四川省平武縣磨河壩錳礦地質特征及找礦標志

2020-06-09 02:47:56孫占營

世界有色金屬 2020年5期

孫占營，王瑜，陳圍

（四川省地質礦產勘查開發局川西北地質隊，四川綿陽 621000）

平武縣磨河壩錳礦為“虎牙式”錳礦床，處于揚子地臺西北被動大陸邊緣造山帶[1]，地層分區屬馬爾康地層分區金川小區[2]。“虎牙式”錳礦床是川西北地區重要的錳礦床類型，屬于沉積變質型錳礦，主要分布在平武、松潘一帶，已發現錳礦產地12處，包括松潘縣西溝中型礦床、四望堡中型礦床、火燒橋中型礦床，平武縣虎牙（老隊部）中型礦床、大坪中型礦床、磨河壩大型礦床，以及三尖石等7個小型礦床，呈北西向帶狀分布在涪江上游、虎牙河至銀廠溝一帶，含礦層出露長度約200km，松潘—平武地區“虎牙式”錳礦已共計求得錳礦石資源量6265萬噸，具有重要的經濟價值[3，4]。

本文在野外地質工作及相關試驗測試分析的基礎上，對磨河壩錳礦床的成礦地質特征、礦體特征進行總結，分析礦床成因，總結成礦規律、找礦標志，以期對今后尋找同類型錳礦床起到一定的指導作用。

1 成礦地質背景

磨河壩錳礦在大地構造位置上處于松潘～甘孜地槽褶皺系巴顏喀喇冒地槽褶皺帶茂汶～丹巴地背斜與秦嶺地槽褶皺系西秦嶺冒地槽褶皺帶摩天嶺地背斜的接合部位。區域上位于雪寶頂東西向倒轉褶皺帶與南北向虎牙斷裂帶的交匯部位，隸屬渾水溝～楊柳坪弧形同斜倒轉復向斜展布區[5]。

石炭系、二疊系下統、三疊系下統菠茨溝組、三疊系中統扎尕山組等區域變質巖系廣泛出露于該區域；區內構造總體受秦嶺東西構造體系的控制，自北向南發育雪寶頂倒轉向斜、磨子坪倒轉背斜、虎牙倒轉背斜、渾水溝～楊柳坪倒轉復向斜、花海子～黃臘坪倒轉復背斜等呈近東西向排列的復式背向斜。渾水溝—楊柳坪倒轉復向斜自北向南又發育關門石倒轉背斜、偏巖窩倒轉向斜、三尖石倒轉背斜，磨河壩錳礦主要位于偏巖窩倒轉向斜南東部，為“虎牙式”錳礦中部的一段[6]。

2 礦區地質

圖1 磨河壩錳礦區地質簡圖

2.1 地層

礦區出露的主要地層為石炭系、二疊系下統、三疊系下統菠茨溝組、三疊系中統扎尕山組（見圖1），為區域變質巖系，屬地槽型建造。三疊系中統扎尕山組沿褶皺的軸部地帶出露，構成偏巖窩向斜的核部地層，主要為碎屑巖相夾碳酸鹽巖相，巖性為絹云母板巖、砂質板巖夾結晶灰巖，錳礦層賦存在扎尕山組底部鐵錳質板巖中，與下伏菠茨溝組地層呈平行不整合接觸關系；三疊系下統菠茨溝組，主要分布于背、向斜翼部或次級向斜的核部，主要巖性為黃灰～灰色薄層結晶灰巖，頂面呈舒緩微波狀，多見褐鐵礦薄膜，與扎尕山組明顯分界，可作為找礦標志，與下伏下二疊統呈平行不整合接觸關系；二疊系下統分布于背斜的軸部、向斜的翼部，主要為一套淺變質碳酸鹽巖，巖性為淺灰～深灰色中～厚層狀結晶灰巖，與下伏石炭系呈平行不整合接觸關系；石炭系巖性為絹云母板巖夾結晶灰巖。

2.2 構造

區內構造以褶皺構造為主，北西西～南東東向展布，錳礦主要位于偏巖窩倒轉向斜南東部，偏巖窩倒轉向斜為區內控礦褶皺，錳礦體位于偏巖窩倒轉向斜兩翼的三疊系中統扎尕山組底部鐵錳質板巖中。

3 礦體地質

3.1 礦體特征

磨河壩錳礦體賦存于中三疊統扎尕山組底部，含礦層主要由鐵錳質板巖、含鐵錳板巖等組成，嚴格受地層、巖性控制，錳礦體在空間分布上位于總體向南西倒轉傾斜的背、向斜構造的兩翼，平面上沿走向北西西～南東東方向呈蜿蜒曲折的線狀條帶形展布，層位穩定，呈似層狀產出。礦石礦物以菱錳礦、硬錳礦、軟錳礦、磁鐵礦為主，礦床類型屬復式礦種沉積變質類型。目前共圈出錳礦體2個，分別為礦區北部的1錳礦體、礦區南部的2錳礦體。

3.1.1 1錳礦體

礦體出露于礦區北部，位于偏巖窩倒轉向斜北東翼，礦體長約3550m，延伸穩定，最大控制斜深363m，礦體呈似層狀產出。厚度0.52m～2.07m，平均厚度0.85m，厚度變化系數38.24%，厚度變化較小；品位10.36%～22.72%，平均品位17.73%，品位變化系數22.02%，品位分布均勻；礦體產狀沿走向和傾向均呈微舒緩波狀起伏，即傾向、傾角均存在一定的變化，傾向162°～235°，傾角變化較大，地表34°～72°，地下相對較陡，54°～72°。

