湖南漣源萬家坪錳礦地質特征及成礦條件淺析

劉 遠，周偉蛟

（湖南省地質礦產勘查開發局418隊，湖南 婁底 417000）

1 區域地質背景

萬家坪錳礦區位于江南臺隆的南側、溈山穹窿的西南邊緣，主要構造線呈北西～南東走向，南西部與祁陽弧北翼橋頭河向斜揚起端相鄰。

區域出露地層主要為元古界板溪群、震旦系、寒武系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系等，其中震旦系下統湘錳組為賦礦地層。

礦區外圍北東部溈山穹窿出露印支期黑云母二長花崗巖，溈山巖體對區內礦層影響不大。

區內1：5萬水系沉積物測量Mn元素異常明顯，Mn元素的異常值強度大、分布廣，Mn元素異常峰值最高達36300ppm。高異常區分布范圍與區內震旦系湘錳組含錳巖系在分布區域上相吻合，屬礦體引起的水系沉積物Mn異常。

2 萬家坪錳礦地質特征

2.1 含錳巖系

震旦系下統湘錳組為賦礦地層，湘錳組上部以板巖為主，下部為含錳巖系，含錳巖系由上往下又主要分為含錳炭質板巖夾硅質板巖、錳礦層、含硅質板巖、含砂質條帶狀板巖。

2.2 錳礦層（體）特征

錳礦層呈層狀、似層狀、透鏡狀產于湘錳組下部含錳巖系中，其產狀與頂底板圍巖一致，沿走向或傾向略具微波狀起伏。地表及淺部為氧化錳礦，經次生富集而形成，錳含量一般較高，氧化深度一般10m～30m不等，局部地段可達70m；往深部則是碳酸錳，一般垂直節理較發育，性脆，較堅硬，新鮮斷面可見沉積紋層。氧化礦厚度和原生礦厚度基本一致，氧化礦只是品位相對富集而已。

區內錳礦層總體具分段富集特征，北段僅見礦化，碳酸錳礦層厚一般0.50m～1.00m，Mn品位1.69%～3.61%；中段碳酸錳礦層厚一般0.70m～1.00m，Mn品位一般15%～20%；南段碳酸錳礦層厚0.83m～0.90m，Mn品位7.78%～18.63%。錳礦層沿走向由北西往南東總體上具錳品位變富的趨勢。

2.3 礦石質量

（1）礦石礦物組成：氧化錳礦石系碳酸錳礦層及含錳巖系經表生氧化作用而形成。主要由軟錳礦組成，含少量泥砂質及褐鐵礦，其中軟錳礦占80%，泥質10%，褐鐵礦含量小于1%，石英小于1%。碳酸錳礦石主要由菱錳礦組成，次為碳質（2%～3%）、石英（1%～3%）、黃鐵礦（2%～6%）、粘土礦物（水云母）等；礦石呈玫瑰色，易氧化而呈褐黑色，節理較發育，通常為碳酸鹽脈或石英細脈所充填。

（2）礦石化學成分：主要成分為SiO2、Mn、Fe，次為CaO、MgO、Al2O3、TiO2、S、P等。化驗結果顯示，礦區礦石屬磷偏高的中酸性貧錳礦石，伴生的微量元素均達不到有益或有害的標準。錳含量一般與SiO2成反相關，與CaO、MgO成正相關；伴生有益元素Co、Ni、Cu、Zn、Pb等含量低，不具工業價值。

（3）礦石結構構造：碳酸錳礦石結構主要為微晶粒狀結構和莓狀結構。微晶粒狀結構：礦石基本上由等向形菱錳礦微晶顆粒組成，粒徑一般在0.001mm～0.005mm之間；莓狀結構：菱錳礦常呈圓球形小顆粒，邊緣附著有一圈黑色的炭質粉末，直徑多在0.008mm左右，且顆粒相互獨立，并保留著內碎屑形態。礦石構造主要為由炭質相對聚集，平行展布而顯示的微層理構造，局部可見碎裂狀構造、纖維狀構造、浸染狀構造等。

