龍 濤，彭 磊，丁大慶，張紹屏，龍 鵬，劉 云

(1. 中國冶金地質(zhì)總局 廣西地質(zhì)勘查院，廣西 南寧 530022; 2. 中國冶金地質(zhì)總局 礦產(chǎn)資源研究院，北京 101300; 3. 廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，廣西 南寧 530023)

0 前 言

研究區(qū)位于廣西天等縣東平鎮(zhèn)，地理坐標(biāo)為東經(jīng)107°07′53″～107°11′22″，北緯23°17′17″～23°18′56″，處于我國著名的桂西南錳礦富集區(qū)的中東部。前人在東平礦區(qū)的冬裕、咸柳、馱仁東、那造、馱仁西、頂花嶺、淥利、迪諾、馱琶、烏鼠山、洞蒙及平堯等12個礦段已開展過大量的找礦勘查工作，為本次研究提供了較為詳實的基礎(chǔ)地質(zhì)資料。本次研究工作的主要對象為東平礦區(qū)外圍氧化界線下部的碳酸錳礦。開展東平錳礦區(qū)外圍錳礦床的成礦規(guī)律和成因研究對今后在該地區(qū)尋找相同類型的礦床有重要的現(xiàn)實指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)所在區(qū)域出露地層有泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系及第四系(見圖1)。由于龍州運(yùn)動(柳江運(yùn)動)使地殼緩慢上升，造成區(qū)域性海退，使局部地區(qū)露出海面并遭受風(fēng)化剝蝕形成泥盆系與石炭系間的平行不整合，同時，海盆內(nèi)某些低洼的水下盆地逐漸形成閉塞環(huán)境，這對沉積錳的形成具有重要意義[1]；印支運(yùn)動使上古生界和下、中三疊統(tǒng)地層全面褶皺，基本形成了目前所見的蓋層構(gòu)造型式。區(qū)內(nèi)巖漿活動比較弱，有海底噴發(fā)和侵入兩類，以前者為主。

圖1 東平錳礦區(qū)外圍地質(zhì)圖

2 礦區(qū)地質(zhì)概況

2.1 地層

礦區(qū)內(nèi)出露的地層有石炭紀(jì)上統(tǒng)、二疊紀(jì)中統(tǒng)棲霞組、茅口組、二疊紀(jì)上統(tǒng)合山組、三疊紀(jì)下統(tǒng)馬腳嶺組、北泗組、三疊紀(jì)中統(tǒng)百蓬組及第四系。其中三疊紀(jì)下統(tǒng)北泗組分布在烏鼠山向斜、洞蒙向斜各個次級褶皺的兩翼，為工作區(qū)的含錳巖系[2-3]。北泗組地層從下往上分為4個巖性段28個分層(見圖2)。其巖性具體如下。

圖2 東平錳礦區(qū)含錳巖系柱狀圖(據(jù)文獻(xiàn)[4]修改)

第1巖性段：灰色—深灰色薄至中層狀微粒含錳硅質(zhì)泥灰?guī)r、硅質(zhì)泥灰?guī)r，局部夾粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖,厚13.80 m。

第2巖性段：由15個分層組成，厚40.25 m[4]。1～5分層巖性為微粒薄—紋層狀含錳硅質(zhì)泥灰?guī)r，其中第1分層、第3分層及第5分層原生帶中含錳一般為5%～8%，氧化帶中均能形成工業(yè)礦體，第2分層、第4分層、第6分層含錳小于5%，為錳礦層中的夾層。7～15分層：巖性為微粒薄—紋層狀含錳硅質(zhì)泥灰?guī)r，其中7、9、11、13分層為碳酸錳礦層(Mn≥10%)，為工作區(qū)的主礦層，礦層編號分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，余者含錳一般小于5%，為錳礦層中的夾層。

