四川省平武縣茶樹嶺錳礦地質(zhì)特征及成因探討

周 勇，王光洪，萬平益，程仕俊，王玉山，呂小軍，劉玉紅

(1. 四川省冶金地質(zhì)勘查局六○五大隊，四川 眉山 620860； 2. 眉山市彭山區(qū)自然資源和規(guī)劃局，四川 眉山 620860)

錳礦是關(guān)系國民經(jīng)濟(jì)的急缺型金屬礦產(chǎn)，世界上90%～95%的錳礦主要用于冶金工業(yè)，其余應(yīng)用于輕工業(yè)、環(huán)保事業(yè)、陶瓷工業(yè)及化工工業(yè)等[1-5]。錳礦是一種關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展的大宗支柱型金屬礦產(chǎn)，在現(xiàn)代工業(yè)中具有廣泛的用途[6]?！盁o錳不成鋼”，我國是鋼鐵生產(chǎn)大國，隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，以汽車業(yè)和建筑業(yè)為主導(dǎo)的重工業(yè)為我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展提供了良好條件，使得對錳的需求量也與日俱增。我國錳礦資源豐富，資源量居世界第6。與國外錳礦相比，國內(nèi)錳礦資源主要表現(xiàn)出礦床規(guī)模小、開采條件差、高品位礦石嚴(yán)重匱乏的特點[7]。近年來在四川省茶樹嶺新發(fā)現(xiàn)一錳礦床，隸屬平武縣水觀鄉(xiāng)管轄，礦區(qū)自然條件差，屬中山侵蝕地貌。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

區(qū)域大地構(gòu)造位置處于成礦區(qū)帶，屬于濱西太平洋成礦域(Ⅰ-1)、揚(yáng)子準(zhǔn)地臺西緣元古宙華力西燕山期銅鐵(鋇鈦)鉛鋅銀稀土稀有鋁土礦磷成礦帶(Ⅲ-29)、廣元大灘—北川螞蟥溝前寒武紀(jì)華力西期銅鉛鋅金銀礦遠(yuǎn)景區(qū)(Ⅳ-13)內(nèi)。區(qū)內(nèi)大地構(gòu)造位置簡要見圖1。

1.1 地層

區(qū)內(nèi)出露的地層主要有前震旦系桂花橋溝組(AnZg)、震旦系木座組(Zmz)、震旦系蜈蚣口組(Zw)、震旦系水晶組(Zs)、寒武系下統(tǒng)邱家河組(∈1q)、寒武系下統(tǒng)油房組(∈1y)。其中寒武系下統(tǒng)邱家河組(∈1q)是該區(qū)的含礦層[8]。已知平武平溪錳礦、石坎錳礦、簡竹埡錳礦點分布于該區(qū)附近[9]。茶樹嶺錳礦區(qū)域構(gòu)造見圖2。

1.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造發(fā)育，褶皺斷層主要呈北東—南西走向展布，與地層走向一致。扭曲、劈理、透鏡體等構(gòu)造產(chǎn)物特別發(fā)育，茶樹嶺錳礦位于松潘—甘孜推覆造山帶和揚(yáng)子路塊的結(jié)合部位，后龍門山推覆構(gòu)造的高莊復(fù)向斜與轎子頂復(fù)背斜的傾覆端，南壩大斷裂(F2)和青溪大斷裂(F3)之間。

1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)出露大片晉寧期斜長花崗巖，其余地區(qū)零星出露閃長巖脈及輝綠巖脈。

2 工作區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

區(qū)內(nèi)出露地層為震旦系蜈蚣口組(Zw)、震旦系水晶組(Zs)、寒武系下統(tǒng)邱家河組下段(∈1q1)、寒武系下統(tǒng)邱家河組上段(∈1q2)、寒武系下統(tǒng)油房組(∈1y)，其中錳礦賦存于寒武系下統(tǒng)邱家河組上段(∈1q2)。茶樹嶺錳礦區(qū)地質(zhì)簡要見圖3。

