广西靖西湖润锰矿区深部碳酸锰矿床地质特征及成矿物质来源分析

马小林

(广西壮族自治区第四地质队，广西 南宁 530031)

大新下雷-靖西湖润位于广西西南部，该地区已探明的锰矿资源量过亿吨，是我国锰矿的主要富集区。通过研究探获的深部碳酸锰矿床地质特征并分析其成矿物质来源，对推动寻找碳酸锰矿资源并取得找矿新突破具有重要意义。笔者自2015年以来作为负责人在湖润锰矿区的朴隆矿段外围开展深部碳酸锰矿勘查工作，经过几年的勘查，目前已新探获一个中型碳酸锰矿床，继续勘查后有望继续取得找矿突破。本文通过在勘查过程中对地质现象和岩性特征的观察和研究，参考相邻矿区的地质和文献资料并对其进行综合分析研究后，对湖润锰矿区深部碳酸锰矿床地质特征和成矿物质来源进行探讨并提出了一些自己的看法[1，2]。

1 矿床地质特征

1.1 含锰岩系

碳酸锰矿层主要赋存于上泥盆统内的五指山组（D3w），该组于与下伏榴江组整合接触。根据不同岩性组合特点，该组分为四个岩性段，简述如下：

（1）第一段（D3w1）：为条带状、扁豆状灰岩及泥灰岩，含硅质条带状灰岩、局部为条带状泥质灰岩，顶部夹少量硅质岩。厚度20m～126m。

（2）第二段（D3w2）：为矿区的含矿段，由底部Ⅰ矿层、夹层及顶部Ⅲ+Ⅱ矿层组成。矿层在地表为氧化锰矿，向深部逐渐转变为碳酸锰矿。该段岩性主要为灰～浅灰色微～薄层状含钙硅质岩、硅质岩夹浅灰绿色的硅质泥岩、泥质硅质岩、含钙含锰硅质岩、灰质白云岩等。厚度41m～49m。

（3）第三段（D3w3）：该段岩性在矿区主要为浅灰白色、浅灰绿色、灰色微--薄层状含钙硅质岩、硅质岩、灰质白云岩、含碳含钙硅质岩等，局部为含锰含钙硅质岩。厚度30m～50m间。

（4）第四段（D3w4）：该段岩性主要为薄-厚层状浅灰色-灰白色薄-中层状硅质灰岩、泥质灰岩。厚度40m～70m。

1.2 矿层特征和矿石类型

碳酸锰矿层在矿区呈层状赋存于泥盆系上统五指山第二段岩层中，由Ⅲ+Ⅱ和Ⅰ两层碳酸锰矿层和期间的夹层构成。

Ⅲ+Ⅱ碳酸锰矿层呈浅灰色、浅灰绿色，厚度0.74m～4.15m，平均厚约1.32m，连续性好，规模大，为矿区的主要矿层，Ⅲ矿层Ⅱ矿层之间有时见0m～0.3m的含钙硅质岩夹层。Ⅰ碳酸锰矿层只有极少量钻探工程揭露到，厚度0m～0.68m不等，连续性差且规模小，不具有工业意义。因此，Ⅲ+Ⅱ矿层是勘查工作的主要研究对象，对Ⅰ矿层只做一般性了解。矿层内的岩性主要为浅灰～浅灰绿色微～薄层状含锰硅质岩、含钙含锰硅质岩、含泥锰质硅质岩。Ⅲ+Ⅱ矿层与Ⅰ矿(化)层之间夹层为灰～浅灰色微～薄层状含钙硅质岩、硅质岩夹浅灰绿色的硅质泥岩、泥质硅质岩等。

1.3 矿石质量

（1）矿石矿物组成。锰物相分析结果显示矿石矿物成份主要由菱锰矿组成，含量占99%以上，其次含极少量的水锰矿、褐锰矿和软锰矿；脉石矿物主要为方解石，其次为石英，另有微量黄铁矿、褐铁矿和粘土矿物。

（2）矿石结构构造。碳酸锰矿结构以隐晶-微晶结构为主，偶见粉晶结构。构造以微层状构造为主，次为块状构造，偶见微脉状构造和豆状构造。

（3）矿石的化学组成。矿区内的Ⅲ+Ⅱ碳酸锰矿层主要化学成分平均含量为Mn为17.05%；TFe为6.26%；P为0.115%；SiO2为25.99%。Mn/Fe为2.72；P/Mn为0.0067，属高铁高磷贫锰矿石。

