陜西省鎮(zhèn)安縣龍勝溝錳礦床地質特征及礦床成因

王利民

(陜西地礦物化探隊有限公司，陜西 西安 710043)

龍勝溝錳礦位于鎮(zhèn)安縣城200(°)方位，直距20 km處的青銅關鎮(zhèn)早陽村附近。礦區(qū)地處秦嶺南麓，山巒起伏，地形總體呈東高西低態(tài)勢。海拔一般為600～1 200 m。1958年發(fā)現(xiàn)該錳礦點。2012～2017年進行了錳礦詳查。求得控制的和推斷的(332+333)錳礦石資源量130.56萬t，Mn品位16.21%，TFe品位11.83%，Mn+TFe品位28.04%，礦石為冶金用鐵錳礦石[1]。通過分析該礦的地質特征及成礦規(guī)律，對該區(qū)域找礦具有指導意義。

1 區(qū)域地質背景

礦區(qū)地處秦嶺東西向復雜褶皺系之東端，隸屬于南秦嶺印支褶皺帶中的留鳳關—金雞嶺褶皺束。大地構造位置處于揚子板塊北部南秦嶺造山帶邊緣海盆的鳳縣—鎮(zhèn)安陸緣海盆(Nh-T2)構造單元。地層區(qū)劃屬羌塘—揚子—華南地層大區(qū)南秦嶺—大別山地層區(qū)迭部—旬陽地層分區(qū)的天竺山地層小區(qū)[2]。區(qū)域出露地層有奧陶系、志留系、泥盆系及石炭系，巖石以千枚巖、片巖、云母石英片巖、石英巖、大理巖等區(qū)域變質巖為主。巖漿巖不甚發(fā)育。

本區(qū)處于南秦嶺山(陽)—柞(水)—鎮(zhèn)(安)—旬(陽)華力西—燕山期貴金屬、有色金屬成礦帶。區(qū)域上志留系為含錳層位，已知的旬陽縣尖山錳礦為沉積變質型錳礦體。鎮(zhèn)安縣已發(fā)現(xiàn)金屬及非金屬礦床、礦(化)點數(shù)十處，其中已初步探明具有開采價值的有金、銀、銅、鐵、鉛、鋅、錳、銻等礦產(chǎn)。

2 礦區(qū)地質特征

2.1 地層

礦區(qū)內地層出露志留系和泥盆系。下志留統(tǒng)梅子埡組(Sm)分布于礦區(qū)中部龍勝溝—王家?guī)X一帶，是區(qū)內重要的含礦地層。主要巖性組合為絹云母板巖、炭質千枚巖、絹云母石英片巖、含炭質細碎屑巖夾薄層狀硅質灰?guī)r、泥質灰?guī)r及碳酸鹽巖。泥盆系地層主要有公館組(D1g)、石家溝組(D2s)，分別出露于礦區(qū)北部和南部，總體為一套濱海相細碎屑巖—碳酸鹽巖沉積建造。

2.2 構造

2.2.1 褶皺構造

礦區(qū)內發(fā)育東瓜灘—龍勝溝背斜。該背斜軸面呈近東西向展布，背斜樞紐產(chǎn)狀105(°)∠20(°)。核部由志留系組成，兩翼由泥盆系組成。北翼地層產(chǎn)狀45(°)∠80(°)，南翼產(chǎn)狀180(°)～200(°)∠40(°)～55(°)。

礦區(qū)位于該背斜核部及南翼，錳礦體賦存于東瓜灘—龍勝溝背斜南翼的志留系梅子埡組中。核部有超基性巖體分布。

2.2.2 斷裂構造

礦區(qū)斷裂構造較發(fā)育，是由擠壓構造形成的一系列斷裂構造，為北西向展布，一般規(guī)模較小。礦區(qū)內共有七條斷裂，編號F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7。除了F2外，其余均為F1斷裂的次級斷裂。

F1(廟灣—興隆—干溝腦斷裂)：中東部近東西向，到西部為北西向。是志留系與泥盆系的接觸面，斷面產(chǎn)狀160(°)～175(°)∠40(°)～70(°)，斷裂在礦區(qū)長7 km，斷距不清，為逆斷層。

