葛金國+雷靈芳+吳丹

摘要：轉(zhuǎn)龍廟錳礦賦存于二疊系茅口組三段（P2m3），根據(jù)錳礦層與白泥塘層、城墻式硅質(zhì)巖的產(chǎn)出關(guān)系及錳礦層厚度、品味變化可知，錳礦分布受白泥塘層及城墻式硅質(zhì)巖體控制明顯。城墻式硅質(zhì)巖體的沉積、改造，形成“島嶼”，為錳礦的沉積提供了充足的錳質(zhì)來源。錳成礦作用經(jīng)歷了錳質(zhì)準備、有利古地理環(huán)境形成及錳質(zhì)沉積成礦三個階段。

關(guān)鍵詞：礦床地質(zhì)；沉積環(huán)境；物質(zhì)來源；成礦作用；轉(zhuǎn)龍廟錳礦

錳是國家經(jīng)濟發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源，廣泛應(yīng)用于冶金工業(yè)（脫氧劑、脫硫劑、錳系合金制造等）、陶瓷工業(yè)、環(huán)保材料、輕工業(yè)（電池、印漆等）等領(lǐng)域（付勇等，2014；陰江寧等，2014）。中國錳礦資源豐富，儲量規(guī)模位居世界前五，含錳地層從中—新元古界、南華系、震旦系、寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系和三疊系均錳礦床產(chǎn)出，礦石為高磷高鐵錳礦石，以貧礦為主，常見中小型錳礦床（楊瑞東等，2002；2007）。

貴州錳礦產(chǎn)出層位有南華系和二疊系，南華系錳礦有松桃道坨超大型錳礦床、楊立掌、西溪堡、楊家灣大型錳礦床，二疊系大型錳礦有遵義錳礦床，其他以中小型錳礦床（點）為主（楊瑞東等，2009；2010）。本次研究對象為遵義轉(zhuǎn)龍廟錳礦床，其位于遵義市以南直距約8km，錳礦層賦存于二疊系茅口組三段（P2m3），根據(jù)錳礦層產(chǎn)出特征，其分布區(qū)域受白泥塘層及城墻式硅質(zhì)巖體控制明顯（劉平等，2005；劉志臣等，2013）。本次擬從巖性巖相分布及厚度變化特征、礦石組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等方面入手，討論遵義轉(zhuǎn)龍廟錳礦床形成環(huán)境、物質(zhì)來源及成礦機理，以期為該區(qū)錳礦研究提供有益思路。

1.區(qū)域地質(zhì)背景

轉(zhuǎn)龍廟錳礦區(qū)域大地構(gòu)造位置位于揚子準地臺西段、滇-黔-川古臺坳、黔東南北下古褶斷束、黔中下古隆褶帶與黔西北下古陷褶束三個次級構(gòu)造單元的交接部位。在遵義錳礦床分布區(qū)發(fā)育一系列褶皺構(gòu)造及斷裂構(gòu)造（圖1），多定型于燕山期，向斜多開闊，常形成復(fù)式向斜，背斜除個別外多較緊密，且背斜北西翼較陡，南東翼較緩，北西翼及近軸部發(fā)育一系列高角度逆斷層，使錳礦層多次重疊，形成平行的多個錳礦體（層）。銅鑼井背斜、兩路口背斜及張王壩背斜是區(qū)內(nèi)主要賦錳構(gòu)造單元，尤其前者最為重要，產(chǎn)出銅鑼井大型錳礦床。

根據(jù)巖性組合特征，研究區(qū)茅口組三段相變明顯，可分為正常淺海臺地灰?guī)r相、島嶼硅質(zhì)巖相、島湖相，其中島湖相為具有工業(yè)價值錳礦賦存巖相區(qū)。正常淺海臺地相主要形成生物灰?guī)r、生物礁灰?guī)r。島嶼硅質(zhì)巖相是由海底“玄武巖噴發(fā)”就近堆積，沉積改造形成“城墻式硅質(zhì)巖體”，分布長3km～20km不等。下部巖石具火山噴發(fā)特征，如流紋構(gòu)造，氣孔構(gòu)造等，后期中上部、頂部暴露地表接受古風(fēng)化，形成現(xiàn)今的硅石礦—粉石英（經(jīng)各地開采了解，埋藏幾十至百余米，礦石、礦物結(jié)構(gòu)無大的變化）。“火山島湖相”是在海底“玄武巖噴發(fā)”就近形成的“城墻式硅質(zhì)巖體”或火山島圍限范圍內(nèi)形成的（“遵義銅鑼井島湖”和“遵義和尚場島湖”）。在地殼震蕩上升過程中，這些島湖水體變淺，局部火山泥沼化時，湖內(nèi)錳質(zhì)濃度升高，沉積形成含錳系（錳礦體）和含錳生物灰?guī)r。

