重慶高燕含錳巖系地質地球化學特征及意義

張 俊 朱明忠 李余生 吳信雍 張自賢(.成都理工大學地球科學學院，四川 成都 60059；.重慶市地質礦產勘查開發局05地質隊，重慶 永川 4060)

重慶高燕含錳巖系地質地球化學特征及意義

張 俊1朱明忠2李余生1吳信雍1張自賢2(1.成都理工大學地球科學學院，四川 成都 610059；2.重慶市地質礦產勘查開發局205地質隊，重慶 永川 402160)

以重慶市城口縣高燕錳礦為研究對象，對ZK127-7#鉆孔進行巖心編錄，揭露的地層由上到下依次為第四系堆積物、震旦系上統燈影組(5-1段)，震旦系下統陡山沱組2段,錳礦主要賦存于陡山沱組頂部，嚴格受地層產出控制。對含錳巖系進行系統采樣，測試了包括Mn、Fe、P、SiO2、CaO、MgO、Al2O3、LOI共8個指標。結果表明，各組分含量差異較大，SiO2與Al2O3、Fe的含量分布形態一致，CaO、MgO、LOI含量分布形態則與其相反；相關性分析結果印證了各主分含量的一致性和差異性；Mn/Fe、SiO2/Al2O3、Al/(Al+Fe+Mn)值表明，含錳巖系中的Mn在富集成礦過程中存在與Fe分離的現象，錳礦層形成于相對潮濕的氣候環境中，且形成過程中有熱水注入。

高燕錳礦 含錳巖系 相關性分析 地質地球化學特征

為了加快推進找礦突破戰略行動，國土資源部于2013年在全國設立了第3批31片整裝勘查區，重慶市城口縣高燕錳礦區名列其中，這對該區錳礦資源的勘探和開發具有重要意義。城口“高燕式”錳礦歷來為專家學者關注，在錳礦床地質特征、礦床成因、工藝礦物學、儲量估算等方面誕生了一系列的研究成果[1-5]。該地區錳礦主要賦礦層位為震旦系陡山沱組頂部，嚴格受地層產出的控制。通過對陡山沱組含錳巖系進行系統采樣，探討其主要元素的地質地球化學特征，為錳礦的勘探開發提供參考。

1 研究區地質概況

研究區大地構造位于秦祁造山系與揚子陸塊區上揚子陸塊北部被動邊緣褶沖帶—城口基地逆沖帶系的接合部位，在地層分區上，屬揚子地層區城口小區。城口—高燕—修齊復式向斜為區域主體構造，整體呈NW310°弧形延伸，北側為城巴斷裂帶，南側為烏(龍)—坪(壩)斷裂帶；次級構造坪壩—修齊扭沖性斷裂呈NWW向延伸，長約40 km，斷面傾向NE，傾角60°～70°，該斷裂將城口—高燕—修齊復式向斜斜切錯斷，南盤向西使震旦系地層錯動約8 km。文中研究區域位于重慶市城口縣高燕鄉(E108°35′23″～108°36′29″，N31°56′02″～31°57′04″)，區內由老到新依次出露為南華系上統明月組(Nh2my)、震旦系觀音崖組(Z1g)、陡山沱組(Z1ds)、燈影組(Z2d)以及寒武系地層。城口錳礦帶位于大巴山錳礦帶南東段，長約30 km，寬2～7 km，包括高燕、大渡溪、修齊3個錳礦區及明月、沱溪河2個錳礦點。高燕錳礦區位于城口—高燕—修齊復式向斜槽部近北東翼，錳礦賦存于陡山沱組頂部，呈層狀、似層狀產出，坪壩—修齊扭沖性斷裂控制了含錳巖系陡山沱組的展布，也間接控制了錳礦層的空間分布，現今發現的錳礦體大多沿坪壩—修齊斷裂展布。

2 含錳巖系地質特征

目前城口地區127勘探線布置的9個鉆孔所揭露的地層主要為第四系堆積物、震旦系上統燈影組，震旦系下統陡山沱組。127-7#鉆井深度為720.44 m，揭露的地層有陡山沱組2段、燈影組1-5段，主要巖性為灰巖、(硅質)白云巖、硅質巖、頁巖及部分第四系堆積物。鉆井在696.51 m處見礦，礦體厚度約1.11 m，Mn品位為20.11%，屬III礦段主礦層。

3 采樣及數據分析

按不同巖(礦)石類型、構造和礦化均勻程度分別劃段采樣，采集巖心樣品17件，每件樣品長度不超過1.5 m，測試了Mn、Fe、P、SiO2、CaO、MgO、Al2O3、LOI(燒失量，由CO2、H2O、有機質組成)等8個指標，結果見表1。

表1 高燕礦區含錳巖系的主量元素含量Table 1 Major element contents of manganese rock series in Gaoyan mining area

由表1可知，8種組分的含量差異較大，其中，SiO2含量為為8.14%～56.42%(平均31.92%)，LOI為10.30%～42.33%(平均26.67%)，CaO含量為3.61%～25.89%(平均12.94%)，MgO含量為2.90%～18.00%(平均8.99%)，含量相對較高；其他組分P、Fe、Al2O3的含量較低，Mn含量為0.05%～25.50%(平均3.06%)，P含量為0.001%～0.210%(平均0.067%)，兩者在不同巖性中的含量差異最大。

4 結果分析與討論

4.1 元素含量分布特征

由于巖性、構造特征差異，Mn在H4、H5樣品中含量最高，分別為25.50%、16.02%，而在其他樣段的含量均較低；CaO與MgO、LOI含量分布形態基本一致，表明兩者之間有一定的相關性，同樣，SiO2與Al2O3、Fe的含量分布形態也呈現出類似的規律，但與CaO、MgO相反。元素含量分布形態的一致性和差異性，暗示了其在成礦作用過程中具有某些特殊的地球化學特征。

