廣西天等—德保地區(qū)三疊系含錳巖系地質(zhì)特征與成礦規(guī)律研究

文運強，黃均城，鄒穎貴，李榮志，蔣新紅，楊 曄，劉 云，嚴(yán)樂佳，陳繼永

(1.中國冶金地質(zhì)總局廣西地質(zhì)勘查院，廣西 南寧 530022；2.中鋁廣西有色稀土開發(fā)有限公司，廣西 南寧 530022；3.南丹南國礦業(yè)有限責(zé)任公司，廣西 南丹 547204)

0 前 言

為研究廣西天等—德保地區(qū)摩天嶺向斜三疊系含錳特征及錳礦富集規(guī)律，中國地質(zhì)調(diào)查局在廣西天等—德保地區(qū)開展了錳礦調(diào)查和綜合工作，工作區(qū)域跨天等、田東、德保3個縣，覆蓋了摩天嶺向斜三疊系含錳巖系。通過對研究區(qū)的典型礦床研究，將廣西天等—德保地區(qū)三疊系含錳巖系劃分出“硅質(zhì)泥灰?guī)r—灰?guī)r微相”和“硅質(zhì)巖—灰?guī)r—火山巖微相”2種微相，新建立了德?！飽|地區(qū)含錳巖系柱狀圖(硅質(zhì)巖—灰?guī)r—火山巖微相型)；探討錳礦的成因，總結(jié)了該區(qū)碳酸錳礦床的成因及富集規(guī)律、找礦標(biāo)志；在研究成果指導(dǎo)下，新發(fā)現(xiàn)東平馱琶礦段碳酸錳礦、平堯碳酸錳礦、那造錳礦區(qū)3個碳酸錳礦礦產(chǎn)地。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 區(qū)域地層

根據(jù)區(qū)域沉積建造發(fā)育特征，可劃分為碳酸鹽巖建造—復(fù)理石建造[1]、碎屑巖—碳酸鹽巖—硅質(zhì)巖建造、類復(fù)理石建造和砂礫—黏土建造4種類型。

研究區(qū)區(qū)域地層有寒武系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、古近系、新近系、第四系。三疊系為本區(qū)的含錳地層。

1.2 區(qū)域構(gòu)造

研究區(qū)地處廣西西南部，大地構(gòu)造位置處在四級構(gòu)造單元富寧—那坡陸緣沉降帶(Ⅳ-4-3-2)內(nèi)，五級構(gòu)造單元為靖西—田東隆起。

一系列東西向的次級褶皺及走向斷裂構(gòu)成了本區(qū)域的構(gòu)造格架。構(gòu)造復(fù)雜，斷裂呈多期發(fā)育，以北東向斷裂為主；褶皺發(fā)育，多期疊加，特別是印支期以來的構(gòu)造，控制著區(qū)內(nèi)含錳巖系和錳礦層的展布[2]，研究區(qū)區(qū)域構(gòu)造見圖1。

圖1 研究區(qū)區(qū)域構(gòu)造

1.3 區(qū)域巖漿巖

研究區(qū)巖漿巖主要有凝灰?guī)r，廣泛發(fā)育于田東—德保三疊系北泗組(T1b)和百逢組(T2bf)地層中。

2 新發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)地地質(zhì)特征

2.1 馱琶碳酸錳礦

礦區(qū)位于天等縣東平鎮(zhèn)，出露的地層有石炭系；二疊系中統(tǒng)棲霞組、茅口組；三疊系下統(tǒng)馬腳嶺組、北泗組；第四系。北泗組為礦區(qū)的含錳巖系。礦區(qū)構(gòu)造以褶皺為主，斷裂不發(fā)育。從北西至南東的褶皺有那廖向斜、塘王背斜及洞蒙向斜，含錳巖系規(guī)模形態(tài)受3個褶皺控制；馱琶碳酸錳礦區(qū)處在洞蒙次級向斜的南側(cè)。東平礦區(qū)馱琶礦段構(gòu)造綱要見圖2。

圖2 東平礦區(qū)馱琶礦段構(gòu)造綱要

三疊系北泗組(T1b)是礦區(qū)的含錳巖系，主要巖性為灰—深灰色硅質(zhì)泥灰?guī)r，呈薄—中層狀；次為硅質(zhì)泥巖、間夾數(shù)層貧碳酸錳礦或含錳硅質(zhì)泥灰?guī)r。礦層地質(zhì)特征如下。

氧化界線之上為氧化錳礦層，氧化界線之下為碳酸錳貧礦。

Ⅰ礦層沿走向延長大于2.5 km，礦層連續(xù)性較好；碳酸錳礦層厚度0.53～1.61 m，礦石錳品位為11.43%～14.01%。礦層傾向北，傾角為28(°)～69(°)。

