侯繼亮,趙文龍,開賽爾·賽麥提
(新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)大隊,新疆 喀什844000)
瑪爾坎蘇一帶錳礦位于阿克陶縣北西282°方向,直距約186千米,行政區(qū)劃隸屬新疆阿克陶縣木吉鄉(xiāng)布拉克村管轄。位于昆侖成礦省-北昆侖(裂谷帶)Fe-Cu-Au-硫鐵礦礦帶(Ⅵ-4-①),位于西昆侖造山帶與西南天山造山帶交匯部位,成礦地質(zhì)條件優(yōu)越,是錳、金、銅、砂金礦產(chǎn)成礦有利地段。區(qū)域上發(fā)現(xiàn)的中-大型沉積型礦床有奧爾托喀納什錳礦、瑪爾坎土-穆呼錳礦、恰爾隆錳礦等。
圖1 區(qū)域錳礦點分布圖
規(guī)模較大的為瑪爾坎蘇大型錳成礦帶,沿瑪爾坎蘇河兩側(cè)分布,在中國境內(nèi)長約52千米,向西延入塔吉克斯坦共和國境內(nèi);成礦帶內(nèi)的含錳巖系為石炭系下統(tǒng)烏魯阿特組、石炭系上統(tǒng)喀拉阿特河組、二疊系中統(tǒng)昆蓋依套組、二疊系下統(tǒng)瑪爾坎雀庫塞山組;其中石炭系為區(qū)內(nèi)最主要的錳礦賦礦層位,錳礦成礦條件良好,找礦潛力巨大[1]。
區(qū)域錳礦帶賦礦層位穩(wěn)定,礦體總體厚度大,品位較富(平均品位21~33%,最高63.5%),礦石礦物主要為菱錳礦,類型屬于低鐵中磷。代表性礦床有奧爾托喀納什錳礦床和瑪爾坎土-穆呼錳礦床,前者為大型,后者為中型,其它規(guī)模相對較小,多為礦點、礦化點。
區(qū)內(nèi)錳礦的賦礦層位為晚石炭世和二疊世細碎屑巖-碳酸鹽巖沉積建造,已發(fā)現(xiàn)的錳礦床、礦點均產(chǎn)于該層位中,成礦類型均為海相沉積型。
位于瑪爾坎土-穆呼錳礦床南西部的未分志留系(S)板巖、千枚巖夾泥灰?guī)r中也發(fā)現(xiàn)了錳礦化線索,在該地層也具一定找錳礦前景。
大型錳礦床形成前提條件為穩(wěn)定構(gòu)造單元內(nèi)的淺海環(huán)境且相對封閉。瑪爾坎蘇錳成礦帶發(fā)育大量淺海陸棚沉積環(huán)境的巖石組合,成礦期地勢較低,且略有起伏,水環(huán)境總體較平靜。區(qū)內(nèi)錳礦賦礦層位穩(wěn)定,延伸至國外,已超過50千米,且礦體厚度大,層位多,區(qū)內(nèi)錳礦成礦期構(gòu)造較為穩(wěn)定。
瑪爾坎蘇錳成礦帶經(jīng)歷了長期、復(fù)雜的地質(zhì)演化歷史,受新構(gòu)造運動影響,形成了優(yōu)越的地質(zhì)條件。受控于喜馬拉雅運動,南天山地塊和昆侖造山帶自南北兩側(cè)向中部的喀什凹陷碰撞對沖,形成大量的逆沖推覆斷層和傾向向南的背向斜褶皺構(gòu)造,并對區(qū)內(nèi)錳礦改造和破壞,局部發(fā)生位移及形態(tài)改變,大致與區(qū)內(nèi)東西向主構(gòu)造線方向一致,形成期次多、層次多、性質(zhì)多及相互之間疊加改造的特點。含錳巖系沿晚古生代弧后盆地分布,屬于拉張性盆地構(gòu)造環(huán)境[2,3]。
瑪爾坎蘇一帶火山巖發(fā)育,侵入巖較發(fā)育,廣泛分布于瑪爾坎蘇內(nèi)石炭世、二疊世地層中,含錳巖系中發(fā)育很多火山巖和凝灰?guī)r夾層,說明石炭、二疊紀(jì)地殼活動頻繁,海底火山作用強烈,區(qū)域熱場較強?;鹕阶饔脤^(qū)內(nèi)錳礦關(guān)系較為密切。
區(qū)內(nèi)分布的錳礦等與變質(zhì)作用關(guān)系不明顯。
縱向上含錳巖系主體為上石炭統(tǒng)喀拉阿特河組(C2k),其大致可分為3個巖性段:底部為角礫灰?guī)r夾中層狀砂質(zhì)灰?guī)r,向上逐漸過渡到砂質(zhì)灰?guī)r夾薄層泥晶灰?guī)r,頂部為含碳泥質(zhì)灰?guī)r夾薄層泥晶灰?guī)r,該巖性組合大致反映了一個海進旋回。其中礦體產(chǎn)于海進沉積系列的上部。
