貴州省水城區(qū)錳礦礦床地質(zhì)特征及找礦潛力分析

代啟先 尚 榮

(貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局二總隊(duì)，貴州 六盤水 553004)

0 引言

在現(xiàn)代工業(yè)中，錳及其化合物應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。我國(guó)錳礦資源尤其是富錳資源嚴(yán)重缺乏,錳礦產(chǎn)品供不應(yīng)求[1]。經(jīng)綜合分析研究，水城區(qū)錳礦賦存層位均為二疊系陽(yáng)新統(tǒng)茅口組第二段( P2m2)的含錳灰?guī)r，礦床特征相似，面積分布較廣，在淺部地段已開展過(guò)零星找礦勘查工作，其中以水城區(qū)宏運(yùn)錳礦工作程度較為系統(tǒng)全面。目前已發(fā)現(xiàn)大小錳礦床9個(gè)(見圖1)，取得了不同程度的地質(zhì)找礦效果。因此，本文旨在通過(guò)全面收集研究區(qū)地質(zhì)及礦產(chǎn)資料的基礎(chǔ)上，初步分析研究區(qū)成礦地質(zhì)背景、巖相古地理環(huán)境、礦床地質(zhì)特征、富集規(guī)律及找礦潛力，為進(jìn)一步找礦工作提供一定的理論依據(jù)。

圖1 水城區(qū)錳礦分布示意圖

1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景

研究區(qū)大地構(gòu)造位于羌塘-揚(yáng)子-華南板塊-揚(yáng)子陸塊-上揚(yáng)子地塊-威寧隆起及六盤水裂陷槽(六盤水北西向褶斷帶)[2]。

2 巖相古地理特征

據(jù)貴州大區(qū)域范圍內(nèi)的宏觀研究，將二疊系陽(yáng)新統(tǒng)茅口期沉積相劃分為碳酸鹽臺(tái)地相，其中又可分為臺(tái)盆相、半局限臺(tái)地相、開闊臺(tái)地相、臺(tái)地邊緣礁灘相、臺(tái)緣斜坡相、深水盆地相(見圖2)。研究區(qū)錳礦均產(chǎn)于臺(tái)盆相內(nèi)。據(jù)研究 ,該臺(tái)盆水深較大,發(fā)育了一套硅質(zhì)巖組合沉積 ,而該臺(tái)盆周圍為淺水半局性臺(tái)地相。貴州二疊系陽(yáng)新統(tǒng)茅口晚期錳礦分布[3]見圖3。

1-泥晶灰?guī)r夾硅質(zhì)泥晶灰?guī)r組合；2-硅質(zhì)巖組合；3-生物泥晶灰?guī)r組合；4-礁灰?guī)r組合；5-灰?guī)r-礫屑灰?guī)r組合；6-含生物泥晶灰?guī)r-含硅質(zhì)泥晶灰?guī)r組合；7-半局限臺(tái)地相；8-臺(tái)盆相；9-開闊臺(tái)地相；10-臺(tái)地邊緣礁灘相；11-臺(tái)緣斜坡相；12-深水盆地相；13-巖相界線；14-海侵方向

圖3 貴州二疊系陽(yáng)新統(tǒng)茅口晚期錳礦分布圖

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 地層

礦區(qū)出露地層由老至新有二疊系陽(yáng)新統(tǒng)棲霞組(P2q)、二疊系陽(yáng)新統(tǒng)茅口組(P2m)、二疊系樂(lè)平統(tǒng)峨嵋山玄武巖組(P2-3em)及第四系(Q)。其中，茅口組為該區(qū)錳礦的含礦層位?，F(xiàn)由老至新對(duì)各地層特征描述如下：

二疊系陽(yáng)新統(tǒng)棲霞組(P2q)：上部為灰色、深灰色中至厚層灰?guī)r，常含有燧石結(jié)核；中部為淺灰、灰色厚層狀白云質(zhì)斑狀灰?guī)r；下部為淺灰、灰黑色厚層-塊灰?guī)r，含燧石結(jié)核，層間夾黑色頁(yè)片狀泥灰?guī)r。厚130～250 m。

二疊系陽(yáng)新統(tǒng)茅口組(P2m)：根據(jù)巖性特征分為兩段。茅口組第一段(P2m1)：上部為深灰色厚層至塊狀灰?guī)r夾中厚層灰?guī)r，局部見燧石團(tuán)塊；下部為淺灰色厚層至塊狀灰?guī)r。厚277～350 m。茅口組第二段(P2m2)：上部為深灰色薄至中厚層泥灰?guī)r，局部夾灰色中厚層生物灰?guī)r，厚54.71～65.86 m；中部為灰色薄至中厚層細(xì)晶灰?guī)r夾深灰色薄層含錳灰?guī)r，厚7.22～15.10 m，其中頂為一層厚0.64～0.90 m 深灰色層紋狀碳酸錳礦層，區(qū)內(nèi)較穩(wěn)定，表淺部局部為氧化錳礦；下部為灰、淺灰色薄至中厚層細(xì)晶灰?guī)r夾燧石層，厚33.40～45.20 m。該層總厚為95.33～126.16 m。

