鄂東北孫沖錳礦床地質(zhì)特征及找礦前景

尤靜靜，蔣之飛，陳 松，楊載熙，劉 銳

(1. 湖北省地質(zhì)局 第六地質(zhì)大隊(duì)，湖北 孝感 432000； 2. 中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院，湖北 武漢 430074)

0 前 言

鄂東北孫沖錳礦地理坐標(biāo)為東經(jīng)115.523 0°～115.545 2°，北緯30.243 9°～30.260 1°，轄屬湖北省蘄春縣。本區(qū)處于鄂東北地區(qū)廣水—孝昌—黃陂—蘄春元古代沉積變質(zhì)錳礦遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)[1]，結(jié)合以往區(qū)內(nèi)基礎(chǔ)地質(zhì)工作成果，以及自2018年以來湖北省地質(zhì)局第六地質(zhì)大隊(duì)開展的湖北省蘄春縣孫沖礦區(qū)錳礦預(yù)查以及綜合研究工作，認(rèn)為研究區(qū)錳礦具有較大的找礦潛力。因此，本文在已有工作基礎(chǔ)上，對區(qū)內(nèi)的地質(zhì)特征、控礦因素、找礦標(biāo)志以及找礦前景進(jìn)行了研究探討，旨在為該區(qū)及周邊類似礦床的勘查工作提供借鑒。

1 礦區(qū)地質(zhì)

1.1 地層

孫沖錳礦區(qū)位于湖北省東南部蘄春縣北東直距約60 km的孫沖和大竹沖一帶，出露地層主要為前寒武紀(jì)變質(zhì)巖系，有古元古界大別巖群、新元古界紅安巖群黃麥嶺組及第四系(見圖2)[7]，其中紅安巖群黃麥嶺巖組是本區(qū)的賦礦層位，約占區(qū)內(nèi)總面積的90%以上。根據(jù)巖性組合、原巖性質(zhì)及區(qū)域?qū)Ρ忍卣鲗^(qū)內(nèi)黃麥嶺巖組劃分為上下兩段。

黃麥嶺巖組上段(Pt3h2)：廣泛分布于孫沖倒轉(zhuǎn)復(fù)向斜核部和三房灣倒轉(zhuǎn)向斜兩翼，在區(qū)內(nèi)出露廣泛。巖性主要為二云斜長變粒巖、黑云角閃斜長變粒巖、厚層狀大理巖、白云母斜長變粒巖夾白云母石英片巖等，原巖為一套碎屑巖—碳酸巖組合，總體走向呈北東向或近東西向，傾向南、南東，傾角40(°)～70(°)。北部與大別巖群呈斷層接觸。

1 第四系；2 新元古界紅安群黃麥嶺組上段；3 新元古界紅安群黃麥嶺組下段；4 古元古界大別巖群；5 片麻狀二長花崗巖；6 片麻狀黑云二長花崗巖；7 片麻狀二云二長花崗巖；8 變基性巖；9 花崗斑巖脈；10 磷灰?guī)r；11 斷層；12 韌性剪切帶；13 水系沉積物異常；14 研究區(qū)位置

1 第四系；2 新元古界紅安群黃麥嶺組上段；3 新元古界紅安群黃麥嶺組下段；4 古元古界大別巖群；5 變基性巖；6 花崗斑巖脈；7 花崗細(xì)晶巖脈；8 實(shí)測及推測斷層；9 地質(zhì)界線；10 含磷錳礦層；11 錳礦體及編號

黃麥嶺巖組下段(Pt3h1)：出露于礦區(qū)中部三房灣倒轉(zhuǎn)向斜核部三房灣—鄭家灣—曹家灣一帶，平面上呈一個(gè)橫臥的“U”型。其為本區(qū)主要的含錳地層，賦礦巖性主要有含錳白云石大理巖、含錳二云片巖。原巖為一套淺海斜坡相(或海盆)化學(xué)沉積和含泥質(zhì)碎屑巖類。總體走向北東東或近東西向，傾向整體向南或南南東，傾角42(°)～67(°)。該段是區(qū)內(nèi)磷、錳礦的主要賦礦層位(見圖2)。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)受區(qū)域上北西向和北東向剪切帶或深大斷裂帶所圍限，區(qū)內(nèi)發(fā)育有近東西向韌性剪切帶(F1)，3條左行走滑斷層即楊家灣斷層(F2)、劉家灣斷層(F3)和何家灣斷層(F4)。