2 成矿物质来源分析

成矿物质来源主要受沉积环境和成矿条件的影响。通过综合研究本矿区基性岩浆活动标志、矿层及顶底板常量元素、矿层钴镍元素、碳同位素，认为矿区原生碳酸锰矿的成矿物质主要来源于海底基岩浆岩，陆源物质则主要提供非矿物质。分述如下。

（1）基性岩浆活动标志。距离矿区约10km的新兴出露有面积约1.4km2的基性辉绿岩体，与勘查区西侧交界的下卜屯一带也出露有面积约0.66km2基性辉绿岩体。这些基性岩体主要通过侵入上泥盆统地层出露至地表，其时代属印支期，说明在早泥盆世至晚泥盆世期间该地区存在较为强烈的岩浆岩活动。辉绿岩分布与地层走向基本一致，呈北东走向，带状展布。受同沉积断裂活动控制。

（2）常量元素分析。本矿区位于下雷～湖润锰成矿带上，该成矿带上的锰矿床皆为典型的海相沉积型锰矿床，前人通过对下雷和湖润两个著名锰矿床的研究认为锰矿物的沉积一般还与热液有关。为了查明本矿区锰矿床是否也与热液有关，选取了矿区3个样品进行了常量元素分析和，其结果如表1。

表1中Al/(Al+Mn+TFe)这一比值在碳酸锰矿层中为0.05，比值低，接近热液喷口处的金属软泥质。说明原生锰矿在沉积时确实受到了热水作用的影响；而顶底板围岩中的岩石此值分别为0.11和0.10，明显要高于锰矿层，因此锰矿层在形成过程中注入的热水要多于岩石形成注入的热水。锰矿层中SiO2/Al2O3比值为10.06，而顶底板围岩中的比值也分别达到105.24和68.88，均远高于地壳中SiO2/Al2O3的比值3.6。一般来说与地壳中此比值接近的岩石其物源应以陆源为主，超过此值的则多是由于生物或热水作用的补充。由此推测本矿区锰矿层中的矿质来源和成矿作用是在陆源沉积过程中受到海底热液的影响和控制。

表1 湖润矿区外围深部碳酸锰矿层及顶底板主要元素含量

（3）钴镍元素分析。钴、镍是基性、超基性岩浆岩的特征元素，可以用来说明了碳酸锰矿质是否有岩浆岩来源，本次选取了Ⅲ+Ⅱ矿层和Ⅰ矿层各一个样品用于分析钴、镍元素含量，结果如表2。

表2 碳酸锰矿层钴镍元素含量表

从表2可以看出，碳酸锰矿层中钴镍元素的含量均要高于地壳中钴镍元素的丰度值数倍，说明矿层中钴镍元素是因受到基性岩浆岩的补充。若以Co/Ni=1为界线，大于1判断为远程岩浆岩来源，本矿区内Ⅲ+Ⅱ锰层的Co/Ni值为0.45，而Ⅰ矿层的Co/Ni值为0.80，根据该值可推测成矿物质为Ⅲ+Ⅱ近中程岩浆岩来源，Ⅰ矿层为中远程岩浆岩来源。此外，从Ⅲ+Ⅱ矿层无论厚度还是连续性都要远优于Ⅰ矿层还可以推测出与基性岩浆岩活动距离较近更利于锰矿的沉积。因此，矿区内的碳酸锰矿床形成与海底基性岩浆岩作用有关，推测锰质主要来源于海底热液喷溢或火山喷发。

（4）碳同位素地球化学特征。本矿区与下雷属同一成矿带，地球化学特征与下雷近似。一般认为，碳酸盐岩中的δc13=0，碳质来至海水，根据收集整理前人对下雷矿区锰矿层采集样品进行碳同位素分析数据，显示δc13值大多集中在-4.23‰～9.5‰，平均值-7.06‰。

3 结语

湖润外围深部碳酸锰矿是产于上泥盆统五指山组内的锰矿床，其具有海底热水沉积的地质特征，受同沉积断裂的影响和控制。锰矿层具有深源和陆源双重特征，陆源物质主要为古陆风化和剥蚀后通过河流进入海洋，为沉积提供重要的非矿物质来源，其岩相主要为硅质、泥质和钙质。在正常陆源沉积时由于又受到海底深水台沟隐伏的富含锰质的基性岩浆活动的影响，基性岩浆岩通过同沉积断裂这个通道向原本沉积硅～泥～钙质的岩相输送了大量的含锰矿物质，为矿区原生碳酸锰矿的形成提供了矿物质来源。所以，推测本矿区的碳酸锰矿床是海底基性岩浆岩热液和陆源沉积共同作用形成的。