砚山县梭落底地区碳酸锰矿地质特征及找矿方向

彭仕华

(天雄集团云南天雄矿产开发有限公司，云南 文山 663000)

砚山县梭落底地区碳酸锰矿位于砚山县平远镇东部约10公里处，包括了蒲草锰矿带、莲花坡锰矿、放猪冲锰矿至尖子坡锰矿，共十余个露天开采氧化锰矿山，对于深部原生矿，仅有天雄集团云南天雄矿产开发有限公司的莲花坡锰矿，开展了深部地质找矿工作，蒲草锰矿带因露天开采氧化锰矿的过程中发现了碳酸锰矿。经近几年地质工作，现已大致查明，梭落底地区蒲草锰矿莲花坡锰矿两个锰矿带碳酸锰矿石储量达中型规模以上[1]。该锰矿与斗南锰矿相距约30km，锰矿形成的沉积环境均属同一海盆，但其含矿岩性、矿石特征与斗南锰矿有明显的不同，最大的区别是该区锰矿属沉积碳酸锰矿，而斗南锰矿以沉积氧化锰矿为主。研究莲花坡锰矿、蒲草锰矿一带锰矿的地质特征，对于在滇东南地区的碳酸锰矿地质找矿勘查工作具有一定的理论与实际意义。

1 沉积地质背景

斗南海盆属中三叠世滇黔桂浅海的一部分，其北端有牛首山古岛，西部为康滇古陆，西南部为哀牢山隆起带，其南为越北古陆，莲花坡锰矿位于越北古陆北缘偏北的海盆中，形成于中三叠世法郎期海侵过程中，由于海盆持续的稳定的下降，在漫长的地质历史时期沉积了厚800m～1200m的具海进韵律旋回特征的含锰岩系[2、3](图6)，锰矿多分布于古陆边缘一定范围的半封闭海盆及海底隆起的边缘浅海地区(图1)，分布明显受岩相古地理环境控制。含锰地层为中三叠统法郎组一套海相泥岩、粉砂岩、砂岩夹碳酸盐岩组合，中三叠统法郎组与个旧组灰岩呈平行不整合接触[2、3、4]，表明此间曾有过沉积间断。

图1 滇东南地区法郎组及锰矿点分布示意图(据刘基等1989，简化)

2 矿区地质

据云南省区域地质调查1∶20万个旧幅报告资料[5]，矿区内出露地层比较简单，主要为中三叠统法郎组和个旧组，前者法郎组(T2f)为一套浅海陆源碎屑岩，以泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩为主，夹内源碎屑碳酸盐岩、生物碎屑灰岩透镜体的含锰沉积建造，是锰矿(化)体赋存的主要层位。后者个旧组为厚度较大的碳酸盐岩夹少量泥质岩。

矿区构造主要表现为新朵甲东西向复式皱褶，其中，蒲草矿区位于西南，莲花坡—龙潭位于中部，大转弯至尖子坡一带位于北部，整个矿带近东西走向(图2)。

图2 砚山县平远镇梭落底地区锰矿地质图

3 矿床地质

3.1 含矿岩系特征

区内蒲草锰矿带及莲花坡锰矿带的含矿岩系均为中三叠统法郎组(T2f)，其岩性组合为泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩夹生物碎屑灰岩透镜体。碳酸锰矿(化)层赋存于法郎组中下部，距底部中三叠统个旧组碳酸盐岩150m～200m。蒲草锰矿带由V1、V2、V3三个矿体组成，矿体呈层状、似层状，呈北西—南东走向近乎平行产出；莲花坡矿带整体走向近乎东西向，倾向南，主要矿体为V4、V5矿体，两矿体间距286m。其西部为放猪冲锰矿段，地表有三条矿带(图2)。

3.2 矿体特征

3.2.1 蒲草矿带矿体特征

蒲草矿区，由V1、V2、V3三个矿体组成(图2)，锰矿带长2km左右，平均宽度300m，分布面积0.77km2，该区矿带含锰层以其品位高、厚度大，延伸稳定，矿化体与围岩界线清晰为主要特点。锰矿体产于中三叠统法郎组(T2f)地层中，呈层状、似层状产出，与顶底板围岩整合接触，含矿层与围岩产状一致，深部碳酸锰矿呈条带状、薄层状产于粉砂质泥岩、泥岩中，从颜色上可分灰—灰白色菱锰矿和浅粉—粉红色菱锰矿两种类型，粉红色菱锰矿产于灰—灰白色菱锰矿中间，厚度一般2.00m，平均含锰15.28%；灰—灰白色菱锰矿平均厚度12m，平均含锰10.18ω%。各矿体规模特征参数见表1。

表1 蒲草锰矿带矿体规模特征参数表[1]