此外，礦區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造較為發(fā)育，整體呈現(xiàn)為一倒轉(zhuǎn)向斜構(gòu)造，區(qū)域上屬孫沖倒轉(zhuǎn)復(fù)向斜的一部分，向斜南北兩冀地層均為紅安巖群黃麥嶺巖組上段，總體傾向110(°)～170(°)，傾角58(°)～62(°)，南冀為倒轉(zhuǎn)冀，核部為紅安巖群黃麥嶺巖組下段，總傾向110(°)～160(°)，傾角55(°)～70(°)。褶皺樞紐呈北東東—近東西向展布。區(qū)內(nèi)磷錳礦主要賦存于向斜近核部黃麥嶺巖組下段中。根據(jù)已有工程揭露分析，錳礦體遭受了強(qiáng)烈的褶皺變形。

1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖不發(fā)育，僅見不同時(shí)期的脈巖出露，巖性主要有花崗斑巖脈、花崗閃長斑巖脈和變基性巖脈等，侵入到紅安巖群黃麥嶺巖組中，寬3～10 m不等，走向大致為近東西向或北東東向，多為順層侵入，與圍巖產(chǎn)狀基本一致，酸性巖脈區(qū)內(nèi)出露長度最長約2.8 km，變基性巖脈地表多呈透鏡狀。

2 礦床地質(zhì)

2.1 含錳巖系特征

黃麥嶺巖組下段(Pt3h1)俗稱“含錳巖系”[8]，是孫沖錳礦床的賦礦層位(見圖2)。該含磷錳巖系巖性組合主要有：(磷錳礦化)黑(白)云母石英片巖、(磷錳礦化)二云石英片巖、(磷錳礦化)黑云片巖、(磷礦化)二云斜長變粒巖、(磷錳礦化)大理巖和錳土等，其中錳礦主要產(chǎn)出于大理巖及其附近圍巖中。

通過地表追索與槽探工程控制，已發(fā)現(xiàn)該含磷錳建造中至少存在上、下兩個(gè)含磷錳礦層(見圖2)，其中上含礦層寬度約60～180 m，長度約5.29 km，產(chǎn)狀與圍巖基本一致，平面圖上呈“S”形展布，兩端自然尖滅，總體傾向南東或南西；下含礦層寬度約30～50 m，長度約2.26 km，產(chǎn)狀與圍巖基本一致，平面圖上呈“S”形展布，總體傾向南東或南西。

2.2 主要礦體特征

研究區(qū)共圈定錳礦(化)體16條，磷礦體11條。錳礦體多呈似層狀，長約110～540 m，厚度0.63～6.20 m，單工程平均品位為10.51%～28.34%，最大控制斜深106 m；磷礦體主要呈層狀、似層狀，長260～1 260 m，厚度1.04～13.23 m，單工程平均品位5.16%～13.31%，最大控制斜深130 m。其含礦圍巖巖性主要為二云石英片巖、二云片巖和白云石大理巖?，F(xiàn)將主要錳礦體特征介紹如下。

1)MnⅠ號錳礦體：呈脈狀、似層狀，其走向北東向，傾向南，傾角45(°)～69(°)，產(chǎn)狀與圍巖基本一致。礦體地表出露長度約300 m，寬約1～3 m，厚度0.89～1.56 m，Mn平均品位10.74%～25.38%，礦體中間被第四系掩蓋，東西兩端根據(jù)地表錳礦化情況自然尖滅。后期的巖脈順層侵入，對該礦體有部分影響作用。已有鉆孔顯示，礦體有向深部穩(wěn)定延伸的趨勢。

2)MnⅡ號錳礦體：礦體呈脈狀、透鏡狀和似層狀，走向近東西向，傾向南或南南西，傾角57(°)，產(chǎn)狀與圍巖基本一致。礦體地表可見長度約600 m，寬3～5 m，厚度0.99～1.3 m，Mn最高品位22.12%，平均品位10.93%～19.72%。已有鉆孔顯示，礦體有向深部穩(wěn)定延伸且厚度具有增大趨勢。

3)MnⅢ號錳礦體：呈似層狀，整體走向北東東向，傾向南或南南東，傾角53(°)～65(°)，順層產(chǎn)出，產(chǎn)狀與圍巖基本一致。礦體地表可見長度大于1 200 m，寬約2～10 m，厚度0.68～2.32 m，Mn最高品位26.88%，平均品位13.38%～25.67%。礦體局部被第四系所掩蓋，錳礦化延續(xù)較為穩(wěn)定，標(biāo)志層明顯。

