陜西紫陽縣麻柳錳礦地質特征及成因分析

常 昊

（中國冶金地質總局西北地質勘查院，陜西 西安 710119）

巴山錳礦帶是陜西主要產錳地之一，目前已發現（開發）錳礦的主要位于其中帶（優質錳礦帶）的屈家山錳礦、石堡山錳礦、栗子埡錳礦、水晶坪錳礦等中小型錳礦床，其東帶為高磷錳礦帶，在陜西境內僅發現有麻柳壩錳礦一處。而該高磷錳礦帶南延至重慶境內已發現有高燕、修齊、大渡溪等錳礦床，礦石特征與麻柳錳礦相似，并已開發利用。本文通過對麻柳錳礦地質背景、礦體、礦石特征等闡述，總結了錳礦分布規律，并對礦床成因進行了初步探討，為錳礦的開發及合理應用提供參考。

1 錳礦地質特征

1.1 礦區地質背景

大地構造屬揚子地臺、秦嶺褶皺系兩大構造單元交界處，區內出露地層震旦系下統陡山沱組（Z1bd）、震旦系上統燈影組（Z2bdn）、早古生界寒武系下統石牌組（∈1s），均為淺海相碳酸鹽巖建造和碎屑巖建造。陡山沱組第三巖性段為錳礦賦礦層位，巖石沉積特征很明顯，受動力作用影響，巖石中可見有揉皺，碎裂現象。區內褶皺斷裂極為發育，褶皺主要有銀紅溝背斜和何家灣向斜，礦體相態嚴格受地層及褶皺控制。兩條區域大斷裂大巴山斷裂、鎮巴大斷裂控制著含錳地層的分布，次級斷裂多為褶皺后形成的，且多沿褶皺軸部分布。

1.2 含錳巖系特征

麻柳錳礦屬“城口式”錳礦，震旦系下統陡山沱組第三巖性段為含錳層位，主體巖性均為白云質頁巖，夾薄-中薄層狀白云巖，厚16.4m～25.0m。下部一般分布有厚0.45m～9.10m，具條帶狀特征含磷白云質頁巖層，含磷白云質頁巖層下部緊鄰為錳礦層，厚0.5m～1.95m。礦層嚴格受此含錳層位控制，正常產出時，上盤為含磷白云質頁巖，下盤為白云質頁巖；礦體隨地層發生褶皺、倒轉，礦體發生倒轉部位，下盤為含磷白云質頁巖，上盤為白云質頁巖。

1.3 礦體特征

1.3.1 礦體產出特征

麻柳錳礦，按其礦體空間分布劃分為銀紅溝、桃園溝、青樹灣三個礦段，以銀紅溝錳礦為最多，規模較大。區內通過槽探、坑探、鉆探等工程共圈出錳礦體20余條，總體呈北西-南東向展布，長度100m～1030m不等，厚度一般0.4m～1.61m，Mn品位10.69%～17.93%。錳礦床總的特點是：礦體數量多，連續性好，但錳品位低，厚度小。礦體受構造影響大，特別是褶皺使礦體在水平方向彎曲，而且在垂向上也彎曲如蛇形狀，且礦體由上部到深部錳品位有變貧的趨勢。以下就III4號礦體、XI號礦體特征簡述。

III4號礦體：基本呈一單斜層產出，礦體長約660m，厚度0.45m～1.64m，平均厚度0.77m，厚度變化系數Vm為40.61%，呈層狀產出，礦體形態復雜程度屬簡單—中等變化。Mn品位9.20%～21.23%，平均品位15.12%,品位變化系數Vc為20.91%，礦化連續，品位分布均勻。P含量0.48%～0.57%，P/Mn0.03～ 0.29，SiO2含 量 8.05% ～ 35.40%，TFe含 量0.50%～2.55%。礦體傾向230°～250°，傾角52°～65°。

XI號礦體：礦體向北東方向倒轉，向南西傾斜，總體沿313°走向方向斷續展布。礦體長約1030m，厚度0.50m～1.15m，平均厚度0.78m，厚度變化系數25.06%，厚度穩定，礦體形態復雜程度簡單；Mn品位12.73%～22.09%，平均品位16.43%，品位變化系數18.37%，品位分布均勻。P含量0.47%～2.20%，SiO2含量14.70%～40.82%，TFe含量1.50%～3.46%。礦體傾向210°～230°，傾角54°～69°，礦體被次級褶皺復雜化，形成一系列的傾伏背斜。

