何志威，楊瑞東，高軍波，程 偉，溫官國

(1.貴州大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，貴州 貴陽 550025;2.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局103地質(zhì)大隊(duì)，貴州 銅仁 554300)

貴州松桃錳礦區(qū)位于銅仁市松桃縣，經(jīng)過多年勘查研究，已成為我國重要的錳礦基地之一。松桃錳礦位于揚(yáng)子陸塊東南緣被動大陸邊緣，自晉寧運(yùn)動后，原本拼接一起的揚(yáng)子古陸與華夏古陸，由于活動性差異明顯及周圍板塊活動的影響，導(dǎo)致他們之間由碰撞擠壓體系轉(zhuǎn)化為離散拉張走滑體系，板塊的基底板溪群發(fā)生褶皺和斷裂，形成一系列NENEE向地塹式的同沉積斷裂、斷陷盆地及火山活動，為錳礦的沉積提供了良好的場所。筆者運(yùn)用地質(zhì)學(xué)、礦物學(xué)及巖石學(xué)的研究方法，系統(tǒng)地總結(jié)松桃錳礦的沉積構(gòu)造特征及其規(guī)律，進(jìn)而分析礦床的成礦環(huán)境及成因，為松桃錳礦的進(jìn)一步研究提供依據(jù)。

1 沉積特征

貴州松桃錳礦區(qū)礦體受地層控制明顯，呈層狀、似層狀或透鏡體狀，產(chǎn)于新元古代南華系大塘坡組第1段，礦層中普遍存在層間滑動(圖1－J)，與頂、底板界線清楚(圖1－L)，呈整合接觸關(guān)系。含錳巖系主要由炭質(zhì)頁巖、含錳炭質(zhì)頁巖、菱錳礦層及有機(jī)質(zhì)炭質(zhì)頁巖等組成，礦物組成以碳酸錳為主，次為錳白云石、含錳方解石，黃鐵礦、石英、長石、粘土礦物及炭質(zhì)有機(jī)質(zhì)，少量硫酸鹽(石膏、重晶石、磷灰石重礦物)等。主要發(fā)育有角礫狀、網(wǎng)脈、致密塊狀、條帶狀、紋層狀、破裂、薄膜等構(gòu)造。

1.1 角礫狀構(gòu)造

角礫狀錳礦為松桃錳盆地特有的1種礦石構(gòu)造類型，角礫磨圓度較差，大小不一，大為3 cm×5 cm，小為1 mm×1 mm，分布不均勻。主要成分為長石或重晶石含量較高的泥質(zhì)白云巖(圖1－B)，長石主要為鈉長石，呈大顆粒或片狀，偶見聚片雙晶，與石英呈聚斑或2者單獨(dú)呈斑晶產(chǎn)出，長石斑晶的周邊參差不齊，呈港灣狀或受擠壓碎裂，有明顯的被溶蝕或交代現(xiàn)象，膠結(jié)物主要為重晶石、石膏、錳方解石、菱錳礦、白云石等組成，可見星散狀分布的黃鐵礦。

1.2 網(wǎng)脈狀構(gòu)造

此類構(gòu)造在錳礦石中比較常見，主要由方解石、重晶石、石英、黃鐵礦和石膏等集合體，交代碳酸錳及炭質(zhì)粘土或者充填在其裂縫中所形成，脈體大多呈寬窄不一的不規(guī)則狀、網(wǎng)狀，寬度為0.01～5 mm，個(gè)別可達(dá)8 mm(圖1－F)。

1.3 塊狀構(gòu)造

礦石致密堅(jiān)硬(圖1－A、D)，菱錳礦與錳方解石常呈致密均勻分布，部分塊狀礦石表面含大量磷質(zhì)、碳質(zhì)結(jié)核體，結(jié)核徑粒約1～10 mm，按結(jié)核體的形態(tài)來說，有球狀、橢球狀、透鏡狀、倒滴水狀、云朵狀、管狀、裂隙狀及囊狀等不規(guī)則形態(tài)，石英方解石細(xì)脈較少發(fā)育(圖1－A)。

