四川省平武县磨河坝锰矿地质特征及找矿标志

孙占营，王 瑜，陈 围

（四川省地质矿产勘查开发局川西北地质队，四川 绵阳 621000）

平武县磨河坝锰矿为“虎牙式”锰矿床，处于扬子地台西北被动大陆边缘造山带[1]，地层分区属马尔康地层分区金川小区[2]。“虎牙式”锰矿床是川西北地区重要的锰矿床类型，属于沉积变质型锰矿，主要分布在平武、松潘一带，已发现锰矿产地12处，包括松潘县西沟中型矿床、四望堡中型矿床、火烧桥中型矿床，平武县虎牙（老队部）中型矿床、大坪中型矿床、磨河坝大型矿床，以及三尖石等7个小型矿床，呈北西向带状分布在涪江上游、虎牙河至银厂沟一带，含矿层出露长度约200km，松潘—平武地区“虎牙式”锰矿已共计求得锰矿石资源量6265万吨，具有重要的经济价值[3，4]。

本文在野外地质工作及相关试验测试分析的基础上，对磨河坝锰矿床的成矿地质特征、矿体特征进行总结，分析矿床成因，总结成矿规律、找矿标志，以期对今后寻找同类型锰矿床起到一定的指导作用。

1 成矿地质背景

磨河坝锰矿在大地构造位置上处于松潘～甘孜地槽褶皱系巴颜喀喇冒地槽褶皱带茂汶～丹巴地背斜与秦岭地槽褶皱系西秦岭冒地槽褶皱带摩天岭地背斜的接合部位。区域上位于雪宝顶东西向倒转褶皱带与南北向虎牙断裂带的交汇部位，隶属浑水沟～杨柳坪弧形同斜倒转复向斜展布区[5]。

石炭系、二叠系下统、三叠系下统菠茨沟组、三叠系中统扎尕山组等区域变质岩系广泛出露于该区域；区内构造总体受秦岭东西构造体系的控制，自北向南发育雪宝顶倒转向斜、磨子坪倒转背斜、虎牙倒转背斜、浑水沟～杨柳坪倒转复向斜、花海子～黄腊坪倒转复背斜等呈近东西向排列的复式背向斜。浑水沟—杨柳坪倒转复向斜自北向南又发育关门石倒转背斜、偏岩窝倒转向斜、三尖石倒转背斜，磨河坝锰矿主要位于偏岩窝倒转向斜南东部，为“虎牙式”锰矿中部的一段[6]。

2 矿区地质

图1 磨河坝锰矿区地质简图

2.1 地层

矿区出露的主要地层为石炭系、二叠系下统、三叠系下统菠茨沟组、三叠系中统扎尕山组（见图1），为区域变质岩系，属地槽型建造。三叠系中统扎尕山组沿褶皱的轴部地带出露，构成偏岩窝向斜的核部地层，主要为碎屑岩相夹碳酸盐岩相，岩性为绢云母板岩、砂质板岩夹结晶灰岩，锰矿层赋存在扎尕山组底部铁锰质板岩中，与下伏菠茨沟组地层呈平行不整合接触关系；三叠系下统菠茨沟组，主要分布于背、向斜翼部或次级向斜的核部，主要岩性为黄灰～灰色薄层结晶灰岩，顶面呈舒缓微波状，多见褐铁矿薄膜，与扎尕山组明显分界，可作为找矿标志，与下伏下二叠统呈平行不整合接触关系；二叠系下统分布于背斜的轴部、向斜的翼部，主要为一套浅变质碳酸盐岩，岩性为浅灰～深灰色中～厚层状结晶灰岩，与下伏石炭系呈平行不整合接触关系；石炭系岩性为绢云母板岩夹结晶灰岩。

2.2 构造

区内构造以褶皱构造为主，北西西～南东东向展布，锰矿主要位于偏岩窝倒转向斜南东部，偏岩窝倒转向斜为区内控矿褶皱，锰矿体位于偏岩窝倒转向斜两翼的三叠系中统扎尕山组底部铁锰质板岩中。

