湖南省安化縣大福坪鄉錳礦床地質特征研究

林樂夫，李小聰，譚 雙，端葛鴻

(1. 東華理工大學 核資源與環境省部共建國家重點實驗室培育基地，江西 南昌 330013；2. 東華理工大學 地球科學學院，江西 南昌 330013)

?

湖南省安化縣大福坪鄉錳礦床地質特征研究

林樂夫1,2，李小聰1,2，譚 雙1,2，端葛鴻1,2

(1. 東華理工大學 核資源與環境省部共建國家重點實驗室培育基地，江西 南昌 330013；2. 東華理工大學 地球科學學院，江西 南昌 330013)

指出了湖南省安化縣大福地區錳礦點較多，礦床類型屬沉積類型層狀礦床，為湘中奧陶紀沉積錳礦帶。根據該區域錳礦的賦存層位可分為下震旦統大塘坡組地層中的湘潭式錳礦和產于中奧陶統地層中的桃江式錳礦，均為中型規模。主要根據地層、巖性特征、礦石含量及品位、圍巖蝕變等方面對該區兩類錳礦進行了研究，以期提高預測隱伏礦體的準確性。

沉積類層狀礦床；大福地區；賦存層位；礦體特征

1　引言

錳礦是中國的戰略資源和緊缺礦種，是地質勘查研究中的主攻礦種之一。而湘中奧陶紀沉積錳礦帶位于湖南省安化、桃江、寧鄉地區，呈近東西向展布，長150 km，寬80 km。該礦帶內已發現響濤源、祖塔等中型錳礦床及木瓜溪、枚子洞等一批小型錳礦床。其錳礦質量以低磷、低鐵、自熔性著稱，是中國優質錳礦的重要產地。研究區地處雪峰山脈北端，位于安化縣南部，為湘中地區。區內山嶺海拔一般在400～500 m，屬低山丘陵區，地形切割深度中等，植被發育。有207國道通過長塘鎮和仙溪鎮，從長塘鎮有縣級公路通大幅鎮，交通較為方便。根據以往科研單位及生產單位對該區域的研究工作，通過地質調查以及物化探工作，大致了解該區域不同層位相應成礦地帶及礦石特征，對區內含錳礦地層厚度、產狀形態、規模及礦石質量特征進行了深入研究。

2　地質概況

湘中地區在大地構造上位于楊子板塊東南被動大陸邊緣。揚子陸塊與華南褶皺帶的邊界東段為紹興—宜春斷裂，接近東西方向至長沙以西，經寧鄉、益陽、桃江、安化，弧形轉折為北北東方向，沿安化—溆浦—四堡斷裂向南延伸，由加里東期斷裂構造演化而形成的湘中地塹，控制了中奧陶世至早泥盆世沉積盆地(湘中盆地)，桃江成錳沉積盆地則位于其北端(圖1)。

在桃江成錳沉積盆地內，自中奧陶世開始，由加里東期閉合造山運動引發了一組(共5條)北—西北向同沉積張性斷裂。該區震旦系和奧陶系錳礦在構造上位于“江南古陸”東南邊緣的安化—淑浦—黔陽大斷裂的東南側。這些斷裂在沉積負荷作用下，邊沉降邊沉積，從而形成一些帶狀分布的相對低洼的斷陷盆地。該類型錳礦床的空間分布嚴格受地層、巖相和構造的控制，即南壩、萬家洞、響濤源—祖塔、木瓜溪—梅子洞、泅里河—高明5個成礦斷陷槽。為錳質的沉積聚集提供了良好的成礦環境。

圖1　湘中地區加里東期古構造格架與桃江成錳盆地關系略

3　區域礦產特征

區域內主要礦種有錳、釩礦，釩礦屬沉積礦床。錳礦主要有有產于下震旦統大塘坡組地層中的湘潭式錳礦和產于中奧陶統地層中的桃江式錳礦，均為中型規模。釩礦主要產于下寒武統底部黑色巖系中。其次有與花崗巖體及上寒武統灰巖、下奧陶統橋子亭組和白水溪組板狀頁巖破碎帶有關的脈狀鎢銻金等有色金屬礦床。例如芙蓉鎢礦，司徒鋪鎢礦、大福坪銅礦、廖家坪金銻礦等。均有一定規模。

