湖北房縣江南溝錳礦地質特征及找礦意義

黃景孟, 張 笑, 韓 杰, 趙生貴, 孫 騰, 魏四華, 周 豹, 汪國虎

(湖北省地質調查院,湖北 武漢 430034)

湖北房縣江南溝錳礦地質特征及找礦意義

黃景孟, 張 笑, 韓 杰, 趙生貴, 孫 騰, 魏四華, 周 豹, 汪國虎

(湖北省地質調查院,湖北 武漢 430034)

江南溝錳礦產于寒武紀牛蹄塘組,礦體嚴格受地層層位和巖性控制,礦床類型為海相沉積型錳礦。鄂西地區寒武紀牛蹄塘組分布廣泛,該錳礦可為進一步拓展錳礦勘查層位提供借鑒。

錳礦;牛蹄塘組;沉積型;地質特征

長期以來,鄂西地區錳礦勘查主要集中在南華紀大塘坡組,典型礦床有長陽古城式錳礦(大型)[1-6];次要勘查層位為奧陶紀牯牛潭組,典型礦床有襄陽小觀山式錳礦(小型)。江南溝錳礦是鄂西地區在新層位——寒武紀牛蹄塘組新發現的海相沉積型錳礦。本文在詳細描述江南溝錳礦地質特征的基礎上,厘定主要的控礦因素,總結錳礦化的找礦標志,為下一階段錳礦找礦提供參考。

1 區域地質背景

江南溝錳礦位于揚子陸塊上揚子臺坪北緣,青峰斷裂南側,馬灣復式背斜北西端(圖1)。區域內地層屬上揚子地層分區保康小區。主要出露震旦紀—志留紀地層。沿青峰斷裂帶見有零星基性—超基性侵入巖分布,未變質;構造行跡發育,主要構造線為近東西向,構造指向由北向南,主要構造行跡定型于印支期。以陽日灣斷裂為界,北側構造變形表現為前陸褶沖構造樣式,由一系列近東西向線形同斜、倒轉褶皺和脆性走向逆沖、推覆斷裂組合;南側表現為臺地邊緣不對稱褶皺構造樣式。

圖1 江南溝錳礦地質簡圖Fig.1 Geological diagram of Jiangnangou manganese ore1.石牌組;2牛蹄塘組三段;3.牛蹄塘組二段;4.牛蹄塘組一段;5.錳礦化體;6.錳礦體;7.構造破碎帶;8.地質界線;9.性質不明斷層;10.逆斷層;11.產狀;12.倒轉產狀。

2 礦區地質特征

2.1 地層

礦區出露地層為牛蹄塘組和石牌組,其中牛蹄塘組分布面積占全區95%以上。牛蹄塘組可進一步劃分為三個巖性段:

牛蹄塘組下段(∈1n1) 下部為灰白—淺灰色中層狀含燧石結核含碳灰質泥巖;中部為淺灰色中—厚層狀微—細晶白云巖、灰色薄層粘土質硅質巖;上部為黑色炭質頁巖。厚度>100 m。

圖2 含錳巖系綜合柱狀圖Fig.2 The synthetic histogram of rock series manganese content1.含碳質頁巖;2.黃綠色粉砂質頁巖;3.泥巖;4.薄層狀白云質灰巖;5.含錳微晶白云巖;6.含氧化錳菱錳礦礦石(Mn:15%～<25%);7.含氧化錳菱錳礦礦石(Mn:>25%);8.臺地邊緣淺灘相;9.淺海陸棚相。

牛蹄塘組中段(∈1n2) 下部為淺灰色薄層泥質條帶灰巖,紫紅色頁巖;中部為灰褐色—棕褐色薄—中層含錳微晶白云巖夾氧化錳、菱錳礦或氧化錳礦層;上部為灰色薄層狀含錳(粘質土)粗晶白云巖夾黑色薄層狀粘土質硅質巖。厚約40 m。

牛蹄塘組上段(∈1n3) 下部為黑色炭質頁巖;中部為灰黑色薄層含碳微—細晶灰巖與淺灰色中—巨厚層狀鈣質微晶白云巖互層;上部為灰白—深灰色含碳質條帶鈣質粘土質頁巖,向東相變為薄層粘土質硅質巖。厚140 m。

2.2 構造

礦區構造線總體方向呈北東東向,以一系列線型緊閉褶皺為主。褶皺有三坪向斜、黃龍山背斜和唐家埡向斜。其中黃龍山背斜展布于礦區中部,軸跡呈北東東向,長約11 km,核部由牛蹄塘組下段組成,兩翼由牛蹄塘組中段、上段及石牌組組成,軸面產狀與兩翼地層產狀平行,向北北西傾,屬一倒轉背斜。北東東走向逆沖斷裂發育,主要有F1、F2、F3、F4四條斷裂,其中崖上—栗子坪斷裂(F3),長800 m,傾向340°左右,傾角較陡,一般在80°以上,該斷裂發育于錳礦層頂部,對礦層有破壞作用。