第3巖性段：由10個分層組成，巖性為微粒薄—紋層狀硅質(zhì)泥灰?guī)r，其中2、4、6、8、10分層錳含量大于5%，其余分層均為夾層，編號為Ⅵ～Ⅸ。

第4巖性段：深灰色薄—中層微粒至致密硅質(zhì)泥灰?guī)r、凝灰質(zhì)硅質(zhì)泥灰?guī)r，頂部局部見有含錳硅質(zhì)泥灰?guī)r層、氧化帶中能形成氧化錳礦層，氧化錳礦層編號為Ⅺ[4]。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)的地層呈緊密線狀接觸，褶皺發(fā)育，斷裂相對不發(fā)育，礦區(qū)位于區(qū)域一級褶皺摩天嶺復(fù)式向斜的南翼，處在區(qū)域二級褶皺向都背斜北翼與山月嶺向斜南翼之間，斷裂構(gòu)造不發(fā)育，規(guī)模較大的斷層有F1、F2，小斷裂有F22、F23、 F4、F16。除F1斷層對礦區(qū)的礦層有挫斷外，其他斷層對礦區(qū)的錳礦層均無影響，詳見圖1[4]。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿活動比較弱，有海底噴發(fā)和侵入兩類，以前者為主，且侵入巖有少量輝綠巖脈，分布在工作區(qū)的北東面，侵入上二疊統(tǒng)合山組內(nèi)。噴出巖主要有晶屑凝灰?guī)r和凝灰?guī)r，凝灰?guī)r噴出于百蓬組下部，一般呈層狀，與地層呈順層產(chǎn)出，接觸部位圍巖無蝕變現(xiàn)象。

3 礦(化)體特征

錳礦層賦存在北泗組中部，層狀產(chǎn)出，與圍巖為整合接觸，氧化界線之上為氧化錳礦，已經(jīng)開展過勘探工作，地表氧化礦也已基本上開采殆盡，不是本次研究的對象；氧化界線之下為碳酸錳礦，以往只作過了解，未開展過系統(tǒng)的地質(zhì)工作，是本次工作的主要對象。在原生帶中，含錳巖系中的14層礦胚層，由于其含錳不同，形成錳礦層的連續(xù)性也不同，各個礦胚層形成的錳礦層的連續(xù)性特征如下。

3.1 各錳礦層的連續(xù)性

Ⅹ1、Ⅹ2、Ⅹ3、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅺ礦層：在工作區(qū)中，Ⅹ3、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅺ等5個碳酸錳礦層基本上缺失，Ⅹ1、Ⅹ2、Ⅴ等3個碳酸錳礦層僅在局部地段有出現(xiàn)，原因是各層的原生礦胚層含錳低，一般在4%～5%。

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅸ2、Ⅸ1礦層：Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ等3個礦層為工作區(qū)的主礦層，在走向或傾向上，各礦胚層含錳Mn≥8%，且以Mn≥10%為主，因此各碳酸錳礦層連續(xù)性好，厚度穩(wěn)定。

Ⅲ、Ⅸ2、Ⅸ1等3個礦層為工作區(qū)的次要礦層，礦胚層含錳Mn≥8%的地段，深部發(fā)育有碳酸錳礦，礦胚層含錳在3%～5%的地段，碳酸錳礦層缺失，因此，Ⅲ、Ⅸ2、Ⅸ1等3個礦層存在尖滅的現(xiàn)象，連續(xù)性差。

3.2 錳礦層形態(tài)產(chǎn)狀及展布特征

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ碳酸錳礦層分布在洞蒙復(fù)式向斜的兩翼，受各級褶皺構(gòu)造的影響，其形態(tài)、產(chǎn)狀各有不同。展布于洞蒙復(fù)式向斜北翼的礦層總體走向呈北東約60(°)～70(°)方向，傾角為22(°)～68(°)。展布于洞蒙復(fù)式向斜南翼錳礦層總體呈北東約70(°)方向，傾角為17(°)～70(°)。

Ⅸ1、Ⅸ2錳礦層零星分布在洞蒙向斜北翼，賦存在下三疊統(tǒng)北泗組第3巖性段頂部，分別在12～28線、44線及60線有出露。展布于向斜Ⅳ-1北西翼，礦層總體走向呈北東約67(°)方向，傾角為56(°)～61(°)，展布于向斜Ⅳ-1南東翼，礦層總體走向呈北東約247(°)方向，傾角為29(°)～68(°)，展布于背斜Ⅳ-2南東翼，礦層總體走向呈北東約67(°)方向，傾角為26(°)～58(°)。