4.2 相關性分析

為了探究各元素的富集機制及相依存關系，對各元素進行相關性分析，結果見表2。

由表2可知，Mn與P存在一定的相關性，與其他元素相關性不明顯；P與其他元素均有很好的相關性，與CaO與MgO為顯著負相關，CaO與MgO之間為顯著性相關，相關系數達0.967；SiO2與Al2O3、Fe的相關性系數分別為0.957、0.826，Fe與Al2O3的相關性系數為0.928，均為顯著性相關；SiO2、Al2O3與CaO、MgO為顯著負相關。元素間的相關性系數可以從各組分的相關密切程度的角度證實元素地球化學行為的差異性與一致性。

表2 高燕礦區含錳巖系的主量元素相關系數Table 2 Correlation coefficient of major elements of manganse rock series in Gaoyan mining area

注：*表示在0.05水平(雙側)上顯著相關；**表示在0.01水平(雙側)上顯著相關。

4.3 元素比值法分析

元素比值法能夠克服因研究對象中元素的豐度變化范圍太大而看似無規律可循的缺點，把研究對象內部的規律性靈敏、清晰地表現出來[6-10]。因此，采用該方法對區內含錳巖系的沉積環境、物源進行地球化學示蹤。

4.3.1 Mn/Fe

含錳巖系中Mn/Fe值為0.012～22.973，在礦層值最大，圍巖中相對要低，說明Mn在富集成礦過程中與Fe會發生分異，可能與沉積環境的酸堿度有關。Mn/Fe值主要與其地球化學性質有關，在潮濕的環境中，Fe易以Fe(OH)3膠體快速沉積，因而Fe的化合物易于在濱海或離岸近的地區聚集。而Mn在干旱環境中含量比較高，在相對潮濕的環境中含量較低，且Mn2+能在溶液中比較穩定地存在，能在距離海岸較遠的地區，甚至在洋底聚集[11]。因而沉積物中Mn/Fe的高值對應離岸較遠、溫濕氣候的沉積環境，而低值則是離岸較近、干熱氣候的反映。因此，含錳巖系中錳礦石，是在離岸距離較遠、相對潮濕的沉積環境中形成的。

4.3.2 SiO2/Al2O3

陸殼中SiO2/Al2O3值為3.6，接近該值的巖石其物源應以陸源為主，而超過此值的則多是由于生物或熱水作用的補充[12]。高燕錳礦含錳巖系的SiO2/Al2O3值為4.0～15.1，所以含錳巖系在形成過程中應該有熱水作用參與補充。由圖1可知，大多數樣品投在水成投影區，但有3件樣品落在熱液投影區，表明該區含錳巖系的成礦物質來源主要為海水環境但有一定的熱液作用混合。

圖1 高燕礦區含錳巖系SiO2-Al2O3投點結果

4.3.3 Al/(Al+Fe+Mn)

Jewell認為，沉積巖中Al/(Al+Fe+Mn)的值大于0.5時，物源應為陸源，而比值小于0.35時為有熱水注入[13]。高燕礦區ZK127-7#鉆孔揭露的含錳巖系中該比值為0.04～0.61，平均為0.41，上部(含錳)白云巖，包括礦層在內的樣品中其比值均小于0.35(H2樣品除外)，提示錳礦層形成時有熱水的注入。

5 結 論

(1)元素含量在不同巖性中差異較大，以Mn最為顯著，相關性分析結果證實了各組分的含量分布呈現出一致性和差異性。

(2)Mn/Fe、SiO2/Al2O3、Al/(Al+Fe+Mn)3個元素(對)比值分析結果表明，含錳巖系中Mn在富集成礦過程中存在與Fe分離的現象，錳礦層形成于離岸較遠、相對潮濕的氣候環境，且形成過程中有熱水注入。

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(責任編輯 王小兵)

The Geological and Geochemical Characteristics and the Implication of Manganese Rock Series in Gaoyan，Chongqing

Zhang Jun1Zhu Mingzhong2Li Yusheng1Wu Xinyong1Zhang Zixian2
(1.CollegeofEarthSciences，ChengduUniversityofTechnology，Chengdu610059，China; 2.No.205GeologicalTeam,ChongqingBureauofGeologyandMineralsExploration，Yongchuan402160，China)

Taking the Gaoyan manganese ore in Chengkou county，Chongqing city as the research object，the core logging for No.ZK127-7#drill core is carried out.The revealed strata from the drill core are quaternary sediments，Dengying formation of upper sinian system and Doushantuo formation of lower sinian system from top to bottom.Manganese ore mainly occurs at the top of the Doushantuo formation，and it is strictly controlled by the output of the strata.The manganese ore series are systematically sampled so as to survey the concentrations of Mn，Fe，P，SiO2，CaO，MgO，Al2O3and LOI.The research shows that，there are great differences among the content of each component，the content distribution form of SiO2is similar to that of Al2O3and Fe and opposite to that of MgO，CaO or LOI.The characteristics of consistency and difference of each component are confirmed by the correlation analysis results of different components.The elements ratio value of Mn/Fe，SiO2/Al2O3and Al/(Al+Fe+Mn) indicated that，the separation phenomenon of Mn and Fe in manganese rock series appears during the mineralization process.Manganese ore layer is formed in a humid environment with hydrothermal injection.

Gaoyan manganese ore，Manganese rock series，Correlation analysis，Geological and geochemical characteristics

2014-11-16

中國地質調查局礦產地質調查項目(編號：12120114078801)。

張 俊(1988—)，男，碩士研究生。通訊作者 李余生(1964—)，男，教授，博士，碩士研究生導師。

P595

A

1001-1250(2015)-01-086-04