2.3 巖漿巖

礦區內巖漿巖未見出露。

3 礦床地質特征

3.1 礦化層特征

錳礦層產于牛蹄塘組中段中部(圖1),礦化層主要由含錳白云巖、薄層硅質巖、含碳水云母頁巖等組成。錳礦化層為兩條(KMnⅠ、KMnⅡ),分別位于黃龍山背斜核部兩側,近東西向展布,南北礦化層分別長6 km和9 km,含礦巖系厚度約3～8 m。含礦巖系剖面(圖2)由上至下為:上覆地層,牛蹄塘組上段深灰色(含)炭質頁巖、泥巖,局部可見粘土質硅質巖,發育水平層理,多見陸源碎屑,未見古生物化石,Mn、P含量較低,應為陸源物質供應豐富的陸源淺灘環境的產物;含礦層為深灰色薄層狀含錳微—細晶白云巖夾灰—黑色薄層狀含氧化錳菱錳礦礦石,局部為灰黑色薄層泥質巖或炭質頁巖夾含氧化錳菱錳礦礦石,巖層中水平層理發育,Mn、P含量較高,陸源碎屑較少,多以灰質、白云質、碳酸鹽巖為主,有氧化錳礦層產出,因此,礦層可能是深度相對居中,水動力環境相對較弱,氧化程度較高的陸棚環境沉積的產物;下伏地層為牛蹄塘組中段第一層淺灰—灰白色條紋狀(含白云質)灰巖夾黃綠色粉砂質頁巖,底板與頂板巖性較為相似,發育水平層理,多見陸源碎屑,未見古生物化石,Mn、P含量較低,應為陸源物質供應豐富的陸源淺灘環境的產物。含礦巖系變化特征反映了海進—海退的過程,而錳礦的形成可能與海水沉降相關。

3.2 礦體特征

圈定主要錳礦體(MnⅠ、MnⅡ)兩個,其中MnⅠ位于黃龍山背斜北翼KMnⅠ中,露頭出露于黑洼—栗子坪一帶(圖3),礦體長4 055 m,平均厚0.77 m,產狀330°～15°∠15°～55°,礦層呈層狀、似層狀、透鏡狀產出。MnⅡ位于黃龍山背斜南翼KMnⅡ中,露頭出露于小溝—高坑子—崖上—栗子坪一線(圖4),礦體長6 766 m,平均厚0.8 m,產狀120°～180°∠55°～85°。礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀產出。礦石類型以碳酸錳為主,局部為氧化錳。

3.3 品位變化特征

菱錳礦Mn含量一般較低,氧化錳及含氧化錳菱錳礦礦石Mn含量較高。垂向上底部菱錳礦品位較低,上部氧化錳品位較高;底部菱錳礦Mn含量低于頂部菱錳礦含量。通過對已施工的探槽中的錳礦含量進行統計,中部崖上一帶錳礦含量最高,往東、西Mn含量均遞減,但往西Mn含量遞減的幅度較往東要小;總體上Mn含量呈往東遞減的趨勢。

圖3 MnⅠ露頭特征Fig.3 Outcrop characteristics of MnⅠ

圖4 MnⅡ露頭特征Fig.4 Outcrop characteristics of MnⅡ

3.4 礦石特征

礦石可分為原生沉積的含錳碳酸鹽礦石、硅化錳質碎裂巖礦石及次生氧化錳礦石。

含氧化錳菱錳礦礦石為區內主要礦石類型,分布較為廣泛,礦石為微—細晶結構,塊狀構造。主要礦石礦物為菱錳礦(40%～60%)、硬錳礦、軟錳礦(4%～10%)、褐鐵礦;脈石礦物為白云石、方解石及少量石英。菱錳礦呈自形、半自形粒狀,可見明顯的顏色環帶。中間呈褐色,邊部顏色較淺,甚至無色,粒徑0.02～0.2 mm不等。軟錳礦、硬錳礦系交代菱錳礦所形成,分布不均,多呈不規則集合體出現。礦石有輕微破碎,破碎裂隙主要被氧化錳、褐鐵礦及次生方解石所充填。

硅化錳質碎裂巖礦石為前述菱錳礦礦石受后期動力變質作用所形成。礦石呈黑灰色,碎裂結構或交代結構。礦石由碎斑和基質所組成。碎斑占75%,呈各種不規則棱角狀外形,大小2～5 mm左右,主要由硅質(石英、玉髓)及軟錳礦、硬錳礦(18%)[7]等組成。基質部分幾乎全部由硅質組成。軟錳礦系菱錳礦氧化而成,常呈粉末狀隱晶質集合體出現,并保留了菱錳礦的晶型假象。在其集合體中,有時可見少量硬錳礦、褐鐵礦。該類礦石主要分布在栗子坪一帶。