3.3 錳礦層富集規(guī)律

3.3.1 錳礦層總體富集情況

在走向上，錳礦層在12線至28線最富集，Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ礦層合并層厚度最大，往東、西兩側(cè)錳礦層厚度有變小的趨勢，錳品位變化不大[2，4]。在傾向上，錳礦層在洞蒙復(fù)式向斜的核部厚度最大，往兩翼厚度有逐漸變小的趨勢，錳品位變化不大，具體見表1。

表1 沿走向主錳礦層地質(zhì)特征

在傾向上，錳礦層在洞蒙復(fù)式向斜的核部厚度最大，往兩翼厚度有逐漸變小的趨勢，錳品位變化不大，具體統(tǒng)計見表2。

表2 沿傾向主錳礦層地質(zhì)特征表

3.3.2 Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ礦層與第3巖性段的關(guān)系

Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ礦層賦存在第2巖性段上部，與第3巖性段呈整合接觸?？傮w上來說，第3巖性段厚度越大，且其間的Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ1、Ⅸ2等5層含錳性硅質(zhì)泥灰?guī)r含錳越低，Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ礦層厚度就越大，錳品位越富。

3.3.3 Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ礦層與凝灰?guī)r的關(guān)系

總體上錳礦層距離凝灰?guī)r越遠(yuǎn)，含錳越高，形成錳礦層的厚度越大。主要原因是火山噴發(fā)作用產(chǎn)生大量的熱液，流經(jīng)礦胚層時，萃取其錳質(zhì)，使其含錳變低。如Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ1、Ⅸ2等礦層與凝灰?guī)r層較近，大部分地段不能形成錳礦體[5-6]。

而Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ礦層與凝灰?guī)r層較遠(yuǎn)，含錳較高，形成錳礦層厚度較大。如洞蒙向斜南翼ZK1205鉆孔，所見各個礦胚層與凝灰?guī)r層距離最大(>136 m)，該孔中Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ1、Ⅸ2含錳均小于5%，Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ礦層厚度達(dá)20.73 m，錳品位為11.64%。

3.3.4 Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ礦層與F1正斷層的關(guān)系

F1正斷層為區(qū)域上的深大斷裂，其活動所產(chǎn)生的熱液，對主礦層的錳質(zhì)疊加及富集有重要作用[7-8]。在上盤，靠近F1斷層的鉆孔有ZK2804、ZK1203，其中ZK2804鉆孔Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ礦層合并層厚14.68 m，Mn 11.88%；ZK1203鉆孔Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ礦層合并層厚12.11 m，Mn 11.62%。在下盤，靠近F1斷層的鉆孔有ZK2006、ZK1205，ZK2006鉆孔Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ礦層合并層厚19.44 m，Mn 12.12%，ZK1205鉆孔Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ礦層合并層厚20.73 m，Mn 11.64%。

4 圍巖蝕變

礦區(qū)內(nèi)錳礦層賦存于三疊系下統(tǒng)北泗組中段，見有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅸ1、Ⅸ2等6個礦層，礦層與圍巖系連續(xù)沉積的整合接觸關(guān)系，錳礦層與圍巖界線明顯。原生碳酸錳礦層頂、底板圍巖均為硅質(zhì)泥灰?guī)r(Mn<5%)、含錳硅質(zhì)泥灰?guī)r(5%≤Mn<10%)。巖石一般呈深灰、灰黑等色，具隱晶—微晶結(jié)構(gòu)，微—薄層構(gòu)造、豆?fàn)顦?gòu)造、塊狀構(gòu)造等，巖性堅硬，主要成分為方解石70%～90%，石英8%～30%，次為白云石3%～8%，粘土礦物1%～5%，含錳礦物主要為菱錳礦，各個錳礦層頂、底的含錳量稍有差別。

各礦體中均發(fā)育有極少量的石英細(xì)脈，還有含錳方解石細(xì)脈穿插，脈體厚<1 cm，一般0.5～5 cm，呈白色、乳白色、淡黃色。石英脈主要成分為石英、次有粘土質(zhì)和方解石。石英脈只產(chǎn)在礦層中，不切入圍巖，且多與礦層走向垂直或斜交，平行者少見，偶見分叉復(fù)合。

