貴州遵義市復興隱伏錳礦床地質特征及找礦潛力分析

陳 登，肖 亮，鐘月麗，駱紅星，劉志臣，肖 林

(貴州省地礦局一○二地質大隊，貴州 遵義 553003)

0 前 言

錳礦是大宗戰(zhàn)略性礦產資源，屬于新能源電池新材料所需的關鍵礦產之一，廣泛應用在冶金、電解錳和新能源電池行業(yè)。2019年發(fā)現(xiàn)的貴州省遵義市復興隱伏中型錳礦床位于貴州遵義國家錳礦整裝勘查區(qū)內，埋藏深度達1 300～1 550 m，Mn平均品位為18.01%，平均厚度為2.12 m；其在著名的遵義深溪大型錳礦床南部約3 km外。該礦床是以遵義錳礦“內生外成氣液噴溢沉積型”錳礦找礦預測模型，通過盆地分析、成錳相、同沉積斷層指導隱伏礦找礦發(fā)現(xiàn)的。本文在復興隱伏錳礦床勘查研究基礎上，對其礦床特征、礦石特征和成礦環(huán)境進行總結，認為其與遵義錳礦典型的深溪大型隱伏錳礦床類似，均為典型的“內生外成氣液噴溢沉積型”錳礦床[1]，并預測了具有找到大型錳礦床的潛力。

1 成礦地質背景

按大地構造單元劃分，復興隱伏錳礦床位于華南板塊、上揚子板塊(Ⅲ級)東南部的鄂渝湘黔前陸褶皺沖斷帶西部[1-2](見圖1)，屬中國26個重要成礦區(qū)帶中的上揚子東緣(臺褶帶)PbZnCuAgFeMnHgSb磷鋁土礦硫鐵礦成礦帶(Ⅲ77-2)[3-4]；按照貴州二疊紀錳礦成礦區(qū)帶劃分，復興錳礦床位于黔北裂谷盆地錳礦區(qū)、遵義-黔西錳礦成礦帶的遵義錳礦成礦亞帶的深溪-復興錳礦礦帶[5]。區(qū)域內二疊紀錳礦成礦后經歷了燕山、喜山期等多次構造運動的疊加改造作用形成了如今構造格局[6]，表現(xiàn)為北東向的褶皺和背斜軸部發(fā)育同向斷層的地質特征。區(qū)域出露地層為寒武系(∈)至侏羅系(J)和新生界第四系(Q)沉積巖，缺失志留系中上統(tǒng)與泥盆系、石炭系。

1.侏羅系；2.三疊系中統(tǒng)；3.三疊系下統(tǒng)；4.二疊系上統(tǒng)；5.二疊系中統(tǒng)；6.奧陶系；7.寒武系；8.茅口組第三段含錳巖系；9.茅口組第三段硅質巖；10.茅口組第三段生物灰?guī)r；11.地層界線；12.斷層；13.同沉積斷裂；14.錳礦床；15.研究區(qū)范圍；16.地名

在中二疊世，峨眉地幔柱的活動在貴州水城-黔西-遵義地區(qū)形成了“黔北裂谷盆地”，隨著構造運動加強黔北裂谷盆地(Ⅰ級)進一步斷陷形成了水城和遵義2個次級裂谷盆地(Ⅱ級)；在中二疊世晚期，并在遵義次級裂谷盆地形成了3個Ⅲ級地塹盆地，在Ⅲ級地塹盆地內形成了若干個Ⅳ級地塹盆地組成[7-10]。Ⅳ級地塹盆地控制了錳礦的形成和分布，其中深溪Ⅳ級地塹盆地為遵義錳礦主要分布區(qū)，該地塹盆地長度大于25 km，寬1～10 km，呈北東東80°～85°方向展布，其中著名的深溪隱伏大型錳礦床、轉龍廟中型錳礦床、小金溝中型錳礦床、復興錳礦床均位于該盆地內，已累計提交錳礦資源量達6 000萬t[11-13]。

2 礦床地質

2.1 地層、構造

研究區(qū)位于蝦子復向斜南翼，地層傾向主要為300°～350°，傾角為5°～22°，區(qū)內未見斷層構造。出露地層有第四系(Q)、三疊系中統(tǒng)關嶺組一段和二段(T2g)及嘉陵江組(T1-2j)；二疊系陽新統(tǒng)茅口組(P2m)、二疊系樂平統(tǒng)長興組(P3c)、龍?zhí)督M(P3l)、三疊系下統(tǒng)夜郎組(T1y)為隱伏地層(見圖2)；錳礦賦存的茅口組第三段隱伏埋深為1 300～1 550 m，現(xiàn)簡述與錳礦有關的地層如下：

1.三疊系中統(tǒng)關嶺組二段；2.三疊系中統(tǒng)關嶺組一段；3.三疊系下統(tǒng)嘉陵江組；4.三疊系下統(tǒng)夜郎組三段；5.地質界線；6.見礦鉆孔；7.見硅化巖鉆孔；8.礦化鉆孔；9.研究區(qū)

