粤西连州铁锰矿特征及成矿机制分析

余端珍

摘要：介绍粤西连州氧化型铁锰矿矿床地质、矿石特征，分析矿床的成矿机制。认为该矿床具备热液矿床、次生矿床双重特征，燕山期前就位连州断裂的原生多金属矿带，后期受古地形、气候因素作用，形成现有的氧化型铁锰矿。

关键词：铁锰矿床；地质特征；成矿机制；粤西

前言

粤西罗定市连州铁锰矿的发现与勘查，历史时间悠久，近几年的勘查突破，矿床规模已经达到中型规模，整个矿带远景可望大型。矿石质量一般，属于低品位矿石，伴生丰富的金银铅锌的元素，易采选，属于优质铁锰矿石。该矿床类型、矿石特征独特，总结其成矿地质特征、研究矿体和矿石特征、分析成矿机制，对指导粤西开展同类锰矿具有一定的指导意义。

1.成矿地质背景

区域上位于云开后加里东隆起之罗定海西一印支拗陷带内。恰处于吴川——四会断裂带、广宁——罗定断裂带、贵子——罗镜弧形构造带三者围限的“构造强应变三角区”，是地质构造活动十分强烈的地区之一（图1）。区内广泛出露晚元古代变质岩纪、晚古生代、中新生代地层。区内以东西向褶皱、断裂为主，构成本区的基本构造格局，并控制了矿产的分布。其次为规模较小的南北向、北西向断裂构造。区内多期的岩浆活动形成了多期的花岗岩类岩体和岩脉的有序分布。已经发现了金属矿产地近200处，其成矿地质条件良好。

1.1含矿层位

区内出露古生代奥陶纪、泥盆纪、中生代白垩纪及第四纪地层。连州矿床产于晚泥盆世广宁古陆、信宜古陆夹持的东西向滨海盆内；到二叠系早期，广宁古陆与信宜古陆合并为广宁云开古陆，矿区抬升转为山地，结束沉积；早白垩世受罗定——广宁断裂控制，形成了断陷淡水湖泊盆地，又接受沉积。

对于该区岩石地层时代判定争议一致比较大，如该区奥陶系地层有资料统一化为震旦系云开群，晚泥盆世的榴江组（D₃lj）定为中泥盆世早期的桂头组（D₂gt）地层。同时不同研究资料对该区及周边锰矿含矿层位认识不统一，但总体认为“泥盆纪含锰建造可分为台地相含锰碳酸盐沉积和滨海相含锰碎屑岩沉积”。通过近几年勘查发现，在奥陶系浅变质岩风化壳、罗定组下段砂岩中发现锰矿或锰矿化（表1），故该区矿化层多样。总体上泥盆纪含锰建造中矿体规模大，其它地层中矿体规模小，品位相差不大。

奥陶系（O_2-3）：地层总体呈北东东或北东向展布，倾向北西或南东，倾角40°～80°，厚度大于932m。岩性主要为：灰～青灰色变质中细粒石英砂岩、变质石英粉砂岩、含炭质绢云母千枚岩、石英绢云母千枚岩。岩石普遍受区域变质和动力变质，具片理化、硅化。地层中金背景较高，区内的石英细脉型金矿点主要分布在该地层中。其顶部与罗定组红盆接触界面为原生铅锌矿主要含矿部位。以其青灰色、千枚状、浅变质为主要特征。

棋梓桥组（D₂q）：大部分被第四纪覆盖。地层总体呈北东东或近东西向展布，倾向北北西或南南东，倾角30°～70°。上部为灰、浅灰色石灰岩、结晶灰岩、白云质灰岩夹薄层状含生物碎屑泥质灰岩、炭质灰岩；下部为灰白色含炭质白云石大理岩、结晶灰岩。该组地层厚度为79m～349m，在勘查区内连州-古榄-带零星出露，在地层内发育的断裂构造可见铅锌矿角砾和沥青铀矿角砾。在新榕组成新榕背斜的轴部。其与下付奥陶纪地层呈断裂接触，沿断裂灰岩破碎、溶蚀强烈，形成凹洼地貌，往往堆积较厚的锰多金属矿。

榴江组（D₃lj）：主要分布在勘查区南部边缘，即新榕的背部，为新榕背斜的北翼局部。在连州-新榕-带不见出露。地层呈东西向展布，倾向北北西，倾角40°～70°，厚约419m。该组地层为新榕锰矿区主要的含矿地层，按照岩性组合特征，并以底部稳定的含铁锰矿层及顶部砾岩层作为标志可分为a、b、c三段。而本区出露的地层为其c段，仅在黄岭地区南部少量出露。其新榕锰多金属矿床主要含矿层位，以其夹有薄层红色泥质板岩为主要特征。