3 矿体地质

3.1 矿体特征

磨河坝锰矿体赋存于中三叠统扎尕山组底部，含矿层主要由铁锰质板岩、含铁锰板岩等组成，严格受地层、岩性控制，锰矿体在空间分布上位于总体向南西倒转倾斜的背、向斜构造的两翼，平面上沿走向北西西～南东东方向呈蜿蜒曲折的线状条带形展布，层位稳定，呈似层状产出。矿石矿物以菱锰矿、硬锰矿、软锰矿、磁铁矿为主，矿床类型属复式矿种沉积变质类型。目前共圈出锰矿体2个，分别为矿区北部的1锰矿体、矿区南部的2锰矿体。

3.1.1 1锰矿体

矿体出露于矿区北部，位于偏岩窝倒转向斜北东翼，矿体长约3550m，延伸稳定，最大控制斜深363m，矿体呈似层状产出。厚度0.52m～2.07m，平均厚度0.85m，厚度变化系数38.24%，厚度变化较小；品位10.36%～22.72%，平均品位17.73%，品位变化系数22.02%，品位分布均匀；矿体产状沿走向和倾向均呈微舒缓波状起伏，即倾向、倾角均存在一定的变化，倾向162°～235°，倾角变化较大，地表34°～72°，地下相对较陡，54°～72°。

3.1.2 2锰矿体

矿体出露于矿区南部，位于偏岩窝倒转向斜南西翼，矿体长约2900m，延伸较稳定，最大控制斜深118m，矿体呈似层状产出。厚度0.50m～1.80m，平均厚度0.87m，厚度变化系数40.37%，厚度变化较小；品位10.46%～23.99%，平均品位为18.34%，品位变化系数19.78%，品位分布均匀；矿体产状沿走向和倾向均呈微舒缓波状起伏，即倾向、倾角均存在一定的变化，倾向184°～258°，倾角变化较大，北西段较陡，70°～88°，南东段较缓，39°～63°。

3.2 矿石类型

矿床内组成工业矿体的主要矿石类型按矿物成份及其含量可分为碳酸锰矿石、氧化锰矿石两类（见图2）。

图2 锰矿石类型

（1）碳酸锰矿石，是矿床主要矿石类型，矿石矿物主要为菱锰矿占45%～90%，次为硬锰矿及软锰矿，占1%～5%，另含少量黄铁矿、磁铁矿。脉石矿物含量较少，一般为绿泥石、绢云母、重晶石、蔷薇辉石、石英及炭质等。矿石呈黄紫色、灰黄白色及灰色，具块状构造及条带状构造，粒状变晶结构。菱锰矿一般呈隐晶质集合体不均匀分布，部分重结晶呈他形粒状，粒径0.008mm～0.016mm不等，集合体有时呈薄层状或条带状构造，其间为绢云母、绿泥石顺层分布，石英多呈隐晶质与绢云母共生。

（2）氧化锰矿石，是矿床次要矿石类型，主要分布于矿体地表及浅部，与次生氧化作用有关。矿石呈黑色、灰紫色、土褐色等，具块状、条带状、皮壳状构造和显微鳞片粒状变晶结构，其核心常有菱锰矿的晶粒或残体。矿石矿物以硬锰矿为主，占25%～30%，菱锰矿、褐锰矿居次10%～15%，含少量软锰矿、赤铁矿等。脉石脉物主要为斜长石、石英、绢云母、方解石等。硬锰矿多呈团块或微细网脉状、树枝状分布于脉石矿物间，粒径0.01mm左右。菱锰矿多呈显微粒状分布于黝帘石等矿物晶间，部分呈细粒脉状。

3.3 锰矿体氧化情况

锰矿体主要为碳酸锰矿石，受期后次生氧化作用影响，碳酸锰矿石近地表被氧化成氧化锰矿石，一般地段氧化深度0.5m～2m，局部受节理、裂隙影响，氧化深度较深，为5m～8m，近地表锰矿石亦为半氧化状态，矿石中多夹有碳酸锰矿石结核，结核具同心圆状，其颜色由内到外逐渐变深。随深度增加，结核逐渐增多，并逐渐过渡为碳酸锰矿石，无明显界线。氧化锰矿石为灰黑色、灰紫色、土褐色、黄白色等，矿石矿物以硬锰矿、软锰矿为主，次为水锰矿、菱锰矿、褐锰矿、褐铁矿、磁铁矿等。

