貴州松桃寨郎溝錳礦床地質(zhì)特征與找礦標(biāo)志

馮開友，曾俊芳，金廷福，楊俊

（1.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一〇三地質(zhì)大隊(duì),貴州銅仁554300；2.貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院,貴州畢節(jié)551700）

1 引言

寨郎溝錳礦位于松桃縣城南西方向平距約42km的烏羅鎮(zhèn)寨郎溝，屬楊立掌錳礦的一部分，屬大塘坡式錳礦。貴州省地礦局一〇三地質(zhì)大隊(duì)于1965年開展面上錳礦普查時發(fā)現(xiàn)，1977-1983年開展了普詳查工作并編制了報(bào)告，2004年開始設(shè)置采礦權(quán)，至今僅開展少量礦山地質(zhì)工作，研究程度低。而區(qū)域錳礦成礦條件十分有利，周邊區(qū)域一直是貴州省地礦局錳礦找礦的重點(diǎn)區(qū)域。與此同時人們對該類錳礦成因認(rèn)識又各有不同，有生物成因[1-2]、海底火山噴發(fā)—沉積錳礦[3]、濁流沉積有關(guān)[4]、熱水沉積[5]、盆內(nèi)海底擴(kuò)張活動帶含錳熱水的“內(nèi)源外生”[6]、錳成礦與“雪球地球”事件有關(guān)[7]、古天然氣滲漏沉積成礦[8]。因此，有必要對寨郎溝錳礦進(jìn)行礦床地質(zhì)特征研究，分析礦床成因、控礦因素，提出幾點(diǎn)找礦標(biāo)志，以指導(dǎo)該地區(qū)下一步找礦工作。

2 區(qū)域地質(zhì)背景

按照華南南華紀(jì)錳礦成礦區(qū)帶劃分[9]，寨郎溝錳礦位于南華裂谷盆地錳礦成礦區(qū)，武陵錳礦成礦帶，石阡-松桃-古丈錳礦成礦亞帶,受松桃李家灣-高地-道坨地塹盆地控制（圖1）；按照全國成礦區(qū)帶的劃分[10]，屬于濱太平洋成礦域(Ⅰ-4)的揚(yáng)子成礦省(Ⅱ-15)，三級成礦單元中屬于上揚(yáng)子中東部(臺褶帶)PbZnCuAgFeMnHgSb磷鋁土礦硫鐵礦成礦帶(Ⅲ77)。

圖1 黔渝湘毗鄰區(qū)南華紀(jì)早期武陵次級裂谷盆地構(gòu)造古地理圖[9]

寨郎溝錳礦大地構(gòu)造位置處于五級分區(qū)中的銅仁開闊復(fù)式褶皺變形區(qū)，構(gòu)造樣式為阿爾卑斯型,走向主要呈NNE-NE向。其中斷裂主要包括楊立掌、石塘和冷水溪等斷裂，褶皺包括梵凈山、涼風(fēng)坳背斜以及猴子坳向斜，出露有青白口系-奧陶系和第四系地層（圖2）。

圖2 寨郎溝錳礦區(qū)域地質(zhì)圖

3 礦區(qū)地質(zhì)特征

3.1 地層

礦區(qū)位于梵凈山穹狀背斜北東端，地層走向呈NW-SE向，傾向NE，傾角35°～60°。出露地層從青白口系清水江組至寒武系杷榔組均有出露，以及零星分布的第四系。其中鐵絲坳組與下伏地層清水江祖為不整合接觸，其余均為整合接觸（圖3）。現(xiàn)由老至新概述如下：

圖3 寨郎溝錳礦礦區(qū)地質(zhì)及工程分布圖

清水江第一段：下部為板巖、粉至粗砂巖；上部為凝灰質(zhì)板巖、粉砂質(zhì)板巖、粉至粗砂巖、含凝灰質(zhì)砂及凝灰?guī)r，厚度大于282m。

清水江第二段：下部為板巖、含粉砂質(zhì)絹云母板巖、粉砂質(zhì)板巖；上部為含凝灰質(zhì)或凝灰質(zhì)板巖，厚147m～203m。

清水江第三段：為石英砂巖夾薄層砂質(zhì)凝灰?guī)r、變質(zhì)含長石砂巖，厚101m～143m。

清水江第四段：主要為砂巖，和部分含礫砂巖、含粉砂質(zhì)粘土巖，厚4m～562m。

鐵絲坳組：下部為冰磧礫巖，中部為炭質(zhì)頁巖夾含炭質(zhì)泥晶菱錳礦或含炭質(zhì)泥晶砂屑菱錳礦，上部為含砂礫粘土巖，厚度1m～25m。

大塘坡第一段：為礦區(qū)錳礦產(chǎn)出層位，俗稱含錳巖系，巖性主要為黑色炭質(zhì)頁巖或碳質(zhì)泥巖。其上部通常見夾數(shù)層發(fā)育黃鐵礦的粘土巖；其下部為菱錳礦間夾炭質(zhì)頁巖，為主要含礦部位，厚度9m～57m。