二疊系陽(yáng)新統(tǒng)-樂(lè)平統(tǒng)峨嵋山玄武巖組(P2-3em)：上部為深灰色、灰綠色拉斑玄武巖，夾多層雜色凝灰?guī)r及少量玄武質(zhì)熔巖集塊巖、玄武質(zhì)火山角礫巖、玄武質(zhì)凝灰熔巖等；中部為深灰色、灰綠色厚層至塊狀拉斑玄武巖，部分地區(qū)夾少量玄武質(zhì)熔巖角礫巖、凝灰?guī)r等火山碎屑巖；下部為深灰色玄武質(zhì)熔巖集塊及深灰色拉斑玄武巖，近底部30 m夾一層厚15 m 深灰色薄層泥質(zhì)灰?guī)r透鏡體。厚度大于400 m。

第四系(Q)：以黃色及黃灰色殘、坡、洪積物為主，主要由粘土、亞粘土、腐植土及砂、礫石等組成。厚0～69.90 m。

3.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)構(gòu)造較簡(jiǎn)單，以斷層為主，褶皺不發(fā)育。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要呈北東向展布，傾角55°～80°，以逆斷層為主，其次為正斷層。對(duì)整個(gè)礦體的形態(tài)復(fù)雜程度、穩(wěn)定程度無(wú)明顯影響。

3.3 礦體特征

礦體控制深度從地表露頭至+1 300 m標(biāo)高，傾向延深控制大于1 000 m。礦體總體呈層狀、似層狀、透鏡狀沿含礦地層呈單斜產(chǎn)出，產(chǎn)狀與圍巖一致。礦層傾向北西，局部為北，傾角10°～20°，局部達(dá)40°。礦體單工程真厚度0.58～1.14 m，變化系數(shù)為11%～22%，礦體厚度分布均勻，礦體形態(tài)復(fù)雜程度屬簡(jiǎn)單類型。單工程礦體特征分布見圖4。

圖4 單工程礦體特征分布圖

3.4 礦石特征

研究區(qū)內(nèi)錳礦石自然類型有氧化錳礦石和碳酸鹽錳礦石兩類：若氧化錳比例>50%，則礦石類型為氧化錳礦石；其余為碳酸錳礦石。

氧化錳礦石主要分布在近地表氧化帶，傾向延伸平均約100 m；礦石礦物主要為軟錳礦，次為含錳方解石；脈石礦物主要為方解石。碳酸鹽錳礦石主要分布在深部；礦石礦物主要為含錳方解石，次為含錳白云石。

礦石結(jié)構(gòu)主要為細(xì)-粉-微-隱晶級(jí)它形粒狀晶體結(jié)構(gòu)，構(gòu)造以條帶狀和層紋狀、透鏡狀為主。

通過(guò)區(qū)內(nèi)組合分析測(cè)試，氧化錳礦石和碳酸鹽錳礦石中有益組分為Mn，主要有害組分為P，其它組分為 Fe、SiO2、CaO、MgO、Al2O3、燒失量。

氧化錳礦石各組分含量為：Mn 11.57%～38.90%、Fe 0.80%～2.60%、P 0.01%～0.06%、SiO24.71%～36.98%、CaO 2.90%～30.72%、MgO 0.22%～9.99%、Al2O30.27%～1.64%、燒失量15.65%～36.23%。礦體品位變化系數(shù)為45%，有益組分分布均勻，主要有害組分P含量低。

碳酸鹽錳礦各組分含量為：Mn 8.22 %～12.89%、Fe 0.90%～1.25%、P 0.01%～0.05%、SiO26.5%～13.6%、CaO 28.83%～33.54%、MgO 3.24%～8.88%、Al2O30.22%～0.94%、燒失量 31.46%～36.89%。礦體品位變化系數(shù)為14%，有益組分分布均勻，主要有害組分P含量低。

氧化錳礦石和碳酸鹽錳礦石各組分含量見表1、表2。

表1 氧化錳礦石組合分析表 %

表2 碳酸鹽錳礦石組合分析表 %

礦區(qū)內(nèi)氧化錳礦石中W(P)/W(Mn)比值在 0.0004～0.0016 之間，平均為 0.0010，屬低磷礦石；W(CaO+MgO)/W(SiO2+Al2O3)比值在 0.08～8.18 之間，平均為 2.74，屬堿性礦石；W(Mn)/W(Fe)比值介于 10.09～16.36 之間，平均為 13.35，屬低鐵錳礦石。

礦區(qū)內(nèi)碳酸鹽錳礦石中W(P)/W(Mn)比值在 0.0005～0.0062 之間，平均為 0.0028，屬低磷礦石；W(CaO+MgO)/W(SiO2+Al2O3)比值在 2.41～5.80 之間，平均為 3.87，屬堿性礦石；W(Mn)/W(Fe)比值介于 7.22～11.72 之間，平均為 9.07，屬低鐵錳礦石。

