貴州松桃寨郎溝錳礦床地質特征與找礦標志

馮開友，曾俊芳，金廷福，楊俊

（1.貴州省地質礦產勘查開發局一〇三地質大隊,貴州銅仁554300；2.貴州工程應用技術學院,貴州畢節551700）

1 引言

寨郎溝錳礦位于松桃縣城南西方向平距約42km的烏羅鎮寨郎溝，屬楊立掌錳礦的一部分，屬大塘坡式錳礦。貴州省地礦局一〇三地質大隊于1965年開展面上錳礦普查時發現，1977-1983年開展了普詳查工作并編制了報告，2004年開始設置采礦權，至今僅開展少量礦山地質工作，研究程度低。而區域錳礦成礦條件十分有利，周邊區域一直是貴州省地礦局錳礦找礦的重點區域。與此同時人們對該類錳礦成因認識又各有不同，有生物成因[1-2]、海底火山噴發—沉積錳礦[3]、濁流沉積有關[4]、熱水沉積[5]、盆內海底擴張活動帶含錳熱水的“內源外生”[6]、錳成礦與“雪球地球”事件有關[7]、古天然氣滲漏沉積成礦[8]。因此，有必要對寨郎溝錳礦進行礦床地質特征研究，分析礦床成因、控礦因素，提出幾點找礦標志，以指導該地區下一步找礦工作。

2 區域地質背景

按照華南南華紀錳礦成礦區帶劃分[9]，寨郎溝錳礦位于南華裂谷盆地錳礦成礦區，武陵錳礦成礦帶，石阡-松桃-古丈錳礦成礦亞帶,受松桃李家灣-高地-道坨地塹盆地控制（圖1）；按照全國成礦區帶的劃分[10]，屬于濱太平洋成礦域(Ⅰ-4)的揚子成礦省(Ⅱ-15)，三級成礦單元中屬于上揚子中東部(臺褶帶)PbZnCuAgFeMnHgSb磷鋁土礦硫鐵礦成礦帶(Ⅲ77)。

圖1 黔渝湘毗鄰區南華紀早期武陵次級裂谷盆地構造古地理圖[9]

寨郎溝錳礦大地構造位置處于五級分區中的銅仁開闊復式褶皺變形區，構造樣式為阿爾卑斯型,走向主要呈NNE-NE向。其中斷裂主要包括楊立掌、石塘和冷水溪等斷裂，褶皺包括梵凈山、涼風坳背斜以及猴子坳向斜，出露有青白口系-奧陶系和第四系地層（圖2）。

圖2 寨郎溝錳礦區域地質圖

3 礦區地質特征

3.1 地層

礦區位于梵凈山穹狀背斜北東端，地層走向呈NW-SE向，傾向NE，傾角35°～60°。出露地層從青白口系清水江組至寒武系杷榔組均有出露，以及零星分布的第四系。其中鐵絲坳組與下伏地層清水江祖為不整合接觸，其余均為整合接觸（圖3）?，F由老至新概述如下：

圖3 寨郎溝錳礦礦區地質及工程分布圖

清水江第一段：下部為板巖、粉至粗砂巖；上部為凝灰質板巖、粉砂質板巖、粉至粗砂巖、含凝灰質砂及凝灰巖，厚度大于282m。

清水江第二段：下部為板巖、含粉砂質絹云母板巖、粉砂質板巖；上部為含凝灰質或凝灰質板巖，厚147m～203m。

清水江第三段：為石英砂巖夾薄層砂質凝灰巖、變質含長石砂巖，厚101m～143m。

清水江第四段：主要為砂巖，和部分含礫砂巖、含粉砂質粘土巖，厚4m～562m。

鐵絲坳組：下部為冰磧礫巖，中部為炭質頁巖夾含炭質泥晶菱錳礦或含炭質泥晶砂屑菱錳礦，上部為含砂礫粘土巖，厚度1m～25m。

大塘坡第一段：為礦區錳礦產出層位，俗稱含錳巖系，巖性主要為黑色炭質頁巖或碳質泥巖。其上部通常見夾數層發育黃鐵礦的粘土巖；其下部為菱錳礦間夾炭質頁巖，為主要含礦部位，厚度9m～57m。

大塘坡第二、三段：下部為含粉砂炭質頁巖，向下炭質逐漸增多，砂質減少；中下部為粉砂質頁巖及粉砂質粘土巖，常見層紋構造，厚度176m～334m。

南沱組：上部和下部均為冰磧礫巖，礫石細小，無分選性，礫石成分較為多源復雜，較大礫石多呈棱角狀，較小礫石多呈渾圓狀，礫徑多在0.3cm～20cm之間，下部礫徑稍小。其間夾粉砂質頁巖、砂巖、粘土巖及白云巖透鏡體，厚度31m～84m。

