黄建国, 李虎杰*, 任 涛

陕南屈家山锰矿热水沉积成因:元素地球化学和C-O同位素证据

黄建国1, 李虎杰1*, 任 涛2

(1.西南科技大学 环境与资源学院, 四川 绵阳 621010; 2.昆明理工大学 国土资源工程学院, 云南 昆明 650093)

陕南屈家山锰矿属于“巴山锰矿带”中段, 赋存于上震旦统陡山沱组第3岩性段(Z23)紫红色钙质页岩中。矿石具有粒状(纤维)变晶、微粒泥质、微晶质(含碎屑)、胶状及条带状、微细纹层理、顺层揉皱、脉状、网脉状等热水同生沉积组构。含矿岩系中矿石的Fe/Ti、(Fe+Mn)/Ti及Al/(Al+Fe+Mn)值依次为14.53~25.11(平均21.47)、230.79~412.68(平均332.44)和0.04~0.16(平均0.10), 反映成矿作用为典型的热水沉积成因。矿石的Sr/Ba值(0.04~0.56, 平均0.22)、U/Th值(0.27~0.80, 平均0.47)、Ni/Co值(0.24~2.84, 平均1.61)和V/(V+Ni)值(0.63~0.69, 平均0.66)及logU-logTh关系图解均反映其有热水沉积特征及氧化、次富氧(或贫氧)的沉积环境。矿石的稀土元素总量为98.38~125.66 μg/g, 平均110.31 μg/g, δEu为0.93~1.04(平均1.00), δCe为0.91~1.03(平均0.98)。菱锰矿的δ13CPDB值为–8.2‰~–20.7‰(平均–11.7‰), δ18OSMOW值为14.3‰~18.7‰(平均17.1‰), 指示屈家山锰矿具有深源(上地幔)碳的特征, 成矿时形成于拉张环境, 并非正常沉积的海相环境, 推测有深部热水的加入, 通过估算沉积成矿时古海水的温度为78.9~126 ℃, 平均97.6 ℃。

屈家山锰矿; 大巴山; 含锰岩系; C-O同位素; 热水沉积成因

0 引 言

我国锰矿资源丰富, 主要分布于广西、贵州、云南、湖南、重庆和陕西等省(自治区或直辖市), 同时我国也是锰矿资源的消费大国, 锰矿需求总量的60%左右从国外进口, 锰矿石已是继石油、天然气、铁矿石等矿产后, 又一涉及国家安全的战略性资源(付勇等, 2014)。目前, 锰矿成因观点多种多样, 其中与海相沉积关系密切的观点主要有: ① 古天然气渗漏……