黄景孟, 张 笑, 韩 杰, 赵生贵, 孙 腾, 魏四华, 周 豹, 汪国虎

(湖北省地质调查院,湖北 武汉 430034)

湖北房县江南沟锰矿地质特征及找矿意义

黄景孟, 张 笑, 韩 杰, 赵生贵, 孙 腾, 魏四华, 周 豹, 汪国虎

(湖北省地质调查院,湖北 武汉 430034)

江南沟锰矿产于寒武纪牛蹄塘组,矿体严格受地层层位和岩性控制,矿床类型为海相沉积型锰矿。鄂西地区寒武纪牛蹄塘组分布广泛,该锰矿可为进一步拓展锰矿勘查层位提供借鉴。

锰矿;牛蹄塘组;沉积型;地质特征

长期以来,鄂西地区锰矿勘查主要集中在南华纪大塘坡组,典型矿床有长阳古城式锰矿(大型)[1-6];次要勘查层位为奥陶纪牯牛潭组,典型矿床有襄阳小观山式锰矿(小型)。江南沟锰矿是鄂西地区在新层位——寒武纪牛蹄塘组新发现的海相沉积型锰矿。本文在详细描述江南沟锰矿地质特征的基础上,厘定主要的控矿因素,总结锰矿化的找矿标志,为下一阶段锰矿找矿提供参考。

1 区域地质背景

江南沟锰矿位于扬子陆块上扬子台坪北缘,青峰断裂南侧,马湾复式背斜北西端(图1)。区域内地层属上扬子地层分区保康小区。主要出露震旦纪—志留纪地层。沿青峰断裂带见有零星基性—超基性侵入岩分布,未变质;构造行迹发育,主要构造线为近东西向,构造指向由北向南,主要构造行迹定型于印支期。以阳日湾断裂为界,北侧构造变形表现为前陆褶冲构造样式,由一系列近东西向线形同斜、倒转褶皱和脆性走向逆冲、推覆断裂组合;南侧表现为台地边缘不对称褶皱构造样式。

图1 江南沟锰矿地质简图Fig.1 Geological diagram of Jiangnangou manganese ore1.石牌组;2牛蹄塘组三段;3.牛蹄塘组二段;4.牛蹄塘组一段;5.锰矿化体;6.锰矿体;7.构造破碎带;8.地质界线;9.性质不明断层;10.逆断层;11.产状;12.倒转产状。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区出露地层为牛蹄塘组和石牌组,其中牛蹄塘组分布面积占全区95%以上。牛蹄塘组可进一步划分为三个岩性段:

牛蹄塘组下段(∈1n1) 下部为灰白—浅灰色中层状含燧石结核含碳灰质泥岩;中部为浅灰色中—厚层状微—细晶白云岩、灰色薄层粘土质硅质岩;上部为黑色炭质页岩。厚度>100 m。

图2 含锰岩系综合柱状图Fig.2 The synthetic histogram of rock series manganese content1.含碳质页岩;2.黄绿色粉砂质页岩;3.泥岩;4.薄层状白云质灰岩;5.含锰微晶白云岩;6.含氧化锰菱锰矿矿石(Mn:15%～<25%);7.含氧化锰菱锰矿矿石(Mn:>25%);8.台地边缘浅滩相;9.浅海陆棚相。

牛蹄塘组中段(∈1n2) 下部为浅灰色薄层泥质条带灰岩,紫红色页岩;中部为灰褐色—棕褐色薄—中层含锰微晶白云岩夹氧化锰、菱锰矿或氧化锰矿层;上部为灰色薄层状含锰(粘质土)粗晶白云岩夹黑色薄层状粘土质硅质岩。厚约40 m。

牛蹄塘组上段(∈1n3) 下部为黑色炭质页岩;中部为灰黑色薄层含碳微—细晶灰岩与浅灰色中—巨厚层状钙质微晶白云岩互层;上部为灰白—深灰色含碳质条带钙质粘土质页岩,向东相变为薄层粘土质硅质岩。厚140 m。

2.2 构造

矿区构造线总体方向呈北东东向,以一系列线型紧闭褶皱为主。褶皱有三坪向斜、黄龙山背斜和唐家垭向斜。其中黄龙山背斜展布于矿区中部,轴迹呈北东东向,长约11 km,核部由牛蹄塘组下段组成,两翼由牛蹄塘组中段、上段及石牌组组成,轴面产状与两翼地层产状平行,向北北西倾,属一倒转背斜。北东东走向逆冲断裂发育,主要有F1、F2、F3、F4四条断裂,其中崖上—栗子坪断裂(F3),长800 m,倾向340°左右,倾角较陡,一般在80°以上,该断裂发育于锰矿层顶部,对矿层有破坏作用。