3.1.2 2錳礦體

礦體出露于礦區南部，位于偏巖窩倒轉向斜南西翼，礦體長約2900m，延伸較穩定，最大控制斜深118m，礦體呈似層狀產出。厚度0.50m～1.80m，平均厚度0.87m，厚度變化系數40.37%，厚度變化較小；品位10.46%～23.99%，平均品位為18.34%，品位變化系數19.78%，品位分布均勻；礦體產狀沿走向和傾向均呈微舒緩波狀起伏，即傾向、傾角均存在一定的變化，傾向184°～258°，傾角變化較大，北西段較陡，70°～88°，南東段較緩，39°～63°。

3.2 礦石類型

礦床內組成工業礦體的主要礦石類型按礦物成份及其含量可分為碳酸錳礦石、氧化錳礦石兩類（見圖2）。

圖2 錳礦石類型

（1）碳酸錳礦石，是礦床主要礦石類型，礦石礦物主要為菱錳礦占45%～90%，次為硬錳礦及軟錳礦，占1%～5%，另含少量黃鐵礦、磁鐵礦。脈石礦物含量較少，一般為綠泥石、絹云母、重晶石、薔薇輝石、石英及炭質等。礦石呈黃紫色、灰黃白色及灰色，具塊狀構造及條帶狀構造，粒狀變晶結構。菱錳礦一般呈隱晶質集合體不均勻分布，部分重結晶呈他形粒狀，粒徑0.008mm～0.016mm不等，集合體有時呈薄層狀或條帶狀構造，其間為絹云母、綠泥石順層分布，石英多呈隱晶質與絹云母共生。

（2）氧化錳礦石，是礦床次要礦石類型，主要分布于礦體地表及淺部，與次生氧化作用有關。礦石呈黑色、灰紫色、土褐色等，具塊狀、條帶狀、皮殼狀構造和顯微鱗片粒狀變晶結構，其核心常有菱錳礦的晶粒或殘體。礦石礦物以硬錳礦為主，占25%～30%，菱錳礦、褐錳礦居次10%～15%，含少量軟錳礦、赤鐵礦等。脈石脈物主要為斜長石、石英、絹云母、方解石等。硬錳礦多呈團塊或微細網脈狀、樹枝狀分布于脈石礦物間，粒徑0.01mm左右。菱錳礦多呈顯微粒狀分布于黝簾石等礦物晶間，部分呈細粒脈狀。

3.3 錳礦體氧化情況

錳礦體主要為碳酸錳礦石，受期后次生氧化作用影響，碳酸錳礦石近地表被氧化成氧化錳礦石，一般地段氧化深度0.5m～2m，局部受節理、裂隙影響，氧化深度較深，為5m～8m，近地表錳礦石亦為半氧化狀態，礦石中多夾有碳酸錳礦石結核，結核具同心圓狀，其顏色由內到外逐漸變深。隨深度增加，結核逐漸增多，并逐漸過渡為碳酸錳礦石，無明顯界線。氧化錳礦石為灰黑色、灰紫色、土褐色、黃白色等，礦石礦物以硬錳礦、軟錳礦為主，次為水錳礦、菱錳礦、褐錳礦、褐鐵礦、磁鐵礦等。

4 礦床成因

磨河壩錳礦產出層位嚴格受中三疊統扎尕山組一套次穩定型復巖屑建造控制，礦體具成層性，與圍巖產狀一致，并隨圍巖同步褶皺起伏。含礦層內部結構表現為由錳礦、鐵礦及鐵錳質板巖所組成，不僅層與層之間呈漸變過渡關系，而且在同層內常發育有交錯層紋構造，具有明顯的沉積特征。礦物組合簡單，礦石主要為菱錳礦、磁鐵礦、赤鐵礦組合，并有極少的炭質及菱鐵礦出現。由于風化作用，靠近地表部分的原生錳礦多被氧化成以軟錳礦、硬錳礦為主的礦物組合。礦石化學組份上表現為SiO2、P含量均較高，且變化幅度不大等特點。變質作用是沉積成礦后的區域動力作用的表現，不僅有普遍發育的板狀、片狀及條帶狀構造，而且生成了較多的變質礦物及其變質的結構構造。礦石中黃鐵礦及重晶石細脈的出現，表現了伴隨變質作用曾有過一定的熱液活動。從區域地層情況來看，礦床產于三疊系海進程序的底部。故此，礦床形成機制可概略為：在蝕源大陸受長期徹底剝蝕夷平為準平原狀態或接近準平原狀態，形成含鐵、錳較高的風化殼。隨后由于海侵發生，鐵、錳等礦質經溶蝕、搬運至淺海區的海灣或島弧區，在氧化帶與還原帶的過渡區，主要在堿性還原條件下（pH值一般大于8.5，Eh為負值），沉積形成為低價錳的化合物—菱錳礦與磁鐵礦、赤鐵礦共生礦物組合。成礦作用主要受沉積古地理環境和Fe、Mn溶液的濃度、物理化學性質及地殼之振蕩幅度等因素所控制。發生于成礦后的區域變質作用和風化作用對礦床的改造和影響居次要從屬地位，由于氧化脫水和交代作用結果，僅在礦床近地表形成以硬錳礦為代表的高價錳的化合物。

綜上所述，磨河壩錳礦是由原生沉積的鐵錳礦床經區域變質而成，其成因屬海相沉積變質礦床類型。