“火山島湖相”又分為濱湖亞相和深湖亞相：濱湖亞相產(chǎn)透鏡狀錳礦體和含錳巖系，并向“城墻式硅質(zhì)巖體”方向，整個巖性段尖滅為零，該相區(qū)錳礦體（層）分布率僅為20%～40%；深湖亞相為層狀、似層狀錳礦體（層）含錳巖系、含錳生物灰?guī)r組合，錳礦體（層）的產(chǎn)出只受湖底地形起伏影響，湖底起伏幅度一般0m～3m，個別達6m～8m，這種起伏控制著錳礦體（層）的厚度和品位變化，形成厚富礦帶與薄貧礦帶相間的地質(zhì)現(xiàn)象，礦帶延伸方向大致于湖岸線平行，延伸長數(shù)公里不等，寬幾十米至數(shù)公里不等（圖2），轉(zhuǎn)龍廟錳礦床“厚富礦帶上”。

2.礦床地質(zhì)特征

2.1含礦巖系特征

遵義錳礦含礦巖系錳礦層及其頂?shù)装瀹a(chǎn)出層序及巖性根據(jù)區(qū)域特征綜合由上至下描述如下（圖3）：

⑨（結(jié)構(gòu)圖12層）深灰—灰色中厚層含錳生物碎屑灰?guī)r，為含錳礦系頂板含硅、泥、錳質(zhì)，其中部分地段含錳可達3%～7%，多由下向上遞減。厚度16m～35m。

⑧（結(jié)構(gòu)圖11層）深灰色長石粉砂質(zhì)泥巖，含菱鐵礦及黃鐵礦結(jié)核，部分含錳質(zhì)，具清晰之透鏡狀層理，蟲孔發(fā)育。底部常存在一小沖刷面，見下伏地層之扁平礫石或礫石薄層（黏土礫石為主）。厚0m～1.85m。

⑦（結(jié)構(gòu)圖10層）深灰、黑色炭質(zhì)泥巖，個別地段（具勘查、開采總結(jié)：“厚富礦帶”與“薄貧礦帶”接觸帶）夾煤層（厚0m～0.48m），底為根土巖。頂部偶見鐵錳礦（或錳鐵礦）透鏡體，此層常被沖刷。厚0m～2m。

⑥（結(jié)構(gòu)圖9層）灰白灰色黏土巖，含黃鐵礦結(jié)核。厚0m～ 0.9m。

⑤（結(jié)構(gòu)圖8層）灰白色含黃鐵礦質(zhì)黏土巖。上部含黃鐵礦較富，多呈密集的微～細晶顆粒；頂部，在部分地段有粒狀菱錳礦或含錳菱鐵礦產(chǎn)出，局部富集成透鏡體，厚0.11m～ 0.94m，俗稱‘上礦層，不具工業(yè)價值；底部含少量斑塊狀及粒狀菱錳礦。該層厚0m～5.00m。

④錳礦層（結(jié)構(gòu)圖3、4、5、6、7層）：灰～深灰夾棕紅、褐等色碳酸鹽錳礦，中含黃鐵礦、黏土巖、綠泥石巖及有機質(zhì)等。按礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造，主要礦區(qū)（尤其是“厚富礦帶”上多可分為三個部分。

③（結(jié)構(gòu)圖2層）淺灰夾翠綠色斑塊水云母黏土巖（巖礦鑒定，有似火巖巖屑，疑為火山灰沉積）。含較多黃鐵礦聚晶小團塊及星點，間夾扁豆狀的結(jié)核狀錳礦，具微細層理。厚0m～0.7m，本礦區(qū)未見該層產(chǎn)出。

②（結(jié)構(gòu)圖1層）灰色、灰綠黏土巖，含較多細晶黃鐵礦，具微細層理，紋層隨下伏地層的巖溶凹凸頂面起伏而起伏。“厚富礦帶”邊緣區(qū)，時夾1層～2層厚一般小于0.2m（個別可達0.5m）的劣質(zhì)煤層（線）及碳質(zhì)泥巖。厚0m～0.95m。endprint

2.2礦體地質(zhì)

