王利民

(陕西地矿物化探队有限公司，陕西 西安 710043)

龙胜沟锰矿位于镇安县城200(°)方位，直距20 km处的青铜关镇早阳村附近。矿区地处秦岭南麓，山峦起伏，地形总体呈东高西低态势。海拔一般为600～1 200 m。1958年发现该锰矿点。2012～2017年进行了锰矿详查。求得控制的和推断的(332+333)锰矿石资源量130.56万t，Mn品位16.21%，TFe品位11.83%，Mn+TFe品位28.04%，矿石为冶金用铁锰矿石[1]。通过分析该矿的地质特征及成矿规律，对该区域找矿具有指导意义。

1 区域地质背景

矿区地处秦岭东西向复杂褶皱系之东端，隶属于南秦岭印支褶皱带中的留凤关—金鸡岭褶皱束。大地构造位置处于扬子板块北部南秦岭造山带边缘海盆的凤县—镇安陆缘海盆(Nh-T2)构造单元。地层区划属羌塘—扬子—华南地层大区南秦岭—大别山地层区迭部—旬阳地层分区的天竺山地层小区[2]。区域出露地层有奥陶系、志留系、泥盆系及石炭系，岩石以千枚岩、片岩、云母石英片岩、石英岩、大理岩等区域变质岩为主。岩浆岩不甚发育。

本区处于南秦岭山(阳)—柞(水)—镇(安)—旬(阳)华力西—燕山期贵金属、有色金属成矿带。区域上志留系为含锰层位，已知的旬阳县尖山锰矿为沉积变质型锰矿体。镇安县已发现金属及非金属矿床、矿(化)点数十处，其中已初步探明具有开采价值的有金、银、铜、铁、铅、锌、锰、锑等矿产。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区内地层出露志留系和泥盆系。下志留统梅子垭组(Sm)分布于矿区中部龙胜沟—王家岭一带，是区内重要的含矿地层。主要岩性组合为绢云母板岩、炭质千枚岩、绢云母石英片岩、含炭质细碎屑岩夹薄层状硅质灰岩、泥质灰岩及碳酸盐岩。泥盆系地层主要有公馆组(D1g)、石家沟组(D2s)，分别出露于矿区北部和南部，总体为一套滨海相细碎屑岩—碳酸盐岩沉积建造。

2.2 构造

2.2.1 褶皱构造

矿区内发育东瓜滩—龙胜沟背斜。该背斜轴面呈近东西向展布，背斜枢纽产状105(°)∠20(°)。核部由志留系组成，两翼由泥盆系组成。北翼地层产状45(°)∠80(°)，南翼产状180(°)～200(°)∠40(°)～55(°)。

矿区位于该背斜核部及南翼，锰矿体赋存于东瓜滩—龙胜沟背斜南翼的志留系梅子垭组中。核部有超基性岩体分布。

2.2.2 断裂构造

矿区断裂构造较发育，是由挤压构造形成的一系列断裂构造，为北西向展布，一般规模较小。矿区内共有七条断裂，编号F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7。除了F2外，其余均为F1断裂的次级断裂。

F1(庙湾—兴隆—干沟脑断裂)：中东部近东西向，到西部为北西向。是志留系与泥盆系的接触面，断面产状160(°)～175(°)∠40(°)～70(°)，断裂在矿区长7 km，断距不清，为逆断层。

F2(大寨沟口断裂)：走向120(°)，在矿区断裂长约3 km，早期北盘向西平移，为左旋走滑断层。晚期北盘下降，为正断层。

F3(庙湾—窑沟断裂)：走向北西西向，断层面产状，190(°)～220(°)∠65(°)～70(°)，断裂长3 km。

F4(仁河断裂)：走向近南北向，在矿区长1.5 km左右,性质不明。

F5断裂：位于矿区西部，区内长度1 km，为左旋走滑断层，走向140(°)，未对矿体造成破坏。

F6断裂：位于矿区中部偏西，区内长度1.2 km，为左旋走滑断层，走向116(°)在平面上滑动距离约10 m。

F7断裂：位于矿区中部，区内长度0.5 km，为左旋走滑断层，走向124(°)，平面上滑动的距离约15 m。

2.3 岩浆岩

在矿区王家岭—龙胜沟一带有王家岭滑石蛇纹石岩(Wψω4)出露。呈规模不等岩枝或岩脉状侵入于梅子垭组(Sm)。岩体长轴方向与围岩片理一致，呈近东西向，岩体边缘已强烈片理化。岩石类型主要有透闪石蛇纹石岩(透闪石化蛇纹石化橄榄岩)、滑石岩、透闪滑石片岩等。岩石具有纤维状—显微鳞片变晶结构、变余自形粒状结构，块状构造、片状构造。透闪石蛇纹石岩主要矿物成分为蛇纹石(>70%)，透闪石(10%～15%)；滑石岩主要分布在岩体边部，呈鳞片变晶结构，块状构造。矿物成分为滑石(80%～90%)，磁铁矿(3%～5%)，蛇纹石、绿泥石少量；透闪滑石片岩主要分布在岩体边缘，呈柱状纤状—显微鳞片变晶结构，片状构造。主要矿物成分为滑石(>70%)，透闪石(15%～20%)。

