺巖組中的鈉長淺粒巖進行鋯石U-Pb定年，得到該變沉積巖中碎屑鋯石年齡主要集中于874～709 Ma，峰值為807 Ma，其中最年輕的碎屑鋯石年齡為709 Ma。劉曉春等（2005）對紅安群中雙峰尖巖體和高格巖體進行鋯石U-Pb年齡分析，認為紅安群的形成時代應(yīng)限制在825～630 Ma之間，時代置于中元古代。筆者最近在鷹咀山礦區(qū)黑云母石英片巖中也獲得最年輕的碎屑鋯石年齡為770 Ma。同處于鄂東北地區(qū)四方山-團山溝錳礦床中綠片巖（原巖為基性火山巖）的原巖年齡為（649±58）Ma（筆者待發(fā)表數(shù)據(jù)），表明該區(qū)火山-沉積作用時間為約650 Ma。以上研究資料表明，紅安巖群黃麥嶺巖組變質(zhì)沉積巖的原巖沉積時代應(yīng)為晚新元古代。前人研究表明新元古代是地質(zhì)歷史時期中重大轉(zhuǎn)折期之一，該階段至少有3件影響深遠的全球性地質(zhì)事件，包括Rodinia超大陸裂解、Sturtian冰期-間冰期轉(zhuǎn)換，大規(guī)模鐵錳成礦事件，這些事件之間可能具有內(nèi)部聯(lián)系（余文超等，2016）。新元古代南華紀是繼古元古代之后又一個全球重要的成錳時期，其中幾個大型錳礦產(chǎn)地集中在南非、澳大利亞、巴西、印度和中國（嚴旺生和高海亮，2009）。新元古代（1000～570 Ma）記錄了超大陸的拼合和裂解（Rodinia-羅迪尼亞,Kanatia-卡娜蒂亞），以及反復(fù)的冰川周期，由此產(chǎn)生了鐵錳礦床（Roy，2006）。從區(qū)域構(gòu)造演化來看，該沉積事件應(yīng)該對應(yīng)于Rodinia超大陸裂解的時間。很可能的是，晚新元古代隨著在Rodinia超大陸裂解，揚子北緣逐漸由陸間裂谷向洋盆演化，形成了一套含錳的火山-沉積巖系。

4.3 主要控礦因素分析

4.3.1 地層

鄂東北地區(qū)錳（磷）礦化帶分布嚴格受晚新元古代黃麥嶺巖組泥質(zhì)細碎屑巖-碳酸鹽巖建造控制。黃麥嶺巖組的不同巖類組合，影響著錳、磷的富集程度，不同巖性的磷、錳元素含量情況證實二長淺粒巖和不純大理巖類巖石的磷、錳元素含量相對較高（楊俊敏,2015;尤靜靜等,2020b）。錳（磷）礦化帶內(nèi)錳磷礦體產(chǎn)出受到巖性控制，地表槽探和鉆探工程揭露出錳礦體主要產(chǎn)于大理巖及其上下附近，而其它層位少有礦體產(chǎn)出，這也反映出錳磷礦體的產(chǎn)出受碎屑巖沉積向碳酸鹽類沉積的巖性過渡帶控制。因此，含錳礦化大理巖可作為本區(qū)錳礦找礦標志之一。

4.3.2 構(gòu)造

古構(gòu)造不僅控制著古地理環(huán)境的形成與演化，同時也控制著沉積建造的發(fā)育。沉積成巖期構(gòu)造與地球系統(tǒng)演化密切相關(guān)。張飛飛（2014）研究認為早元古代晚期到新元古代晚期，華北板塊、勞亞及西伯利亞板塊是連在一起的，而揚子板塊處在羅迪尼亞超大陸重建的中心位置，位于澳大利亞和勞亞板塊之間。地幔柱擾動使得羅迪尼亞超大陸于～820 Ma開始裂解，直到700 Ma全面裂解（Li et al.,2003），揚子板塊成為古太平洋中一個陸島，其邊緣分布著一系列南華裂谷盆地。