礦區(qū)錳礦體（層）產(chǎn)于二疊系中統(tǒng)茅口組三段含錳生物灰?guī)r底部，以假整合接觸關(guān)系覆蓋于二疊系中統(tǒng)茅口組“白泥塘層”（P2b）碳硅質(zhì)灰?guī)r之上，呈層狀、似層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀與地層一致，層位固定?，F(xiàn)已揭露和控制錳礦體（層）三個：A1錳礦體：為F4上盤、F125下盤錳礦體，是礦區(qū)北西翼主礦體，長達1400m，礦體連續(xù)性好，在北部和南部在F4斷層北西盤存在拖拉背斜，在該處錳礦體（層）呈緩傾斜背斜展布；A2錳礦體：為F125上盤礦體，礦體傾向北西，垂深245m，斜長約300m，外推斜長150m；A3錳礦體：礦體位于礦區(qū)南東翼，F(xiàn)4下盤，向南東傾斜，在背斜軸部（或F4斷層帶附近）傾角較陡，多呈70°以上傾角產(chǎn)出，局部倒轉(zhuǎn)，但據(jù)鄰區(qū)勘查結(jié)果和區(qū)域向斜（樂安—深溪—坪橋—永安場）分析，礦區(qū)背斜與該向斜之間，存在一區(qū)域低角度逆掩斷層（F5），該斷層之下，礦層呈緩傾角向南東延伸。

2.3礦石質(zhì)量

（1）礦石礦物

轉(zhuǎn)龍廟錳礦礦石礦物主要有菱錳礦、鈣菱錳礦及錳方解石等，具體特征如下：

菱錳礦（MnCO3）：錳含量35.50%～37.89%，為淺褐、黑棕色，粒度0.004mm～2.00mm，主要分布在礦層中上部，呈薄層條帶狀、結(jié)核狀和團塊狀產(chǎn)出。后期受外力作用形成的菱錳礦，多呈淺粉紅色或深紅色，結(jié)晶顆粒較粗大。

鈣菱錳礦[（Mn、Ca）CO3]：錳含量25.48%～28.55%，為淺灰、深灰色，球粒狀產(chǎn)出，粒度0.004mm～2.00mm，后生的鈣菱錳礦，粒度0.06mm～1.00mm不等，因受應(yīng)變作用的影響具花瓣狀和他形晶粒狀結(jié)構(gòu)，是組成錳礦石的最重要礦物，多分布在礦層下部。

錳方解石[（Ca、Mn）CO3]：錳含量12.73%～23.06%，為淺灰、淺粉紅色，他形泥～微晶，后生的鈣菱錳礦，粒度小于0.03mm，后生的錳方解石，表面混濁，錳方解石多呈晶粒狀、孔穴充填和脈狀分布在礦層的下部和上部。

錳白云石[（Mg、Mn）CO3]：為淺灰色、淺粉紅色，自型～半自形，粒狀晶體，粒度小于0.03mm，分布在礦層的下部。

錳菱鐵礦[（Fe、Mn）CO3]：錳含量2.61%～9.41%，灰～棕色，粒度一般0.10mm～0.30mm，特性同菱鐵礦，主要分布在礦層的上部。

硫錳礦（MnS）：錳含量55.68%，硫：22.84%，鉛灰色，金屬光澤，易氧化。約經(jīng)氧化后即顯橄欖綠爭，劇烈氧化后呈黑灰色。

（2）脈石礦物

黏土礦物：以水云母為主，次為綠泥石，少量高嶺石、蒙脫石。在礦層的下部，黏土礦物含量較少，上部含量逐漸增多，以基質(zhì)或膠結(jié)物存在。水云母為灰白～綠色，性軟，遇水具弱膨脹，易碎裂成碎塊。普遍分布于整個含礦層中。

硫化物：主要為黃鐵礦，少量為白鐵礦，微量黃銅礦，閃鋅礦等。黃鐵礦在礦層中分布較普遍，在錳礦層中的黃鐵礦，含量自上而下漸增，局部可達工業(yè)品位，可做伴生礦產(chǎn)利用。