2.3 岩浆岩

矿区内岩浆岩未见出露。

3 矿床地质特征

3.1 矿化层特征

锰矿层产于牛蹄塘组中段中部(图1),矿化层主要由含锰白云岩、薄层硅质岩、含碳水云母页岩等组成。锰矿化层为两条(KMnⅠ、KMnⅡ),分别位于黄龙山背斜核部两侧,近东西向展布,南北矿化层分别长6 km和9 km,含矿岩系厚度约3～8 m。含矿岩系剖面(图2)由上至下为:上覆地层,牛蹄塘组上段深灰色(含)炭质页岩、泥岩,局部可见粘土质硅质岩,发育水平层理,多见陆源碎屑,未见古生物化石,Mn、P含量较低,应为陆源物质供应丰富的陆源浅滩环境的产物;含矿层为深灰色薄层状含锰微—细晶白云岩夹灰—黑色薄层状含氧化锰菱锰矿矿石,局部为灰黑色薄层泥质岩或炭质页岩夹含氧化锰菱锰矿矿石,岩层中水平层理发育,Mn、P含量较高,陆源碎屑较少,多以灰质、白云质、碳酸盐岩为主,有氧化锰矿层产出,因此,矿层可能是深度相对居中,水动力环境相对较弱,氧化程度较高的陆棚环境沉积的产物;下伏地层为牛蹄塘组中段第一层浅灰—灰白色条纹状(含白云质)灰岩夹黄绿色粉砂质页岩,底板与顶板岩性较为相似,发育水平层理,多见陆源碎屑,未见古生物化石,Mn、P含量较低,应为陆源物质供应丰富的陆源浅滩环境的产物。含矿岩系变化特征反映了海进—海退的过程,而锰矿的形成可能与海水沉降相关。

3.2 矿体特征

圈定主要锰矿体(MnⅠ、MnⅡ)两个,其中MnⅠ位于黄龙山背斜北翼KMnⅠ中,露头出露于黑洼—栗子坪一带(图3),矿体长4 055 m,平均厚0.77 m,产状330°～15°∠15°～55°,矿层呈层状、似层状、透镜状产出。MnⅡ位于黄龙山背斜南翼KMnⅡ中,露头出露于小沟—高坑子—崖上—栗子坪一线(图4),矿体长6 766 m,平均厚0.8 m,产状120°～180°∠55°～85°。矿体呈层状、似层状、透镜状产出。矿石类型以碳酸锰为主,局部为氧化锰。

3.3 品位变化特征

菱锰矿Mn含量一般较低,氧化锰及含氧化锰菱锰矿矿石Mn含量较高。垂向上底部菱锰矿品位较低,上部氧化锰品位较高;底部菱锰矿Mn含量低于顶部菱锰矿含量。通过对已施工的探槽中的锰矿含量进行统计,中部崖上一带锰矿含量最高,往东、西Mn含量均递减,但往西Mn含量递减的幅度较往东要小;总体上Mn含量呈往东递减的趋势。

图3 MnⅠ露头特征Fig.3 Outcrop characteristics of MnⅠ

图4 MnⅡ露头特征Fig.4 Outcrop characteristics of MnⅡ

3.4 矿石特征

矿石可分为原生沉积的含锰碳酸盐矿石、硅化锰质碎裂岩矿石及次生氧化锰矿石。

含氧化锰菱锰矿矿石为区内主要矿石类型,分布较为广泛,矿石为微—细晶结构,块状构造。主要矿石矿物为菱锰矿(40%～60%)、硬锰矿、软锰矿(4%～10%)、褐铁矿;脉石矿物为白云石、方解石及少量石英。菱锰矿呈自形、半自形粒状,可见明显的颜色环带。中间呈褐色,边部颜色较浅,甚至无色,粒径0.02～0.2 mm不等。软锰矿、硬锰矿系交代菱锰矿所形成,分布不均,多呈不规则集合体出现。矿石有轻微破碎,破碎裂隙主要被氧化锰、褐铁矿及次生方解石所充填。