3.2.2 莲花坡锰矿带矿体特征

含矿地层为中三叠统法郎组(T2f)，其岩性泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩夹生物碎屑灰岩透镜体，矿体呈层状、似层状，透镜状产出，矿体顶底板均为泥岩、粉砂质泥岩。区内主要有V4、V5矿体(图2)。现以莲花坡深部碳酸锰矿为例说明其矿体地质特征：含矿体岩层厚4m～10m，含矿岩性为泥岩，粉砂质泥岩，矿体呈层状、似层状、透镜状产出，矿层有二至四层，呈薄层状与泥岩，粉砂质泥岩不等厚互层产出，单层工业矿层平均厚度 0.76m～1.80m，锰平均品位11.66ω%～12.6ω%，锰矿层由钙菱锰矿夹菱锰矿组成。莲花坡锰矿带以薄层状—中厚层矿状矿层与泥质碎屑岩石呈互层产出，与薄层状矿层组成含矿带，矿体分枝复合明显、矿带延伸基本稳定。

3.3 矿石特征

矿石矿物主要以菱锰矿、钙菱锰矿为主，脉石矿物有方解石、白云石及泥质等。

图3 莲花坡锰矿4号勘探线剖面图[1]

矿石结构：矿石颜色呈灰色、肉红色、矿石结构主要为碎裂泥—微晶结构、碎裂微晶结构、斑状变晶结构、(破碎)角砾结构、胶态结构、粒状变晶结构、胶态隐晶质结构等[1]。

矿石构造：纹层状构造、条带状构造，是矿石的主要构造，矿石的结构构造表明矿石系沉积成因形成。

图4 锰矿沉淀与海水氧化—还原界面的关系图[3]

3.3.4 矿石自然类型

矿石自然类型主要为碳酸锰矿石和氧化锰矿，根据矿石矿物成分和结构、构造可分为：泥晶菱锰矿夹角砾状菱锰矿矿石；弱白云石化纹层状粉—细砂屑状菱锰矿矿石；菱锰矿硅质岩夹泥质纹层矿矿石。

4 碳酸锰矿成矿作用

4.1 锰沉积地球化学性质[2、3]

锰在表生条件下的地球化学性质比较活泼，在河流中锰以胶体或离子形式被搬运，更多的锰质可能是被泥质、粉砂质等碎屑物携带，搬运到沉积盆地中。锰矿物的沉积取决于锰在海水中的溶解度和物理化学稳定场，锰的溶解度主要由水体中氧含量水平和沉积环境的酸度控制(图4)。影响水体中氧的含量水平的主要因素是水体中有机质的含量。当陆内盆地中有机质丰富时，氧被耗尽，水体介质为偏酸性，锰则大量聚集。当水体的氧含量水平发生变化时，锰则以不同的形式沉积下来。因此，锰的聚集和沉积主要受介质的物理化学性质控制，即有机质含量控制的盆地的氧含量水平—氧化还原性质。盆地内介质的氧化还原性质主要受由海平面变化引起的氧化还原界面波动的控制，即氧化还原界面的升降控制着介质的性质及锰矿的形成。锰是一种变价元素，受氧化还原环境控制，在氧化环境下形成高价氧化锰矿物沉积物，在还原环境下形成二价碳酸锰沉积。研究表明，高价氧化锰矿形成于海水之氧化还原界面之上；而二价碳酸锰矿形成于海水之氧化还原界面之下[2、3]；如果海平面反复上升下降，海水之氧化还原界面也会随之升降，就会形成氧化锰与碳酸锰的混合矿体(图4)。

4.2 氧化—还原界面对形成锰矿床的控制

4.3 蒲草—梭落底一带锰矿的成矿作用过程

4.3.1 成矿过程

中三叠世云南广泛海侵，沉积了一套浅海相碳酸盐岩、碎屑岩[4]，区内位于斗南海盆南缘，其沉积环境属斗南海盆的台缘斜坡相带上[2、3、4](图1)。地表径流带入大量泥质、粉砂质及其携带的锰质、有机质，从越北古陆进入老乌、蒲草、梭落底一带浅海弯中沉积，随着海侵过程的缓慢进行，在斗南、老乌一带形成高品位的氧化锰与碳酸锰的混合矿石，这标志斗南锰矿、老乌锰矿位于氧化—还原界面附近。根据滇东南拉丁尼阶法郎组地层等厚线图，斗南锰矿、老乌锰矿位于沉积等厚度约600m～800m[2、3](图6)，蒲草、梭落底一带位于沉积等厚度约为1000m～1200m(图6)。由于海侵过程的缓慢进行，该地区氧化—还原界面相对较为稳定，有利于Mn2+在这界面及附近发生多次的富集，从而在蒲草一带形成了厚大的碳酸锰矿体，而随着海水深度的增加，在莲花坡一带，由于锰质来源相对减少，在莲花坡带形成的碳酸锰厚度相对变薄。

