對于湖南省靖州縣照洞錳礦地質特征及成礦模式的研究

周文卿

（湖南省地質礦產勘查開發局四〇七隊 湖南懷化 418000）

以下以湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區域為例，對該存賦區域所對應的錳礦體地質特征以及成礦模式進行系統分析。該存賦區域共經歷3 次早期以強烈擠壓褶皺為主的加里東運動以及印支運動、燕山運動，區域上部地層系統分布以震旦系、石炭系以及寒武系為主，區域內主干構造呈現出北東平行排列特點，規模較大且延伸范圍較長。既往報道研究中指出，湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區域內出露地層具有典型的震旦系下統特征，地層間以斷層～整合接觸為主，存賦區域內礦床賦礦地層以湘錳組為主。結合既往研究結論，以下針對湖南省靖州縣照洞錳礦所對應的地質特征以及成礦模式進行系統分析與研究。

1 礦層特征

湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區域范圍內含錳巖系為震旦系下統湘錳組下段，以碳酸錳礦層（經地表氧化因素影響后形成氧化錳礦層）以及炭質板巖為主要組成內容。本存賦區域內錳礦層呈現出典型的層狀分布特征，也含一定比例似層狀分布于含錳巖系中下部區域，頂板、底板均以炭質板巖為主，受層位控制與影響因素較為明顯，延伸穩定性高，編號為1#錳礦層。地表深度0m ～5.0m 范圍內，得以氧化錳礦為主要存賦礦體，淺部～深部區域分布集中為含錳炭質板巖以及碳酸錳礦。

根據勘查數據資料，可以將本存賦區域內含錳巖系的巖性序列按照自上至下的順序進行整理。首先為含錳炭質板巖，厚度在0.55m ～5.46m 范圍內，穩定性較差，局部存在缺失，缺失地段含錳巖系直接接觸震旦系下統湘錳組上段區域，結構呈泥質狀態，色澤以灰黑色為主，局部條紋狀構造（條紋寬度在1.0mm ～10.0mm 范圍內），以平直狀為主，局部區域有一定波狀起伏變化，且條紋色澤呈現出深淺黑色相間。整體含錳炭質板巖位于含錳巖系底部，含錳量在3.85%范圍內。其次為碳酸錳礦層，礦層厚度在0.58m ～6.61m 范圍內，含錳量在11.0 ～26.98%范圍內，集中分布于含錳巖系中下部。上部區域以條紋狀菱錳礦分布為主，下部區域則以塊狀菱錳礦分布為主。礦區整體地質剖面圖如下圖（見圖1）所示。

2 礦石特征

首先，從礦石礦物成分的角度上來說，對于湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區域而言，碳酸錳礦石所對應礦石礦物以菱錳礦為主，呈泥晶結構（粒徑在0.004mm 范圍內）。黏土礦物為本存賦區域主要脈石礦物，也可見一定比例的石英石、方解石以及炭質物。本湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區域內氧化錳礦石所對應礦石礦物以軟錳礦以及硬錳礦兩類為主，構成以皮殼狀、土狀集合體存賦為主，脈石礦物多見黏土礦物以及石英。除此以外，還有部分黃鐵礦、云母、長石以及變質礦物（綠泥石、組云母）分布。

其次，從化學成分上來看，湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區域內礦石所對應的化學成分呈現出穩定性的特征，有益成分以Mn、以及Fe 為主，有害成分則包括CaO、MgO、SiO2、P 等。

再次，從礦石結構及其構造的角度上來說，湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區域內碳酸錳礦石構造呈現出致密塊狀以及條帶狀特征，結構分布以泥晶結構、膠狀結構為主。氧化錳礦石有致密塊狀、蜂窩狀、網脈狀、網格狀、皮殼狀及及葡萄狀等構造，礦石結構主要為隱晶、非晶質膠狀結構。

最后，從礦石類型的角度上來說，湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區域內錳礦石可以劃分為兩大自然類型：第一類為氧化錳礦石，以軟錳礦、硬錳礦、軟～硬錳礦、錳土、以及偏錳酸礦為主；第二類則為碳酸錳礦石，以菱錳礦為主。根據礦石結構類型，可以劃分為微層狀碳酸錳以及塊狀碳酸錳這兩種類型。其中，微層狀碳酸錳受菱錳礦夾條紋狀炭質物以及條帶狀炭質板巖因素的影響，在構造上呈現出了明顯的條帶狀特征；而塊狀碳酸錳則呈現出灰黑色～黑色狀態，以菱錳礦為主要構造，礦石構造上呈現出了明顯的致密塊狀特征。

3 成礦模式

3.1 礦床成因

考慮湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區域內錳礦體所對應的構造、地質以及礦物巖石資料等時機情況，對該類型錳礦床在區域分布上的特點進行總結，認為本存賦區域錳礦床屬于江口以及南沱兩冰期之間的間冰期沉積產物。同時，含錳巖系頂底板巖石組合、區域分布以及具體性質進一步證實了本錳礦體存賦區域內具有典型的冰水相、冰海相沉積巖石建造組合特征。

會對錳礦體形成產生影響的因素包括兩個方面，第一是沉積環境，第二則是構造運動。本存賦區域內錳礦床自震旦系早期開始進入武陵運動狀態，所形成巖石結構以雜砂巖、砂質板巖、以及條紋狀板巖（含砂質）為主，提示本存賦區域內早期升降運動具有非常明顯的震蕩特征。受震蕩因素的影響，海底地貌特征也發生了明顯的改變。含礫砂質板巖在湘錳組地層出現前已經于局部地段現象出來，這一階段的板巖礫徑在1.0cm 以內，加之其呈現出明顯的棱角狀特點，提示本存賦區域在這一時間段內已經進入冰期。但由于物質來源間隔距離較長、分布連續性較差，海底地貌在極大程度上受構造運動的影響，并且大量冰磺物沉積呈現出明顯的不規則性特征，導致一系列海盆以及低洼區的形成。受這一還原環境條件因素的影響，碳酸錳礦（湘錳組沉積）與含炭硅質板巖、以及炭質板巖大量結合，導致黃鐵礦物的共生現象表現明顯。除此以外，在環境還原條件下的生物活動同樣是導致礦床生成的主要原因之一。這一時期所死亡的藻類生物大量堆積，在一定程度上促進了硅質板巖以及炭質板巖的形成，導致江口組上部所呈現出的巖系特征獨特。

