郭英帅*，肖 宇

锰矿作为我国重要战略性矿产资源，在国民经济中占有极其重要的地位。城口地区是我国锰矿探勘的重要战略区块，也是我国正在实施的极为重要的锰矿整装勘查区块之一。

城口锰矿总体受“局限台盆”控制，但矿体连续性差，透镜状分布，受成岩后生期构造叠加改造强烈，找矿准确定位极为困难。导师的研究课题针对该地区锰矿整装勘查中的技术问题和困难开展，加强了研究区更大比例尺（1：5 万或1：2.5 万）的沉积（微）体系调查和研究，开展了高分辨率层序地层分析和大比例尺沉积微相填图及（微）岩相古地理编图工作，探索锰找矿准确定位技术。本文是该研究课题关于成矿条件方面的初步分析。

通过对重庆城口高燕区锰矿床地质调查和地质勘探重点解决锰矿沉积成矿时期的主要控矿因素问题。重点对岩性（微）相（实质是陆源物供给影响）、沉积（微）相、沉积环境（如地形地貌条件、古水体条件、古盆地构造、古气候等）“三要素”的控矿作用进行分析，揭示研究区锰成矿的控矿条件和成矿规律，为找矿勘探服务。

1 区域地质特征

1.1 地理位置

锰矿床比较集中的地带位于川陕渝交界的大巴山地区，呈带分布，北起陕西省西乡县茶镇，南至重庆市城口县，总长165km，从东至西延伸15km ～30km 不等，面积辽阔，有许多丰富的矿产资源。重庆市城口高燕锰矿区位于城巴磷锰矿带东段的中部，矿区分布在上扬子碳酸盐台地与秦岭海盆之间的过渡带上，这里是构造活动带，同时也是很好的成矿带，在这里形成了许多大型金属矿床。

重庆市城口高燕锰矿区位于大巴山深大断裂的南侧，属于扬子地台与秦岭地槽的接触部位，上扬子准地台北缘巨大坳陷带内，扬子地台构造主要控制着成矿带的分布，呈北西-南东向延展，与区域构造线一致。

1.2 地层

城口高燕锰矿床赋存在震旦系上统灯影组和震旦系下统陡山沱组的顶部之间，矿石层区内出露的地层总体有：震旦系上统灯影组第一岩性段，第二岩性段，第三岩性段，和震旦系下统陡山沱组第二岩性段，寒武系下统。地层走向300°，倾向北东，主要含矿地层为震旦系上统陡山沱组。

1.2.1 陡山沱组（Z1d）

矿层主要集中在第二岩性段（Z1d2）：其中，含矿层位于顶部，上部为含锰炭质页岩或黑色页岩，中下部为绢云母化页岩。含锰岩系常常具有球粒结构和鲕粒结构，发育明显的粒序特征。由于该含矿层受各级大小不同断裂的破坏，含锰矿层以下的地层大都缺失，厚度大小不同，一般3m ～20m。

1.2.2 灯影组（Z2d）

矿层主要集中在第一岩性段（Z2ds1）：顶部为钢灰色钙质页岩，上部为浅灰色中厚层状泥质白云岩，中下部为薄层状含锰泥质白云岩、锰白云岩，厚10.0m ～25.0m。

第二岩性段（Z2ds2）：顶部常为黑色水云母页岩，上部为中薄层状泥微晶灰岩，中下部为中厚层钢灰色致密块状泥微晶灰岩、泥晶灰岩。平均厚度为40m ～250m。

第三岩性段（Z2ds3）：钢灰色中厚层状白云岩，黑色中厚层状硅质岩夹深灰色薄层状白云岩。平均厚度60m ～150m。

1.2.3 寒武系下统（∈1）

该地区出露地层完整，特征清晰：石龙洞组（∈1sh）分布深灰色白云岩、浅黑灰色灰岩、白云质灰岩；天河板组（∈1t）灰色薄至中层状泥质石英砂岩，间夹紫色页岩和灰岩；石牌组（∈1sh）顶部为页岩，中下部薄至中层状石英砂岩，少见页岩；水井沱组（∈1s）分布黑色粉砂质岩粉砂页岩，少量粘土岩，灰岩透镜体普遍分布。

1.3 构造

城口锰矿区的总体呈现为一个向斜褶皱构造，寒武系下统地层是向斜核部，震旦系地层分布在两翼，向斜总体呈北西—南东走向。目前孙家坝向斜经过多次程度大小不等断裂损坏，各次级褶皱的背斜部分被断裂破坏至不明显分辨的程度，却基本保留了向斜的部分。因此呈现出来的现存构造是一个经受强烈断裂活动破坏后剩下的复式向斜褶皱。并且又由于枢纽破坏程度很深，因此很难确定具体位置。