白垩系（K₁l）：该地层分布广泛，地层产状较稳定，盆地中心地层倾角平缓（一般5°～15°），向盆地边缘倾角变陡，岩层节理发育。层位中发育的硅化断裂构造，往往有金的矿化，底部与基底变质岩接触部位见有厚层状原生铅锌矿。该组地层大致可划分为2段。①罗定组下段（Kl¹）：上部为砖红色厚层状杂粉砂岩、杂粉砂质细砂岩；下部为厚层状杂粉砂岩、杂砂质石英粉砂岩、长石石英粉砂岩、杂不等粒碎屑岩，局部夹凝灰质石英砂质粉砂岩；底部厚层状杂砂质砾岩。该组地层总厚度为415m，与下伏古生界呈角度不整合接触。②罗定组上段（Kl²）：上部为砖红色厚层状粉砂质泥岩、杂粉砂岩；下部为灰、灰白色杂砂质砂岩、杂砂质砾岩夹粉砂岩、凝灰质石英砂质粉砂岩；底部为杂砂砾岩。该组地层厚度大于237m，与下伏罗定组（Kl¹）呈整合接触。

1.2含矿构造带基本特征

矿区位于贵子弧形构造带中段内侧，褶皱构造、断裂构造均十分发育。褶皱构造主要有连州背斜、新榕背斜，断裂构造有近东西向连州断裂（F₂）、北西向榃利岗断裂、牛岗顶硅化破碎带（F₂₁）和北北西-南北含金石英（硅化、碎裂岩）组带，它们共同构成区内主要构造格架。

区内断裂构造有近东西向、北北西向及南北向各组断裂，其中以近东西的断裂构造规模大，并为区内锰多金属矿的主要控矿断裂构造（图2）。连州断裂（F1、F2）产于奥陶纪、泥盆纪、白垩纪地层接触面的区域性断裂，为区内主要的控矿容矿构造，由F1、F2两组构造组成，F1、F2呈分支复合现象，具体表现在工作区东西两端分支，在中间地段（即大田岗-五福村）复合，呈东西向舒缓波状展布，并贯穿整个勘查区，倾向NNE或NNW，倾角40°～75°，长度大于5km，宽度一般15m～25m，最宽可达30m～40m。断裂构造早期表现为压扭性碎裂岩带，后期表现为张性角砾岩带，由铁锰质角砾岩、硅化石英砂岩、铁锰质粘土、褐铁矿块及破碎脉石英等充填组成，成分复杂，常见有红色砂岩及残余砾岩透镜体，并具硅化现象。同时被北北西或北西组断层F5、F6及脉岩切割。其上下盘围岩具硅化、片理化和黄铁绢英岩化。断裂带两侧次级断裂构造发育，并控制了区域上的地层展布及岩浆活动等，区内Fe、Mn矿主要赋存于该断裂带的上盘。

1.3与成矿有关岩浆岩特征

区内岩浆活动强烈，主要发育有燕山晚期的花岗斑岩体、岩脉等，分布于勘查区的古榄-连州-云致一带。外围有八帘山花岗斑岩体、竹壳山花岗斑岩体，区内以沿近东西向和北北西向断裂构造充填的花岗斑岩脉等。其中近东西向斑岩体与连州锰矿、云致硫铁矿关系密切。

EW向云岗花岗斑岩脉（γπ），分布在大田岗——云岗——鱼花塘一带，倾向北，倾角50°～70°。长度大于4.4km，宽5m～13m不等。岩脉侵入奥陶纪、白垩纪罗定组地层接触界面，深部为奥陶纪、泥盆纪棋梓桥组地层接触界面，并受南北向硅化带错断。岩石具绿泥石化、黄铁矿化、钾化。浅黄、肉红、灰白色。岩石由斑晶及基质两部分组成。基质成份有石英34%～40%，绢云母40%及微量白云母1.0%，斑晶为石英10%。长石5%～8%及少量黑云母1%、白云母1%～2%；副矿物有锆石。长石斑晶有蚀变现象，石英斑晶呈自行双锥体。基质具显微鳞片变晶结构的斑状结构。岩石局部被蚀变，同时有星点状黄铁矿化。岩石经化学分析含金0.013g/t。大田岗ZK17-1揭露到的斑岩体底部见有铅锌银的工业矿化。

2.矿体与矿石特征

2.1矿体特征

糯米坑锰多金属矿床，主要产于奥陶纪、泥盆纪、白垩纪三地层不整合破裂接触面上，上部地层矿受地形影响较大，为堆积锰多金属矿，下部受连州-垌心断裂带（F1、F2）控制明显，属淋积型矿床。

（1）堆积锰多金属矿（Ⅰ矿层）

矿化范围较广，南起不整合破裂面的地表边界及F1断裂带，北迄东西向花岗斑岩以北0m～50m；西起黄胆岭、绿马山，东至古榄，带长约6km。矿体顶板为第四纪残坡积土，底板主要为灰岩。走向近东西、倾向北，局部受地形影响，倾向南，倾角3°～13°。矿体总体自北向南厚度增大趋势。矿体呈层状，厚透镜体状。