圖1 礦區整體地質剖面示意圖

同層位錳礦集中分布于湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區域以及鄰近省市，存賦量巨大，提示錳礦層物質來源具有多元性的特征，包括地下含錳溶液、陸源吸取、古陸風化、以及火山活動等均是錳礦層物質的產生源頭。以地下含錳溶液為例，地下含錳溶液短時間內上升會導致錳質大量擴散至沉積盆地海水中富集，古陸風化錳質則呈懸浮狀態并伴隨地表徑流進入盆地海水中大量沉積。錳質進入海盆內，受環境條件局限性因素的影響，導致錳質大量集中，散失不易，濃度增大。此環節中，一部分錳質被吸附于黏土之上，并于生物尸集群中沉落，是導致錳質富集的一大原因；另一部分錳質被浮游生物所吸取，經生物化學作用變成機體的組成成分，大量儲存于生物體內，這部分生物死亡后于海底并形成大量富集尸集群。以上兩個部分的錳質受喜氧細菌大量活動的影響，分解生物并促進CO2以及錳質的釋放，對碳酸錳的生成與富集產生重要影響。

3.2 控礦因素

首先，從層位控礦的角度上來說，湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區域內礦床集中分布于震旦系下統湘錳組下段地層范圍內，呈現出較為明顯的層控特征；其次，從巖性控礦的角度上來說，湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區域內錳礦體主要產于震旦系下統湘錳組青灰色～淺灰色砂質板巖以及含礫砂質板巖所夾黑色碳質板巖內，同樣呈現出了比較明顯的巖性控礦特征；最后，從巖相以及古地理控礦的角度上來說，湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區域內錳礦床主要集中分布于震旦系下統湘錳組砂質板巖～含礫砂質板巖區域內，提示本區錳礦床環境特征以濱海相氧化～還原換將為主，為湖南省靖州縣照洞區內最主要的錳礦源層。

在此基礎之上，考慮變質建造控礦作用對本區域成礦特征的影響，根據前期地質勘查資料，考慮湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區域變質巖系以淺變質巖系為主，對錳礦體形成以及礦體富集的影響程度較小。除此以外，整個湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區域構造作用控礦程度不明顯，但受后期構造活動影響，在一定程度上產生對礦體改造富集的作用，尤其于小褶皺發育區域內錳礦體存賦呈現出厚度增加，富集水平加大的趨勢。

3.3 富集規律

綜合對湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區域內錳礦體富集規律的調查研究，得出以下幾個方面的結論：第一，湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區域內錳礦層與含錳巖系厚度呈現出正相關關系。一般情況下，對于厚度較大的含錳巖系而言，與之對應的錳礦層厚度較大，礦石品質也更為理想；第二，湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區域內錳礦體與含有機質黑色黏土存在密切相關性礦體，在黑色巖系消失的情況下，錳礦體存賦會提前消失；第三，從傾向角度上來看，湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區域內錳礦層呈現出舒緩波狀的變化趨勢，自陡變緩部位以及次級揉皺轉折部位錳礦次生富集狀態良好，相應區域所對應錳礦體厚度增加，富集程度改善，礦石品質也有相應提升。

3.4 成礦模式

綜合對湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區域內錳礦體礦體特征、控礦因素以及富集規律的綜合分析，可以將本區域錳礦床的成礦模式總結如下：湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區域內礦床物質以陸源為主，其次為深部含錳熱液。在前寒武紀CO2高以及O2偏低的前提條件下，搬運方式以重碳酸鹽河流搬運為主，也存在一定比例的海水底流、深大斷裂導出深部熱液以及重碳酸鹽搬運方式。錳礦床沉積作用包括兩大類型，一是生物尸體堆積，二是海水內部化學沉淀。在上述搬運以及沉積方式的綜合作用下，成巖作用加速了本存賦區域內錳礦礦體的重新分配，也通過此種方式大大提升了礦床整體的富集程度。

4 結語

本文以湖南省靖州縣照洞錳礦存賦區域為例，對該存賦區域所對應的錳礦體地質特征以及成礦模式進行系統分析。首先對本存賦區域的礦層特征進行初步總結，然后分析本存賦區域的礦石特征。最后，基于對本存賦區域錳礦床礦床成因、控礦因素以及富集規律的分析，總結錳礦成礦模式，得出以下幾個方面的結論：第一，本存賦區域內含錳巖系的巖性序列按照自上至下的順序進行整理首先為含錳炭質板巖，厚度在0.55m ～5.46m 范圍內，整體含錳炭質板巖位于含錳巖系底部，含錳量在3.85%范圍內。其次為碳酸錳礦層，礦層厚度在0.58m ～6.61m 范圍內，含錳量在11.0%～26.98%范圍內，集中分布于含錳巖系中下部。上部區域以條紋狀菱錳礦分布為主，下部區域則以塊狀菱錳礦分布為主；第二，區域內礦床物質以陸源為主，其次為深部含錳熱液。在搬運以及沉積方式的綜合作用下，成巖作用加速了本存賦區域內錳礦礦體重新分配，也大大提升了礦床整體富集程度。