1.3.2 礦石特征

（1）物質組成及結構。原生錳礦石：礦石新鮮面為灰黑色，以碳酸錳為主，錳的氧化物極少。碳酸錳礦物有錳白云石、菱錳礦、錳方解石，含量約67.2%，錳的氧化物以硬錳礦為主，次之為褐錳礦。脈石礦物主要有白云石、石英、方解石、冰長石及少量黃鐵礦等。錳白云石呈粒狀鑲嵌連生、板條狀結構，菱錳礦具球粒狀結構、同心圓狀結構；礦石具塊狀構造、變余紋層狀、層狀構造、浸染狀構造。由于白云石等碳酸鹽類礦物與含錳礦物的物化性質相近，Ca、Mg、Mn的相互類質同象替換構成了一系列過渡礦物，使碳酸鹽礦物中均含有錳，構成以錳白云石、菱錳礦等組成的含錳碳酸巖系列礦物。

氧化錳礦石：主要為軟錳礦、方解石、少量黃鐵礦等組成。軟錳礦，含量25%，灰黑色，顆粒細小，多呈條紋條帶狀與方解石混雜一體，巖石中分布不均勻，推測為碳酸錳氧化蝕變后產物。

（2）礦石化學成分。礦區內錳礦石的主要化學成分是：錳、硅、鋁、鈣、鎂、鐵、磷等（表1），礦石化學組分分布基本均勻，礦石有益組分是錳，有害組分是磷、硅、鐵。

錳（Mn）：波動于12.0%～17.0%之間，全礦床平均錳品位為15.49%，屬一個低品位錳礦床。錳含量沿走向上變化總體有礦體中間品位富，而向邊部變貧的特點。

磷（P）：該礦床磷含量較高，一般為0.20%～1.50%,平均為0.86%，磷錳比為0.006～0.26，為高磷錳礦床，但磷的含量分布不均，地表含量偏高，偏高原因是地表錳礦石經風化淋濾，磷相對富集造成，磷錳地表與深部均呈現出磷隨錳增加而降低的反消長關系。

表1 礦石主要化學成分一覽表

硅（SiO2）：SiO2含量波動于4.36%～27.51%之間，全礦床平均含量12.27%，Mn/Fe為16.0。南部桃園溝礦段SiO2含量較銀紅溝礦段高的特點。

全鐵（TFe）：TFe含量低，波動于0.35%～2.95%之間，平均為0.89%，在礦石中分布均勻穩定。從全分析資料知，全礦床FeO平均含量0.16%，Fe2O3平均含量2.19%，Fe2O3比FeO高出5倍～15倍，顯示出以氧化為主的特征。

1.3.3 礦石類型

（1）礦石自然類型：為碳酸錳礦石。

（2）礦石工業類型：礦石含Mn15.49%；P含量為0.86%，P/Mn為0.056；全鐵含量平均0.89%，Mn/Fe為6.0；其堿度（CaO+MgO）/（SiO2+Al2O3）為1.62，為堿性礦石，因此確定該礦床礦石類型屬于高磷低鐵堿性碳酸貧錳礦石。

1.3.4 礦體圍巖特征

靠近礦體部分圍巖含錳1%～6%，遠離礦體的部分含錳逐漸減低至1%以下。據圍巖化學分析顯示：SiO2含量較高，一般在10%～40%之間；錳一般0.60%～5.62%；磷含量為：白云質頁巖一般為1%～2%，含磷白云質頁巖一般4%～8%，（CaO+MgO）/（SiO2+Al2O3）為0.82；Ka2O含量為0.64%、Na2O含量為0.16%；Fe2O3的含量為FeO含量的8.76倍，顯示出氧化高于還原的特點。

1.4 錳礦分布規律

（1）據侯宗林、薛友智對揚子地臺周邊錳礦分布規律研究:晚震旦世是高磷成礦期，高磷錳礦主要分布在揚子陸塊東南緣（湘黔川鄂）和北緣（大巴山～龍門山）。晚震旦世以后，先期生成的火山碎屑巖經長期風華，此時地勢平坦，氣候溫暖潮濕，以風化的巖石中的磷、錳呈膠體溶液被腐植質保護著進入海中，隨著海水電解度增大，護膠質分解，錳、磷等先后沉積下來。該時期錳礦的富集過程，頁巖層位的阻隔對于錳的溶解與淋濾形成良好的天然屏障。