在围岩中还分布有较多的小规模绿泥滑石片岩团块。此外，在局部地段还有顺层侵入的煌斑岩脉。

王家岭超基性岩体浅部赋存有铬铁矿，但品位较低，达不到铬铁矿矿石品位及开采技术指标，无工业意义。

2.4 变质作用及围岩蚀变

2.4.1 变质作用

矿区经历了漫长复杂的地质演化过程，变质作用主要有区域变质作用、动力变质作用。由于受区域构造运动的影响，使岩石经受了强烈的变形变质作用，变质相为绿片岩相，变质矿物主要为绿泥石、绢云母、铁铝榴石等。区域变质岩主要有千枚岩类、绿片岩类、石英岩类。动力变质作用产生线状分布的碎裂岩类，分布于各断裂破碎带内。

2.4.2 围岩蚀变

围岩蚀变主要有硅化、碳酸盐化、绿泥石、绢云母化、黄铁矿化、磁黄铁矿化等。

1)硅化

常见于锰矿化带中，表现为不同期次的热液石英脉充填，以交代形式出现于断层破碎带及锰矿化带中，导致围岩颜色变浅，硬度增大，表现为褪色化的特点。

2)碳酸盐化

在矿体及围岩的细小裂隙中常有碳酸盐岩呈网脉或细脉出现。

3)绿泥石、绢云母化

多见于锰矿(化)体近矿围岩，绿泥石、绢云母呈细小片状、鳞片状集合体出现。

4)黄铁矿化、磁黄铁矿化

在围岩中黄铁矿化、磁黄铁矿化普遍存在，二者多为自形—半自形晶，呈浸染状、细脉状或团块状分布。

3 床矿地质特征

3.1 矿体特征

区内划分南北两个矿段，北矿段位于矿区中部梅子垭组中岩性段的第4层(Sm2-4)内，自东向西圈定K1-1、K1-2、K1-3、K1-4 4个锰矿体。含矿岩性为绢云母板岩、长石石英砂岩及炭质硅质岩，围岩为炭质板岩及长石石英砂岩。南矿段位于矿区南部梅子垭组中岩性段的第2层(Sm2-2)内，由北往南圈定K2-1和K2-2两个锰矿体。含矿岩性为绢云母板岩、炭质硅质岩，围岩为粉砂质板岩，局部为绢云母板岩。

1)K1-1矿体：地表出露长度510 m，最大斜深140 m。矿体厚度0.94～3.99 m，平均厚度2.15 m，矿体平均产状160(°)∠43(°)。矿体平均品位：Mn 16.00%，TFe 11.62%，Mn+TFe 27.63%。

2)K1-2矿体：地表出露长度670 m，最大斜深145 m，矿体厚度1.03～4.12 m，平均厚度2.17 m，平均产状160(°)∠40(°)。矿体平均品位：Mn 15.90%，TFe 12.71%，Mn+TFe 28.61%。

3)K1-3矿体：地表出露长度395 m，最大斜深125 m，矿体厚度1.80～3.00 m，平均厚度2.78 m，平均产状160(°)∠44(°)。矿体平均品位：Mn 17.40%，TFe 12.62%，Mn+TFe 30.02%。

4)K1-4矿体：地表出露长度700 m，矿体厚度1.38～2.76 m，平均厚度1.80 m，平均产状155(°)∠34(°)。矿体平均品位：Mn 16.15%，TFe 11.41%，Mn+TFe 27.56%。

5)K2-1矿体：地表出露长度610 m，最大斜深126 m，矿体厚度0.70～1.57 m，平均厚度1.05 m，平均产状160(°)∠55(°)。矿体平均品位：Mn 16.21%，TFe 10.43%，Mn+TFe 26.64%。

6)K2-2矿体：地表出露长度696 m，矿体厚度0.93～4.29 m，平均厚度1.82 m，平均产状160(°)∠49(°)。矿体平均品位：Mn 16.16%，TFe 9.86%，Mn+TFe 26.02%。

3.2 矿石矿物

金属矿物有含铁菱锰矿、菱铁锰矿、硬锰矿、软锰矿、针铁矿。其次有偏锰酸矿，方铁锰矿、赤铁矿、黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿等。非金属矿物以石英、绢云母、白云母、石榴子石为主，次为黑云母、绿泥石、磷灰石等。

3.3 矿石化学成分

通过对主要锰矿体矿石组合样品化学分析表明，矿石主要有益成分为Mn、Fe。矿石的主要化学组分有SiO2、FeO、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3等；次要组分有K2O、Na2O、P、S等；微量元素有Cu、Co、Ni等(见表1)。除TFe、Mn外，该矿石伴生有用组分均未达到综合评价要求，有害组分均未超标。