2.2 構(gòu)造

工作區(qū)位于高莊復(fù)向斜與轎子頂復(fù)背斜的傾覆端。構(gòu)造較發(fā)育，褶皺構(gòu)造有礦坪子背斜、平溪向斜；斷層有3條北東向斷層F1、F2、F3，次級小斷層較發(fā)育，板巖節(jié)理發(fā)育。構(gòu)造線走向基本一致，均為北東—南西向。工作區(qū)構(gòu)造簡要見圖4。

2.3 變質(zhì)作用

區(qū)內(nèi)先后經(jīng)過多次構(gòu)造活動，在區(qū)域熱動力變質(zhì)作用下，由于溫度、壓力顯著增大，巖石發(fā)生重結(jié)晶等變質(zhì)改造作用，主要為低綠片巖相，巖性為變質(zhì)砂巖、板巖、片巖等，其中板巖類主要為硅質(zhì)板巖，含錳質(zhì)碳硅質(zhì)板巖、砂質(zhì)板巖、碳質(zhì)板巖等。變質(zhì)作用對錳礦無明顯改造。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

含礦層位主要位于寒武系下統(tǒng)邱家河組地層中，主要由鐵錳礦(化)體，含錳板巖、含鐵錳硅質(zhì)巖等組成。其上下部多為硅質(zhì)板巖、碳硅質(zhì)板巖。其中鐵錳礦化體多為黑色、半自形粒狀結(jié)構(gòu)、網(wǎng)格狀、網(wǎng)脈狀構(gòu)造，分布較穩(wěn)定。工作區(qū)共有5條主礦體，礦體主要受褶皺控制，呈層狀、似層狀產(chǎn)出，礦體產(chǎn)狀與圍巖一致，直接頂?shù)装鍨樘脊栀|(zhì)板巖。

1)大灣里Ⅰ號礦體

礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)出于邱家河組上段含錳質(zhì)碳硅質(zhì)板巖，地表露頭走向延伸553 m，傾向延伸245～261 m，厚1.04～2.16 m，平均厚1.45 m，w(Mn)為13.85%～22.15%，平均14.11%；埋藏深度為0～265.28 m，控制最低標(biāo)高1 045.27 m；厚度變化系數(shù)26.23%，品位變化系數(shù)1.66%，延伸穩(wěn)定。

2)礦坪子Ⅱ號礦體

呈層狀、似層狀產(chǎn)出于邱家河組上段含錳質(zhì)碳硅質(zhì)板巖中，地表露頭沿走向延伸566 m，傾向延伸44～66 m，厚2.28～7.61 m，平均厚5.31 m，w(Mn)為13.71%～14.24%，平均13.90%；埋藏深度為0～83.98 m，控制最低標(biāo)高1 232.9 m；厚度變化系數(shù)31.40%，品位變化系數(shù)1.43%，延伸穩(wěn)定。

3)平溪Ⅲ-1號礦體

呈層狀、似層狀產(chǎn)出于邱家河組上段含錳質(zhì)碳硅質(zhì)板巖中，地表露頭沿延伸403 m，傾向延伸245～261 m，厚1.04～2.16 m，平均厚1.45 m，w(Mn)為13.88%～14.51%，平均14.11%；埋藏深度為0～265.28 m，控制最低標(biāo)高1 045.27 m；厚度變化系數(shù)26.23%，品位變化系數(shù)1.66%，延伸穩(wěn)定。

4)平溪Ⅲ-2號礦體

呈層狀、似層狀產(chǎn)出于邱家河組上段含錳質(zhì)碳硅質(zhì)板巖中，地表露頭沿走向延伸527 m，傾向延伸242～266 m，厚1.18～3.55 m，平均厚2.86 m，w(Mn)為13.69%～14.37%，平均14.03%；埋藏深度為0～322.56 m，控制最低標(biāo)高1 060.66 m；厚度變化系數(shù)30.59%，品位變化系數(shù)1.84%，延伸穩(wěn)定。