3.1桃江縣響濤園錳礦

礦區位于關山口向斜中。錳礦賦存于奧陶系中統下部條帶狀頁巖(由黑白相間的條帶狀粘土質頁巖組成)、炭質頁巖、粘土頁巖及碳酸鹽巖系中。含礦層由于受褶皺構造影響，迂回斷續延長約11 km。自北而南分布于月香侖、磨刀溪、南石沖、黑油洞一帶，其中以磨刀溪段(中區)礦石質量較好，礦層較厚，且較穩定。

原生礦為碳酸錳礦，碳酸錳礦一般只有一層，在磨刀溪段有二層，一般厚0.3～1.0 m，最厚2.13 m，碳酸錳礦石由菱錳礦、錳方解石、白云石、方解石等礦物組成，礦石具花崗變晶結構、粒狀結構，塊狀、條帶狀構造，含Mn約17.50%～21.40%，SiO214.51%～16.41%，CaO約14.67%～18.66%，P 約0.44%～0.070%，為低磷高鈣錳礦石，具半自熔—自熔性，是冶金工業的良好原料。地表淺部為氧化錳礦，礦區氧化深度為0～20m，平均為8～10 m。氧化錳礦一般1～2層，在磨刀溪段2～3層，礦體呈豆莢狀、透鏡狀產出，沿走向常相變為含錳灰巖、含錳硅質巖和黑色頁巖化，厚度一般為0.5～1.0 m，最厚達3 m。氧化錳礦石由軟錳礦、硬錳礦、錳土、褐鐵礦等礦物組成，具網格狀、多孔狀、土狀、塊狀構造。

3.2寧鄉棠甘山錳礦

錳礦賦存于震旦系下統大塘坡組黑色炭質頁巖中。二層礦，其間夾數十厘米的黑色頁巖。下礦層主要為碳酸錳礦，較穩定，是礦區主要礦層，厚度約0.5～1 m；上礦層由薄層碳酸錳和黑色頁巖互層組成。其相變較大，往北東至花果園及其南至雞叫巖，下礦層變為含錳砂質頁巖，上礦層變為含錳頁巖和砂質頁巖互層；往南到瓦子寨，下礦層變薄，厚度約0.3 m；上礦層變厚達2～5 m，為薄層錳礦和含錳頁巖互層；至棠甘山，下礦層僅厚達0.2～0.4 m，上礦層厚約1 m。上礦層與下礦層的厚度有互為消長的關系。

礦體呈層狀或透鏡狀。已知延長1500 m 。錳礦石由碳酸錳和氧化錳兩種，碳酸錳礦石具隱晶、細粒和粗粒結構，條帶狀構造。礦石含Mn一般在20%～25%，最高達28%，上礦層精選后碳酸錳礦石含錳可達20%。由礦區靠近溈山花崗巖體，有細小石英脈插入礦層，使礦石中SiO2增高，一般為12%～13%，并見黃鐵礦化，鉛鋅礦化。

4　礦床地質特征

研究區內錳礦主要分別賦存于震旦系、奧陶系地層中，礦床類型屬沉積類型層狀礦床，根據賦存層位可分為“湘潭式”錳礦和“桃江式”錳礦兩種類型。

4.1“湘潭式”錳礦

本區湘潭式錳礦主要分布于北部與桃江縣相鄰的蒼溪侖一帶，賦存于下震旦統大塘坡組下部黑色炭質頁巖，硅質頁巖及碳酸鹽巖層中。礦層長度1000余米，礦體呈透鏡狀產出，其長度小于150 m，厚度約0.3～0.6 m。礦石為碳酸錳礦，沿走向常相變為含錳砂質頁巖或含錳鐵質砂巖。礦石含Mn大約13.46%～43.83%(部分含氧化錳)，平均為30.28%。平均含TFe約7.32%、SiO2約33.93%、S 約0.175%、P 約0.22%。

4.2“桃江式”錳礦

本類型錳礦在工作區內分布廣，礦點多，主要分布于工作區北部。木瓜溪東西兩側梅子洞、肖家沖一帶是此次預查工作的重點。 已知的礦點有以下幾處。

4.2.1密巖灣錳礦點

位于大福鎮北—西北方向直距2.5 km。錳礦賦存于奧陶系中統磨刀溪組黑色硅質頁巖中，踏勘發現兩個探礦硐，高差50 m，采樣了4個，有兩個樣品達到低品位礦石要求，錳含量約7.82%～12.21%，礦體厚度0.40～0.63 m。2號硐深度49 m，有一個樣品錳品位約10.98%。礦體厚度為0.40 m。碳酸錳礦石略呈條帶狀，黑色，高炭質。