另外,工作區(qū)域內(nèi)的錳礦床、礦(化)點分布與區(qū)域地球化學(xué)錳異常分布、遙感錳異常分布也基本一致。
區(qū)域內(nèi)各個錳礦床、礦(化)點的賦礦層位、含礦巖性和構(gòu)造均存在差異,導(dǎo)致礦體規(guī)模和礦石品位有所不同。區(qū)內(nèi)瑪爾坎蘇一帶錳礦成礦帶,區(qū)內(nèi)出露地層有志留系、石炭系、二疊系、白堊系、新近系、第四系,斷裂和褶皺構(gòu)造較為發(fā)育,火山巖普遍發(fā)育,賦礦地層為上石炭統(tǒng)喀拉阿特河組(C2k),含錳巖系穩(wěn)定,奧爾托喀納什錳礦、穆呼-瑪爾坎土錳礦床中礦體延伸穩(wěn)定,厚度大,礦石品位富,但與春雷鐵錳礦化點及卡拉特河錳礦化點有所差異。
區(qū)內(nèi)錳礦、鐵錳礦均形成于晚古生代。但不同時期形成的礦產(chǎn)類型和組合各具特點,區(qū)域主要礦種為晚古生代海相沉積型錳礦床,現(xiàn)對其成礦時間及演化規(guī)律簡述如下。
3.3.1 石炭紀(jì)
區(qū)內(nèi)石炭紀(jì)形成的礦種單一,主要為錳礦床。錳礦床、礦(化)點主要賦存于上石炭統(tǒng)喀拉阿特河組,為海相沉積型錳礦,受地層層位控制,其成礦時間為晚石炭世。早石炭世處于一個伸展拉張環(huán)境(可能為弧后盆地)(贠杰等,2015),與之對應(yīng)伴生有構(gòu)造巖漿活動,區(qū)內(nèi)中-基性火山巖分布廣,但由東向西火山巖規(guī)模逐漸變小。另外,賦礦圍巖含碳質(zhì)泥質(zhì)灰?guī)r中亦發(fā)育多層火山凝灰?guī)r,反映錳礦形成時期區(qū)內(nèi)地殼活動頻繁、火山作用強烈。巖性巖相和古生物證據(jù)綜合反映了含錳巖系位于淺海抝陷帶,經(jīng)受海侵,成錳期后海平面下降,基本構(gòu)成完整的海侵-海退旋回。成礦初期水動力條件較弱,但在潮汐及風(fēng)暴等影響下產(chǎn)生動蕩,形成炭-泥質(zhì)灰?guī)r、砂屑-礫屑灰?guī)r和生物碎屑灰?guī)r;成錳期海水變深,水體安靜,炭-泥質(zhì)層沉積,形成炭-泥質(zhì)灰?guī)r。賦礦圍巖在大陸邊緣的淺海氧化水體中形成,在海侵過程,在安靜還原的水體環(huán)境中,受陸源物質(zhì)的影響減小,在該階段錳質(zhì)大量沉積成礦。
3.3.2 二疊紀(jì)
區(qū)域產(chǎn)于二疊系中的礦產(chǎn)有錳礦及鐵錳礦。二疊系細碎屑巖-碳酸鹽巖建造中發(fā)現(xiàn)有少量錳礦(化)點(如春雷、莫洛山口錳礦點),其賦礦巖性與晚石炭世錳成礦期相同,成礦時間有早二疊世和中二疊世,但礦體規(guī)模較小,延伸不穩(wěn)定,礦石品位也較低,多數(shù)地段為鐵錳礦化。
區(qū)域含礦地層主要為上石炭統(tǒng)喀拉阿特河組,下二疊統(tǒng)瑪爾坎雀庫塞山組、中二疊統(tǒng)昆蓋依套組次之。
4.1.1 巖相古地理條件
大型錳礦床在穩(wěn)定構(gòu)造單元內(nèi)的淺海環(huán)境且相對封閉的環(huán)境中形成,水介質(zhì)的物理化學(xué)條件且相對平靜對錳的聚集成礦起重要作用。區(qū)域在晚石炭世為弧后裂谷盆地,其邊緣相、淺海陸棚相主體為低能帶,水體較深,錳礦層賦存于灰黑色含(黃鐵礦、泥晶、微晶、亮晶)砂屑灰?guī)r、灰黑色薄層狀含(黃鐵礦、泥質(zhì)、炭質(zhì))(粉晶、微晶、泥晶)灰?guī)r、灰黑色泥晶生物碎屑灰?guī)r中,說明成礦期相對低洼地段,水環(huán)境總體較平靜,沉積時間長,形成了一套厚度穩(wěn)定的淺海相碳酸鹽巖-碎屑巖沉積建造,其海侵階段有利于在沉積層序中含碳泥質(zhì)灰?guī)r段形成沉積型錳礦。
4.1.2 控礦地層