表1 矿石化学全分析结果 %

通过锰的物相分析发现(见表2)，该锰矿中锰主要以菱锰矿、硅酸盐中锰为主，碳酸锰矿物含量大于85%，按照矿物自然类型划分该矿属碳酸盐型锰矿；矿石中P/Mn为 0.030，属于高磷锰矿石。该锰矿石中铁矿物含量较高，铁主要以菱铁矿、硅酸铁矿的形式存在(见表3)，这几种铁矿物的磁性与锰矿矿物的磁性相近，在强磁选别时会随同锰矿物一起进入锰精矿产品中，同时由于锰矿物主要为含铁的菱铁锰矿、铁菱锰矿，不会对锰矿的强磁选产品质量产生影响。该锰矿选矿难度属较易选[3]。

表3 铁物相分析结果 %

表2 锰物相分析结果 %

3.4 矿石结构及构造

矿石结构主要有针柱状结构、球颗状结构、交织结构、筛状变晶结构、放射状结构、粒状片状变晶结构。

矿石构造主要有条带状构造、星散浸染状构造、胶状构造、脉状构造、网脉状构造、片状构造。

3.5 矿石类型

3.5.1 自然类型

1)矿石中主要矿物为含铁菱锰矿、菱铁锰矿，地表普遍存在少量的软锰矿等氧化锰矿石，氧化深度0.4～1.2 m，但不能单独圈矿，所以忽略不计。根据矿石中主要锰矿物成分划分，本区矿石自然类型为碳酸锰矿石。

2)根据矿石的结构构造划分，本区矿石的自然类型主要为条带状矿石。其次为浸染状、脉状矿石。

3.5.2 工业类型

本区锰矿石为冶金用铁锰矿石，按不同标准划分类型如下。

1)根据原生矿石的ω(P)/ω(Mn)比值为0.006～0.054，平均为0.030，属高磷矿石。

2)根据原生矿石的ω(CaO+MgO)/ω(SiO2+Al2O3)比值为0.54～0.82，平均为0.67，属酸性矿石。

3)根据原生矿石的ω(Mn)/ω(Fe)比值为0.85～2.02，平均为1.15，为高铁锰矿石。

综合化学成分特点，该锰矿床矿石工业类型属高磷高铁酸性铁锰矿石。

3.6 矿体围岩和夹石

3.6.1 矿体围岩

矿区圈定的6个锰矿体赋存地层为志留系梅子垭组(Sm)，矿体直接围岩通常由石英岩、绢云母石英片岩组成，石英岩外常有炭质千枚岩。矿体与围岩整合产出，呈渐变接触关系，无明显界限。

3.6.2 矿体夹石

矿区锰矿体由槽探、硐探及钻探工程控制圈定，从各个探矿工程所控制矿体的结果来看，本区大多矿体在形态上为宽度较小，形态简单的单个矿体，目前暂未在矿体内圈定出单独的夹石块体。

4 矿化富集规律和找矿标志

4.1 矿化富集规律

1)本次发现的锰矿(化)体几乎都受志留系梅子垭组中岩性段的第2层(Sm2-2)和第4层(Sm2-4)控制，该地层为矿床的形成提供了金属成矿物质来源，是锰铁矿的赋存层位，具有层控矿床的特征。

2)原生矿体与围岩界限模糊，呈渐变过度关系。矿化碳酸岩、炭质硅质岩组合关系密切。

3)矿体呈似层状，在同一矿化带内矿体具有膨大狭缩、尖灭再现的特点。这与后期变质、变形关系密切相关，促成了矿体地加厚和矿石品位地提高。

4.2 找矿标志

本区锰矿床受地层控制明显，其找矿标志概括如下。

1)该区气候湿润，地表出露的矿体均氧化为黑色次生锰矿物软锰矿、钙锰矿等，地表矿化露头是最直接的找矿标志。

2)志留系中岩性段第2层(Sm2-2)和第4层(Sm2-4)是找矿的宏观标志。

3)矿化与硅质岩、炭质板岩或炭质千枚岩类岩石组合关系密切，该类岩石组合是找矿的岩性标志。

5 矿床成因类型

矿床产出的大地构造位置处于秦岭东西向复杂褶皱系之东端，隶属于南秦岭印支褶皱带中留凤关—金鸡岭褶皱束。在志留纪早期，矿区呈滞流海湾沉积环境，水动力条件较弱，海水相对较深，沉积一套含棘屑的碳酸盐岩、炭质硅质岩建造，地层中富含铁、锰质。本区经历了长期复杂的构造变形，所出露的志留系—中三叠统均遭受到不同程度的构造变形作用，与构造变形作用相伴生有区域变质作用，蚀变作用和矿化作用。在后期变质、变形作用过程中，锰、铁等有用矿物进一步富集成矿。综上所述，本矿床的成因类型确定为沉积—变质改造型锰矿床。

6 结 论

龙胜沟锰矿床矿体受志留系梅子垭组中岩性段(Sm2)控制，具有明显的层控矿床特征。矿石主要为条带状构造，矿物成分较复杂，以含铁菱锰矿为主，为高磷高铁酸性铁锰矿石。龙胜沟锰矿始于志留纪含锰铁物质的沉积成岩，后经多期次多阶段的区域变质作用、蚀变作用，使锰、铁等矿物富集成矿，为沉积—变质改造型锰矿床。