贵州松桃寨郎沟锰矿床地质特征与找矿标志

冯开友，曾俊芳，金廷福，杨俊

（1.贵州省地质矿产勘查开发局一〇三地质大队,贵州铜仁554300；2.贵州工程应用技术学院,贵州毕节551700）

1 引言

寨郎沟锰矿位于松桃县城南西方向平距约42km的乌罗镇寨郎沟，属杨立掌锰矿的一部分，属大塘坡式锰矿。贵州省地矿局一〇三地质大队于1965年开展面上锰矿普查时发现，1977-1983年开展了普详查工作并编制了报告，2004年开始设置采矿权，至今仅开展少量矿山地质工作，研究程度低。而区域锰矿成矿条件十分有利，周边区域一直是贵州省地矿局锰矿找矿的重点区域。与此同时人们对该类锰矿成因认识又各有不同，有生物成因[1-2]、海底火山喷发—沉积锰矿[3]、浊流沉积有关[4]、热水沉积[5]、盆内海底扩张活动带含锰热水的“内源外生”[6]、锰成矿与“雪球地球”事件有关[7]、古天然气渗漏沉积成矿[8]。因此，有必要对寨郎沟锰矿进行矿床地质特征研究，分析矿床成因、控矿因素，提出几点找矿标志，以指导该地区下一步找矿工作。

2 区域地质背景

按照华南南华纪锰矿成矿区带划分[9]，寨郎沟锰矿位于南华裂谷盆地锰矿成矿区，武陵锰矿成矿带，石阡-松桃-古丈锰矿成矿亚带,受松桃李家湾-高地-道坨地堑盆地控制（图1）；按照全国成矿区带的划分[10]，属于滨太平洋成矿域(Ⅰ-4)的扬子成矿省(Ⅱ-15)，三级成矿单元中属于上扬子中东部(台褶带)PbZnCuAgFeMnHgSb磷铝土矿硫铁矿成矿带(Ⅲ77)。

图1 黔渝湘毗邻区南华纪早期武陵次级裂谷盆地构造古地理图[9]

寨郎沟锰矿大地构造位置处于五级分区中的铜仁开阔复式褶皱变形区，构造样式为阿尔卑斯型,走向主要呈NNE-NE向。其中断裂主要包括杨立掌、石塘和冷水溪等断裂，褶皱包括梵净山、凉风坳背斜以及猴子坳向斜，出露有青白口系-奥陶系和第四系地层（图2）。

图2 寨郎沟锰矿区域地质图

3 矿区地质特征

3.1 地层

矿区位于梵净山穹状背斜北东端，地层走向呈NW-SE向，倾向NE，倾角35°～60°。出露地层从青白口系清水江组至寒武系杷榔组均有出露，以及零星分布的第四系。其中铁丝坳组与下伏地层清水江祖为不整合接触，其余均为整合接触（图3）。现由老至新概述如下：

图3 寨郎沟锰矿矿区地质及工程分布图

清水江第一段：下部为板岩、粉至粗砂岩；上部为凝灰质板岩、粉砂质板岩、粉至粗砂岩、含凝灰质砂及凝灰岩，厚度大于282m。

清水江第二段：下部为板岩、含粉砂质绢云母板岩、粉砂质板岩；上部为含凝灰质或凝灰质板岩，厚147m～203m。

清水江第三段：为石英砂岩夹薄层砂质凝灰岩、变质含长石砂岩，厚101m～143m。

清水江第四段：主要为砂岩，和部分含砾砂岩、含粉砂质粘土岩，厚4m～562m。

铁丝坳组：下部为冰碛砾岩，中部为炭质页岩夹含炭质泥晶菱锰矿或含炭质泥晶砂屑菱锰矿，上部为含砂砾粘土岩，厚度1m～25m。

大塘坡第一段：为矿区锰矿产出层位，俗称含锰岩系，岩性主要为黑色炭质页岩或碳质泥岩。其上部通常见夹数层发育黄铁矿的粘土岩；其下部为菱锰矿间夹炭质页岩，为主要含矿部位，厚度9m～57m。

大塘坡第二、三段：下部为含粉砂炭质页岩，向下炭质逐渐增多，砂质减少；中下部为粉砂质页岩及粉砂质粘土岩，常见层纹构造，厚度176m～334m。

南沱组：上部和下部均为冰碛砾岩，砾石细小，无分选性，砾石成分较为多源复杂，较大砾石多呈棱角状，较小砾石多呈浑圆状，砾径多在0.3cm～20cm之间，下部砾径稍小。其间夹粉砂质页岩、砂岩、粘土岩及白云岩透镜体，厚度31m～84m。

