湖南省湘潭縣九潭沖早震旦系錳礦床成因淺析

劉求康 彭正興 劉秀

摘 要：九潭沖錳礦位于湘中地區湘潭與湘鄉交界處，屬震旦系沉積加后期改造疊加的碳酸錳礦床類型。筆者在該區工作了較長時間，積累了豐富的一手資料。本文簡要論述了礦床地質特征，淺析了礦床成因，從后期成礦的物理化學環境入手，初步總結了成礦規律及找礦標志。

關鍵詞：變質砂巖；間接底板；成礦物化環境；巖相與礦相；成礦規律；找礦標志

1 區域地質特征

九潭沖礦區位于江南古陸中段南緣，城步-桃江斷裂帶東側的古海灣東部，溈山古島東緣。區內錳礦區（點）成群成帶展布，有沿溈山古島邊緣分布的寧鄉-漣源-湘潭錳礦帶，和近古陸邊緣呈東西向方向展布的桃江-安化錳礦帶[1]。該錳礦床與湘中地區“湘潭式”錳礦淺海相沉積礦床相似。北部為原始江南古陸，西南面有北西向溈山—歇馬水下弧形隆起，是一個封閉性較好的障閉淺海海灣過渡為局限海盆。

2 礦床地質特征

2.1 礦體（層）特征

本區碳酸錳礦體賦存于下震旦系黑色巖系的中、下部，與區域不同的是受古地貌風化剝蝕影響，本區缺失中上寒武系地層，部分地段缺失下寒武系地層。區內含礦巖系地層大致呈近南北向展布，地表出露線呈帶狀扭轉，部分地段和南北延伸隱伏于泥盆系跳馬澗組地層之下，含礦巖系地表出露總長大于15km，鉆探揭露厚度2～40m，地層傾向東、北東或南東。含礦巖系地層反映出較完整的沉積旋回和化學沉積環境的變遷。上覆地層為南沱冰磧巖。下伏直接底板為含錳黑色頁巖、粉砂質黑色頁巖、粉砂巖、含礫粉砂巖，厚1.17～10.33m；下伏間接底板地層為板溪群五強溪組變質粗中細粒砂巖和馬底驛組砂質板巖，其走向上巖性（相）變化較大，兩者呈角度不整合接觸（表1）。

2.2 礦區主要成礦作用與礦化特征

九潭沖礦區錳礦形成于早震旦世溫暖潮濕的淺海灣沉積環境，屬淺海相沉積改造型碳酸錳礦床。礦區以碳酸錳礦化為主，另見有氧化錳帽礦化、黃鐵礦化、鉬釩礦化等。

碳酸錳礦化均勻分布于震旦系下統蓮沱組頁巖段，變化范圍一般0.3%～3.14%，往往在該礦化層中下部與成礦有利地段礦化富集形成原生碳酸錳礦體。

3 礦床成因

3.1 成礦物質來源

九潭沖—楠木沖—新橋錳異常帶其最高豐度值為2850×10-6，為地殼豐度（950×10-6）的3倍，大至沿含礦巖系地層呈帶狀分布。障閉淺海海灣→局限海盆→含錳沉積建造，其特征是沉積物由碎屑沉積，過渡為陸源懸浮粘土沉積，至生物化學沉積，再過渡到懸浮粘土沉積的特征；礦體普遍含藍藻化石[2]；受制于生物化學沉積環境呈弱堿性，此時正值溫濕氣候，大量藻類繁殖，吸附海水（溶液、流體、膠體）中錳離子和膠體中游離含錳碎屑，沉積形成高豐度值的含錳地層。

3.2 成礦理化條件

湘中地區“湘潭式”錳礦后期改造富集成礦是在特定的溫度、壓力條件下，含錳巖系炭質頁巖、灰巖段的Mn+2離子充填、交代碳酸鈣中的Ca+2離子，形成碳酸錳和錳方解石。以往對含錳巖系及頂底板圍巖分別進行了氧包裹體流體測溫試驗，根據愛波斯坦的經驗公式t℃=14.8-5.41×δ18計算得知頂板圍巖34.93℃、36.51℃（平均35.72℃）；含錳巖系39.85℃、41.91℃（平均40.88℃）；底板圍巖63.39℃、70.39℃（平均67.11℃），由此可知湘中地區碳酸錳礦床的成礦溫度35.72～67.11℃，說明后期改造成礦溫度為低溫、低壓物理環境及含錳巖系碳酸鹽巖復理式建造呈弱堿性的化學環境，有利于Ca、Si、Mn等元素的活化、再組合至平衡，錳元素參與礦物的晶格結晶成錳方解石和碳酸錳。根據原巖巖性的差別，在活性較強的碳酸鹽巖地層中形成品位較高的塊狀碳酸錳，頁巖中則形成似條帶狀、條帶狀碳酸錳。

4 成礦規律

封閉—半封閉至開放式的理化環境，是完成有用元素富集的前提：封閉式頂板（炭質頁巖，南沱組冰磧巖、雜砂板巖）巖層厚度一般大于半封閉式直接底板（炭質頁巖、含礫粉砂巖），有利于有用元素的水平和垂向運移富集而不易擴散。所以含錳巖系的底板巖性變化制約著礦體在空間上呈層狀、似層狀、透鏡狀這一特征；而間接底板圍巖巖（相）性與含錳巖系一套復理式碳酸鹽巖建造，則是形成富礦塊狀碳酸錳的組合條件（表2）。

5 找礦標志

5.1 地層巖性（相）標志

⑴震旦系蓮沱組一套完整的韻律層黑色頁巖加碳酸鹽巖建造是賦礦的目標層位；頂板南沱冰磧雜砂礫巖、冰磧雜砂板巖制約成礦有用元素垂向運移，是主要的直接找礦標志。

⑵間接底板圍巖為板溪群五強溪組變質粗-中粒砂巖，是形成富厚塊狀碳酸錳礦體最有利地段。也是區域內尋找同類型碳酸錳礦床重要的找礦標志。

⑶根據礦體賦存規律，含錳炭質頁巖厚度大，直接頂、底板圍巖厚度比值大于1，對成礦有利。

5.2 構造蝕變及化探異常標志

⑴礦區內構造及其旁側硅化、綠泥石化和黃鐵礦化蝕變較明顯，影響礦化富集及礦石品級，起到良好的找礦指示作用。黃鐵礦化的強弱與成礦成正相關消長。

⑵當化探異常峰值較高，且形成特征明顯的異常濃集中心，為良好的找礦依據，是間接找礦標志。

6 結語

湘中成礦（區）帶“湘潭式”錳礦以湘潭錳礦田為代表，在其近外圍分布著諸多規模不等的錳礦床，且礦點分布較廣，九潭沖區內含礦巖系地表延長約15km。通過對含錳地層巖性組合特征和頂底板圍巖巖性（相）對比，礦床受巖相（地層、巖性）古地理環境和后期成礦的物理、化學環境聯合因素制約，認為含錳巖系地層的間接底板圍巖巖（相）性——五強溪組變質粗至中粒砂巖，與礦相——塊狀碳酸錳礦有著密切的依存關系，賦予了沉積加改造型碳酸錳礦床后期改造“開放式”物化環境不可或缺的成礦因素，是后期成礦理化環境有利的調節平臺，從而明確了找礦標志，指示了找礦方向。

參考文獻：

[1]湖南省區調隊. 早震旦系及前震旦系地層.湖南地層總結，1980.

[2] 季金法.湖南早震旦世沉積碳酸錳礦床中蘭藻化石的發現與成礦作用的初步研究.湖南地質研究所，1979.