F2(大寨溝口斷裂)：走向120(°)，在礦區(qū)斷裂長約3 km，早期北盤向西平移，為左旋走滑斷層。晚期北盤下降，為正斷層。

F3(廟灣—窯溝斷裂)：走向北西西向，斷層面產(chǎn)狀，190(°)～220(°)∠65(°)～70(°)，斷裂長3 km。

F4(仁河斷裂)：走向近南北向，在礦區(qū)長1.5 km左右,性質不明。

F5斷裂：位于礦區(qū)西部，區(qū)內長度1 km，為左旋走滑斷層，走向140(°)，未對礦體造成破壞。

F6斷裂：位于礦區(qū)中部偏西，區(qū)內長度1.2 km，為左旋走滑斷層，走向116(°)在平面上滑動距離約10 m。

F7斷裂：位于礦區(qū)中部，區(qū)內長度0.5 km，為左旋走滑斷層，走向124(°)，平面上滑動的距離約15 m。

2.3 巖漿巖

在礦區(qū)王家?guī)X—龍勝溝一帶有王家?guī)X滑石蛇紋石巖(Wψω4)出露。呈規(guī)模不等巖枝或巖脈狀侵入于梅子埡組(Sm)。巖體長軸方向與圍巖片理一致，呈近東西向，巖體邊緣已強烈片理化。巖石類型主要有透閃石蛇紋石巖(透閃石化蛇紋石化橄欖巖)、滑石巖、透閃滑石片巖等。巖石具有纖維狀—顯微鱗片變晶結構、變余自形粒狀結構，塊狀構造、片狀構造。透閃石蛇紋石巖主要礦物成分為蛇紋石(>70%)，透閃石(10%～15%)；滑石巖主要分布在巖體邊部，呈鱗片變晶結構，塊狀構造。礦物成分為滑石(80%～90%)，磁鐵礦(3%～5%)，蛇紋石、綠泥石少量；透閃滑石片巖主要分布在巖體邊緣，呈柱狀纖狀—顯微鱗片變晶結構，片狀構造。主要礦物成分為滑石(>70%)，透閃石(15%～20%)。

在圍巖中還分布有較多的小規(guī)模綠泥滑石片巖團塊。此外，在局部地段還有順層侵入的煌斑巖脈。

王家?guī)X超基性巖體淺部賦存有鉻鐵礦，但品位較低，達不到鉻鐵礦礦石品位及開采技術指標，無工業(yè)意義。

2.4 變質作用及圍巖蝕變

2.4.1 變質作用

礦區(qū)經(jīng)歷了漫長復雜的地質演化過程，變質作用主要有區(qū)域變質作用、動力變質作用。由于受區(qū)域構造運動的影響，使巖石經(jīng)受了強烈的變形變質作用，變質相為綠片巖相，變質礦物主要為綠泥石、絹云母、鐵鋁榴石等。區(qū)域變質巖主要有千枚巖類、綠片巖類、石英巖類。動力變質作用產(chǎn)生線狀分布的碎裂巖類，分布于各斷裂破碎帶內。

2.4.2 圍巖蝕變

圍巖蝕變主要有硅化、碳酸鹽化、綠泥石、絹云母化、黃鐵礦化、磁黃鐵礦化等。

1)硅化

常見于錳礦化帶中，表現(xiàn)為不同期次的熱液石英脈充填，以交代形式出現(xiàn)于斷層破碎帶及錳礦化帶中，導致圍巖顏色變淺，硬度增大，表現(xiàn)為褪色化的特點。

2)碳酸鹽化

在礦體及圍巖的細小裂隙中常有碳酸鹽巖呈網(wǎng)脈或細脈出現(xiàn)。

3)綠泥石、絹云母化

多見于錳礦(化)體近礦圍巖，綠泥石、絹云母呈細小片狀、鱗片狀集合體出現(xiàn)。

4)黃鐵礦化、磁黃鐵礦化

在圍巖中黃鐵礦化、磁黃鐵礦化普遍存在，二者多為自形—半自形晶，呈浸染狀、細脈狀或團塊狀分布。

3 床礦地質特征

3.1 礦體特征

區(qū)內劃分南北兩個礦段，北礦段位于礦區(qū)中部梅子埡組中巖性段的第4層(Sm2-4)內，自東向西圈定K1-1、K1-2、K1-3、K1-4 4個錳礦體。含礦巖性為絹云母板巖、長石石英砂巖及炭質硅質巖，圍巖為炭質板巖及長石石英砂巖。南礦段位于礦區(qū)南部梅子埡組中巖性段的第2層(Sm2-2)內，由北往南圈定K2-1和K2-2兩個錳礦體。含礦巖性為絹云母板巖、炭質硅質巖，圍巖為粉砂質板巖，局部為絹云母板巖。