Ⅱ礦層為礦區(qū)內(nèi)主礦層。沿走向延長大于2.5 km，礦層連續(xù)性好，厚度大且穩(wěn)定；氧化錳礦層厚度5.15～6.25 m，礦石錳品位為17.46%～20.17%；碳酸錳礦層厚度為3.43～6.24 m，礦石錳品位為11.64%～12.39%。礦層傾向北，傾角為22(°)～69(°)。

Ⅲ礦層地表氧化錳礦連續(xù)性較好，沿走向延長大于2.5 km；深部碳酸錳礦不連續(xù)；礦層厚度為0.65 m，礦石錳品位為11.66%。礦層傾向北，傾角為28(°)～69(°)。

Ⅳ礦層為礦區(qū)主礦層。沿走向延長大于2.5 km，礦層連續(xù)性好，厚度大且穩(wěn)定；氧化錳礦層厚度4.12～6.95 m，礦石錳品位為15.11%～20.85%；碳酸錳礦層厚度為0.71～3.81 m，礦石錳品位為10.29%～17.80%。礦層傾向北，傾角為28(°)～69(°)。

Ⅵ礦層地表氧化錳礦連續(xù)性較好，沿走向延長大于2.5 km；深部碳酸錳礦較連續(xù)，碳酸錳礦厚度為0.80 m，礦石錳品位為10.88%～13.41%。礦層傾向北，傾角為29(°)～34(°)。

2.2 那造碳酸錳礦

礦區(qū)處在馱琶碳酸錳礦的北東部，礦區(qū)地層與馱琶碳酸錳礦類似。

礦區(qū)構(gòu)造以褶皺為主，錳礦層受那造背斜控制，斷裂不發(fā)育。那造錳礦區(qū)構(gòu)造綱要見圖3。

圖3 那造錳礦區(qū)構(gòu)造綱要

那造錳礦區(qū)含錳巖系為下三疊統(tǒng)北泗組，錳礦石自然類型有氧化錳礦和碳酸錳礦，氧化界線之上為氧化錳礦層，氧化界線之下為碳酸錳貧礦，皆呈層狀產(chǎn)出。礦層地質(zhì)特征分述如下。

Ⅰ礦層：氧化界線之上為氧化錳礦層，氧化界線之下為含錳硅質(zhì)泥灰?guī)r。氧化錳礦層沿走向延長2.14 km，礦層厚度1.80 m，錳品位為Mn 10.28%～18.17%。

Ⅱ礦層：氧化錳礦層沿走向延長大于2.14 km，礦層厚度為3.98 m，品位為Mn 10.97%～18.49%。氧化界線之下為碳酸錳貧錳礦，碳酸錳礦礦層厚度為0.63～3.48 m，平均厚度為2.39 m；品位為10.15%～11.38%；錳礦傾向南、北，傾角為49(°)～72(°)。

Ⅳ礦層氧化錳礦體厚度2.27 m，氧化錳礦石錳品位為12.71%～24.06%。氧化界線之下深部為碳酸錳貧錳礦，碳酸錳礦厚度1.41～1.61 m，錳品位為11.23%～13.21%，錳礦傾向南、北，傾角為49(°)～72(°)。

2.3 平堯碳酸錳礦

平堯礦區(qū)位于馱琶碳酸錳礦西面約5.8 km處。礦區(qū)地層有茅口組、馬腳嶺組、北泗組、百逢組和第四系。含錳巖系為下三疊統(tǒng)北泗組。

礦區(qū)構(gòu)造以褶皺為主，斷裂不發(fā)育。礦區(qū)位于區(qū)域一級褶皺摩天嶺復(fù)向斜的南翼，礦區(qū)控礦褶皺為次級的龍懷向斜、麥隴背斜、內(nèi)屯向斜。平堯礦區(qū)構(gòu)造綱要見圖4。

1 含錳巖系；2 百逢組；3 北泗組；4 馬腳嶺組；5 上二疊統(tǒng)；6 茅口組；7 逆斷層；8 平移斷層；9 背斜及編號；10 向斜及編號；11 礦區(qū)范圍

平堯碳酸錳礦見3層碳酸錳貧礦(礦源層)，礦層呈層狀，與上下圍巖接觸關(guān)系為整合接觸。各錳礦層地質(zhì)特征如下。

Ⅰ礦層主要分布于礦區(qū)西部，地表為貧氧化錳礦或含錳泥巖，含錳9.04%～10.25%，厚度0.95～1.46 m，走向長不超過800 m，連續(xù)性較差。