陡山沱组：下部为粉至细晶白云岩间夹粘土岩；上部为泥粉晶白云岩，石英细脉发育，具弱硅化，厚度21m～65m。

老堡组：下部为含炭质硅质岩间夹含硅质炭质页岩；上部为硅质岩夹炭质页岩，局部见白云岩，其顶部常见磷质结核，厚度14m～55m。

牛蹄塘组：炭质页岩，常见发育微粒黄铁矿，局部见含砂质或硅质，厚度2m～34m。

九门冲组：主要为含炭质粉晶灰岩间夹钙质炭质页岩，从下往上，炭质减少，钙质增加，厚度46m～96m。

杷榔组：岩性主要为粉砂质炭质页岩，向上粉砂质增多，至该组上部变为粉砂质碳质页岩夹粉砂岩，顶部钙质含量较高，出现泥质灰岩夹层，产三叶虫化石，厚367m～420m。

第四系：为残坡、冲洪积物。成分为粘土、砂、砾石等，厚度0m～10m。

3.2 构造

矿区构造简单，为走向北西、倾向北东的单斜构造，倾角35°～55°，主要发育不同方向的断裂构造。

断裂：分为北东东向、北东向及北西向断裂，它们对矿层有一定破坏作用，尤以北东向和北西向最为明显。同时发育于矿层中的层间断层，与矿层交角5°～10°，对矿层影响较大。

4 矿床地质特征

4.1 含锰岩系特征

为大塘坡组第一段，包括炭质页岩及菱锰矿层等，具体见表1。

表1 寨郎沟锰矿含锰岩系特征表

4.2 矿体展布

寨郎沟锰矿为大部分矿层深埋于地下的隐伏矿床，矿体赋存于含锰岩系下部炭质页岩中，呈层状、似层状顺层陡倾斜产出（图4）。矿层走向北西-南东，倾向北东，倾角35°～53°。走向延长约1600m，倾向延深450m，工程揭露矿层厚0.56m～4.28m，平均1.63m，变化系数为0.5203，厚度较为稳定。

图4 寨郎沟锰矿床地质剖面图

4.3 顶底板及夹石特征

锰矿层顶板为含锰炭质页岩及炭质页岩。锰炭质页岩呈黑色、黑灰色，具显微鳞片状结构，条带状构造。炭质页岩呈黑色，具显微鳞片状结构，层纹状构造。

锰矿层底板为炭质页岩、含锰炭质页岩或含砾杂砂岩。前两者与顶板相同。含砾杂砂岩：深灰、黄灰色，具细砂状结构、显微鳞片状结构，块状构造，断口参差不齐。

矿层局部夹1至3层炭质页岩或含锰炭质页岩。具泥状结构，层纹状构造，偶见菱锰矿呈细粒集合体顺层分布。

4.4 矿石结构构造

4.4.1 矿石结构

主要包括砂屑、泥晶和交代残余结构。

（1）砂屑结构：由不规则、含量不等的泥晶菱锰矿构成的集合体，和一定量陆源细碎屑构成。

（2）泥晶结构：细—粗粒泥晶菱锰矿矿物集合体呈圆状、椭圆状或者不规则状均匀散布于矿石中，或者大致平行于碳质页岩页理呈断续状分布。

（3）交代残余结构：泥晶菱锰矿交代较粗粒石英碎屑、富有机质黏土或者微粒黄铁矿交代较粗粒石英呈交代残余结构。

4.4.2 矿石构造

主要为块状、条带状及碎屑角砾状构造。

（1）块状构造：菱锰矿或集合体均匀分布在矿石中，伴生微粒黄铁矿，菱锰矿含量为20%～30%。脉石矿物有泥炭质、粘土矿物等。

（2）条带状构造：主要是菱锰矿、粘土矿物和炭质等组份构成的集合体呈断续状大致沿炭质页岩的页理分布所构成，菱锰矿含量一般为约18%。

（3）碎屑角砾状构造：这类锰矿石中裂隙发育，较为破碎，碎块之间主要为石英和一定量菱锰矿充填。

4.4.3 时空上矿石结构构造特征

空间上：从北西向南东，表现为块状构造（泥晶结构）-块状至条带状构造（泥晶砂屑或砂屑泥晶结构）-条带状构造（砂屑结构），矿石中锰百分含量降低。

时间上：从矿体下部向上，薄至中层块状构造（泥晶结构）-薄层块状构造（砂屑泥晶结构）-条带状或层纹状（泥晶砂屑结构），矿石中锰百分含量降低。

4.5 矿石组分

矿区矿石矿物组份可分四类：第一类为含锰碳酸盐类，主要是菱锰矿、方解石及白云石，是矿石主要有用成份，含量40%～75%；第二类为炭泥质矿物，主要为粘土矿物、炭质有机质、黄铁矿及磷灰石，含量15%～50%；第三类为碎屑矿物，为石英、长石、绿泥石等，含量一般在5%以下，部份可达10%左右；第四类为次生脉石矿物，主要有石英、方解石、白云石等，含量较少。