區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的錳礦床(點)受瑪爾坎蘇裂谷盆地控制,含錳巖系為一套淺海相沉積的灰黑色含(黃鐵礦、泥晶、微晶、亮晶)砂屑灰?guī)r、灰黑色薄層狀含(黃鐵礦、泥質(zhì)、炭質(zhì))(粉晶、微晶、泥晶)灰?guī)r、灰黑色泥晶生物碎屑灰?guī)r建造,層位穩(wěn)定,賦礦圍巖中錳含量明顯超過克拉克值。
4.1.3 控礦構(gòu)造
整體構(gòu)造運動較為強烈,受后期構(gòu)造改造,西昆侖造山帶受強烈擠壓,整體發(fā)生推覆構(gòu)造運動,形成大量次級斷裂及褶皺。西段奧爾托喀納什錳礦床錳礦層賦存于背斜北翼;東段瑪爾坎土錳礦床褶皺構(gòu)造十分發(fā)育,致使地層及礦體形態(tài)非常復(fù)雜;礦體受后期逆沖推覆構(gòu)造影響,致使礦體與兩側(cè)圍巖發(fā)生明顯滑脫,沿滑脫面發(fā)育大量方解石脈,部分含錳地層地表出露,礦體也受到一定的破壞。
4.1.4 火山作用
區(qū)域含錳巖系中火山巖發(fā)育(以中性為主),有多層凝灰?guī)r及安山巖,石炭紀(jì)火山作用頻繁強烈。菱錳礦高的Mn/Fe值反映熱液運輸或成礦作用期間Mn和Fe的強烈分異;區(qū)內(nèi)含錳巖系中菱錳礦層數(shù)多,透鏡狀小礦體普遍發(fā)育,且以凝灰?guī)r、炭質(zhì)灰?guī)r為界,說明熱水活動提供錳質(zhì)不連續(xù),表現(xiàn)多次活動斷續(xù)供給和強烈分異的特征。在含錳巖系中含炭泥質(zhì)灰?guī)r和粉晶灰?guī)r界線明顯,方解石等礦物顆粒結(jié)晶變好,海底火山活動或者陣發(fā)性熱水噴流導(dǎo)致海水溫度升高,方解石重結(jié)晶形成粉-細晶灰?guī)r。綜合分析認為,區(qū)內(nèi)錳質(zhì)來源和火山活動、熱水噴流有關(guān)。
4.1.5 生物作用
礦石中存在鮞粒結(jié)構(gòu),圍巖中發(fā)現(xiàn)的草莓狀黃鐵礦,δ13CVPDB主要集中在-10.3‰~-20.2‰之間,生物活動對成礦有一定作用,多為海洋藻類。海洋生物可大量吸附錳質(zhì),最終達到富集成礦物質(zhì)。
4.1.6 疊加改造作用
石炭紀(jì)以后的構(gòu)造作用使含錳巖系褶皺上升地表,發(fā)生強烈的變形,同生的錳礦被風(fēng)化、淋濾、遷移,后期的熱液活動對含錳巖系起到了一定的改造作用,形成了錳方解石(脈)、水硅錳鎂礦及薔薇輝石等。另外,菱錳礦遭受后期熱液作用影響形成軟錳礦。
區(qū)域錳礦賦存于薄層狀“黑色巖系”,含礦層位穩(wěn)定,層控特征明顯,含礦層和圍巖中方解石脈和黃鐵礦發(fā)育,整體較破碎。建立區(qū)內(nèi)海相沉積型錳礦主要找礦標(biāo)志如下。
(1)尋找錳礦原生露頭或轉(zhuǎn)石是最直接的找礦標(biāo)志。
(2)以晚石炭世碳酸鹽巖沉積建造為找礦目標(biāo)地層,以薄層狀、碎裂狀黑色含泥炭質(zhì)灰?guī)r為找礦目標(biāo)巖性,可作為間接找礦標(biāo)志。
(3)礦石中含有少量黃鐵礦,賦礦巖性為黑色含泥炭質(zhì)灰?guī)r,激電測量多顯示激電異常、視電阻率異常,可作為間接找礦標(biāo)志。
(4)采用光譜角法使用菱錳礦、軟錳礦光譜提取的遙感錳礦蝕變異??勺鳛殚g接找礦標(biāo)志。
(5)采用地球化學(xué)工作方法圈定的錳元素化探異常與已知的礦床、礦點對應(yīng)良好,圈定的錳元素異常可作為間接找礦標(biāo)志。
瑪爾坎蘇一帶錳礦含礦地層主要為晚石炭世-二疊紀(jì)細碎屑巖-碳酸鹽巖沉積建造,形成于陸棚相、盆地邊緣相沉積環(huán)境中,成錳期為安靜的淺海-濱淺海,錳質(zhì)來源為深源物質(zhì),與火山、熱水及生物活動關(guān)系密切,為典型的海相沉積型錳礦床。