5 礦床成因及控礦因素

5.1 巖相古地理

礦區(qū)處在早三疊世晚期天等—德保成錳沉積盆地中。該盆地屬右江—南盤江印支期裂隙谷盆地的組成部分，位于靖西—武鳴淺水碳酸鹽臺地北緣緩坡腳，在德保、田東、天等一帶形成半封閉、滯流內(nèi)灣淺海的拗陷盆地[1]，面積約1 500 km2，如圖3所示。

1 淺海臺地相；2 臺地邊緣淺灘相；3 淺海盆地相；4 中型錳礦床；5 小型錳礦床；6 錳礦點(diǎn)；① 東平；② 江城；③ 作登；④ 平堯；⑤ 足榮；⑥ 大旺

從巖相古地理分析，該盆地處半封閉臺地，并早三疊世晚期海浸擴(kuò)大，海水變深，同時由于北東向構(gòu)造與北西向構(gòu)造復(fù)合制約，天等東平—德保足榮一帶形成水下海灣。在從沉積相分析，其為含硅質(zhì)的泥粉晶灰?guī)r組合；從含錳礦物分析，其主要為錳方解石，以及含菊石等浮游生物。這些條件表明當(dāng)時海灣的水動力條件較弱，海水滯流，水介質(zhì)呈弱堿性至中性，這對二價錳的沉積較為有利[9-11]。

5.2 礦床成因

本文研究認(rèn)為整個東平地區(qū)碳酸錳礦床的形成過程可分為碳酸錳原生沉積和熱液改造富集兩個階段，其礦床成因類型應(yīng)為“海相沉積—熱液改造”型碳酸錳礦床。

5.2.1 原生沉積成礦階段

早三疊世晚期海浸擴(kuò)大，海水變深，由于廣西海盆周圍的越北古陸、云開古陸和江南古陸長期遭受剝蝕，鐵錳物質(zhì)被搬運(yùn)帶入海盆；同時，早三疊世晚期桂西地槽廣泛發(fā)育海相基性或中酸性火山巖系，海底火山噴溢活動強(qiáng)烈，噴溢的熱鹵水也帶來豐富的錳質(zhì)，為錳礦的形成提供了另一個較為充足的物質(zhì)來源。在海浸環(huán)境半封閉的低能弱還原—還原環(huán)境中，豐富的錳質(zhì)被沉積，沉積形成原生的礦胚層及一套含錳硅質(zhì)泥灰?guī)r。原生的礦胚層具如下特征：①含顆粒較小的黃鐵礦，其硫同位素分析屬生物硫，為沉積過程中硫細(xì)菌作用所形成[6]。②含較多的菊石化石，碳酸錳礦石中常見生物擾動等沉積構(gòu)造。③沉積環(huán)境形成的礦胚層一般含錳5%～8%。

5.2.2 后期熱液疊加富集成礦階段

原生的礦胚層形成后經(jīng)熱液改造富集，其熱液有兩種來源，一種是火山噴發(fā)(凝灰?guī)r)所帶來巖漿熱液，該熱液不含錳質(zhì)，但流經(jīng)下部的Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ1、Ⅸ2等原生含錳硅質(zhì)泥灰?guī)r時會萃取大量的錳質(zhì)，富含錳質(zhì)的熱液經(jīng)長距離的流動，到主礦層時已減速降溫，有利于在原生主礦層的疊加和富集；另一種是F1斷層活動所帶來的動力熱液，富含錳質(zhì)，對錳礦層的疊加富集十分有利。通過疊加富集而形成的礦胚層經(jīng)熱液改造富集形成的碳酸錳礦具如下特征。