5)剪子埡Ⅳ號礦體

呈層狀、似層狀產(chǎn)出于邱家河組上段含錳質(zhì)碳硅質(zhì)板巖中，走向延伸336 m，傾向延伸168 m，厚度2.08～8.16 m，平均厚4.12 m，w(Mn)為13.89%～14.07%，平均13.95%，礦體呈層狀、似層狀，埋藏深度為0～70.7 m，控制最低標(biāo)高1 432.2 m；厚度變化系數(shù)57.90%，品位變化系數(shù)0.64%，延伸較穩(wěn)定。

3.2 礦石質(zhì)量

茶樹嶺錳礦主要礦物為菱錳礦、赤鐵礦，次要礦物有褐鐵礦、黃鐵礦、閃鋅礦、絹云母、硅質(zhì)、白云石、碳質(zhì)等。

礦石結(jié)構(gòu)以顯微晶質(zhì)結(jié)構(gòu)為主，隱晶質(zhì)、粒狀、泥質(zhì)、粉砂泥質(zhì)結(jié)構(gòu)次之，礦石構(gòu)造以條紋(帶)狀、板狀為主，其次為多孔狀、脈狀、團(tuán)塊狀、腎狀、葡萄狀等。菱錳礦礦石(見圖5)中有益組分有Mn、Fe，礦石中w(Mn)為10.01%～25.80%，平均14.04%，w(TF)為1.66%～12.98%；P和SiO2為有害組分，氧化礦石中w(P)為0.058%～0.461%，最高達(dá)到0.929%；w(SiO2)為20.88%～56.20%，最高達(dá)到74.13%?？偟膩碇v，礦石的有害元素P含量較高。另外，當(dāng)w(Mn)較大時，w(TF)和w(SiO2)較小；反之，當(dāng)w(Mn)較小時，w(TF)和w(SiO2)較大。

圖5 菱錳礦礦石

4 礦床成因探討

早古生代，后龍門山地區(qū)由于地殼拉張裂陷形成斷陷盆地[10]，而盆地的演化與沉積型錳礦則在成礦物質(zhì)來源、成礦機(jī)制和礦體分布規(guī)律等方面都有著密切的關(guān)系[11]。經(jīng)晉寧、澄江構(gòu)造運動之后，上揚(yáng)子路塊處于相對穩(wěn)定的時期，震旦世開始接受海相沉積，在川、滇、黔、陜等區(qū)域內(nèi)形成一個潛水碳酸鹽臺地。四川省在麥地坪組、筇竹寺組沉積時期，明顯繼承著燈影組晚期特點，隨著大規(guī)模海進(jìn)，臺地范圍逐漸縮小。龍門山北段在邱家河組沉積時期，處于上揚(yáng)子板塊北部邊緣與北側(cè)摩天嶺古陸結(jié)合部位的拗陷地帶，沉積環(huán)境受到此環(huán)境的限制，在晚震旦世碳酸鹽巖沉積的基礎(chǔ)上，沉積了一套以碎屑巖為主夾碳酸鹽巖，因沉積海域此時錳質(zhì)含量高，在此有限的區(qū)域內(nèi)形成了錳礦[12]。

5 結(jié) 論

1)茶樹嶺錳礦主要礦物為菱錳礦、赤鐵礦，次要礦物有褐鐵礦、黃鐵礦、閃鋅礦、絹云母、硅質(zhì)、白云石、碳質(zhì)等。礦石結(jié)構(gòu)以顯微晶質(zhì)結(jié)構(gòu)為主，礦石構(gòu)造以條紋(帶)狀、板狀為主。

2)礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)出于邱家河組上段含錳質(zhì)碳硅質(zhì)板巖中，礦體與頂?shù)装鍑鷰r產(chǎn)狀一致，呈整合接觸。