1)K1-1礦體：地表出露長度510 m，最大斜深140 m。礦體厚度0.94～3.99 m，平均厚度2.15 m，礦體平均產(chǎn)狀160(°)∠43(°)。礦體平均品位：Mn 16.00%，TFe 11.62%，Mn+TFe 27.63%。

2)K1-2礦體：地表出露長度670 m，最大斜深145 m，礦體厚度1.03～4.12 m，平均厚度2.17 m，平均產(chǎn)狀160(°)∠40(°)。礦體平均品位：Mn 15.90%，TFe 12.71%，Mn+TFe 28.61%。

3)K1-3礦體：地表出露長度395 m，最大斜深125 m，礦體厚度1.80～3.00 m，平均厚度2.78 m，平均產(chǎn)狀160(°)∠44(°)。礦體平均品位：Mn 17.40%，TFe 12.62%，Mn+TFe 30.02%。

4)K1-4礦體：地表出露長度700 m，礦體厚度1.38～2.76 m，平均厚度1.80 m，平均產(chǎn)狀155(°)∠34(°)。礦體平均品位：Mn 16.15%，TFe 11.41%，Mn+TFe 27.56%。

5)K2-1礦體：地表出露長度610 m，最大斜深126 m，礦體厚度0.70～1.57 m，平均厚度1.05 m，平均產(chǎn)狀160(°)∠55(°)。礦體平均品位：Mn 16.21%，TFe 10.43%，Mn+TFe 26.64%。

6)K2-2礦體：地表出露長度696 m，礦體厚度0.93～4.29 m，平均厚度1.82 m，平均產(chǎn)狀160(°)∠49(°)。礦體平均品位：Mn 16.16%，TFe 9.86%，Mn+TFe 26.02%。

3.2 礦石礦物

金屬礦物有含鐵菱錳礦、菱鐵錳礦、硬錳礦、軟錳礦、針鐵礦。其次有偏錳酸礦，方鐵錳礦、赤鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦等。非金屬礦物以石英、絹云母、白云母、石榴子石為主，次為黑云母、綠泥石、磷灰石等。

3.3 礦石化學成分

通過對主要錳礦體礦石組合樣品化學分析表明，礦石主要有益成分為Mn、Fe。礦石的主要化學組分有SiO2、FeO、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3等；次要組分有K2O、Na2O、P、S等；微量元素有Cu、Co、Ni等(見表1)。除TFe、Mn外，該礦石伴生有用組分均未達到綜合評價要求，有害組分均未超標。

表1 礦石化學全分析結果 %

通過錳的物相分析發(fā)現(xiàn)(見表2)，該錳礦中錳主要以菱錳礦、硅酸鹽中錳為主，碳酸錳礦物含量大于85%，按照礦物自然類型劃分該礦屬碳酸鹽型錳礦；礦石中P/Mn為 0.030，屬于高磷錳礦石。該錳礦石中鐵礦物含量較高，鐵主要以菱鐵礦、硅酸鐵礦的形式存在(見表3)，這幾種鐵礦物的磁性與錳礦礦物的磁性相近，在強磁選別時會隨同錳礦物一起進入錳精礦產(chǎn)品中，同時由于錳礦物主要為含鐵的菱鐵錳礦、鐵菱錳礦，不會對錳礦的強磁選產(chǎn)品質量產(chǎn)生影響。該錳礦選礦難度屬較易選[3]。

表3 鐵物相分析結果 %

表2 錳物相分析結果 %

3.4 礦石結構及構造

礦石結構主要有針柱狀結構、球顆狀結構、交織結構、篩狀變晶結構、放射狀結構、粒狀片狀變晶結構。

礦石構造主要有條帶狀構造、星散浸染狀構造、膠狀構造、脈狀構造、網(wǎng)脈狀構造、片狀構造。

3.5 礦石類型

3.5.1 自然類型

1)礦石中主要礦物為含鐵菱錳礦、菱鐵錳礦，地表普遍存在少量的軟錳礦等氧化錳礦石，氧化深度0.4～1.2 m，但不能單獨圈礦，所以忽略不計。根據(jù)礦石中主要錳礦物成分劃分，本區(qū)礦石自然類型為碳酸錳礦石。