5 矿床成因分析

Rodinia超大陆裂解与大塘坡式成矿时间相当，该区域锰矿成矿事件可能与Rodinia超大陆裂解有关，可能属于该期全球构造-热液成矿事件的重要组成部分。

扬子地块东南缘南华纪锰成矿带中锰矿床成矿均受拉张的构造背景控制，区内深大断裂构造发育。综合上述研究，推测寨郎沟锰矿床为深部富锰热水（或为富锰气液）沿深大断裂上升达深水盆地底部部位，因受上覆巨厚且未完全固结成岩的岩层阻挡，使得富锰热水（或为富锰气液）在其底部部位不断聚集，随着挥发分逐渐积累，压力也逐渐增大，当压力大于上覆未完全固结成岩的巨厚碳质岩层自身能承受的应力，便会使其破裂、甚至破碎，富锰热水（或为富锰气液）便沿裂缝/裂隙快速运移至适合的部位，锰矿析出和富集，多次脉动式成矿叠加，形成了中型寨郎沟锰矿床。

综上所述，这种富锰热水温度可能比较高，结合以往许多岩浆型（或岩浆热液型）矿床中多发育有隐爆角砾岩，两者所表现的特点又具有一定相似性，推测寨郎沟锰矿成矿与富锰气液有关可能更为合理。在该南华纪锰成矿带内其它典型矿床中，如大塘坡锰矿床中，周琦等（2013）[8]研究认为其围岩和矿石表现出气泡状构造、渗漏管构造、底辟构造等构造和透镜状白云岩等特点。因此，笔者目前认为寨郎沟锰矿床属古天然气渗漏沉积成矿。

菱锰矿和透镜状白云岩形成的简要化学过程如下：

2HCO3-+ Mn2+→ MnCO3+CO2+H2O（菱锰矿）

4HCO3-+Mg2++ Ca2+→ MgCa［CO3］2+ 2CO2+2H2O（白云岩）

6 控矿因素分析

6.1 构造控矿

扬子地块东南缘南华纪锰成矿带（俗称“大塘坡式锰矿”）成矿与Rodinia超大陆裂解有关，成矿带内锰矿床基本分布于区域NE-SW向深大断裂所控制的裂谷盆地中（图1）。

6.2 沉积环境

寨郎沟锰矿床分布于次级地堑盆地松桃李家湾-高地-道坨地堑盆地中，大致处于该地堑深水盆地的中心，此部位水动力条件弱，有利于巨厚炭质页岩形成，为菱锰矿成矿提供了有利条件。

6.3 岩性控矿

寨郎沟锰矿的含矿岩系为炭质页岩，少量为粉砂质页岩。从矿体剖面图可知（图4），矿体呈层状、似层状，与围产状一致，锰矿体厚度与炭质页岩厚度成正相关，向NE方向炭质页岩变厚，而锰矿体亦逐渐变厚，锰矿品位相对增高。从锰矿体赋存岩性特征看，矿体中部主要赋存于炭质页岩中，向四周粉砂含量增多，碳质减少，锰含量亦降低，直至过渡转变为粉砂质页岩，基本不含锰。

上述特征说明，锰矿矿体展布与含锰岩系的岩性组合特征及其厚度关系密切。

7 找矿标志

7.1 地层、岩性标志

寨郎沟锰矿及附近区域上该类锰矿均产于含锰岩系的下部，为直接标志。与此同时含锰岩系不是炭质页岩时，通常无锰矿体存在。

7.2 沉积相标志

成锰盆地沉积物通常具有分带性，从中心到边缘：首先为炭质页岩同菱锰矿组合，其次炭质页岩同含锰白云岩透镜体组合，再次为含粉砂质同炭质页岩组合，菱锰矿产于炭质页岩同菱锰矿组合中。

7.3 构造环境标志

古构造往往控制着该类成锰盆地的分布，随着Rodinia超大陆裂解，扬子地块东南缘形成一系列断陷—隆起构造，呈北东及北北东向。断陷—隆起构造其间产生次级古断裂，呈北东东向，控制了成锰盆地的形成与分布，故而找到该类古构造就有可能找到锰矿床 。