1)茅口組第二段P2m2(習稱為“白泥塘層”)：深灰色、灰黑色薄至中厚層狀炭硅質灰?guī)r夾灰黑色硅質巖和少量細晶灰?guī)r，厚度大于28.99 m；該段是黔北裂谷盆地識別的重要標志。

2)茅口組第三段(P2m3)，在研究區(qū)內該段呈現(xiàn)不同的巖性建造分布。

含錳建造：茅口組三段由深灰-灰色黏土巖、深灰色含錳黏土巖、碳酸鹽錳礦層和淺灰綠色綠泥石蒙脫石黏土巖組成，厚1.15～7.61 m，平均2.50 m(見圖3)。

硅化巖建造：分布在研究區(qū)中部和北部，2個鉆孔均揭露了硅化巖帶，其沿75°方向延伸呈線性分布，分布寬度為100～1 000 m；巖性為含硅化巖角礫黏土巖、硅化巖，該建造為同沉積斷層識別標志和斷陷盆地邊界劃分標志(見圖3)。

1.含錳巖系厚度等值線；2.推測含錳巖系厚度等值線；3.富錳礦體鉆孔；4.貧錳礦體鉆孔；5.含錳地層鉆孔；6.未見礦鉆孔；7.見硅化巖鉆孔；8.研究區(qū)范圍；9.礦體厚度0～1.00 m；10.礦體厚度1.00～2.00 m；11.礦體厚度>2.00 m；12.礦體厚度2～3 m

灰?guī)r建造：為淺灰色中至厚層狀生物灰?guī)r。分布在研究區(qū)南部一帶，緊鄰硅化巖建造，代表地壘中臺地沉積特征。

3)頂板龍?zhí)督M(P3l)：上部以深灰色泥巖、粉砂質泥巖為主，下部主要為深灰色中至厚層狀細晶灰?guī)r，夾1～3層不可采煤層(線)，厚度為104.90～118.10 m。

2.2 含礦巖系特征

復興錳礦床含礦巖系為茅口組第三段，由一套灰白色黏土巖、含錳黏土巖、錳礦層和凝灰?guī)r組成，其在區(qū)內呈北東東向分布，反映了深溪Ⅳ級盆地噴溢沉積特征位置(見圖3)，在橫向上成礦地質體表現(xiàn)出由盆地中心向邊緣厚度逐漸變薄、尖滅。區(qū)內可劃分為5個小層，由上自下依次為：上覆地層龍?zhí)督M(P3l)主要為厚0.15～8.75 m深灰色含植物根莖化石黏土巖，含較多黃鐵礦結核，是錳礦層的直接頂板；其上為厚0～0.70 m炭質泥巖或煤層(線)；再上為厚約1.20～2.68 m的深灰色含海百合化石細晶灰?guī)r，與下伏地層不整合接觸。

茅口組第三段(P2m3)，含錳巖系(見圖4)：①灰色、灰白色黏土巖含大量黃鐵礦結核和少量條帶狀菱鐵礦、白云石和褐鐵礦，該層含錳一般為0.10%～3.06%，厚度為0～0.63 m；②深灰色含錳黏土巖含少量鮞粒狀、豆狀菱錳礦，中下部含少量次生菱錳礦顆粒，厚度為0～2.32 m；③錳礦層為深灰色、黑灰色塊狀菱錳礦，礦層中偶見含錳黏土巖夾石，見少量細粒黃鐵礦星點狀分布和團塊狀黃鐵礦，局部相變?yōu)殄i鐵礦，厚度為0～4.90 m；④凝灰?guī)r層由淺灰綠色綠泥石、蒙脫石黏土巖組成，其含大量黃鐵礦結核，局部含錳達3.41%，厚度為0.30～0.60 m；⑤灰褐色、棕紅色菱錳礦，見攪動構造和斑雜狀構造，僅在北部ZK2321鉆孔發(fā)現(xiàn)，推測在該孔以北存在該層錳礦石，應為復興Ⅳ級盆地噴溢沉積中心相的邊緣位置，厚度為0～0.69 m。

圖4 斑雜狀構造錳礦石(a)、鏡下斑雜狀構造錳礦石(b)、塊狀構造錳礦石(c)、鏡下塊狀構造錳礦石(d)、角礫狀硅化巖(e、f)

下伏地層：茅口組第二段(白泥塘層)P2m2為灰黑色薄層狀含硅質灰?guī)r。

3 礦體特征

研究區(qū)內錳礦層產于茅口組三段含錳巖系底部，位于二疊系中統(tǒng)茅口組(P2m2)硅質灰?guī)r之上，礦體呈層狀單斜產出，埋藏深度達1 300～1 550 m。目前發(fā)現(xiàn)礦體分布在勘查區(qū)北部，總體呈75°方向延伸，礦體沿走向延長約1.6 km，傾向延伸約1.0 km，見礦面積為1.6 km2，賦存標高為-450～-350 m。礦層厚度為0～4.90 m，平均厚度為2.12 m，變化系數為87.83%。礦體單工程品位為16.77%～19.67%，礦體平均品位為18.01%，變化系數為6.77%；礦石自然類型主要為碳酸鹽錳礦石，具有中型規(guī)模。