（3）礦石化學(xué)組成

根據(jù)礦石基本化學(xué)測試結(jié)果分析可知，轉(zhuǎn)龍廟錳礦是一個高硫高鐵低磷低硅酸鹽貧錳礦石，錳礦層中各主要組分在空間上的分布有一定的變化規(guī)律（圖4）：a.礦層中Fe、Al、Si含量由下至上逐漸增高，而Mn、Ca、Mg、則與之相反；b. Mn與S無相關(guān)性，而Fe與S在礦層下部具明顯的正相關(guān)關(guān)系，上部則不明顯c.CaO+MgO+/SiO2+Al2O3多在0.8以下，以酸性礦石為主；d.Mn/TFe多在1～3之間，少量在3～6之間；e.錳礦石是以菱錳礦和鈣菱錳礦為主的碳酸鹽錳礦石。

（4）礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

轉(zhuǎn)龍廟錳礦礦石結(jié)構(gòu)常見內(nèi)碎屑、生物碎屑、火山碎屑等原生結(jié)構(gòu)及晶粒狀、花瓣狀、聚合斑狀、交代殘余等后生結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造有無定向、層理、與藻粘結(jié)有關(guān)的、攪動及蟲孔等原生構(gòu)造及變膠狀、假角礫（網(wǎng)脈）狀為主的后生構(gòu)造。

3.錳礦層沉積環(huán)境分析

根據(jù)對遵義地區(qū)礦產(chǎn)勘查結(jié)果和錳礦勘查成果，遵義錳分布范圍有兩個（圖1），一個是遵義銅鑼井錳礦分布區(qū)，以共青湖中型錳礦、馮家灣中型錳礦、銅鑼井大型錳礦為代表的約400km2似橢圓形分布區(qū)；另一個是以和尚場中型錳礦為代表的約100km2、呈北東東向展布的橢圓形分布區(qū)。

以上兩個錳礦分布區(qū)，被“城墻式硅質(zhì)巖體”相隔，互不相連，原研究將兩區(qū)相連，是對成礦環(huán)境、巖相的研究不夠。各分布區(qū)均以“城墻式硅質(zhì)巖體”為界，在“城墻式硅質(zhì)巖體”分布區(qū)域或“城墻式硅質(zhì)巖體”分布之外的廣海區(qū)域，絕無遵義錳礦體（層）分布，就此而言，錳礦體（層）主要控制因素為“城墻式硅質(zhì)巖體”。

在遵義錳礦分布區(qū)外圍（3km～5km），眾多的“城墻式硅質(zhì)巖體”“島嶼”圍構(gòu)形成了“遵義銅鑼井島湖”和“遵義和尚場島湖”，“島湖”內(nèi)水體不斷變淺，錳質(zhì)不斷升高，沉積了遵義錳礦床。另外在遵義銅鑼井島湖和遵義和尚場島湖形成時由于“城墻式硅質(zhì)巖體”—島嶼的不均一厚度延伸，島湖內(nèi)靠島嶼處的3km～6km，地形呈微斜坡狀，（向湖傾斜），構(gòu)成遵義錳礦濱湖相環(huán)境，在微或斜坡中，局部處于凹下狀態(tài)，形成了數(shù)量不等、大小不等的透鏡狀錳礦體；在“島湖”中心區(qū)，湖或海底地形大體一致，并呈微波狀起伏，波峰、波谷大體高差1m～3m，并呈80m～400m左右間距相間產(chǎn)出，形成了島湖內(nèi)錳礦體（層）呈“厚富礦體（層）”與“薄貧礦體（層）”相間產(chǎn)出分帶，礦帶展布（走向）大體平行“城墻式硅質(zhì)巖體”展布方向，局部海底或湖底地形波峰較高處出現(xiàn)無礦帶（或稱無礦天窗）。

4.成礦物質(zhì)來源

遵義錳礦床在地理分布上的局限性，通過區(qū)域地質(zhì)背景、礦床特征及巖相古地理環(huán)境的分析，認為遵義錳礦成礦物質(zhì)來源，主要與其外圍（四周）分布的“城墻式硅質(zhì)巖體”有關(guān)?！俺菈κ焦栀|(zhì)巖體”的沉積、改造，形成“島嶼”，為遵義的錳礦的沉積提供了充足的錳質(zhì)來源。其依據(jù)主要有以下幾點：endprint

（1）“遵義式玄武巖”-“城墻式硅質(zhì)巖體”，是淺海臺地內(nèi)玄武巖噴發(fā)—海水海解作用—海水機械改造—沉積形成“城墻式硅質(zhì)巖體”，在海解作用下玄武巖中絕大部分錳質(zhì)進入海水，為遵義錳礦的沉積提供了充足的物質(zhì)來源保證；