孙家坝复式向斜，由南翼东段袁坝子向斜；中段杜二垭向斜；西段轿顶石向斜；西段猫儿寨向斜；西段寨包向斜；西段大花岩向斜；北翼东段上山坪断裂带；以及矿区中部寒武系地层组成。以上次级大地构造，大体构成了当前矿区的各个矿段，各次级地质构造总体呈断层接触。次级构造的轴部，虽然大多被断裂结构破坏，但具体位置仍然可以确定。再者，次级的向斜背斜褶皱，被更次一级的褶皱构造活动所断裂，所以褶皱复杂化加深，在一定矿区范围内形成了复式向斜构造。

2 重庆城口高燕剖面（PM02）描述

高燕（PM02）剖面位于高燕乡板象沟村，涉及南华系上统明月组（Nh2my）、震旦系下统观音崖组（Z1g）、震旦系下统陡山沱组（Z2ds）、震旦系上统灯影组（Z2d）四个地层，分为5 段，实测地层总厚度162.7m，分28 层，剖面具体情况如表1。

表1 重庆城口高燕剖面（PM02）描述详情

3 沉积（微）相及控矿性分析

3.1 沉积相识别标志

海相中存在很多沉积相类型，鉴定沉积相的标志分别有岩石类型及成分、结构、构造、生物化石等，而重庆城口高燕矿区的沉积相属陆缘浅海陆棚相：①岩石类型：碎屑矿物成分成熟度高，含少量不稳定成分，胶磷矿，海绿石是沉积相中常见的自生矿物。粘土岩中常常含有砂质、锰质、铝质或黄铁矿等。②结构：岩石圆度和分选性好。砂质结构成熟度高但比滨海岸程度差一点，填隙物大多为化学胶结物，杂基少，颗粒基质的比值高。③构造：具有对称或不对称浪成波痕。也可常见到交错层理，而在水体较深处的地方发育有水平层理。同时还有生物搅动构造，底冲刷，虫孔等，但是不存在雨痕和干裂。④生物化石：浅水陆棚区有生物大量繁殖，种类和数量繁多，有珊瑚、海绵、藻类等造礁生物，同时也生长有双壳类，腕足类等生物。

3.2 主要沉积相特征

该地区灯影组下段沉积模式为陆缘局限浅海（RMS）模式的碳酸盐台地沉积（为主）体系中的台盆（PB）。

陡山沱组上段沉积模式为台-棚系局限台地（潮间带），陡山沱组下段沉积模式为陆缘冰（滨浅）海外部组合-海湾模式的缓坡-海湾体系，浅水缓坡含潮坪、泻湖、浅滩，并且赋存含磷岩系（套），底部发育有部分白云岩。海湾相则发育有席状砂。因此根据以上分析可知，该组是沉积相中心带。

观音崖组为陆缘冰（滨浅）海外部组合-海湾模式的海湾体系，发育席状砂。在该组中赋存火山灰蚀变黏土（套）、“盖帽”白云质岩系（套）、碎屑岩系。

当扬子板块进入陡山沱期后，大量的碳酸盐沉积分布在扬子板块上。陡山沱早期，主要为湖泊相沉积，形成锰矿的沉积盆地是弱氧化、弱还原环境，水深较浅，除此以外的其他地区都是水深较深的还原环境。陡山沱组中期，是沼泽相沉积，产出了大量富黑色炭质页岩，含大量黄铁矿细晶，局部则赋存透镜状煤。陡山沱组晚期，为滞流海湾相沉积。大小不等的一系列菱锰矿或磷块岩矿床沿海岸线形成产出。

陡山沱晚期海湾相沉积根据其空间分布的特征规律和沉积相标志，因此将海湾沉积相分成三个沉积相带：

（1）海湾碎屑磷块岩（边缘相）带。分布于镇巴—城口海湾北西端，从高观往北面一直到镇巴杨家河的北面，在区内可见磷锰矿化现象。

（2）海湾相带磷块岩、菱锰矿、页岩或白云岩相过渡带。赋存在城口一镇巴海湾东南端，其相带的延伸方向与海岸线大体一致，有两种含锰矿石类型：大渡溪矿石类型主要为菱锰矿；麻柳坝矿石类型主要为球状结构、鮞状结构以及少量叠层石构造的锰白云石；富含黄铁矿细晶。海底里的地形情况复杂，沉降幅度和沉积作用强度不均匀，海底水滞流但是局部微有动荡。该矿段属于还原环境

（3）海湾相滞水炭质页岩菱锰矿相中心带。分布于城口一镇巴海湾的东南方向，修齐、高燕一带。矿石结构以球粒状结构为主，其次者为鮞状结构，矿层自底部向顶部其球粒状结构存在着从细变粗的递变规律；赋存较多黄铁矿细晶。根据以上特征，可以判断这地区水平面稳定平静，但也受到一定程度上的海浪作用并且形成了鲕状结构。所以该段矿层属于滞水还原环境。

3.3 锰矿的沉积相控特征

城口高燕锰矿沉积相控特征明显，总体受“局限台盆”（PB）控制，其中台地前缘（内）斜坡-局限台地（泻湖）（I）PLS-RP（Lg）锰矿发育的主要相带，局限台地（潮下）RP（RDTf）次之。

