叶 飞，潘 文，尹廷龙，左 勇，覃智贵，周 灵，周 宁，赵 爽，刘 健

1.贵州省地矿局103地质大队，贵州 贵阳 554300；2.中国地质大学(武汉)地球科学学院，武汉 430074；3.贵州省锰矿资源预测评价科技创新人才团队，贵州 铜仁 554300)

1 前言

本次工作在黔东北奥陶系湄潭组顶部发现了锰矿层，矿点位于印江县窑上奥陶系中-下统湄潭组第三段顶部粉黑色粉砂质粘土岩中，有民采老硐遗迹。本次工作通过刻槽采样、综合分析原有资料，采样17件。目前国内奥陶系锰矿仅见于湖南桃江、益阳、安化、宁乡等地(匡清国等2003)。鉴于黔东北湄潭组地层分布广泛，具有一定科学和找矿意义。

2 地质背景

2.1 大地构造背景

研究区大部位于贵州省铜仁市印江县境内，大地构造位置位于江南造山带西南段与扬子陆块过渡区域，属黔中隆起东侧，夹于NW向齐岳山断裂与SE向梵净山—走马穹隆构造带之间，是川黔隔槽式逆冲构造带的一部分。发育寒武纪至三叠纪地层(由于广西运动影响，期间缺失泥盆、石炭及二叠系下统地层)。根据区域内不整合地层接触关系，由老到新可将黔东北地区依次划分为武陵期、加里东期、燕山-喜马拉雅期三个构造旋回期(戴传固等2013)。

从构造形迹上来看，褶皱构造大致可分为两组：即1.近南-北向的线状褶皱；2.北东-南西向的不对称褶皱。早期近南-北向线状褶皱明显受后期北东-南西向不对称褶皱明显叠加；使得区域上近南-北向线状褶皱发生左行剪切错断或成”S”形叠加，区域上部分线状褶皱被改造成了短轴褶皱(图1B)。

2.2 地层

研究区主要出露上、下古生界及少量中生界地层，区内出露地层从老到新依次为：寒武系、奥陶系、志留系、二段系、三叠系(缺失志留系中上统、泥盆系、石炭系及二叠系下统地层)及第四系。累计最大出露厚度3 200余米。其面上展布受地形、构造控制较明显。寒武系地层主要集中分布在大坝场幅中部，塘头幅坝竹垭背斜轴部有零星出露，仅出露寒武系第二统杷郎组中上部-娄山关组地层，未见底；志留系、二叠系主要呈北东—南西向片状分布于研究区许家坝向斜、原区域邵家桥向斜两翼。(图1-A)。地层间接触关系类型较全，二叠系上统与中统之间为平行不整合接触，区内大部奥陶系顶部五峰组顶部，存在一套斑脱岩沉积(叶飞等，2019a)，指证了区内志留系与奥陶系地层为平行不整合接触，二叠系与下伏志留系呈平行不整合。第四系为角度不整合覆于区内各地层组之上，其余地层组段之间为整合接触关系。新发现锰矿赋存于奥陶系中-下统湄潭组第三段顶部黑色粉砂质粘土岩中，受地层控制明显。

A—研究区大地构造位置图；B—研究区构造纲要图

1—志留系下统新滩组；2—奥陶系五峰组-志留系龙马溪组；3—宝塔组；4—十字铺组；5—湄潭组第三段；6—湄潭组第二段；7—地层产状；8—地质界线；9—断层；10—探槽及编号；11—老硐及编号；12—矿层地表露头线

2.3 构造

采样点位于印江县南西，平距约30 km，窑上简易公路边。位于区域青岗湾断层南东，水家河向斜东翼，构造不发育，以单斜构造为主。地层走向NE-NNE，倾向南东，倾角51°～70°，一般为50°左右。矿区断裂构造不发育，仅见矿区北部。从地表露头情况来看，区内断层并未破坏矿层。

3 矿床地质特征

3.1 含锰岩系特征

新发现锰矿赋存于奥陶系中统湄潭组第三段顶部，该组段岩性以由条带状粘土岩、粉砂质粘土岩、钙质粘土岩为主，厚度120～150 m。地层内含丰富的笔石化石，属远滨相沉积；沉积层序自下而上如下：