（2）錳礦床中的含磷量和P/Mn比值變化，都具有比較明顯的時空規律性，即不僅在成礦期磷、錳沉淀時序上有可能通過相當徹底的分異作用，形成磷錳分層沉積，而且在礦帶或礦床的一定空間范圍內，也存在著錳、磷互為消長的分離趨勢。

（3）麻柳錳礦受沉積環境控制明顯，由于其遠離海岸線位于灘前相帶，海水較深為還原環境，成礦巖系為黑色炭質泥巖序列，形成了磷錳礦床（高燕、麻柳壩等）。

（4）麻柳錳礦嚴格受地層控制，產于震旦系陡山沱組頂部的深灰色頁巖和黑色碳質頁巖內，錳礦層由薄層狀菱錳礦夾頁巖條帶構成，菱錳礦各分層之間為含磷黑色頁巖或磷塊巖相隔。礦體呈層狀，產狀與圍巖一致并隨地層產狀變化而變化。

1.5 礦床成因探討

（1）黃金水等通過對中國海相錳礦床進行系統的地質研究，認為錳成礦具有相似的地球化學旋回，不同來源的錳在海水中不斷富集，錳在沉積盆地中的沉積、錳與磷的分離、含錳沉積物后期成巖成礦作用。許效松研究指出，震旦紀錳礦床主要產于揚子板塊北東大陸邊緣，圍繞板塊呈不連續的帶狀分布，主要錳質來源為盆地內的地下熱水。

（2）據侯宗林、薛友智關于海相錳礦成礦規律中磷、錳分離規律，指出PH=7.78是磷酸鈣沉淀與菱錳礦沉淀的一條重要的分界線，這對于菱錳礦來說相當于酸堿度“閥值”，即：當PH＜7.78時菱錳礦不可能發生沉淀，而磷酸鈣卻可以在菱錳礦不能沉淀的很大范圍內(PH=4.46～＜7.78)沉淀。麻柳錳礦含磷較高的現象，顯示形成該磷錳礦在一個弱酸性向堿性過渡的個環境。

（3）錳在酸性環境下表現有易于溶解的性質，麻柳錳礦的礦體從近地表向深部，其礦石中Mn的品位有變貧趨勢，礦石表現為由堿性向酸性的過渡，亦說明在沉積時該地區的沉積環境經歷了一個從酸性到堿性的過程。

（4）巴山錳礦帶發育在穩定的上揚子碳酸鹽臺地與活躍的秦嶺海盆之間的過渡帶或斜坡上，此處不僅是構造的活動帶同時也是良好的成礦帶，麻柳錳礦所處巴山錳礦帶南部的沉錳洼地即表現為具有盆地斜坡性質，該沉錳洼地沉積環境基本屬弱還原化—弱氧環境，且為具有盆地斜坡性質的淺灘相帶，相對封閉，利于錳的沉積。

綜上，認為麻柳錳礦床為淺海相沉積的錳礦床，由成巖成礦作用形成，成礦過程中，沉積環境經歷了從酸性到堿性，還原到氧化的轉化，錳質來源可能與熱水活動有關。

2 結論

（1）麻柳錳礦為一高磷、低品位，淺海相沉積的碳酸錳礦床。

（2）錳磷的沉積具有多期性，正常沉積序次為Mn—P，錳磷沉積空間上互相迭置，以錳開始，以磷告終。

（3）錳礦層高磷特點以及錳、磷含量互為消長，說明錳磷沉積具同一性，但又互相干涉。

（4）麻柳錳礦床成礦過程中，沉積環境經歷了為從酸性到堿性，還原到氧化的轉化，錳質來源可能與熱水活動有關。

注釋：

中國冶金地質總局西北地質勘查院.2014.陜西省紫陽縣麻柳鎮銀紅溝-桃園溝錳礦資源儲量核實報告[R].

中國冶金地質勘查工程總局西北地質勘查院.2005.陜西紫陽—略陽優質錳礦資源調查評價報告[R].