4.2.2木瓜溪—孟家錳礦帶

位于大福鎮東東北方向直距6 km。錳礦賦存于奧陶系中統磨刀溪組黑色頁巖中。在構造上位于王油山向斜北西翼，已知錳礦層走向長度約3 km，已知礦體長為570 m，礦體厚度0.59～1.27 m，礦石錳品位為14.18%～19.28%，平均品味為17.26%，P/Mn為0.003，Mn/TFe=6為優質錳礦石。據現場踏勘見老窿遺跡較多，較大規模的有3處。其中木瓜溪礦點設有采礦權一宗，面積0.47 km2。資料顯示礦石量12萬t，平均品位Mn為17%。

4.2.3梅子洞—載家沖錳礦帶

位于大福鎮南東方向直距8 km。錳礦賦存于奧陶系中統磨刀溪組黑色頁巖和含錳灰巖中。礦層的直接頂底板圍巖均為含錳灰巖，灰白至灰黑色致密塊狀，間接頂板為灰至深灰色的厚層狀粘土巖，間接底板為黑色頁巖或條帶狀頁巖，礦層中夾石以黑色頁巖及含錳灰巖為主。含錳層主要位于大江口向斜東部南北兩翼，礦體出露長度1000 m，已有鉆孔最大控制斜深達550 m，礦體厚度為0.45～0.80 m，平均為0.69 m，礦石錳品位為14.73%～20.20%，平均為17.18%，P/Mn為0.003，Mn/TFe為4，為普通碳酸錳礦石，20世紀80年代湖南省地質礦產局418隊曾施工了11個淺鉆。

4.2.4肖家沖—香草園錳礦帶

礦區位于大福鎮西部直距約6 km。錳礦賦存于奧陶系中統磨刀溪組硅質巖、炭質硅質板巖中一礦層，厚度約0.6～1.1 m，平均為0.85 m。礦石主要為碳酸錳。含礦層主要分布于水家坪向斜東翼。1995年中南地質勘查局長沙地質調查所提交了該礦帶楊橋洞錳礦區普查地報告，提交了333+334資源量為46.94萬t，其中氧化錳礦為1.22萬t。楊橋洞錳礦礦體特征為：錳礦位于水家坪向斜東南翼，軸向45°。含礦巖系總體走向為北東35°的單斜構造，平均傾向為北西35°。礦區內含礦巖系出露長度為2025m，北東—南西向展布，礦區內控制長度為1500 m。礦區內蘇家坪礦段礦體長度為466 m，沿傾向延伸為455～530 m，礦體為似層狀礦體，沿走向變化不大，傾向上有變薄的趨勢，由于后期構造影響，礦體在傾斜方向為一個向斜和一個背斜。向斜部位礦體質量較好，平均品位20.26%，平均厚度0.79 m，333資源量39.66萬t，蘇家坪礦段礦體錳品位為16.30%～23.23%，平均品位20.31%，礦層中上部礦石含磷低，礦層下部及底板含磷高。

礦體的圍巖與夾石：礦體的直接頂板為含錳灰巖，厚度0.05～0.15 m，間接頂板為灰黑色厚層狀粘土巖。礦體的直接底板含錳灰巖，一般厚度為0.1～0.3 m，間接底板為條帶狀頁巖和黑色頁巖。礦體中基本無夾石，個別礦體厚度變大，中間夾薄層條帶狀頁巖和黑色頁巖，呈透鏡狀。無夾石的礦層，礦體品位高。礦石礦物成分與礦石類型：碳酸錳礦石成分主要為含錳碳酸鹽，包括菱錳礦、鈣菱錳礦、錳方解石、錳白云石等，其次為方解石，有機物，粘土礦物。

5　結論

湘中中奧陶世錳礦以碳酸錳礦石為主，屬低磷、低鐵、高鈣自熔性至半自熔性優質錳礦石。具有非常高的工業價值，達到了可開采要求，礦石礦物同樣達到了工業品位。礦層比較薄，但厚度相對穩定，礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀產出。各礦帶總體走向呈北—西北向帶狀分布。由于后期構造作用，各部位礦體側伏方向不一致。該類型錳礦石是冶金用錳的優質原料。根據礦床特征，建議在找礦勘查時，既要了解各礦帶總體展布方向，又要注意礦體在構造部位的側伏方向，以合理有效地布設工程，可成礦靶區的預測和找礦工作部暑指明了方向。成礦后的斷裂、褶皺構造會造成礦層的缺失、重復等，只有加強對該區斷裂、復式褶皺的構造特征和對礦體控制作用的研究，以及加強對礦體在三維空間的形態、產狀、大小等變化規律的研究，才能提高預測隱伏礦體的準確性，這對在該區開展優質錳礦找礦勘查工作有現實的指導意義。