上覆地层：奥陶系十字铺组(O2-3sh)：灰、浅灰色薄-中层状泥质生物碎屑灰岩

奥陶系中下统湄潭组第三段(O1-2m3)

9.灰色中厚层状泥晶灰岩与黄灰色薄层状粘土岩呈不等厚互层。灰岩中重结晶现象明显。富含生物；粘土岩中有机质含量较高。由下而上，粘土岩厚度逐渐减薄。

厚度1.3～8.6 m；

8.锰矿层(奥陶系锰矿主要赋存层位)。矿层多呈透镜状，地表露头线沿走向尖灭。含锰矿层1-2层，单层厚0.3～0.5 m，部分地段构成了工业矿体。

厚度0.3～0.98 m；

7.含锰质粘土岩，锰矿普遍品位不达标。

厚度2.5～5.9 m；

6.主体以黄灰绿色薄至中层状粉砂质粘土岩、页岩为主。砂质含量较前略有降低。偶夹灰岩透镜体。顶部为灰色薄层状细——粉晶灰岩。

厚度5.6～8.6 m；

5.灰黑色薄至中层状含粉砂质、炭质粘土岩、页岩。粘土岩中砂质含量较前明显减少；页岩中含少量印膜化石。

厚度37～46.3 m；

4.灰绿色薄至中层状钙质、粉砂质粘土岩与灰、深灰色薄层板状钙质石英砂岩呈不等厚互层。钙质含量较前略有降低。未见生物化石。

厚度3.6～7.8 m；

3.黄灰绿色含钙质、粉砂质中厚层状粘土岩与灰色薄层板状富含钙质石英砂岩呈不等厚互层。砂岩层厚3～5 cm。

厚度2.3～4.1 m；

2.黄灰绿色薄至中厚层状含钙质、粉砂质粘土岩、页岩；间夹数层灰色薄板状泥质泥晶灰岩；灰岩中偶见重结晶现象；未见化石；粘土岩中富含印膜化石。原岩风化严重，风化后呈叶片状细小碎片原地堆积。局部偶夹钙质结核，呈透镜状，大致顺层。

厚度27～40 m；

1.黄灰绿色薄至中层状粉砂质粘土岩、粉砂质页岩。

厚度19.6～23.7 m；

下伏地层：奥陶系中下统湄潭组第二段(O1-2m2)：灰、灰黑色中厚层状泥质瘤状灰岩；

锰矿层赋存于湄潭组上部含锰质粘土岩内，产状与围岩一致，一般直接顶底板为湄潭组顶部粉砂质粘土岩(图2)。

图2 印江窑上奥陶系锰矿点露头

3.2 矿床产出特征

仅就采样区而言，矿体呈北东向透镜状产出，走向上发生尖灭(图3)。延伸长度50～500 m，矿层厚0.35～0.8 m，由1-2层锰矿层夹黑色页岩组成。锰矿单层厚0.3～0.5 m(表1)。样品Mn品位均远超Mn元素克拉克值，显示该区域有较强的Mn元素富集。

图3 透镜状展布锰矿体

表1 奥陶系锰矿采样分析结果一览表

3.3 矿石质量

经贵州省地矿局黔东测试中心测试分析，矿石矿物主要有以氧化锰矿为主，含少量碳酸锰矿。其中，氧化锰矿多呈微细粒他形粒状集合体或云雾状、胶状凝块形式产出，常与碳酸锰矿等共生，约占含锰矿物总量的90%以上 。P/Mn比值0.011～0.50，平均0.027，大于0.006，属高磷矿石。

主要脉石矿物由方解石、白云石、石英、稀土矿物、绢云母、绿泥石及有机炭等组成。其中，石英、玉髓、蛋白石，主要呈脉状沿裂隙后期充填，或不规则状，团块状产于含锰碳酸盐中，常与方解石、白云石、绢云母等共生；伊利石、水云母、绢云母、绿泥石，呈隐晶一鳞片状，或细叶片状，同石英、方解石等嵌生，分布于裂隙或碳酸盐颗粒间及鲕粒核心中；有机炭，则呈不规则尖点状，不均匀混染矿石(曾孟君等1992)。