大別運動使得該地區(qū)大悟-孝昌-黃陂地區(qū)全面褶皺上升，形成冷棚-大磊山-雙峰尖古隆起帶，它呈北西-南東向延伸。在整個地史時期隨著桐柏-大別造山帶經(jīng)歷多旋回構(gòu)造運動，冷棚-大磊山-雙峰尖古隆起也在不斷演化。隆起逐漸演化為山系，在山系兩側(cè)形成不同性質(zhì)的沉積盆地（陳竹英和蔣禮賢,1989）。晉寧運動（800～600 Ma）使得揚子板塊及北緣形成裂谷盆地。大量研究表明揚子板塊周緣錳礦床成礦時代集中于700 Ma，這一時期大地構(gòu)造運動特征和時代可以與Rodinia超大陸裂解作對比（何志威等,2016）。揚子板塊及裂谷控制著新元古代磷礦、錳礦等沉積礦產(chǎn)的分布。鄂東北地區(qū)正處在揚子板塊北緣，正是北緣一系列北西向裂谷盆地控制了鄂東北地區(qū)錳、磷礦床的形成。改造期構(gòu)造主要表現(xiàn)在大陸俯沖和陸陸碰撞。劉曉春等（2015）認為中生代大規(guī)模巖漿侵位和構(gòu)造擠出，導(dǎo)致桐柏-大別高壓/超高壓變質(zhì)地體出露于地表和東寬西窄的構(gòu)造格局。錳礦體在空間上受構(gòu)造擠壓變質(zhì)變形，其空間形態(tài)復(fù)雜多樣。

4.3.3 成礦后區(qū)域變質(zhì)改造

主要表現(xiàn)在礦床形成之后受區(qū)域變質(zhì)作用影響。鷹咀山、四方山-團山溝及孫沖錳礦床在大地構(gòu)造上位于揚子板塊和華北板塊之間的桐柏-大別造山帶，賦礦巖系為紅安巖群黃麥嶺組基性火山-沉積建造，后期遭受綠片巖相和低級角閃巖相的區(qū)域變質(zhì)作用，形成千枚巖、綠泥鈉長石英片巖、白云母石英片巖、黑云母石英片巖、大理巖、變粒巖和淺粒巖等。研究區(qū)殘留的原始沉積結(jié)構(gòu)構(gòu)造較為明顯，如變余層理構(gòu)造，片巖和千枚巖保留了原始泥巖、砂巖及粉砂巖的層理構(gòu)造特征；變余粒狀結(jié)構(gòu)也很明顯，片巖中石英顆粒被一些黏土礦物膠結(jié)，原始沉積作用特征明顯。巖石中形成的石榴石、綠泥石、絹云母等新生礦物，礦石中錳鋁榴石、褐錳礦、黑錳礦以及所顯示的具有變質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征均表明錳礦層遭受了區(qū)域變質(zhì)作用為主的改造富集成礦作用。二疊紀—三疊紀的大陸俯沖和陸陸碰撞，形成了桐柏-大別高壓/超高壓變質(zhì)地體（劉曉春等,2015），同時導(dǎo)致了基底巖石的變質(zhì)變形作用，也使之前形成的沉積型錳礦床發(fā)生了變質(zhì)作用，形成變質(zhì)型錳礦床。因此可以將鄂東北地區(qū)錳礦床歸屬于沉積—變質(zhì)礦床類型。

4.3.4 成礦后構(gòu)造-巖漿改造及保存

主要表現(xiàn)在鄂東北地區(qū)錳礦體的定位以及礦體形態(tài)是變形破壞。中生代晚期（140～120 Ma）大規(guī)模巖漿侵入和構(gòu)造擠出，使得桐柏-大別造山帶出露于地表，且遭受風(fēng)化剝蝕作用，同時使早先形成的錳（磷）礦層被改造和破壞，受褶皺和斷裂構(gòu)造的雙重作用影響。褶皺作用不僅造成礦層隨地層褶皺變形，而且礦（化）帶呈不連續(xù)的層狀、似層狀或透鏡狀分布，同時在剖面上礦化帶和礦體多呈不連續(xù)的多層帶狀分布。斷裂構(gòu)造表現(xiàn)為對礦體切割位移破壞，同時也使深部原生礦石的氧化程度加深。槽探和鉆探結(jié)果表明深部原生碳酸錳礦石的錳品位相對較地表氧化礦石較低，這表明成礦后的開放環(huán)境的表生氧化作用對地殼淺部富錳礦的形成起到一定的積極影響。