1.4 條帶(紋)構(gòu)造

松桃錳礦礦體中沉積層理很發(fā)育，因產(chǎn)地不同，層理厚度及成分不盡相同。常見有3種:a由菱錳礦組成的粗條帶，一般條帶厚度為3～10 mm，較為穩(wěn)定，條帶間多為極薄的碎屑巖(圖1－G)。顯微結(jié)構(gòu)下，菱錳礦與錳方解石定向排列成線狀，寬窄不一，與微粒石英加玉髓等互層;b細(xì)紋層菱錳礦與炭質(zhì)粘土巖互層，韻律非常好，炭質(zhì)粘土中含豐富浸染狀黃鐵礦或細(xì)黃鐵礦脈(圖1－I)，紋層寬度為0.1～3 mm，一般0.5～2 mm;c局部礦段顯示菱錳礦與硅質(zhì)巖互層(圖1－E)或夾硅質(zhì)巖透鏡體(圖1－J)，多顯示滑動卷曲特征(圖1－H)。

1.5 破碎構(gòu)造和薄膜構(gòu)造

破碎構(gòu)造常見于礦層上部，礦石破碎、無層理，棱角發(fā)育，并見石英、方解石、石膏等礦物充填于礦石的破裂縫中(圖1－C);而部分條帶礦石表層分布炭質(zhì)或錳質(zhì)薄膜，構(gòu)成薄膜構(gòu)造(圖1－G)，多為成巖(礦)期同生變形構(gòu)造。

圖1 貴州松桃錳礦沉積構(gòu)造特征

2 討論

長期以來，許多學(xué)者對于熱水沉積巖的沉積特征做了諸多研究，如廣西熱水成因重晶石礦(巖)構(gòu)造類型表現(xiàn)為條帶狀、紋層狀、塊狀等構(gòu)造［1］，廣東古水熱水硅質(zhì)巖表現(xiàn)為條帶狀、紋層狀、塊狀、角礫狀等構(gòu)造［2］，貴州重晶石礦中條帶狀、紋層狀、塊狀構(gòu)造、角礫構(gòu)造等為熱水沉積礦的典型構(gòu)造［3］。而熱水沉積礦床與熱水沉積巖具有同一成巖成礦過程及相同沉積特征，尤其是黑色巖系中金屬礦產(chǎn)的形成與演化過程中，成巖成礦作用表現(xiàn)為同一過程的特點(diǎn)更為明顯［4］。貴州松桃錳礦在沉積特征上與廣西熱水成因重晶石礦(巖)、廣東古水熱水硅質(zhì)巖及貴州熱水成因重晶石礦表現(xiàn)出明顯的相似之處，貴州松桃錳礦也同屬典型熱水噴流沉積礦床。

角礫構(gòu)造、網(wǎng)脈狀構(gòu)造一般出現(xiàn)在錳礦層底部，代表了深部熱水流體噴溢的通道［5］，為熱水高峰期產(chǎn)物。先期形成的熱水沉積巖封存熱水噴溢通道，致使熱水通道內(nèi)能量積聚增大，至臨界點(diǎn)后，在熱水噴溢通道內(nèi)及附近發(fā)生熱水液壓致裂和熱水爆炸作用形成角礫［6］，由于體積較大，難以搬運(yùn)或經(jīng)過近距離的搬運(yùn)，主要堆積在原處或附近，并很快被深部來源的熱水礦物充填膠結(jié)，形成定向性明顯的同生沉積角礫巖［7］。此類具特殊成因意義的角礫巖不僅是識別水下噴流巖極其重要的巖石學(xué)標(biāo)志，同時(shí)可直接指示噴流口的所在位置［5］5。深部熱水(液)沿著各個(gè)裂隙穿插交代充填形成網(wǎng)脈狀礦體，這一脈狀熱液交代充填特征，被視作識別脈狀交代充填型噴流巖和指示噴流口所在位置的最重要標(biāo)志［8］。

塊狀構(gòu)造分布于礦層中部，由深部成礦物質(zhì)快速冷凝而成，成分均勻。由于熱水能量逐漸減弱，當(dāng)不能破碎礦石時(shí)，便在礦石底面留下氣孔，氣孔被后期磷質(zhì)、錳質(zhì)或炭質(zhì)充填，形成各種形態(tài)的結(jié)核。條帶(紋)構(gòu)造一般分布在礦體中上部，代表熱水強(qiáng)度的低能狀態(tài)，條帶狀錳礦形成時(shí)的熱水活動要稍高于條紋狀錳礦。條帶的韻律顯示了熱水噴溢沉積的周期性，深部上來的熱水(液)物質(zhì)中錳質(zhì)豐富時(shí)便沉積錳礦，間斷期便主要沉積碎屑巖(含黃鐵礦炭質(zhì)粘土巖及硅質(zhì)巖等)，而硅質(zhì)巖是現(xiàn)代海底熱水噴溢沉積的典型產(chǎn)物。此外，這些條帶(紋層)構(gòu)造特征反映了錳礦形成時(shí)物理化學(xué)條件及物質(zhì)組分的差異以及明顯的熱水沉積特征，他不僅表明條帶層理形成過程中具備良好的熱水礦物結(jié)晶條件，同時(shí)也間接證明了海底存在相對封閉、持續(xù)穩(wěn)定、寧靜和低洼的沉積環(huán)境［5］5。