①錳礦石中含兩種黃鐵礦，其中顆粒較小的為沉積所形成，顆粒較大的為后期所形成，表明工作區(qū)的碳酸錳礦石至少經(jīng)過兩期形成。

②Ⅳ礦層頂部普遍存在錳鐵葉蛇紋石，為熱液礦床中常見的巖石，見圖4。

圖4 錳鐵葉蛇紋石

③物相分析結(jié)果表明：硅酸鹽中的Mn占總錳的0.44%～1.87%，平均1.23%。選礦試驗的分析表明：錳礦物為碳酸錳，分布率93.82%，其次為硅酸錳，其分布率占總錳的3.34%。硅酸鹽中的Mn在熱液礦床中才出現(xiàn)。

④碳酸錳礦石中見有他形粒狀方解石、顯微鱗片狀的綠泥石及纖維狀的陽起石和微量他形粒狀長石不均勻地充填于原巖裂隙中，巖礦鑒定成果表明均為后期熱液作用形成。在ZK7214-5碳酸錳礦石標(biāo)本中，有他形粒狀方解石約占巖石標(biāo)本的20%、顯微鱗片狀的綠泥石及纖維狀的陽起石兩者約占標(biāo)本的5%，見圖5(14X01580013，10×2.5倍，透射正交偏光，視域橫5.07 mm)。巖石中原巖(泥質(zhì)灰?guī)r)碎塊(A)間不均勻地填隙著方解石(B)和綠泥石(C)。

圖5 碳酸錳礦石標(biāo)本偏光顯微照片

⑤從面上來看，礦床距F1斷層越近，呈含錳越富的特點(diǎn)。東平錳礦區(qū)的馱仁西、淥利、馱琶、迪諾、那造、平堯等6個礦段直接位于F1斷層的上、下盤，錳礦層厚度大、錳品位高[2，4]；冬裕、咸柳、頂花嶺、烏鼠山、那社、江城、龍懷等7個礦段偏離F1斷層較遠(yuǎn)，錳品位低，含錳一般6.5≤Mn<10%。

5.3 錳礦層賦存因素

地層因素：早三疊世晚期，工作區(qū)處在淺海沉積環(huán)境，即弱堿性介質(zhì)、弱還原—還原的沉積環(huán)境，沉積了碳酸鹽巖向碎屑巖過渡的含錳硅質(zhì)泥灰?guī)r相區(qū)[4]，并沉積形成了碳酸錳礦源層。因此礦區(qū)的錳礦層賦存在三疊系下統(tǒng)北泗組的地層中。

構(gòu)造因素：①褶皺構(gòu)造。次級褶皺構(gòu)造發(fā)育有利于碳酸錳礦層的后期疊加富集，褶皺構(gòu)造發(fā)育，一系列背斜、向斜緊密接觸，地層容易形成裂隙，巖石具破裂空間大等特點(diǎn)，是熱液活動的次級通道，有利各種熱液的活動，提高后期錳質(zhì)熱液疊加富集。向斜核部和背斜傾伏端及其兩翼的次級褶皺往往是錳礦富集、礦層厚大的有利部位；②斷裂構(gòu)造。F1斷層是深大斷裂，其形成的熱液富含錳質(zhì)，所以靠近F1斷層時，有利于碳酸錳礦層的后期疊加富集。其他的小斷裂是熱液活動的次級通道，特別當(dāng)小斷裂交匯F1斷層時，有利于碳酸錳礦層的后期疊加富集。

巖漿巖因素：礦區(qū)的巖漿巖以凝灰?guī)r為主，產(chǎn)于三疊系上統(tǒng)百蓬組底部。凝灰?guī)r帶來的熱液流經(jīng)下部的含錳巖系北泗組時萃取大量的錳質(zhì)，有利于碳酸錳礦層的后期疊加富集。

6 結(jié) 語

東平錳礦區(qū)位于桂西南錳礦富集區(qū)中東部，區(qū)內(nèi)成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，找礦潛力巨大。本文通過對東平礦區(qū)外圍錳礦的含錳巖系、礦體特征、圍巖蝕變、巖相古地理、礦層賦存因素等方面內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)分析和研究，進(jìn)一步總結(jié)了該區(qū)碳酸錳礦床的成因及其富集規(guī)律，為后續(xù)在該地區(qū)繼續(xù)尋找該類型的錳礦床提供了理論支撐和參考依據(jù)，因此具有較好地現(xiàn)實指導(dǎo)作用。