4.4 找礦標志

本文具有多年地質(zhì)調(diào)查工作成果積累，通過對研究區(qū)內(nèi)典型錳磷礦床（鷹咀山、四方山-團山溝、孫沖等）成礦地質(zhì)特征總結(jié)，認為該區(qū)尋找錳磷礦床具有較好的找礦潛力。目前已探明的資源量相對較小，仍需分析主要控礦要素、結(jié)合物化探異常特征等，在多個方向?qū)崿F(xiàn)找礦突破。

本文總結(jié)出研究區(qū)沉積變質(zhì)型錳礦床找礦標志如下。

（1）晚新元古代的泥質(zhì)碎屑巖—碳酸鹽巖建造控制著錳礦（化）帶的空間分布，其中碎屑巖向碳酸鹽巖過渡帶是錳礦體賦存的有利部位。不純的大理巖和鈣質(zhì)石英云母片巖可作為本區(qū)錳礦找礦標志之一。

（2）研究區(qū)內(nèi)錳與磷共生，在同一成礦空間內(nèi)錳、磷存在“同層消長、異層協(xié)同”的空間變化規(guī)律，具體表現(xiàn)在獨立錳、磷礦體中Mn、P品位值均呈明顯的負相關(guān)，而同空間上的磷、錳礦層之間Mn、P成礦元素呈明顯正相關(guān)（圖8），二者可互為找礦標志。

圖8 四方山-團山溝錳礦帶中Mn、P元素對應(yīng)關(guān)系

（3）區(qū)內(nèi)礦床（點）均有對應(yīng)顯示航磁異常和水系沉積物地球化學(xué)異常，且具有面積較大，強度較高，濃集中心明顯等特征。物化探異常是尋找錳磷礦床的重要標志，且以P、Mn元素為主的地球化學(xué)異常及△T負異常相吻合的部位是錳礦體賦存的有利地段。

5 找礦潛力分析

鄂東北地區(qū)沉積變質(zhì)型錳礦床主要產(chǎn)于桐柏-大別造山帶，含錳巖系斷續(xù)出露長200多公里，為湖北省內(nèi)重要的錳成礦地區(qū)之一。鄂東北地區(qū)將是湖北省錳礦重要的找礦潛力區(qū)。區(qū)內(nèi)錳成礦具有分片區(qū)、集中產(chǎn)出的特征，其中在四方山-團山溝和孫沖等地區(qū)為錳礦重點找礦區(qū)。

5.1 四方山-團山溝錳礦找礦潛力區(qū)

區(qū)內(nèi)通過槽探工程揭露和鉆探工程驗證，已圈出24條錳礦體和17條磷礦體，其中3個錳主礦體長度介于770～2610 m，平均厚度為0.70～1.64 m，平均品位在17.06%～19.36%之間；磷礦體長度介于100～695 m間，平均厚度為0.70～5.90 m，平均品位在5.69%～10.20%之間。礦體多呈層狀、似層狀及透鏡狀產(chǎn)出，沿北西向延伸。其中Ⅱ號錳礦體位于四方山-團山溝礦區(qū)北段何家灣一帶，聯(lián)合地質(zhì)剖面圖，可明顯反映出錳礦體在空間上呈層狀-似層狀分布特征（圖9）。