（4）礦石類型：按組成礦石的主要錳礦物可分為氧化錳礦石、碳酸錳礦石二種自然類型；按礦石的結構構造為塊狀礦石類型。碳酸錳礦石是礦區內主要礦石類型，工業類型屬磷偏高酸性中貧礦石。

2.4 錳礦富集規律

（1）含錳巖系的厚度在一定程度上控制了錳礦的生成與總量，它們具有一定的正向關系。

（2）礦層頂板含炭泥質較高者，則常為富礦；反之硅質含量增多，則常為貧礦或無礦。

（3）微細方解石脈發育的礦石錳含量高，含較多黃鐵礦呈細小條帶狀或星簇狀、草莓狀集合體分布的礦石錳含量較高。

（4）上部氧化錳發育地段，預示深部碳酸錳厚度較大，品位較富。

（5）錳礦體沿走向大致具有分段富集的特點，南段礦體有往南東具錳含量增高的趨勢。

3 成礦地質條件淺析

（1）巖相古地理環境。早震旦世時期，萬家坪錳礦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，區域內有近古陸邊緣呈東西向方向展布的桃江～安化錳礦帶，和沿溈山古島邊緣分布的寧鄉～漣源～湘潭錳礦帶，該錳礦床與湘中地區“湘潭式”錳礦淺海相沉積礦床類似。

區域北部為江南古陸，南西面有北西向溈山～歇馬水下弧形隆起，由一個封閉性較好的障壁淺海海灣過渡為局限海盆(圖1)。海盆內水動力微弱，水體結構有利于藻類生物的生長繁殖及水體密度分層和錳質濃集，形成了盆地中心炭泥質頁巖相向四周過渡為炭泥質碎屑巖相等，其中的錳質巖～炭質泥頁巖相是本區碳酸錳礦最有利的成礦巖相。

圖1 湘中區震旦紀湘潭式錳礦成礦期古地理簡圖

（2）錳質來源。構成盆地周圍古陸、古島的老地層中，含錳普遍較高，局部形成了錳礦床（點），這些含錳巖石中的錳質經風化、剝蝕，以各種方式搬運至盆地水介質中，成為錳質的主要來源。構成盆地邊界的深大斷裂及盆地內“基底同沉積斷裂”將深部的錳質導入盆地，成為錳質的另一重要來源。

（3）古氣候條件。早震旦世湘錳期的氣候溫暖，有利于浮游藻類的生長繁殖，而藻類對錳質的富集起著重要的作用。通過研究現代冰川與現代海洋中錳結核形成之間的聯系，認為冰川所產生的底層水水溫低，富含CO2和溶解氧，為弱堿性及硅酸不飽和，具備錳結核形成所需要的環境條件，冰川活動由強減弱和流速在正常條件下有利于錳結核形成。區內早震旦世湘錳期為間冰期，其古氣候條件與現代海洋中錳結核形成的氣候條件極為相似，有利于錳質的沉淀及碳酸錳礦的形成。

（4）古生物條件。主要反映在礦石中有機炭含量高和古蘭藻類化石豐富。一方面生物參與古陸（島）的風化作用，使錳質從含錳巖（礦）石中釋放出來進入盆地，為成礦創造條件，另一方面蘭藻類海生生物在生長過程中，不斷地從海水中選擇性地吸收分散的錳質集于體內，死亡后尸體堆積于海底形成富錳質尸集群，同時通過尸體腐爛分解釋放CO2，不斷改變、調節介質的物理化學環境，使錳質不斷濃集于底層水中及沉積物內，直至海解、成巖早期，形成MnCO3的大量沉淀與富集成礦。

總之，萬家坪錳礦形成于早震旦世湘錳期，屬“湘潭式”沉積錳礦床。該區當時處于封閉～半封閉淺海陸棚盆地亞相，該亞相帶位于遠岸低能帶上，地勢較低，水體寧靜，具備堿性還原條件，利于有機質、錳質、碳質的聚集，沉積了一套水平層理發育、黃鐵礦呈星散狀或草莓狀集合體大量產出的黑色巖系，是區內主要的成錳環境。