2)根據(jù)礦石的結構構造劃分，本區(qū)礦石的自然類型主要為條帶狀礦石。其次為浸染狀、脈狀礦石。

3.5.2 工業(yè)類型

本區(qū)錳礦石為冶金用鐵錳礦石，按不同標準劃分類型如下。

1)根據(jù)原生礦石的ω(P)/ω(Mn)比值為0.006～0.054，平均為0.030，屬高磷礦石。

2)根據(jù)原生礦石的ω(CaO+MgO)/ω(SiO2+Al2O3)比值為0.54～0.82，平均為0.67，屬酸性礦石。

3)根據(jù)原生礦石的ω(Mn)/ω(Fe)比值為0.85～2.02，平均為1.15，為高鐵錳礦石。

綜合化學成分特點，該錳礦床礦石工業(yè)類型屬高磷高鐵酸性鐵錳礦石。

3.6 礦體圍巖和夾石

3.6.1 礦體圍巖

礦區(qū)圈定的6個錳礦體賦存地層為志留系梅子埡組(Sm)，礦體直接圍巖通常由石英巖、絹云母石英片巖組成，石英巖外常有炭質千枚巖。礦體與圍巖整合產(chǎn)出，呈漸變接觸關系，無明顯界限。

3.6.2 礦體夾石

礦區(qū)錳礦體由槽探、硐探及鉆探工程控制圈定，從各個探礦工程所控制礦體的結果來看，本區(qū)大多礦體在形態(tài)上為寬度較小，形態(tài)簡單的單個礦體，目前暫未在礦體內圈定出單獨的夾石塊體。

4 礦化富集規(guī)律和找礦標志

4.1 礦化富集規(guī)律

1)本次發(fā)現(xiàn)的錳礦(化)體幾乎都受志留系梅子埡組中巖性段的第2層(Sm2-2)和第4層(Sm2-4)控制，該地層為礦床的形成提供了金屬成礦物質來源，是錳鐵礦的賦存層位，具有層控礦床的特征。

2)原生礦體與圍巖界限模糊，呈漸變過度關系。礦化碳酸巖、炭質硅質巖組合關系密切。

3)礦體呈似層狀，在同一礦化帶內礦體具有膨大狹縮、尖滅再現(xiàn)的特點。這與后期變質、變形關系密切相關，促成了礦體地加厚和礦石品位地提高。

4.2 找礦標志

本區(qū)錳礦床受地層控制明顯，其找礦標志概括如下。

1)該區(qū)氣候濕潤，地表出露的礦體均氧化為黑色次生錳礦物軟錳礦、鈣錳礦等，地表礦化露頭是最直接的找礦標志。

2)志留系中巖性段第2層(Sm2-2)和第4層(Sm2-4)是找礦的宏觀標志。

3)礦化與硅質巖、炭質板巖或炭質千枚巖類巖石組合關系密切，該類巖石組合是找礦的巖性標志。

5 礦床成因類型

礦床產(chǎn)出的大地構造位置處于秦嶺東西向復雜褶皺系之東端，隸屬于南秦嶺印支褶皺帶中留鳳關—金雞嶺褶皺束。在志留紀早期，礦區(qū)呈滯流海灣沉積環(huán)境，水動力條件較弱，海水相對較深，沉積一套含棘屑的碳酸鹽巖、炭質硅質巖建造，地層中富含鐵、錳質。本區(qū)經(jīng)歷了長期復雜的構造變形，所出露的志留系—中三疊統(tǒng)均遭受到不同程度的構造變形作用，與構造變形作用相伴生有區(qū)域變質作用，蝕變作用和礦化作用。在后期變質、變形作用過程中，錳、鐵等有用礦物進一步富集成礦。綜上所述，本礦床的成因類型確定為沉積—變質改造型錳礦床。

6 結 論

龍勝溝錳礦床礦體受志留系梅子埡組中巖性段(Sm2)控制，具有明顯的層控礦床特征。礦石主要為條帶狀構造，礦物成分較復雜，以含鐵菱錳礦為主，為高磷高鐵酸性鐵錳礦石。龍勝溝錳礦始于志留紀含錳鐵物質的沉積成巖，后經(jīng)多期次多階段的區(qū)域變質作用、蝕變作用，使錳、鐵等礦物富集成礦，為沉積—變質改造型錳礦床。