（2）遵義錳礦與玄武巖有相似的微量組分：經(jīng)對含錳地層微量元素與玄武巖中11個相同微量元素（Mn、V、Mo、Ca、P、Cr、Co、Ni、Zn、Ga、Be）進行聚類分析，簇群的劃分與地質(zhì)情況吻合，且相似系數(shù)很高，相似系數(shù)都大于0.812，碳酸錳礦床與玄武巖的相似系數(shù)在0.882以上，說明了遵義錳礦與玄武巖有著密切的親緣關(guān)系；

（3）貴州二疊系玄武巖以含鈦高為特點，玄武巖中含二氧化鈦4%左右，而錳礦層中的黏土巖含二氧化鈦也在4%左右。由于鈦在表生條件下屬于穩(wěn)定元素，含礦巖層中含較多鈦，說明物質(zhì)來源區(qū)較近外，同時也說明了“遵義式玄武巖”-“城墻式硅質(zhì)巖體”是遵義錳礦的供給源；

（4）錳礦石和玄武巖中次要礦物和微量礦物對比可以看出遵義錳礦與玄武巖在礦物上具有繼承性。

5.成礦作用討論

經(jīng)過對轉(zhuǎn)龍廟錳礦巖性巖相、礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物組合、礦床地質(zhì)的綜合研究，歸納總結(jié)出該錳礦床成礦作用可分為三個階段：

（1）錳質(zhì)準備階段：遵義地區(qū)在二疊世晚期茅口晚期，即茅口第三段灰?guī)r，“城墻式硅質(zhì)巖體”沉積初時，受區(qū)域地殼運動——東吳運動的影響，遵義地區(qū)發(fā)生了“火山噴發(fā)”—“峨眉山玄武巖噴發(fā)”，但遵義地域有所區(qū)別，遵義地區(qū)當時仍處于淺海臺地。遵義地區(qū)的“火山噴發(fā)”（或稱“遵義式玄武巖噴發(fā)”），在遵義銅鑼井錳礦床東部有“黃村城墻式硅質(zhì)巖體”，北部有“新蒲城墻式硅質(zhì)巖體”，北西部有“割麻埡城墻式硅質(zhì)巖體”，南東部有西坪-龍坪-三岔河數(shù)個“城墻式硅質(zhì)巖體”，西南部有遵義縣至馬家灣二至三個“城墻式硅質(zhì)巖體”，西部由于為向斜，“城墻式硅質(zhì)巖體”隱伏未見。這些“遵義式玄武巖噴發(fā)”，并在海水中海解、機械沉積并形成“城墻式硅質(zhì)巖體”，將錳質(zhì)帶入遵義銅鑼井錳礦床分布區(qū)域，為遵義銅鑼井錳礦床沉積奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。

（2）有利成礦古地理環(huán)境形成階段：“遵義式玄武巖噴發(fā)”—海解、改造、機械沉積形成“城墻式硅質(zhì)巖體”，并隨東吳運動的發(fā)展，地殼抬升，“城墻式硅質(zhì)巖體”形成島嶼，遵義銅鑼井區(qū)域海水與其相鄰區(qū)域海水被分割，形成“遵義銅鑼井島湖”，為遵義銅鑼井錳礦床提供了有利的古地理環(huán)境。

（3）錳質(zhì)沉積成礦階段：由于地殼的上升，“城墻式硅質(zhì)巖體”形成島嶼，并開始接受風(fēng)化，頂部及中上部形成粉石英礦，并形成“遵義銅鑼井島湖”，由于“湖水”的不斷減少，錳質(zhì)濃度不斷升高，在靠近“城墻式硅質(zhì)巖體”即“島嶼”3km～6km的“濱湖區(qū)”，湖底地形為斜坡，在斜坡下凹處和遵義銅鑼井湖區(qū)化學(xué)沉積碳酸鹽錳礦，由于“遵義銅鑼井島湖”內(nèi)，尤其是濱湖區(qū)，湖底地形較高，其間下凹處展布不均，形成不連續(xù)透鏡狀錳礦體（層），但錳礦體（層）大致沿“湖”岸線展布，在“遵義銅鑼井島湖”內(nèi)，湖底地形也不是水平一塊，總體呈波浪式起伏，波峰、波谷大體呈80m～400m相間產(chǎn)出，形成遵義銅鑼井錳礦床：“富厚錳礦體（層）”與“貧薄錳礦體（層）”相間產(chǎn)出。在“貧薄錳礦體（層）”局部形成無礦帶或無礦天窗。

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