陡山沱組：下部為粉至細晶白云巖間夾粘土巖；上部為泥粉晶白云巖，石英細脈發育，具弱硅化，厚度21m～65m。

老堡組：下部為含炭質硅質巖間夾含硅質炭質頁巖；上部為硅質巖夾炭質頁巖，局部見白云巖，其頂部常見磷質結核，厚度14m～55m。

牛蹄塘組：炭質頁巖，常見發育微粒黃鐵礦，局部見含砂質或硅質，厚度2m～34m。

九門沖組：主要為含炭質粉晶灰巖間夾鈣質炭質頁巖，從下往上，炭質減少，鈣質增加，厚度46m～96m。

杷榔組：巖性主要為粉砂質炭質頁巖，向上粉砂質增多，至該組上部變為粉砂質碳質頁巖夾粉砂巖，頂部鈣質含量較高，出現泥質灰巖夾層，產三葉蟲化石，厚367m～420m。

第四系：為殘坡、沖洪積物。成分為粘土、砂、礫石等，厚度0m～10m。

3.2 構造

礦區構造簡單，為走向北西、傾向北東的單斜構造，傾角35°～55°，主要發育不同方向的斷裂構造。

斷裂：分為北東東向、北東向及北西向斷裂，它們對礦層有一定破壞作用，尤以北東向和北西向最為明顯。同時發育于礦層中的層間斷層，與礦層交角5°～10°，對礦層影響較大。

4 礦床地質特征

4.1 含錳巖系特征

為大塘坡組第一段，包括炭質頁巖及菱錳礦層等，具體見表1。

表1 寨郎溝錳礦含錳巖系特征表

4.2 礦體展布

寨郎溝錳礦為大部分礦層深埋于地下的隱伏礦床，礦體賦存于含錳巖系下部炭質頁巖中，呈層狀、似層狀順層陡傾斜產出（圖4）。礦層走向北西-南東，傾向北東，傾角35°～53°。走向延長約1600m，傾向延深450m，工程揭露礦層厚0.56m～4.28m，平均1.63m，變化系數為0.5203，厚度較為穩定。

圖4 寨郎溝錳礦床地質剖面圖

4.3 頂底板及夾石特征

錳礦層頂板為含錳炭質頁巖及炭質頁巖。錳炭質頁巖呈黑色、黑灰色，具顯微鱗片狀結構，條帶狀構造。炭質頁巖呈黑色，具顯微鱗片狀結構，層紋狀構造。

錳礦層底板為炭質頁巖、含錳炭質頁巖或含礫雜砂巖。前兩者與頂板相同。含礫雜砂巖：深灰、黃灰色，具細砂狀結構、顯微鱗片狀結構，塊狀構造，斷口參差不齊。

礦層局部夾1至3層炭質頁巖或含錳炭質頁巖。具泥狀結構，層紋狀構造，偶見菱錳礦呈細粒集合體順層分布。

4.4 礦石結構構造

4.4.1 礦石結構

主要包括砂屑、泥晶和交代殘余結構。

（1）砂屑結構：由不規則、含量不等的泥晶菱錳礦構成的集合體，和一定量陸源細碎屑構成。

（2）泥晶結構：細—粗粒泥晶菱錳礦礦物集合體呈圓狀、橢圓狀或者不規則狀均勻散布于礦石中，或者大致平行于碳質頁巖頁理呈斷續狀分布。

（3）交代殘余結構：泥晶菱錳礦交代較粗粒石英碎屑、富有機質黏土或者微粒黃鐵礦交代較粗粒石英呈交代殘余結構。

4.4.2 礦石構造

主要為塊狀、條帶狀及碎屑角礫狀構造。

（1）塊狀構造：菱錳礦或集合體均勻分布在礦石中，伴生微粒黃鐵礦，菱錳礦含量為20%～30%。脈石礦物有泥炭質、粘土礦物等。

（2）條帶狀構造：主要是菱錳礦、粘土礦物和炭質等組份構成的集合體呈斷續狀大致沿炭質頁巖的頁理分布所構成，菱錳礦含量一般為約18%。

（3）碎屑角礫狀構造：這類錳礦石中裂隙發育，較為破碎，碎塊之間主要為石英和一定量菱錳礦充填。

4.4.3 時空上礦石結構構造特征

空間上：從北西向南東，表現為塊狀構造（泥晶結構）-塊狀至條帶狀構造（泥晶砂屑或砂屑泥晶結構）-條帶狀構造（砂屑結構），礦石中錳百分含量降低。

時間上：從礦體下部向上，薄至中層塊狀構造（泥晶結構）-薄層塊狀構造（砂屑泥晶結構）-條帶狀或層紋狀（泥晶砂屑結構），礦石中錳百分含量降低。

4.5 礦石組分

礦區礦石礦物組份可分四類：第一類為含錳碳酸鹽類，主要是菱錳礦、方解石及白云石，是礦石主要有用成份，含量40%～75%；第二類為炭泥質礦物，主要為粘土礦物、炭質有機質、黃鐵礦及磷灰石，含量15%～50%；第三類為碎屑礦物，為石英、長石、綠泥石等，含量一般在5%以下，部份可達10%左右；第四類為次生脈石礦物，主要有石英、方解石、白云石等，含量較少。