大塘坡第二、三段：下部為含粉砂炭質(zhì)頁巖，向下炭質(zhì)逐漸增多，砂質(zhì)減少；中下部為粉砂質(zhì)頁巖及粉砂質(zhì)粘土巖，常見層紋構(gòu)造，厚度176m～334m。

南沱組：上部和下部均為冰磧礫巖，礫石細(xì)小，無分選性，礫石成分較為多源復(fù)雜，較大礫石多呈棱角狀，較小礫石多呈渾圓狀，礫徑多在0.3cm～20cm之間，下部礫徑稍小。其間夾粉砂質(zhì)頁巖、砂巖、粘土巖及白云巖透鏡體，厚度31m～84m。

陡山沱組：下部為粉至細(xì)晶白云巖間夾粘土巖；上部為泥粉晶白云巖，石英細(xì)脈發(fā)育，具弱硅化，厚度21m～65m。

老堡組：下部為含炭質(zhì)硅質(zhì)巖間夾含硅質(zhì)炭質(zhì)頁巖；上部為硅質(zhì)巖夾炭質(zhì)頁巖，局部見白云巖，其頂部常見磷質(zhì)結(jié)核，厚度14m～55m。

牛蹄塘組：炭質(zhì)頁巖，常見發(fā)育微粒黃鐵礦，局部見含砂質(zhì)或硅質(zhì)，厚度2m～34m。

九門沖組：主要為含炭質(zhì)粉晶灰?guī)r間夾鈣質(zhì)炭質(zhì)頁巖，從下往上，炭質(zhì)減少，鈣質(zhì)增加，厚度46m～96m。

杷榔組：巖性主要為粉砂質(zhì)炭質(zhì)頁巖，向上粉砂質(zhì)增多，至該組上部變?yōu)榉凵百|(zhì)碳質(zhì)頁巖夾粉砂巖，頂部鈣質(zhì)含量較高，出現(xiàn)泥質(zhì)灰?guī)r夾層，產(chǎn)三葉蟲化石，厚367m～420m。

第四系：為殘坡、沖洪積物。成分為粘土、砂、礫石等，厚度0m～10m。

3.2 構(gòu)造

礦區(qū)構(gòu)造簡單，為走向北西、傾向北東的單斜構(gòu)造，傾角35°～55°，主要發(fā)育不同方向的斷裂構(gòu)造。

斷裂：分為北東東向、北東向及北西向斷裂，它們對礦層有一定破壞作用，尤以北東向和北西向最為明顯。同時發(fā)育于礦層中的層間斷層，與礦層交角5°～10°，對礦層影響較大。

4 礦床地質(zhì)特征

4.1 含錳巖系特征

為大塘坡組第一段，包括炭質(zhì)頁巖及菱錳礦層等，具體見表1。

表1 寨郎溝錳礦含錳巖系特征表

4.2 礦體展布

寨郎溝錳礦為大部分礦層深埋于地下的隱伏礦床，礦體賦存于含錳巖系下部炭質(zhì)頁巖中，呈層狀、似層狀順層陡傾斜產(chǎn)出（圖4）。礦層走向北西-南東，傾向北東，傾角35°～53°。走向延長約1600m，傾向延深450m，工程揭露礦層厚0.56m～4.28m，平均1.63m，變化系數(shù)為0.5203，厚度較為穩(wěn)定。

圖4 寨郎溝錳礦床地質(zhì)剖面圖

4.3 頂?shù)装寮皧A石特征

錳礦層頂板為含錳炭質(zhì)頁巖及炭質(zhì)頁巖。錳炭質(zhì)頁巖呈黑色、黑灰色，具顯微鱗片狀結(jié)構(gòu)，條帶狀構(gòu)造。炭質(zhì)頁巖呈黑色，具顯微鱗片狀結(jié)構(gòu)，層紋狀構(gòu)造。