4 矿床成因

磨河坝锰矿产出层位严格受中三叠统扎尕山组一套次稳定型复岩屑建造控制，矿体具成层性，与围岩产状一致，并随围岩同步褶皱起伏。含矿层内部结构表现为由锰矿、铁矿及铁锰质板岩所组成，不仅层与层之间呈渐变过渡关系，而且在同层内常发育有交错层纹构造，具有明显的沉积特征。矿物组合简单，矿石主要为菱锰矿、磁铁矿、赤铁矿组合，并有极少的炭质及菱铁矿出现。由于风化作用，靠近地表部分的原生锰矿多被氧化成以软锰矿、硬锰矿为主的矿物组合。矿石化学组份上表现为SiO2、P含量均较高，且变化幅度不大等特点。变质作用是沉积成矿后的区域动力作用的表现，不仅有普遍发育的板状、片状及条带状构造，而且生成了较多的变质矿物及其变质的结构构造。矿石中黄铁矿及重晶石细脉的出现，表现了伴随变质作用曾有过一定的热液活动。从区域地层情况来看，矿床产于三叠系海进程序的底部。故此，矿床形成机制可概略为：在蚀源大陆受长期彻底剥蚀夷平为准平原状态或接近准平原状态，形成含铁、锰较高的风化壳。随后由于海侵发生，铁、锰等矿质经溶蚀、搬运至浅海区的海湾或岛弧区，在氧化带与还原带的过渡区，主要在碱性还原条件下（pH值一般大于8.5，Eh为负值），沉积形成为低价锰的化合物—菱锰矿与磁铁矿、赤铁矿共生矿物组合。成矿作用主要受沉积古地理环境和Fe、Mn溶液的浓度、物理化学性质及地壳之振荡幅度等因素所控制。发生于成矿后的区域变质作用和风化作用对矿床的改造和影响居次要从属地位，由于氧化脱水和交代作用结果，仅在矿床近地表形成以硬锰矿为代表的高价锰的化合物。

综上所述，磨河坝锰矿是由原生沉积的铁锰矿床经区域变质而成，其成因属海相沉积变质矿床类型。

5 成矿规律及找矿标志

5.1 成矿规律

磨河坝锰矿为赋存于扎尕山组底部次稳定型复岩屑建造的沉积变质型锰矿，在区域变质过程中，经受了轻微的改造作用。其成矿规律为：

（1）锰矿层产出于扎尕山组底部，层位固定，且沿层位矿体延伸稳定。

（2）锰矿与磁铁矿关系密切，磁铁矿层多构成锰矿层的顶、底板或二者互层出现，构成复合矿体，但二者边界较为清晰。

（3）锰矿含矿层厚度与锰矿、铁锰矿层厚度呈正关相关关系，矿体含矿层厚度越大，锰矿层、铁锰矿层厚度越大。

（4）锰矿层围岩主要为铁锰质板岩、含铁锰绢云母板岩、含铁锰粉砂质板岩等。

（5）在含矿层厚度较大部位，锰矿、铁锰矿、铁矿体（层）距三叠系下统菠茨沟组顶面距离相对较大。

5.2 找矿标志

（1）磨河坝锰矿体均赋存于中三叠统扎尕山组底部铁锰质板岩中，锰矿体产状与地层产状一致，产出层位严格受地层、岩性控制，因此，区内北西西向扎尕山组黑灰色铁锰质板岩、含铁锰板岩、含铁锰粉砂质板岩等是重要的找矿标志。

（2）矿区的锰矿体大部分呈似层状、条带状直接出露于地表，走向近北西西～南东东，因此沿走向追索地表氧化锰矿、磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿露头，是一种重要的直接找矿的方法。

（3）锰矿与磁铁矿关系密切，铁锰矿层的伴生关系，可作为间接的找矿标志。

（4）三叠系下统菠茨沟组黄灰—灰色薄层结晶灰岩、灰白色大理岩顶部微舒缓波状的平行不整合接触界面，为间接找矿标志。

6 结论

（1）磨河坝锰矿体均发育在中三叠统扎尕山组底部，含矿层主要由铁锰质板岩、含铁锰板岩等组成，矿体延伸稳定，呈似层状产出；矿石矿物以菱锰矿、硬锰矿、软锰矿、磁铁矿为主。

（2）磨河坝锰矿体严格受地层、岩性控制，矿床类型属复式矿种沉积变质类型。