破碎構(gòu)造、薄膜構(gòu)造一般都發(fā)育在礦層的上部，初步沉積的熱水沉積物因?qū)娱g小斷裂錯(cuò)動或重力作用滑脫或?qū)娱g軟弱層液化滑動而形成，礦層間的滑動往往會導(dǎo)致相應(yīng)礦石破碎或帶有卷曲揉皺及炭質(zhì)薄膜等特征，破碎礦石沒有明顯的壓扁痕跡，說明壓實(shí)作用不甚強(qiáng)烈。一般會引起水體輕微動蕩，待環(huán)境穩(wěn)定后，便進(jìn)入正常沉積體系，沉積紋層等層理構(gòu)造。此為最后錳礦沉積構(gòu)造，多為含錳炭質(zhì)頁巖，錳質(zhì)較差，最后變?yōu)楹谏抠|(zhì)頁巖。

角礫構(gòu)造、網(wǎng)脈構(gòu)造、塊狀構(gòu)造、條帶(紋)構(gòu)造為典型的熱水同生沉積構(gòu)造，破碎構(gòu)造、薄膜構(gòu)造為成巖期同生變形構(gòu)造。

松桃錳礦層在垂直剖面上具有由角礫構(gòu)造—網(wǎng)脈—塊狀—條帶—紋層—破碎—紋層(薄膜、揉皺)的變化，存在著明顯的礦石構(gòu)造的垂直分帶特征:a下部角礫巖巖筒及細(xì)脈、網(wǎng)脈狀礦石為深部熱水(液)流體通道產(chǎn)物;b中部的條帶、紋層等層狀礦體為熱液與海水混合后的正常海相沉積產(chǎn)物，與上述角砂網(wǎng)脈構(gòu)造共生便構(gòu)建為典型的“二元”結(jié)構(gòu)［9］;c上部的破碎構(gòu)造及薄膜構(gòu)造為典型的成巖期同生變形構(gòu)造。這個(gè)完整的垂直分帶反映了海底熱水噴流的強(qiáng)度由強(qiáng)變?nèi)跬暾难莼^程，代表著1個(gè)完整熱水沉積旋回的完成。

在水平剖面上，層狀、似層狀及透鏡狀錳礦體的邊部礦體普遍發(fā)生滑(錯(cuò))動變形，并且條帶的寬度較窄、泥質(zhì)炭質(zhì)等雜質(zhì)成分和夾層數(shù)量增多，常呈揉皺、滑動破碎及薄膜狀。往礦體的中心，條紋構(gòu)造的寬度逐漸增大成條帶狀，到巖體的中心部則變?yōu)椴伙@層理的塊狀，反映了熱水沉積速率快，正常沉積的雜質(zhì)物質(zhì)相對比例較低的特點(diǎn)，總體具有揉皺及薄膜構(gòu)造紋層—條帶—塊狀—條帶—具有揉皺及薄膜構(gòu)造紋層對稱發(fā)育的特征，且構(gòu)成薄—厚—薄的“透鏡體”礦體。該構(gòu)造特征在現(xiàn)代熱水沉積巖及礦床中普遍存在，是熱水沉積巖(礦)的典型特征，體現(xiàn)了熱水流體集中噴溢的特性［10］。

3 成礦方式

貴州松桃錳礦既有典型的海相沉積巖的某些特征，如其分布具有一定的時(shí)代性和層位性，礦體呈層狀、似層狀或透鏡狀，與周圍地層呈整合接觸并與其同步揉皺和變形，同時(shí)又具有熱水沉積巖的標(biāo)志特征，如沿深大斷裂構(gòu)造分布，具明顯的熱水沉積角礫狀構(gòu)造、網(wǎng)脈狀構(gòu)造、條帶(紋)構(gòu)造等。這說明在貴州松桃錳礦礦床中存在2類不同的成礦方式，雖都屬于熱水沉積的整體成礦系統(tǒng)，但是熱水沉積進(jìn)行的不同階段以不同的方式開展。