5 礦床成因分析

Rodinia超大陸裂解與大塘坡式成礦時間相當，該區域錳礦成礦事件可能與Rodinia超大陸裂解有關，可能屬于該期全球構造-熱液成礦事件的重要組成部分。

揚子地塊東南緣南華紀錳成礦帶中錳礦床成礦均受拉張的構造背景控制，區內深大斷裂構造發育。綜合上述研究，推測寨郎溝錳礦床為深部富錳熱水（或為富錳氣液）沿深大斷裂上升達深水盆地底部部位，因受上覆巨厚且未完全固結成巖的巖層阻擋，使得富錳熱水（或為富錳氣液）在其底部部位不斷聚集，隨著揮發分逐漸積累，壓力也逐漸增大，當壓力大于上覆未完全固結成巖的巨厚碳質巖層自身能承受的應力，便會使其破裂、甚至破碎，富錳熱水（或為富錳氣液）便沿裂縫/裂隙快速運移至適合的部位，錳礦析出和富集，多次脈動式成礦疊加，形成了中型寨郎溝錳礦床。

綜上所述，這種富錳熱水溫度可能比較高，結合以往許多巖漿型（或巖漿熱液型）礦床中多發育有隱爆角礫巖，兩者所表現的特點又具有一定相似性，推測寨郎溝錳礦成礦與富錳氣液有關可能更為合理。在該南華紀錳成礦帶內其它典型礦床中，如大塘坡錳礦床中，周琦等（2013）[8]研究認為其圍巖和礦石表現出氣泡狀構造、滲漏管構造、底辟構造等構造和透鏡狀白云巖等特點。因此，筆者目前認為寨郎溝錳礦床屬古天然氣滲漏沉積成礦。

菱錳礦和透鏡狀白云巖形成的簡要化學過程如下：

2HCO3-+ Mn2+→ MnCO3+CO2+H2O（菱錳礦）

4HCO3-+Mg2++ Ca2+→ MgCa［CO3］2+ 2CO2+2H2O（白云巖）

6 控礦因素分析

6.1 構造控礦

揚子地塊東南緣南華紀錳成礦帶（俗稱“大塘坡式錳礦”）成礦與Rodinia超大陸裂解有關，成礦帶內錳礦床基本分布于區域NE-SW向深大斷裂所控制的裂谷盆地中（圖1）。

6.2 沉積環境

寨郎溝錳礦床分布于次級地塹盆地松桃李家灣-高地-道坨地塹盆地中，大致處于該地塹深水盆地的中心，此部位水動力條件弱，有利于巨厚炭質頁巖形成，為菱錳礦成礦提供了有利條件。

6.3 巖性控礦

寨郎溝錳礦的含礦巖系為炭質頁巖，少量為粉砂質頁巖。從礦體剖面圖可知（圖4），礦體呈層狀、似層狀，與圍產狀一致，錳礦體厚度與炭質頁巖厚度成正相關，向NE方向炭質頁巖變厚，而錳礦體亦逐漸變厚，錳礦品位相對增高。從錳礦體賦存巖性特征看，礦體中部主要賦存于炭質頁巖中，向四周粉砂含量增多，碳質減少，錳含量亦降低，直至過渡轉變為粉砂質頁巖，基本不含錳。

上述特征說明，錳礦礦體展布與含錳巖系的巖性組合特征及其厚度關系密切。

7 找礦標志

7.1 地層、巖性標志

寨郎溝錳礦及附近區域上該類錳礦均產于含錳巖系的下部，為直接標志。與此同時含錳巖系不是炭質頁巖時，通常無錳礦體存在。

7.2 沉積相標志

成錳盆地沉積物通常具有分帶性，從中心到邊緣：首先為炭質頁巖同菱錳礦組合，其次炭質頁巖同含錳白云巖透鏡體組合，再次為含粉砂質同炭質頁巖組合，菱錳礦產于炭質頁巖同菱錳礦組合中。

7.3 構造環境標志

古構造往往控制著該類成錳盆地的分布，隨著Rodinia超大陸裂解，揚子地塊東南緣形成一系列斷陷—隆起構造，呈北東及北北東向。斷陷—隆起構造其間產生次級古斷裂，呈北東東向，控制了成錳盆地的形成與分布，故而找到該類古構造就有可能找到錳礦床 。