Ⅱ礦層為礦區(qū)的主要礦層之一。礦層走向3.7 km，傾向延深大于500 m，連續(xù)性好；氧化錳礦石含錳為8.21%～15.39%，厚度1.81～2.96 m。碳酸錳礦石品位11.77%～12.73%，厚度為2.40～3.27 m。礦層厚度深部有變大趨勢。

Ⅳ礦層為礦區(qū)主礦層，走向5.1 km，傾向延深大于500 m，連續(xù)性好；礦體厚度1.55～5.50 m，氧化錳礦石錳品位為11.60%～17.43%，碳酸錳礦石錳品位為11.70%～12.33%。

3 含錳巖系研究

通過研究發(fā)現(xiàn)，廣西田東—德保地區(qū)含錳巖系有2種微相類型：①“硅質(zhì)泥灰?guī)r—泥巖微相”主要發(fā)育在天等東平地區(qū)；②“硅質(zhì)巖—灰?guī)r—火山巖微相”，發(fā)育在田東—德保地區(qū)。

3.1 天等地區(qū)含錳巖系

此類型含錳巖系即典型的“東平式錳礦”，主要發(fā)育在天等東平地區(qū)[3]，為一套硅質(zhì)灰?guī)r、含錳硅質(zhì)泥灰?guī)r、碳酸錳礦組合。新發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)地的東平馱琶礦段碳酸錳礦、那造碳酸錳礦即為此類型。含錳巖系北泗組(T1b)從下到上可分4個巖性段[4-5]，其中第二巖性段(T1b2)、第三巖性段(T1b3)及第四巖性段(T1b4)為礦區(qū)的含錳巖性段。天等地區(qū)含錳巖系柱狀簡要見圖5。

圖5 天等地區(qū)含錳巖系柱狀簡要

3.2 田東—德保地區(qū)含錳巖系

此類型含錳巖系發(fā)育在田東、德保地區(qū)，屬于“硅質(zhì)巖—灰?guī)r—火山巖微相”，是本次通過在田東地區(qū)的龍懷錳礦區(qū)、六乙錳礦區(qū)、平堯錳礦區(qū)、扶晚錳礦區(qū)綜合分析研究新劃分的含錳巖系微相，并首次建立了含錳巖系柱狀圖，田東—德保地區(qū)三疊系含錳巖系柱狀見圖6。

圖6 田東—德保地區(qū)含錳巖系柱狀簡要

本次新發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)地平堯碳酸錳礦屬于此微相含錳巖系?！肮栀|(zhì)巖—灰?guī)r—火山巖微相”含錳巖系各巖性段特征如下。

第四巖性段：上部為深灰—灰黑色薄層狀泥灰?guī)r，下部為深灰色硅質(zhì)巖。該層硅質(zhì)巖發(fā)育較為穩(wěn)定，可作為第四巖性段和第三巖性段的分層標(biāo)志層。

第三巖性段：上部為深灰—灰黑色薄—中層狀泥灰?guī)r，下部為灰色、淺灰綠色凝灰?guī)r。該層凝灰?guī)r在田東地區(qū)發(fā)育穩(wěn)定，為第三巖性段和第二巖性段的分層標(biāo)志層，也是錳礦層的頂板標(biāo)志層。

第二巖性段：為含錳巖性段。主要由泥灰?guī)r、硅質(zhì)泥灰?guī)r和含錳硅質(zhì)泥灰?guī)r或貧錳礦層組成。見Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅹ礦層，以Ⅱ、Ⅲ礦層較穩(wěn)定，Ⅰ、Ⅳ、Ⅹ礦層局部可見。

第一巖性段：為灰色薄—中層狀泥灰?guī)r、泥巖。

3.3 含錳巖系差異性

兩種類型微相有明顯不同，和天等地區(qū)含錳巖系相比，田東地區(qū)的含錳巖系有以下顯著差別：①田東地區(qū)的含錳巖系錳礦層數(shù)量較少，含碳酸錳礦層1～4層，含礦的連續(xù)性稍差；②錳礦石品位較低，氧化錳品位一般在18%～25%之間，局部地段大于25%，氧化錳富礦極少，碳酸錳礦石品位大部分在10%～15%之間，大部分屬低品位碳酸錳礦；③標(biāo)志層明顯且穩(wěn)定，在田東地區(qū)含錳巖系中，錳礦層上部的硅質(zhì)巖層和凝灰?guī)r層穩(wěn)定，可作為找礦標(biāo)志層。