（2）淋积锰多金属矿（Ⅱ矿带）

矿体赋存于连州分支断裂构造（F1），棋梓桥组灰岩与奥陶纪浅变质岩不整合面复合部位，位于堆积锰多金属矿（I）下部，走向近东西、倾向北。倾角51°～59°。矿体呈斜漏斗状，上部厚大，下部尖灭。

（3）淋积锰多金属矿（Ⅲ矿带）

该矿体赋存于连州断裂构造（F2），上部产于奥陶纪浅变质内，深部见有薄层的棋梓桥组灰岩，位于淋积锰多金属矿（Ⅱ）下部。走向近东西、倾向北。倾角64°～82°。矿体沿走向长650m，沿倾向100m～360m。矿体呈大脉状、厚透镜体状。

2.2矿石特征

（1）矿石结构、构造

矿石全氧化，以胶代及变胶代状构造为主，派生演化有放射状、纤维状、束状、微晶粒状、显微鳞片及隐晶质结构。以胶状、变胶状为主，次为块状、皮壳状、鲕状、豆状、角砾状、条带状、蜂窝状、土状及松散状构造。

（2）矿物成分

矿石中主要矿物：褐铁矿、软锰矿、赤铁矿、石英、绢云母、绿泥石、伊利石等。块状、豆状矿石（≥2cm）中褐铁矿、赤铁矿、软锰矿占50%以上，散状矿石（<2cm）三种矿物约占40%～50%。

3.矿床成因机制浅析

对照湖南浏阳七宝山多金属矿床矿体、矿石地质特征，认为两个矿床成因具有相似性，连州锰矿床具有热液矿床和次生矿床双重特征。

3.1热液矿床特征

（1）矿体产状严格受构造控制。连州～垌心断裂带为一导矿局部容矿的高级构造；平缓产状的不整合面及层间构造的张开，提供了广阔的容矿空间，只是由于太大而不富集。

（2）目前为止该区缺少主要含矿层位，其成矿物质须通过断裂构造活动提供。

（3）矿石组份不但有Fe、Mn、Au、Ag尚伴生有Pb、zn、Cu、In、Co、Ga、S、As、Ti、Ba等，显示内生成矿及多期成矿的特点。遗憾的是全部金银铁锰矿石均遭强烈氧化，原生矿石（未氧化时）的组份、结构、构造没有探得。但各矿体中均零星见到一些块状黄铁矿、镜铁矿残留体。

（4）金、银、铅含量明显与铁锰含量呈正相关关系。金银铁锰品位有近导矿的连州～垌心断裂带高，而远距离则低的现象。显示内生成矿及导、容构造之间的关系。

（5）金、银比值小，一般在1：100或更小。这是低温金银矿之共同特征。

（6）根据矿区地质构造发展史的分析，金银铁锰矿化发生在燕山晚期花岗斑岩（γπ₂^3（2））侵入之后，又被更晚期的石英脉型金矿迭加；矿区外围。在燕山晚期花岗斑岩侵染之前，有南雄群火山碎屑岩喷发，可见火山喷发-超浅成侵入-铁锰金银矿化-石英脉型金矿化是一个有次序的完整系列。

3.2次生矿床特征

（1）上部矿体受地形影响较大。

（2）奥陶纪浅变质基岩面上部可见到大面积分布的薄层状铁帽、铁锰帽。

（3）矿石全部为氧化矿石，即使深部300m以下矿石也为氧化黑土，未能见到原生矿或者半氧化矿石，与一般热液矿床区别。

3.3成矿机制分析

（1）下古生代-泥盆纪含矿层位系海底热水沉积的产物，是该矿床的主要物质来源。现阶段勘查发现奥陶纪地层见大规模的铁锰帽，该地层也是该区石英脉型金矿点主要地层。棋梓桥组灰岩见有铅、锌、银的矿化，也是广东省铅锌矿主要含矿主岩。综合资料表明，该矿床成矿物质来源可能为多地层。

（2）构造活动从上述地层中萃取铁、锰、金、银、铅、锌等多种元素，部分含矿热液在连州断裂构造部位交代沉淀，形成初步矿化。

（3）区内原生多金属矿与斑岩体关系密切，已知的几个金银铅锌原生矿点都位于斑岩体外带100m以内。而连州锰矿控矿带内虽然未见到新鲜斑岩体，但局部地段可以看见岩浆热液蚀变。因此推测岩浆岩的热液改造对锰矿的富集有一定促进作用。

（4）本区位于亚热带、气候炎热多雨，风化壳发育。在断裂带、断裂带与古风化壳接触部位，地下水将一些易分解元素带走，而软锰矿、褐铁矿、赤铁矿及其吸附铅锌金银矿达到富集。

（5）受风化作用经短距离搬运在各古风化面上形成次生堆积。

（6）连州断裂在燕山期晚转为张性断裂，为地下水淋滤提供了便利，故在断裂带深部见到厚层状锰多金属矿体。