2.3 礦石特征

礦區(qū)內(nèi)錳礦石類型主要大理巖型錳礦石。礦石礦物主要為菱錳礦、軟錳礦和硬錳礦等，脈石礦物主要為石英、白云母、方解石、白云石和錳鋁榴石等(見圖3a、b、c)。礦石結(jié)構(gòu)主要有他形—半自形結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)等，礦石構(gòu)造主要有致密塊狀、條帶狀構(gòu)造，部分氧化礦石呈松散狀、粉末狀、土狀和孔狀構(gòu)造(見圖3d、e、f)。

3 控礦因素

3.1 地層、巖性與成礦

研究區(qū)錳礦主要賦存于新元古界紅安巖群黃麥嶺巖組變質(zhì)巖(硅質(zhì)大理巖)中，局部剝露至地表經(jīng)歷表生富集作用。磷錳礦層多呈互層關(guān)系，呈現(xiàn)出一種錳多則磷少的組分規(guī)律。含錳巖系為一套濱淺海斜坡相(或海盆)碳酸鹽巖、碎屑泥質(zhì)(砂)巖為主的建造，標(biāo)志層明顯，層位延伸較穩(wěn)定。錳礦層的形成及礦層厚度的變化嚴(yán)格受含錳巖系的控制。含錳巖系大理巖厚的地段，錳礦層厚度亦大；反之，則錳礦層厚度變薄。因此，紅安巖群黃麥嶺巖組的含錳大理巖及其圍巖層位是找礦的目標(biāo)層位。

3.2 構(gòu)造與成礦

該區(qū)歷經(jīng)多期復(fù)雜的構(gòu)造活動，其中以褶皺構(gòu)造為主。磷錳層處于秦嶺褶皺系桐柏—大別中間隆起帶大別山復(fù)背斜浠水褶皺束仙人臺—孫沖倒轉(zhuǎn)復(fù)式向斜北翼之三房灣倒轉(zhuǎn)向斜近核部，礦體產(chǎn)狀、形態(tài)受褶皺構(gòu)造控制發(fā)生了強(qiáng)烈的褶皺變形，在走向上呈有串珠狀、石香腸狀展布特征，因此褶皺構(gòu)造具有明顯的控制作用。

Ps 硬錳礦；Pyt 軟錳礦；Rds 菱錳礦；Sps 錳鋁榴石；Ap 磷灰石

3.3 巖脈與成礦

研究區(qū)內(nèi)僅有少量脈巖出露，后期的巖脈順層侵入，對該礦體產(chǎn)生了不同程度的破壞作用。

4 錳礦床成因及找礦標(biāo)志

4.1 錳礦床成因

孫沖錳礦位于揚(yáng)子北緣鄂東北地區(qū)團(tuán)山溝式沉積變質(zhì)型錳礦帶最東端，礦體產(chǎn)于黃麥嶺組變質(zhì)地層中且受層控特征明顯，錳礦物主要為菱錳礦、軟錳礦、硬錳礦和錳鋁榴石等，屬典型的沉積變質(zhì)型礦床[9]。現(xiàn)有研究成果表明：錳礦與碳酸鹽巖關(guān)系極為密切，區(qū)內(nèi)磷錳礦層多呈互層關(guān)系，呈現(xiàn)出一種錳多則磷少的組分規(guī)律，反映了在磷錳礦原始沉積過程中，發(fā)生過多次海進(jìn)和海退。在新元古代古陸塊形成階段，大別地塊處于相對穩(wěn)定的淺海沉積環(huán)境中，沉積了一套富含磷錳質(zhì)的巖石，巖性主要為碳酸鹽巖、頁巖、黑色頁巖及含碳質(zhì)富磷錳砂質(zhì)碎屑沉積巖[10-12]，形成了以原生菱錳礦為代表的礦石礦物，古地理環(huán)境屬于濱淺海弱氧化—還原沉積環(huán)境。后經(jīng)受漫長復(fù)雜的變質(zhì)變形過程以及風(fēng)化作用等的影響[13-18]，剛性的菱錳礦化大理巖局部被構(gòu)造應(yīng)力擠斷、拉斷，因而在空間上多呈透鏡狀。地表出露的菱錳礦化大理巖因遭受強(qiáng)烈的化學(xué)風(fēng)化淋濾作用，菱錳礦風(fēng)化成為黑色的軟錳礦、硬錳礦，其碳酸鹽成分流失所形成的大量孔洞有利于氧化錳礦物的富集，從而形成了錳品位明顯相對較高的黑色錳土層。