4 成因探讨

4.1 矿床对比

目前国内有报道的奥陶系锰矿仅限于湖南“桃江式”锰矿，且局限分布于桃江、益阳、安化、宁乡等地。本次工作选取研究程度较高的“桃江式”锰矿代表-湖南响涛源锰矿与研究区进行比对。响涛源锰矿含矿层位为奥陶系中统磨刀溪组、胡乐组与本次采样层位相当(祝寿泉等1996)，时代均属于奥陶系中统。沉积环境均为前海陆棚相。响涛源锰矿赋矿层岩性组合以黑色页岩、条带状页岩、含锰灰岩为主，本次取样含矿岩性以钙质粉砂质粘土岩、黑色页岩为主，未见灰岩。二者矿层均以层状、似层状、透镜状产出。响涛源锰矿矿石品位19.63%～20.09%，略高于研究区。矿层厚度1.2～2.25 m，大于研究区0.35～0.8 m。在矿石类型方面，响涛源锰矿以碳酸锰矿为主，其次为氧化锰矿，研究区氧化锰矿为主，其次为碳酸锰矿石，可能与采样点高度风化有关。在成因方面均属于海相沉积型碳酸锰矿床。本次工作认为，本次所新发现奥陶系锰矿与“桃江式”锰矿在赋存层位、矿床类型等方面，高度一致，可视为同一类型矿床(表2)。

表2 锰矿特征对比一览表

4.2 沉积环境

区域上，奥陶系早期，黔东北地区自西向东可分为湄潭组与大湾组，二者为渐变过渡关系，区域上一般以石阡陡山坝-印江一线为界，以西为湄潭组，以东为大湾组，但采样区内湄潭组遵义地区典型湄潭组有较大区别，兼具“湄潭组”与“大湾组”特色，总的来说砂质含量低于典型湄潭组地层，高于典型大湾组地层。钙质含量已具有相同特征(陈朋飞等2006)。

鉴于研究区湄潭组第三段笔石和大量的双壳类生物繁盛为特点，发育水平层理和粒序层理，且综合其岩性组合，反映其沉积水体应属较深的内陆棚斜坡沉积，即处于湄潭组与大湾组过渡区域。

锰矿赋存层位在横向上位于区域上奥陶系湄潭组与大湾组过渡区域，在纵向上，属于海侵到海退的转折期的微氧化与碱性环境中(图4)。

4.3 成因探讨

由于该处矿点为首次发现，限于区调工作手段，尚未进行较深入研究，但笔者认为，奥陶系大坪阶-达瑞威尔阶时期，伴随研究区西侧黔中古陆的隆起，发生了区内地层发生了沉积分异，在广西运动水下隆起期的影响下，区内发生了不均一的水下抬升(牛新生等2007)，该抬升过程延续到奥陶系末期，在区内形成了一系列的同沉积断裂；继而，伴随奥陶系末期频繁的火山活动(常晓琳等2013)，深部热液上升，为区内锰矿的形成提供了物质基础；最终锰质沿先期形成的同沉积断裂上升，最终沉淀在该区域，形成锰矿层。

5 远景分析

区内湄潭组地层分布广泛，为区内锰矿层提供了良好的赋存空间，区内自西向东，湄潭组逐渐过渡为大湾组(陈鹏飞等2006)，在过渡区域，即砂质陆棚向灰质陆棚转换带，为锰矿的赋存提供了良好的空间。本次工作中，在天桥、秦家山等处，均发现了类似的含锰岩系组合。经零星采样，Mn品位分别为3.8%、6.3%，具有良好的锰质富集表现，推测与采样位置有关，不能排除该区域锰质富集可能。笔者认为后期工作中，应加强该过渡区锰矿找矿工作，或能有较大的突破。

图4 研究区及邻区奥陶纪大坪期岩相古地理图(据叶飞等，2019b)

6 结论

该锰矿的发现，是贵州首次对“桃江式”锰矿的发现，是对贵州已有“大塘坡式”锰矿、“遵义式”锰矿、“水城式”锰矿的补充(付勇等2014)。本次限于工作手段及周期，建议后期对该区域、该层位锰矿采取针对性工作。鉴于奥陶系湄潭组出露广泛，具有一定科学和找矿意义。