圖9 四方山-團山溝Ⅱ號礦體聯(lián)合勘探線剖面圖

根據(jù)構(gòu)造和礦化特征綜合分析：（a）沿走向方向普遍是單斜產(chǎn)出，垂向上地表淺部（～-50 m）構(gòu)造相對較弱，多以單斜層發(fā)育弱變形為主，而深部褶皺構(gòu)造復(fù)雜，變質(zhì)變形較強；（b）沿走向方向礦體規(guī)模越來越小，特別是31線錳礦體規(guī)模較小，鉆孔Zk3101以100 m斜深控制Ⅱ號錳礦體，厚度約0.5m，而北邊55線錳礦體規(guī)模較大，鉆孔Zk5501和Zk5503分別控制礦體厚度為1.40 m和0.71 m；（c）中間39線鉆孔Zk3901以100 m斜深控制Ⅱ號錳礦體，厚度1.40 m，垂向上錳礦化體主要集中在-50～100 m。因此，Ⅱ號錳礦體沿北西向礦化越來越好，礦體規(guī)模越來越大，品位越來越高；越往深部北西向礦體規(guī)模越來越大，特別是55線北側(cè)及55線與39線之間是錳礦找礦潛力區(qū)之一。

5.2 孫沖錳礦找礦潛力區(qū)

區(qū)內(nèi)通過槽探工程揭露和鉆探工程驗證，已圈出12條錳礦體和11條磷礦體，單工程錳礦體厚度為0.64～2.32 m，品位在15.20%～25.67%之間；單工程磷礦體厚度為1.04～7.03 m，品位在8.02%～13.32%之間。錳磷礦體多呈層狀、似層狀及透鏡狀產(chǎn)出，沿北西向延伸。錳礦層走向上的變化特點在聯(lián)合勘探線剖面（圖10）上反映較清楚，主要以單斜產(chǎn)出，局部會發(fā)生褶皺彎曲變形。礦體厚度與含錳巖系厚度呈正相關(guān)，含錳巖系厚度越大，礦體厚度也越大。礦體沿南西向規(guī)模相對較好，而沿北東向礦體規(guī)模較小，礦石品位較低。在垂向上，礦體主要集中在-50～-200 m高程上，深部未見成規(guī)模的礦體，即礦體主要賦存于-100～-160 m范圍內(nèi)。在11線和5線處大理巖規(guī)模較大，礦體厚度大，品位較高。因此孫沖三房灣礦段沿南西向呈現(xiàn)出良好的錳礦找礦前景。

圖10 孫沖錳礦床聯(lián)合勘探線剖面圖

6 結(jié)論

（1）鄂東北鷹咀山、四方山-團山溝、孫沖錳礦等均產(chǎn)于紅安巖群黃麥嶺巖組的片巖及大理巖內(nèi)，礦石類型主要為氧化錳礦石和碳酸錳礦石，礦床成因為沉積變質(zhì)型錳礦床；揚子板塊北緣北西向裂谷盆地控制著錳礦床的分布，區(qū)域變質(zhì)作用和后期的構(gòu)造-巖漿對成礦具改造-富集作用。

（2）新元古代不純的大理巖和鈣質(zhì)石英云母片巖、錳、磷“同層消長、異層協(xié)同”的空間變換規(guī)律、P-Mn元素地球化學(xué)異常及△T負異常是研究區(qū)內(nèi)錳礦重要找礦標志。

（3）預(yù)測出四方山礦段北側(cè)何家灣一帶及孫沖三房灣礦段西南側(cè)將出現(xiàn)較厚大的、品位較高的錳礦體，區(qū)內(nèi)找礦潛力較大。

致謝感謝湖北省地質(zhì)局第六地質(zhì)大隊陳松院長、鄒院兵主任、劉興平總工，楊年浩工程師及劉錦明工程師等對我們工作的支持和指導(dǎo)，感謝中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）資源學(xué)院劉銳教授和楊振講師的指導(dǎo)，感謝評審專家提出的寶貴建議，感謝在此地做出貢獻的專家、學(xué)者，在此謹向他們致以誠摯的謝意和崇高的敬意。同時也非常感謝在此期間密切合作的伙伴們。

注 釋

①湖北省地質(zhì)調(diào)查院.2014.1∶5萬宋埠幅（H50E006004）、新洲縣幅（H50E007004）、淋山河幅（H50E008004）、團風(fēng)鎮(zhèn)幅（H50E009004）區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告[R].

② 湖北省地質(zhì)局第六地質(zhì)大隊.2017.鄂東北地區(qū)錳磷礦產(chǎn)地及含錳建造調(diào)查科研項目2017年度工作方案[R].