图5 氧化锰和碳酸锰在自然水体中的稳定性[3]

4.3.2 锰矿的成矿阶段[3]

根据研究区法郎组的沉积相特征、原生锰矿的形成条件和锰的地球化学特征，笔者等认为蒲草—梭落底一带的碳酸锰矿的形成，经历了以下几个阶段(图4)：① 锰的聚集阶段(图4A)，古风化壳形成的氧化锰被泥质、粉砂质等携带，随海水或河流带入海洋，形成大量的含氧化锰的沉积物，在氧化—还原界面之下这些碎屑沉积物中的氧化锰被溶解出来形成Mn2+，使Mn2+二次富集； ② 氧化锰的形成阶段(图4B)，由于间歇的海侵，富氧的海水流入，溶解的锰被氧化成氧化物颗粒，在一定时期内海水底部的滞留作用，细的颗粒在海洋底部富集起来。③碳酸锰矿的形成阶，随着海侵过程的进行，氧化—还原界面的逐渐抬升，界面之下的法郎组厚大的含锰岩系堆积物中的氧化锰逐渐被溶解出来形成Mn2+，稳定的环境使Mn2+逐渐富集起来并达到一定的浓度(图4C)，随着海水中氧的消耗，缺氧系统环境再次建立，锰再次被溶解成Mn2+，细菌硫酸盐的还原增加碱度，加上高的Mn2+浓度，在一定条件下过饱和Mn2+离子则形成碳酸锰矿物。

5 结论

5.1 蒲草—莲花坡锰矿一带法郎组

地层厚度约1 000m～1 200m(图6)，主要矿石矿物为菱锰矿、钙菱锰矿，相邻的老乌锰矿出现了氧化锰矿与碳酸锰矿的混合矿体，这些说明：

图6 滇东南拉丁阶法郎组地层等厚度线[2]

①蒲草—莲花坡锰矿形成于氧化—还原界面之下，其沉积环境为还原环境，法郎组地层较厚，蒲草—莲花坡锰矿沉积环境较稳定，并经历了很长的一段时间，厚大的法郎组碎屑物携带的氧化锰被大量还原出形成了Mn2，由于稳定的环境，Mn2得以+长期富集过饱和沉积形成了厚大的碳酸锰矿层；

②蒲草—莲花坡锰矿形成海平面的氧化—还原界面比老乌锰矿、斗南锰矿的要低，属于深水沉积碳酸锰矿，此类型锰矿在滇东南尚属首次发，这一类型碳酸锰矿的找矿突破，标志深水碳酸锰矿的找矿取得重要理论认识，对这一地区锰矿地质勘查找矿具有一定的现实指导作用和理论意义。

6 找矿方向与找矿标志

6.1 蒲草—莲花坡碳酸锰矿

位于斗南台缘斜坡相带之上，其成矿基底为个旧组碳酸盐岩，碳酸锰矿分布于个旧组碳酸盐岩之上150m～200m或个旧组碳酸盐岩分布地表界线附近，锰矿的形成受个旧组碳酸盐岩基底古地形的控制(图1、图2)；因此，个旧组碳酸盐岩与法郎组碎屑岩分布的地表界线是找矿的重要标志之一，特别是个旧组地层与法郎组地层在地表表现“港湾地带”，更是找锰矿的有利地段，具体是该区北边为落太邑—阿奈龙一线以南地区，南边梭落底—大稼依—海子边一线以北地区。这些地区笔者认为均具较好的找矿前景。

图7 梭落底地区锰元素化探异常分布及找矿方向图[6]

6.2 Mn元素化探异常分布区(见图7)

地表有氧化锰矿化地段，法郎组分布地段是锰矿的重要找矿方向与标志之一。

参 考 文 献

[1]云南天雄矿业项目指挥部.云南省砚山县蒲草、龙潭—尖子坡锰矿考察报告[R]. 2014.

[2]杜秋定，伊海生等.滇东南中三叠统法郎组锰矿床成因的新认识[J].地质论评.2010.56(5).

[3]唐云凤，伊海生.滇东南地区斗南沉积型锰矿床矿物相变化及沉积模式[J].中国地质.2011.38(2).

[4]陈汉宗，孙珍等.华南中生代岩相变化及海相地层时空分布[J].热带海洋学报.2003.

[5]云南省地质局第二区域地质测量大队.1：20万个旧幅区域地质调查报告[R].1970.

[6]云南省地质矿产勘查开发局第二地质大队.云南省砚山县朵甲新寨锰矿储量报告[R].2012.