氧化錳礦石主要在礦體西端產出,約占礦區礦石總量的0.79%。礦石為隱晶質結構或交代假象結構,塊狀構造。主要礦石礦物為軟錳礦(55%)、硬錳礦(35%);脈石礦物為石英(10%)。軟錳礦系交代菱錳礦所形成,呈粉末狀隱晶質集合體出現,常保留了菱錳礦的菱面狀晶型假象。硬錳礦呈葡萄狀膠凝體出現,為軟錳礦變化之產物。

4 找礦標志

地層和巖性標志:錳礦主要賦存于牛蹄塘組中段中部含錳碳酸鹽巖建造中,含錳礦層底板發育紫紅色、黃綠色頁巖,頂板發育炭質頁巖,而礦化層為含錳白云巖、菱錳礦等,巖性差異大,野外易于識別。

地化異常標志:區內存在地球化學錳異常,錳異常強度≥10 000×10-6的異常區是找礦有利地段[8]。

巖相古地理標志:淺海陸棚相,相對寧靜的淺海陸棚盆地沉積。

地形和露頭標志:由于頂底板發育有頁巖、泥巖,礦化層為含錳白云巖,常形成負地形,局部為馬鞍狀負地形。

5 成因分析

錳礦成因的研究,存在熱水沉積、生物作用、化學沉積、天然氣滲漏等多種成因說,并且對于大塘坡時期錳礦的錳質來源及成因研究較多,而牛蹄塘期錳礦的錳質來源及成因研究較少。結合譚滿堂[9]等認為古城錳礦錳的富集受近岸陸棚局部海盆環境的控制,為熱水沉積與海相沉積的觀點,筆者認為本區錳礦成因為:寒武紀早期,鄂西北地區處于鄂中古島陸緣海狀態,古陸邊緣沉積物為淺海的沉積環境,而本區為臺地邊緣淺灘相、淺海陸棚相,在海進過程中陸棚盆地內沉積環境相對穩定,海水平靜,海水中pH值增大、Eh值降低,有利于錳質與碳酸鹽礦物(方解石)和水云母等組成集合體在陸棚盆地中心沉淀和聚集,成為聚礦的盆地,這種古陸邊緣或臨近古陸沉積環境為錳礦的形成創造了條件。由于古陸早已形成了震旦紀的磷礦,在水介質作用下,亦同時搬運至盆地中,故在本區形成了含磷的錳礦石類型。初步認為,礦床屬原生海相沉積型錳礦。

6 找礦意義

鄂西地區勘查成果報道較多的是賦存在南華紀大塘坡組海相沉積型錳礦——長陽古城錳礦型礦床(點)。賦存于寒武紀牛蹄塘組海相沉積型錳礦——江南溝錳礦的發現,揭示出除南華紀大塘坡組之外,其他層位也具有錳礦找礦潛力,特別是寒武紀牛蹄塘組,對于該層位的錳礦找礦工作應該給予重視。

7 結語

江南溝一帶發現的錳礦床(點)局部品位高,為海相沉積型錳礦床,控礦因素主要為地層巖性、古地理沉積環境。建議下一步該區找錳,首先加大對江南溝錳礦的勘查力度,建立礦床式找礦模型,繼而對神農架基底穹窿北西緣和西緣開展以錳礦為主攻礦種的調查評價。

致謝:本文研究得到了教授級高級工程師王茂林同志的指導,在此表示衷心感謝。

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Geological Characteristics and Prospecting Significance of JiangnangouManganese Ore in Fangxian,Hubei Province

HUANG Jingmeng, ZHANG Xiao, HAN Jie, ZHAO Shenggui, SUN Teng, WEI Sihua, ZHOU Bao, WANG Guohu

(HubeiGeologicalSurvey,Wuhan,Hubei430034)

The Jiangnangou manganese ore is produced in the Niutitang Formation.The ore body is strictly controlled by stratigraphic horizon and lithology and the deposit type is marine sedimentary manganese ore.The formation of Cambrian Niutitang Formation in western Hubei is widely distributed,which can be used for reference for further exploration of manganese ore.

manganese ore; Niutitang Formation; sedimentary; geological characteristics

P618.32

A

1671-1211(2017)06-0696-04

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2017.06.006

2017-08-21;改回日期2017-10-10

中國地質調查局湘西—鄂西成礦帶地質礦產調查項目的子項目湖北房縣西蒿坪地區礦產地質調查(項目編碼:12120113062500)。

黃景孟(1984-),男,工程師,資源勘查工程(固體)專業,從事地質礦產勘查工作。E-mail:hjm822@qq.com

數字出版網址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.P.20171026.0843.006.html數字出版日期2017-10-26 08:43

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