硅化锰质碎裂岩矿石为前述菱锰矿矿石受后期动力变质作用所形成。矿石呈黑灰色,碎裂结构或交代结构。矿石由碎斑和基质所组成。碎斑占75%,呈各种不规则棱角状外形,大小2～5 mm左右,主要由硅质(石英、玉髓)及软锰矿、硬锰矿(18%)[7]等组成。基质部分几乎全部由硅质组成。软锰矿系菱锰矿氧化而成,常呈粉末状隐晶质集合体出现,并保留了菱锰矿的晶型假象。在其集合体中,有时可见少量硬锰矿、褐铁矿。该类矿石主要分布在栗子坪一带。

氧化锰矿石主要在矿体西端产出,约占矿区矿石总量的0.79%。矿石为隐晶质结构或交代假象结构,块状构造。主要矿石矿物为软锰矿(55%)、硬锰矿(35%);脉石矿物为石英(10%)。软锰矿系交代菱锰矿所形成,呈粉末状隐晶质集合体出现,常保留了菱锰矿的菱面状晶型假象。硬锰矿呈葡萄状胶凝体出现,为软锰矿变化之产物。

4 找矿标志

地层和岩性标志:锰矿主要赋存于牛蹄塘组中段中部含锰碳酸盐岩建造中,含锰矿层底板发育紫红色、黄绿色页岩,顶板发育炭质页岩,而矿化层为含锰白云岩、菱锰矿等,岩性差异大,野外易于识别。

地化异常标志:区内存在地球化学锰异常,锰异常强度≥10 000×10-6的异常区是找矿有利地段[8]。

岩相古地理标志:浅海陆棚相,相对宁静的浅海陆棚盆地沉积。

地形和露头标志:由于顶底板发育有页岩、泥岩,矿化层为含锰白云岩,常形成负地形,局部为马鞍状负地形。

5 成因分析

锰矿成因的研究,存在热水沉积、生物作用、化学沉积、天然气渗漏等多种成因说,并且对于大塘坡时期锰矿的锰质来源及成因研究较多,而牛蹄塘期锰矿的锰质来源及成因研究较少。结合谭满堂[9]等认为古城锰矿锰的富集受近岸陆棚局部海盆环境的控制,为热水沉积与海相沉积的观点,笔者认为本区锰矿成因为:寒武纪早期,鄂西北地区处于鄂中古岛陆缘海状态,古陆边缘沉积物为浅海的沉积环境,而本区为台地边缘浅滩相、浅海陆棚相,在海进过程中陆棚盆地内沉积环境相对稳定,海水平静,海水中pH值增大、Eh值降低,有利于锰质与碳酸盐矿物(方解石)和水云母等组成集合体在陆棚盆地中心沉淀和聚集,成为聚矿的盆地,这种古陆边缘或临近古陆沉积环境为锰矿的形成创造了条件。由于古陆早已形成了震旦纪的磷矿,在水介质作用下,亦同时搬运至盆地中,故在本区形成了含磷的锰矿石类型。初步认为,矿床属原生海相沉积型锰矿。

6 找矿意义

鄂西地区勘查成果报道较多的是赋存在南华纪大塘坡组海相沉积型锰矿——长阳古城锰矿型矿床(点)。赋存于寒武纪牛蹄塘组海相沉积型锰矿——江南沟锰矿的发现,揭示出除南华纪大塘坡组之外,其他层位也具有锰矿找矿潜力,特别是寒武纪牛蹄塘组,对于该层位的锰矿找矿工作应该给予重视。

7 结语

江南沟一带发现的锰矿床(点)局部品位高,为海相沉积型锰矿床,控矿因素主要为地层岩性、古地理沉积环境。建议下一步该区找锰,首先加大对江南沟锰矿的勘查力度,建立矿床式找矿模型,继而对神农架基底穹窿北西缘和西缘开展以锰矿为主攻矿种的调查评价。

致谢:本文研究得到了教授级高级工程师王茂林同志的指导,在此表示衷心感谢。

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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

中国地质调查局湘西—鄂西成矿带地质矿产调查项目的子项目湖北房县西蒿坪地区矿产地质调查(项目编码:12120113062500)。

黄景孟(1984-),男,工程师,资源勘查工程(固体)专业,从事地质矿产勘查工作。E-mail:hjm822@qq.com

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.P.20171026.0843.006.html数字出版日期2017-10-26 08:43

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