4 沉积环境及控矿性分析

4.1 陡山沱组沉积环境

陡山沱组早期该地区构成的障壁海岸沉积环境。随着海侵程度加深，海水深度变深，从而使陡山沱中晚期该地区成为相对滞流的海湾相环境，有以下证据：水平层理较为发育，含原生产出黄铁矿细晶条带（宽0.5cm ～2cm），此矿段位于潮坪环境的上部。该段上部则是陡山沱组锰矿层，呈薄层状透镜体产出，表明在还原环境的前提下，海水加深有利于锰矿石的富集产出。

在灯影组下段在横向上稳定产出，说明灯影组早期该地区是一个咸化的泻湖环境。并且泻湖是由原先的滞流海湾沉积发育形成的。

中段的灰岩至白云岩层序反映了海水深度变浅的海退序列，灯影组上部黑色泥页岩可见水平层理，并含有部分黄铁矿细晶，可以判断得出在灯影组早期发生海侵后又形成了一个新的海侵过程。引起海侵形成的原因则推测与该地区的二次拉张断裂的重新活动有关联。海盆的一盆断裂后形成下降盘，并且海水变深；而位于陆地的一盘则相对升高，岩石的剥蚀作用也变得越来越活跃起来，地区因此沉积了以粘土岩为主的沉积物，此时沉积环境为浅水陆棚环境。

从城口高燕组采取的黑色层状硅质岩间夹着黑色碳质页岩。并且经过薄片研究得出此类岩石主要为玉髓、石英质岩石与细粉砂泥质物呈显微互层状形成，没有交代的痕迹，而在岩石化学成分中Cao 含量并不高，仅为0.9%，因此可以得出判断该段硅质岩为原生沉积所形成产出的，并且应为深水陆棚环境产物。

4.2 成锰环境分析

城口锰矿总体受停池缺氧“局限台盆”控制，弱还原-弱氧化、偏碱性环境有利锰质沉淀、交代和保存；藻发育环境有利吸收锰质（原生锰质源）及还原环境形成；一定的水动力动荡环境、一定的坡度地形、有利于内碎屑形成、迁移和富集环境，风暴流沉积、重力流沉积、洋流沉积等发育，为重要的次生锰质来源，为富集的菱锰矿交代作用奠定物质基础。

5 结论

通过室内外岩矿鉴定及测试分析、实测剖面（含大量钻井剖面）的岩性统计，区域上岩相类型为海相过渡类型，并进一步划分出6 个岩系（套）、23 个岩相组合、一系列岩石类型。含矿岩系主要为黑色岩系（套）（BRS）和含锰岩系（套）（BMnS）。在整个高燕PM02 剖面中，陆源碎屑岩系出现较少。

锰矿主要赋存于震旦系下统陡山沱组顶部，主要在黑色岩系和含锰岩系中，以层状、似层状、透镜体状产出为主，以块状、鲕粒结构为主。矿物的组成成分上则是以白云石和菱锰矿为主。矿石类型以原生碳酸锰矿石为主。矿石构造则以沉积成因的层状、条带状构造为主，矿区构造较为发育。

陡山沱组的含矿岩层是顶部的陆源物质和在底部的火山碎屑岩的基础上沉积的。根据城口锰矿矿区的各个矿床大小不同，矿体厚度不同，变化较大，矿区岩相变化较大，可以判断出该矿是在许多地势起伏不平的微地貌环境和海湾滞流环境下沉积的。

岩性相对锰矿有一定的控矿性。黑色岩系（套），特别是黑色（炭质）页岩常与锰质岩共生，Rh/（BSh）Ass.是锰矿形成的有利岩石组合；锰矿的发育与陆源物质供给关系密切，砂、粉砂、粘土（S/SS/Cl）供应充足，沉积速率大的沉积环境及岩石组合不利于锰矿形成。

含锰岩矿层的上部为海相碳酸盐岩，而矿层的下部是海陆过渡沉积相的粉砂质页岩和黑色炭质页岩；再往下的是陆相亚长石砂岩。因此锰矿层赋存在震旦系的海浸序列中。

从PM02 实测剖面来观察，锰矿矿层的顶板是中厚层含泥质白云岩，底板则是黑色页岩，炭质页岩。而且顶底板的岩类的主要化合物成分是Ca、Mg。因此判断为较温暖湿润的古气候环境。而锰矿矿石是只在弱还原、弱氧化的条件下的浅海环境中沉积环境中产出。

在含矿层中鲕粒结构普遍分布发育，偶尔可见海绿石，但矿段边缘的磷元素则含量较低，中间地区的锰矿中磷含量较高。总体在空间分布上锰、磷矿呈层状间互产出。根据以上特点和矿段的规律特征，可以推断出城口高燕矿区为浅海沉积环境，属于浅海相沉积矿床。