[1]彭三國, 付群和, 張殿春.湘中奧陶紀錳礦帶成礦特征及資源前景[J].礦床地質, 2008(5):622～630.

[2]匡清國, 趙銀海, 吳永勝, 等.構造對“桃江式”錳礦空間分布的影響及其找礦意義探討[J].地質與勘探, 2003(1):32～35.

[3]曾孟君.桃江式錳礦特征及成礦地質條件[J].地質與勘探, 1992(8):13～18.

[4]楊振強, 蔣德和, 趙時久.湘中地區奧陶系和震旦系含錳層中穩定同位素組成的沉積學新解釋[J].巖相古地理, 1993(2):25～36.

[5]吳永勝.湘中中奧陶世優質錳礦主要地質特征[J].湖北地礦, 2001(4):32～37，44.

[6]劉雨.湖南“桃江式”錳礦地質特征及找礦前景分析[J].礦產與地質, 2015(4):444～447.

[7]劉紹濂.湘中錳礦控巖控礦構造遙感地質分析[J].地質與勘探, 1996(2):33～36.

[8]劉峻峰, 劉邦定, 譚仕敏,等.湖南省錳礦成因類型及找礦方向探討[J].中國錳業, 2016(1):9～15.

[9]石少華, 唐分配, 羅小亞, 等.湖南省沉積型錳礦地質環境及成礦作用[J].地質與勘探, 2016(2):209～219.

[10]夏長庚, 湖南富錳礦床地質特征及找礦予測[J].地質找礦論叢, 1987(3):50～58.

[11]李嘯. 貴州銅仁松桃錳礦整裝勘查區找礦重大成果的經驗與啟示[J]. 礦床地質，2014(S1).

[12]余文剛,毛治超,孫春葉. 我國錳礦資源及評價方法綜述[J]. 金屬世界，2013(2).

[13]閆國孟,彭兵,柴立元,等. 錳渣的理化特性及煅燒特性[J]. 中南大學學報(自然科學版) ，2015(7).

[14]王力,楊亞提,王爽, 等. 陜西省采礦業污染農田土壤中Cd、Pb的釋放特征[J]. 西北農林科技大學學報(自然科學版) ，2015(7).

[15]譚秋錦,宋同清,彭晚霞, 等. 峽谷型喀斯特不同生態系統土壤團聚體穩定性及有機碳特征[J]. 應用生態學報，2014(3).

[16]黃柱成,柴斌,趙鵬，等. 高鐵錳礦直接還原及其還原行為[J]. 中南大學學報(自然科學版) ，2014(1).

Study on Geological Characteristics of Tsubosato Manganese Deposit in Dafuping Township, Anhua County in Hunan

Lin Lefu1, 2, Li Xiaocong1, 2, Tan Shuang1, 2, Duan Gehong1, 2

(1.StateKeyLaboratoryBreedingBaseofNuclearResourcesandEnvironment,EastChinaUniversityofTechnology,Nanchang,Jiangxi330013,China;2.CollegeofEarthSciences,EastChinaUniversityofTechnology,Nanchang,Jiangxi330013,China)

This paper pointed out that there were many manganese ore occurrences in Dafu Area, Anhua County, Hunan Province. The deposit belonged to layered sedimentary type, central Hunan Ordovician sedimentary manganese ore belt. According to the regional ore hosting strata, it could be divided into lower Sinian series Datang slope in Xiangtan Manganese Mine and Taojiang type manganese deposit produced in Middle Ordovician strata, which were all medium-sized. In this paper, the two types of manganese deposit in the area were discussed in terms of formation, lithology characteristics, ore content and grade, wall rock alteration and so on to improve the accuracy of predicting concealed ore.

sedimentary deposit; Dafu Region ; occurrence layer; orebody

2016-06-27

林樂夫(1991—)，男，東華理工大學地球科學學院碩士研究生。

P62

A

1674-9944(2016)16-0241-03