4.2 找礦標(biāo)志

1)化探異常標(biāo)志

在區(qū)域內(nèi)開展1∶5萬水系沉積物地球化學(xué)測量，圈出了6處化探異常，其中三房灣錳異常區(qū)，屬甲2類異常，位于孫沖倒轉(zhuǎn)復(fù)向斜的兩冀，與研究區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的錳礦(化)體相對應(yīng)，異常平面形態(tài)呈橢圓形，南北向展布，面積2.01 km2，平均含量700×10-6，最高含量1 000×10-6，襯度1.75。通過前期礦產(chǎn)勘查工作，在異常區(qū)含錳層位中初步圈出了多個(gè)錳礦體，顯示區(qū)內(nèi)化探異常具有較好的指導(dǎo)意義。

2)地層巖性標(biāo)志

目前勘查成果中發(fā)現(xiàn)黃麥嶺組下段是研究區(qū)含錳的重要賦存部位，典型采坑、剖面以及深部鉆孔中出露的礦層及其圍巖類型按其礦物成分可分為片巖類和大理巖類，其中含錳大理巖是最重要的含礦巖性。因此，可以把黃麥嶺組地層作為尋找研究區(qū)錳礦的重要標(biāo)志層，含錳大理巖作為主要的找礦標(biāo)志。

5 找礦前景

通過現(xiàn)階段的礦產(chǎn)勘查成果表明，在蘄春孫沖三房灣一帶，地表控制的錳礦體的規(guī)模有所擴(kuò)大，其南部割藤坳—葡萄坳一帶存在著地表厚而且連續(xù)的大理巖—片巖磷錳礦層，沿走向延伸亦較為穩(wěn)定，該磷錳礦(化)層位與北部的三房灣礦段含磷錳建造應(yīng)屬于復(fù)式褶皺構(gòu)造中的同一含磷錳建造，且該地段與1∶5萬水系沉積物地球化學(xué)錳異常較為吻合，因此通過目前錳礦勘查工作顯示，三房灣外圍割藤坳—葡萄坳一帶具有較好的找礦前景。

礦區(qū)地表及深部鉆孔ZK1501、ZK501等驗(yàn)證資料顯示，錳礦體形態(tài)復(fù)雜，主要受褶皺形態(tài)控制，所見含礦層位與地表礦體對應(yīng)關(guān)系較好，地表礦體向深部有穩(wěn)定延伸，且厚度具有增大趨勢。地表錳礦體普遍遭受揉皺、褶皺變形，深部鉆孔中局部同樣可見較強(qiáng)的塑性變形特征；層位產(chǎn)狀總體較為穩(wěn)定，局部變化較大，可能受區(qū)域褶皺構(gòu)造和地形切割影響，不同地段礦體形態(tài)存在差異?？偟膩碚f，綜合以往勘探線剖面資料，認(rèn)為該礦區(qū)礦體普遍存在褶皺等變形特征(見圖4)，在深部的褶皺轉(zhuǎn)折端，礦體容易疊加增厚，具有發(fā)現(xiàn)富大礦體的找礦前景。

圖4 礦區(qū)聯(lián)合勘探線剖面

6 結(jié) 論

1)孫沖錳礦位于揚(yáng)子北緣鄂東北地區(qū)團(tuán)山溝式沉積變質(zhì)型錳礦帶最東端，新元古界紅安巖群黃麥嶺下段為其賦礦層位，賦礦圍巖主要為大理巖。礦體呈脈狀、透鏡狀、似層狀，地表延伸較穩(wěn)定，受褶皺構(gòu)造控制明顯。

2)該錳礦床是在1∶5萬化探異常查證基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)的礦床，區(qū)內(nèi)地層、化探異常等找礦標(biāo)志明顯，且錳礦化帶層位、厚度較為穩(wěn)定，受褶皺構(gòu)造控制強(qiáng)烈，在深部的褶皺轉(zhuǎn)折端具有尋找富大礦體的前景。研究區(qū)周邊及外圍地區(qū)發(fā)現(xiàn)有地表厚而且連續(xù)的大理巖—片巖磷錳礦層，該區(qū)以往錳礦勘查工作及研究較為薄弱，需進(jìn)一步重視，具有較好的找礦前景。