錳礦層底板為炭質(zhì)頁巖、含錳炭質(zhì)頁巖或含礫雜砂巖。前兩者與頂板相同。含礫雜砂巖：深灰、黃灰色，具細(xì)砂狀結(jié)構(gòu)、顯微鱗片狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，斷口參差不齊。

礦層局部夾1至3層炭質(zhì)頁巖或含錳炭質(zhì)頁巖。具泥狀結(jié)構(gòu)，層紋狀構(gòu)造，偶見菱錳礦呈細(xì)粒集合體順層分布。

4.4 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

4.4.1 礦石結(jié)構(gòu)

主要包括砂屑、泥晶和交代殘余結(jié)構(gòu)。

（1）砂屑結(jié)構(gòu)：由不規(guī)則、含量不等的泥晶菱錳礦構(gòu)成的集合體，和一定量陸源細(xì)碎屑構(gòu)成。

（2）泥晶結(jié)構(gòu)：細(xì)—粗粒泥晶菱錳礦礦物集合體呈圓狀、橢圓狀或者不規(guī)則狀均勻散布于礦石中，或者大致平行于碳質(zhì)頁巖頁理呈斷續(xù)狀分布。

（3）交代殘余結(jié)構(gòu)：泥晶菱錳礦交代較粗粒石英碎屑、富有機(jī)質(zhì)黏土或者微粒黃鐵礦交代較粗粒石英呈交代殘余結(jié)構(gòu)。

4.4.2 礦石構(gòu)造

主要為塊狀、條帶狀及碎屑角礫狀構(gòu)造。

（1）塊狀構(gòu)造：菱錳礦或集合體均勻分布在礦石中，伴生微粒黃鐵礦，菱錳礦含量為20%～30%。脈石礦物有泥炭質(zhì)、粘土礦物等。

（2）條帶狀構(gòu)造：主要是菱錳礦、粘土礦物和炭質(zhì)等組份構(gòu)成的集合體呈斷續(xù)狀大致沿炭質(zhì)頁巖的頁理分布所構(gòu)成，菱錳礦含量一般為約18%。

（3）碎屑角礫狀構(gòu)造：這類錳礦石中裂隙發(fā)育，較為破碎，碎塊之間主要為石英和一定量菱錳礦充填。

4.4.3 時空上礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征

空間上：從北西向南東，表現(xiàn)為塊狀構(gòu)造（泥晶結(jié)構(gòu)）-塊狀至條帶狀構(gòu)造（泥晶砂屑或砂屑泥晶結(jié)構(gòu)）-條帶狀構(gòu)造（砂屑結(jié)構(gòu)），礦石中錳百分含量降低。

時間上：從礦體下部向上，薄至中層塊狀構(gòu)造（泥晶結(jié)構(gòu)）-薄層塊狀構(gòu)造（砂屑泥晶結(jié)構(gòu)）-條帶狀或?qū)蛹y狀（泥晶砂屑結(jié)構(gòu)），礦石中錳百分含量降低。

4.5 礦石組分

礦區(qū)礦石礦物組份可分四類：第一類為含錳碳酸鹽類，主要是菱錳礦、方解石及白云石，是礦石主要有用成份，含量40%～75%；第二類為炭泥質(zhì)礦物，主要為粘土礦物、炭質(zhì)有機(jī)質(zhì)、黃鐵礦及磷灰石，含量15%～50%；第三類為碎屑礦物，為石英、長石、綠泥石等，含量一般在5%以下，部份可達(dá)10%左右；第四類為次生脈石礦物，主要有石英、方解石、白云石等，含量較少。

5 礦床成因分析

Rodinia超大陸裂解與大塘坡式成礦時間相當(dāng)，該區(qū)域錳礦成礦事件可能與Rodinia超大陸裂解有關(guān)，可能屬于該期全球構(gòu)造-熱液成礦事件的重要組成部分。

揚(yáng)子地塊東南緣南華紀(jì)錳成礦帶中錳礦床成礦均受拉張的構(gòu)造背景控制，區(qū)內(nèi)深大斷裂構(gòu)造發(fā)育。綜合上述研究，推測寨郎溝錳礦床為深部富錳熱水（或?yàn)楦诲i氣液）沿深大斷裂上升達(dá)深水盆地底部部位，因受上覆巨厚且未完全固結(jié)成巖的巖層阻擋，使得富錳熱水（或?yàn)楦诲i氣液）在其底部部位不斷聚集，隨著揮發(fā)分逐漸積累，壓力也逐漸增大，當(dāng)壓力大于上覆未完全固結(jié)成巖的巨厚碳質(zhì)巖層自身能承受的應(yīng)力，便會使其破裂、甚至破碎，富錳熱水（或?yàn)楦诲i氣液）便沿裂縫/裂隙快速運(yùn)移至適合的部位，錳礦析出和富集，多次脈動式成礦疊加，形成了中型寨郎溝錳礦床。