熱水噴流管道內(nèi)及噴流口為典型的單一熱水噴流成礦方式，熱水物質(zhì)驟然由熱水管道內(nèi)噴流而出時(shí)，代表著高濃度與高溫高壓的封閉物理化學(xué)條件向開放物理化學(xué)條件轉(zhuǎn)變，熱水聚集的高能量突然爆發(fā)釋放，導(dǎo)致該處礦石都具有典型網(wǎng)脈狀及角礫狀的熱水沉積構(gòu)造。此外，單一熱水噴流成礦方式下形成的沉積物由非常復(fù)雜的物質(zhì)組成，出現(xiàn)鋁硅酸鹽礦物+硫酸鹽礦物+碳酸鹽礦物+微量金屬硫化物礦物的組合，隨著熱水能量的逐步釋放，熱水活動的強(qiáng)度減弱。當(dāng)內(nèi)外達(dá)到物理化學(xué)條件，特別是壓力在此消彼長中達(dá)到平衡，海底環(huán)境由劇烈動蕩慢慢寧靜下來，塊狀構(gòu)造及粗條帶狀構(gòu)造便會非常發(fā)育，礦物組合也趨于簡單化，硫酸鹽及硅酸鹽等明顯減少。最后熱水活動進(jìn)一步減弱甚至消亡時(shí)，海水靜壓力已經(jīng)超過管道內(nèi)流體的壓力，海水便會下滲與流體混合，混合流體流出通道后應(yīng)由熱水凹陷中心的噴流口向凹陷邊緣對流和循環(huán)擴(kuò)散，海底環(huán)境恢復(fù)寧靜，進(jìn)入正常的沉積體系，此時(shí)沉積的礦石以細(xì)條帶及條紋為主，層理構(gòu)造非常發(fā)育。礦物組合也非常簡單，即使有熱水硅質(zhì)巖，也會呈層理順層沉積。此為熱水與海水混合成礦方式。

貴州松桃錳礦熱水噴流沉積體系的2套不同的成礦方式(階段)的轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致礦石構(gòu)造及礦物組合非常復(fù)雜，但是仍然具有明顯的分帶性展布規(guī)律:體現(xiàn)出由噴流中心向外作放射性擴(kuò)散，溫度壓力由高到低，物質(zhì)組分及構(gòu)造由復(fù)雜到簡單，礦物濃度由大到小及流體體系由封閉到開放等物理化學(xué)條件的變化梯度。代表海底噴流作用強(qiáng)—弱的過程。反映了海底熱水噴流沉積的沉積特征，同時(shí)豐富了海底熱水噴流沉積的成礦體系。

4 結(jié)論

貴州松桃錳礦為國內(nèi)罕見的大型錳礦基地之一。系統(tǒng)地分析其沉積構(gòu)造特征，簡單地分析其成礦系統(tǒng)，形成如下結(jié)論:

1)礦石中既有代表熱水噴流沉積的角礫構(gòu)造、網(wǎng)脈構(gòu)造、塊狀構(gòu)造，又有反映熱水混合沉積的條帶(紋)構(gòu)造等，同時(shí)存在成巖期同生變形構(gòu)造:薄膜構(gòu)造、破裂構(gòu)造等。

2)礦石構(gòu)造在垂直剖面上具有由角礫構(gòu)造—網(wǎng)脈—塊狀—條帶—紋層—(破碎、薄膜)紋層的變化特征，且典型的“二元”結(jié)構(gòu)，反映了海底熱水噴流由強(qiáng)變?nèi)跬暾难莼^程，代表著1個(gè)完整熱水沉積旋回的完成。在水平剖面上，具有紋層—條帶—塊狀—條帶—紋層對稱發(fā)育的特征，且構(gòu)成薄—厚—薄的“透鏡體”礦體，體現(xiàn)了熱水流體集中噴溢的特性。

3)礦床中存在2類不同的成礦方式:熱水噴流單一成礦方式及熱水與海水混合沉積方式，他們屬于熱水沉積這個(gè)整體成礦系統(tǒng)，但是熱水活動進(jìn)行的不同階段以不同的方式開展成礦作用。

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