4 礦床成因及找礦標(biāo)志

4.1 礦床成因

4.1.1 沉積環(huán)境

研究區(qū)早三疊世晚期處于淺海盆地(西林—東蘭淺海)相帶的南部，在天等—田東—德保一帶臺地邊緣為半封閉的水下內(nèi)灣[6]環(huán)境。該區(qū)海水滯流，水動力相對較弱，在較深的海水環(huán)境(弱還原性的環(huán)境)中，沉積了碳酸錳、含錳的硅質(zhì)泥灰?guī)r，以及粉晶、泥晶灰?guī)r。從碳酸錳礦層以及頂?shù)装逅哂须[晶—粉晶結(jié)構(gòu)、泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、微粒結(jié)構(gòu)以及水平紋層狀構(gòu)造，且含有較多黃鐵礦等，則是說明了碳酸錳礦生成的環(huán)境為還原性的環(huán)境。桂西地區(qū)早三疊世晚期巖相古地理見圖7。

1 淺海臺地相；2 臺地邊緣淺灘相；3 淺海盆地相；4 中型錳礦床；5 小型錳礦床；6 錳礦點；① 東平；② 江城；③ 作登；④ 平堯；⑤ 足榮；⑥ 大旺

4.1.2 原生碳酸錳礦的形成

成錳盆地受區(qū)域性的同沉積斷裂(下雷—靈馬同生斷列)控制。據(jù)研究，成礦物質(zhì)主要來源于深部熱液，深部的錳質(zhì)沿同生斷裂隨著海底熱液溢出，提供了豐富的物源，在合適的沉積環(huán)境下錳大量沉積下來，形成原生碳酸錳礦[7]。

4.1.3 次生氧化錳礦的形成

碳酸錳礦或含錳硅質(zhì)泥灰?guī)r是次生氧化錳礦的礦源層。在淺表的氧化環(huán)境，地面淺部酸性水可使礦源層的Mg、Ca等溶解于水中流失，Mn、Fe元素在淋濾作用下遷移，在一定的條件下，在良好的容礦空間富集沉積，如在含錳巖系的節(jié)理、層間、裂隙中，形成淋積型氧化錳礦[8]；此類礦石主要礦物為硬錳礦和軟錳礦，次為恩蘇塔礦、偏錳酸礦以及水鈉錳礦等。礦石構(gòu)造常見薄層狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、網(wǎng)格狀構(gòu)造和塊狀構(gòu)造。

4.2 主要找礦標(biāo)志

廣西天等—德保地區(qū)三疊系的錳礦床為“海相沉積錳礦床”，錳礦層明顯受地層、巖相和構(gòu)造控制，有以下主要找礦標(biāo)志。

1)氧化錳露頭(錳帽)。錳帽是由碳酸錳礦源層或含錳層風(fēng)化作用富集形成的，呈黑色或鋼灰色，特征明顯，是很好的碳酸錳礦找礦直接標(biāo)志。

2)錳礦滾石。原生碳酸錳礦因淋濾富集氧化錳后，在風(fēng)化剝蝕作用下，常形成塊狀氧化錳，在重力作用下，堆積或散布在殘坡積層及浮土中，因此錳礦滾石是重要的指示接近礦體的找礦標(biāo)志。

3)地層巖性標(biāo)志。研究區(qū)的含錳巖系是三疊系下統(tǒng)北泗組(T1b)，其主要巖性以硅質(zhì)泥灰?guī)r、灰?guī)r為主，夾有凝灰?guī)r、硅質(zhì)巖等，與相鄰地層的巖性有著較大的差異。因此，在研究區(qū)找到該類巖性組合，即很可能是該區(qū)的含錳巖系，預(yù)示很可能找到錳礦層。

4)標(biāo)志層，在田東—德保地區(qū)，含錳巖系為硅質(zhì)巖—灰?guī)r—火山巖微相，其中凝灰?guī)r和硅質(zhì)巖層穩(wěn)定，發(fā)育在礦層上部，是極易識別的找礦標(biāo)志。

5 結(jié) 語

廣西天等—德保地區(qū)摩天嶺復(fù)向斜含錳巖系有兩種微相類型，即 “硅質(zhì)泥灰?guī)r—泥巖微相”和“硅質(zhì)巖—灰?guī)r—火山巖微相”，兩種類型具有顯著差異。田東—德保地區(qū)含錳巖系柱狀簡要(硅質(zhì)巖—灰?guī)r—火山巖微相型)的建立，以火山巖的發(fā)育最為標(biāo)志，豐富了桂西南地區(qū)錳礦的研究。本文通過全面分析研究了含錳巖系的含礦性特點和分布規(guī)律，總結(jié)了該區(qū)碳酸錳礦床的成因及富集規(guī)律、找礦標(biāo)志，為后續(xù)在廣西三疊系地層尋找錳礦提供了重要依據(jù)，對三疊系錳礦后續(xù)勘查工作具有積極指導(dǎo)意義。