4 礦石特征

4.1 礦石成分

區(qū)內錳礦礦石礦物以菱錳礦為主，其次為水褐錳礦，含少量鈣菱錳礦、錳方解石、錳白云石、鐵菱錳礦、軟錳礦等(見圖2)，總體上含錳巖系從上至下菱錳礦比例越來越高，水褐錳礦比例越低；脈石礦物主要以黏土礦物為主；在北部ZK2321鉆孔見少量毒砂、重晶石和黃銅礦。

4.2 礦石結構、構造

區(qū)內錳礦石主要以球粒結構為主，其次是碎屑結構、放射鮞結構、晶粒狀結構。構造以塊狀構造為主，在ZK2321鉆孔發(fā)現(xiàn)了成錳中心相中的斑雜狀構造、攪動構造(見圖2)。

4.3 礦石組分

區(qū)內錳礦石Mn單樣含量為12.10%～24.88%；單工程平均品位16.77%～19.67%，平均18.01%。Fe含量為4.41%～9.97%，平均7.07%。P、S為主要有害組分，P含量為0.021%～0.136%，S含量為1.15%～6.39%。P/Mn平均為0.003；Mn/TFe比值為1.97～3.99，平均2.81；(CaO+MgO)/(SiO2+A12O3)比值為0.46～0.97?？傮w屬高硫、中-高鐵、中磷貧錳礦石。

5 找礦潛力分析

在中二疊世中至晚期，揚子準地臺西部的茅口晚期的峨眉地幔柱活動，導致地殼不均衡裂陷(拉張和同沉積斷裂的影響)，形成了一條自云南宣威，經貴州水城、納雍、黔西到遵義的北東向黔北裂谷盆地，在盆地內形成了貴州二疊紀錳礦床。并根據巖相變化、錳礦相變化、同沉積斷層分布特征，認為遵義二疊紀錳礦屬于“內生外成氣液噴溢沉積型錳礦床”[14]。富錳氣液沿同沉積斷層噴溢沉積，在噴溢口形成成錳中心相，往四周依次形成過渡相和邊緣相[15-17]，成礦相帶長軸方向代表了成礦同沉積斷層分布特征。一般富錳礦賦存在中心相、貧錳礦賦存在過渡相、邊緣相為含錳粘土巖或鐵錳礦分布。

研究區(qū)與著名的深溪大型隱伏富錳礦床、轉龍廟錳礦床位于深溪Ⅳ級地塹盆地內(見圖3)，該礦帶內的深溪、轉龍廟等礦床中均發(fā)現(xiàn)了典型的氣液噴溢沉積中心相，噴溢中心長軸方向近80°展布；噴溢口中心表現(xiàn)為具軟沉積變形紋理、角礫狀、斑雜狀構造的富錳礦石，含礦巖系厚度中心與礦體厚度中心重合。本次發(fā)現(xiàn)的復興錳礦床北部的ZK2321鉆孔已發(fā)現(xiàn)典型的中心相特征：錳礦層在凝灰?guī)r上下多層分布，Mn含量在25%左右，具斑雜狀構造、攪動構造等；顯示該區(qū)位于成礦中心相邊緣，顯示具有找到大型錳礦床的潛力(見圖4、圖5)。

1.控制Ⅲ級地塹盆地和地壘的同沉積斷層；2.控制Ⅳ級地塹盆地的同沉積斷層；3.Ⅳ級地塹盆地及控制的礦床；4.Ⅲ級地塹盆地范圍；5.Ⅲ級地壘范圍；6.研究區(qū)

6 結 論

1)研究區(qū)內茅口組第三段發(fā)現(xiàn)了含錳巖系、生物灰?guī)r和硅化巖3種不同的建造類型，其中硅化巖建造分布在研究區(qū)中部和北部，對識別研究區(qū)斷陷盆地內的同沉積斷層和找礦工作起到指示作用。

2)復興隱伏錳礦床位于蝦子復向斜南翼，地表出露為三疊系地層，含錳層位為茅口組第三段，礦體埋深為1 300～1 550 m。錳礦體呈層狀、似層狀單斜產出，礦體厚度為0～4.90 m，平均2.12 m；Mn含量為12.10%～24.88%；單工程平均品位為18.01%，F(xiàn)e平均含量為7.07%；P/Mn平均為0.003，Mn/TFe比值為1.97～3.99，平均為2.81；(CaO+MgO)/(SiO2+A12O3)比值為0.46～0.97。總體屬高硫、中-高鐵、中磷貧錳礦石。

3)復興錳礦床屬于“內生外成氣液噴溢沉積型錳礦床”，錳礦氣液噴溢沉積成礦系統(tǒng)的過渡相和邊緣相特征明顯；在研究區(qū)北部發(fā)現(xiàn)了成礦中心相邊緣，目前的工作尚未圈邊，根據成礦規(guī)律分析，認為該區(qū)北部具有找到大型錳礦床的潛力。