綜上所述，這種富錳熱水溫度可能比較高，結(jié)合以往許多巖漿型（或巖漿熱液型）礦床中多發(fā)育有隱爆角礫巖，兩者所表現(xiàn)的特點(diǎn)又具有一定相似性，推測寨郎溝錳礦成礦與富錳氣液有關(guān)可能更為合理。在該南華紀(jì)錳成礦帶內(nèi)其它典型礦床中，如大塘坡錳礦床中，周琦等（2013）[8]研究認(rèn)為其圍巖和礦石表現(xiàn)出氣泡狀構(gòu)造、滲漏管構(gòu)造、底辟構(gòu)造等構(gòu)造和透鏡狀白云巖等特點(diǎn)。因此，筆者目前認(rèn)為寨郎溝錳礦床屬古天然氣滲漏沉積成礦。

菱錳礦和透鏡狀白云巖形成的簡要化學(xué)過程如下：

2HCO3-+ Mn2+→ MnCO3+CO2+H2O（菱錳礦）

4HCO3-+Mg2++ Ca2+→ MgCa［CO3］2+ 2CO2+2H2O（白云巖）

6 控礦因素分析

6.1 構(gòu)造控礦

揚(yáng)子地塊東南緣南華紀(jì)錳成礦帶（俗稱“大塘坡式錳礦”）成礦與Rodinia超大陸裂解有關(guān)，成礦帶內(nèi)錳礦床基本分布于區(qū)域NE-SW向深大斷裂所控制的裂谷盆地中（圖1）。

6.2 沉積環(huán)境

寨郎溝錳礦床分布于次級地塹盆地松桃李家灣-高地-道坨地塹盆地中，大致處于該地塹深水盆地的中心，此部位水動力條件弱，有利于巨厚炭質(zhì)頁巖形成，為菱錳礦成礦提供了有利條件。

6.3 巖性控礦

寨郎溝錳礦的含礦巖系為炭質(zhì)頁巖，少量為粉砂質(zhì)頁巖。從礦體剖面圖可知（圖4），礦體呈層狀、似層狀，與圍產(chǎn)狀一致，錳礦體厚度與炭質(zhì)頁巖厚度成正相關(guān)，向NE方向炭質(zhì)頁巖變厚，而錳礦體亦逐漸變厚，錳礦品位相對增高。從錳礦體賦存巖性特征看，礦體中部主要賦存于炭質(zhì)頁巖中，向四周粉砂含量增多，碳質(zhì)減少，錳含量亦降低，直至過渡轉(zhuǎn)變?yōu)榉凵百|(zhì)頁巖，基本不含錳。

上述特征說明，錳礦礦體展布與含錳巖系的巖性組合特征及其厚度關(guān)系密切。

7 找礦標(biāo)志

7.1 地層、巖性標(biāo)志

寨郎溝錳礦及附近區(qū)域上該類錳礦均產(chǎn)于含錳巖系的下部，為直接標(biāo)志。與此同時含錳巖系不是炭質(zhì)頁巖時，通常無錳礦體存在。

7.2 沉積相標(biāo)志

成錳盆地沉積物通常具有分帶性，從中心到邊緣：首先為炭質(zhì)頁巖同菱錳礦組合，其次炭質(zhì)頁巖同含錳白云巖透鏡體組合，再次為含粉砂質(zhì)同炭質(zhì)頁巖組合，菱錳礦產(chǎn)于炭質(zhì)頁巖同菱錳礦組合中。

7.3 構(gòu)造環(huán)境標(biāo)志

古構(gòu)造往往控制著該類成錳盆地的分布，隨著Rodinia超大陸裂解，揚(yáng)子地塊東南緣形成一系列斷陷—隆起構(gòu)造，呈北東及北北東向。斷陷—隆起構(gòu)造其間產(chǎn)生次級古斷裂，呈北東東向，控制了成錳盆地的形成與分布，故而找到該類古構(gòu)造就有可能找到錳礦床 。