因此，礦區(qū)內(nèi)錳礦石工業(yè)類型屬于低磷低鐵堿性含錳灰?guī)r碳酸錳及氧化錳礦石,見表3、表4。

表3 氧化錳礦石相關(guān)組分比值表 %

表4 碳酸鹽錳礦石相關(guān)組分比值表 %

3.5 礦體圍巖及夾石

經(jīng)地表露頭、山地工程及鉆孔工程揭露，礦體主要賦存于二疊系陽(yáng)新統(tǒng)茅口組第二段(P2m2)中部近頂部的含錳灰?guī)r中；礦層直接頂板為灰黑、深灰色薄層泥質(zhì)灰?guī)r，層紋狀構(gòu)造特別發(fā)育，厚54.71～65.86 m，含Mn 0.10%～0.68%，平均含Mn 0.25%；礦層直接底板為灰色薄至中厚層細(xì)晶灰?guī)r夾灰色薄層含錳灰?guī)r，厚33.40～45.20 m，含Mn 0.52%～3.94%，平均含Mn 1.52%。

礦體厚度較薄，礦體中不含夾石。

3.6 礦床共(伴)生礦產(chǎn)綜合評(píng)價(jià)

由化學(xué)全分析結(jié)果可知，錳礦石中含 Co、Ni、Cu、Pb、Zn、Au、Ag、 B、S 等元素，各元素含量見表5。經(jīng)分析，各伴生元素含量均未達(dá)到伴生組分綜合評(píng)價(jià)參考指標(biāo)要求，無(wú)可進(jìn)行綜合利用的共(伴)生礦產(chǎn)。

表5 錳礦石伴生組分分析結(jié)果表 %

4 找礦潛力分析

研究區(qū)工作程度較低，對(duì)已發(fā)現(xiàn)的礦體控制深度主要為地表50 m左右，礦體深部及外圍尚未開展系統(tǒng)的勘查工作。根據(jù)研究分析，可初步得出水城區(qū)錳礦的富集規(guī)律與巖相古地理、峨眉地幔熱柱活動(dòng)、古構(gòu)造及后期風(fēng)化作用等方面有關(guān)。

1)錳礦與巖相古地理的關(guān)系。研究區(qū)位于二疊系陽(yáng)新統(tǒng)茅口期臺(tái)盆相內(nèi),水深較大，發(fā)育了一套薄至中厚層細(xì)晶灰?guī)r夾燧石層等硅質(zhì)巖組合沉積，硅質(zhì)巖體的存在，提供較穩(wěn)定的儲(chǔ)存物質(zhì)的沉積環(huán)境。

2)錳礦與峨眉地幔熱柱活動(dòng)的關(guān)系。茅口晚期由于峨眉地幔熱柱活動(dòng) ,云南、四川、 貴州西部開始峨眉山玄武巖噴發(fā) , 而在玄武巖噴發(fā)中心的外圍 ,則由于地幔柱上托作用 ,貴州西部被抬升 ,引起斷裂活動(dòng)和熱液活動(dòng) ,熱水 (液 )從深部把錳質(zhì)帶入沉積巖區(qū)[4]。

3)錳礦與古構(gòu)造及后期風(fēng)化作用的關(guān)系。晚古生代至早白堊世，為海西-印支-燕山構(gòu)造旋回期，地殼抬升，研究區(qū)由海相沉積轉(zhuǎn)為陸相沉積并進(jìn)一步抬升為陸地。含錳地層廣泛裸露于地表，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期氧化、淋濾，在有利地段進(jìn)一步富集形成氧化錳礦。

研究?jī)?nèi)錳礦石工業(yè)類型屬于低磷低鐵堿性含錳灰?guī)r、碳酸錳及氧化錳礦石，其中以碳酸錳最具規(guī)模，但其品位偏低，低品位碳酸錳礦可采用直接硫酸浸出法處理,優(yōu)化浸出條件以實(shí)現(xiàn)錳、鐵的選擇性浸出[5],以實(shí)現(xiàn)高效、經(jīng)濟(jì)的利用國(guó)內(nèi)貧錳礦資源的目的。

綜上，研究區(qū)二疊系地層廣泛分布，具有一定的找礦前景。

5 結(jié)語(yǔ)

水城區(qū)錳礦賦存于二疊系陽(yáng)新統(tǒng)茅口組第二段( P2m2)，礦石類型屬于低磷低鐵堿性含錳灰?guī)r、碳酸錳及氧化錳，厚度及品位變化較小，有用組分分布均勻，有害組分含量低。研究區(qū)位于二疊系陽(yáng)新統(tǒng)茅口期臺(tái)盆相內(nèi),提供了較為穩(wěn)定的沉積環(huán)境；茅口晚期由于峨眉地幔熱柱活動(dòng)影響,熱水 (液 )活動(dòng)或早期火山噴氣作用開始，形成了一套硅灰泥錳質(zhì)沉積組合；此后經(jīng)過(guò)多期造山運(yùn)動(dòng)，地殼抬升，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期風(fēng)化淋濾，進(jìn)而形成氧化錳礦。此類錳礦在研究區(qū)具有一定找礦前景。