鄭 輝

(四川省冶金地質勘查局六○六大隊，成都 611730)

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四川觀音梁子錳礦床地質特征及找礦意義

鄭 輝

(四川省冶金地質勘查局六○六大隊，成都 611730)

觀音梁子錳礦賦存于寒武系邱家河組中，是龍門山中段在邱家河組中新發(fā)現(xiàn)的工業(yè)錳礦床。通過礦區(qū)勘探工作及室內觀察、測試等手段，對礦區(qū)成礦地質背景、含錳巖系、礦體及礦石礦物特征、礦床成因、找礦前景等方面進行了初步總結分析。研究發(fā)現(xiàn)，觀音梁子錳礦為典型的沉積型錳礦床，礦體呈層狀產于邱家河組三段硅質白云巖中，延伸較穩(wěn)定，嚴格受層位的控制；礦石類型為菱錳礦型，主要由菱錳礦、硫錳礦、水錳礦等組成。早寒武世，龍門山地區(qū)由于地殼拉張裂陷形成深海盆地，在還原環(huán)境下，錳元素與碳酸根直接結合形成碳酸錳礦物，穩(wěn)定的物源、深海還原環(huán)境為錳礦富集提供了有利的成礦環(huán)境。觀音梁子錳礦的發(fā)現(xiàn)，證實了龍門山北段邱家河組含錳層位的存在，為龍門山中段的錳礦找礦提供了契機，同時顯示了寒武系邱家河組具有良好的找錳遠景。

觀音梁子錳礦；寒武系邱家河組；沉積型碳酸錳礦；找礦潛力；四川省

0 引言

四川省的錳礦資源比較豐富，已知錳礦床(點)35處，截止目前共查明資源儲量5 082.67×104t①，具有分布相對集中(主要分布于揚子地臺邊緣)、成礦時代眾多(從震旦紀到三疊紀)、礦床類型簡單(以海相沉積型和海相沉積(變質)型為主)等特點。從礦床成因類型來看，四川省錳礦的分布嚴格受海相沉積地層(震旦系、寒武系、奧陶系和三疊系)的控制[1-3]，其中寒武系是四川省錳礦產出的主要層位之一[2-3]。與錳礦有關的含礦地層、巖相古地理、構造等成為沉積型錳礦床研究的重點。20世紀90年代以來，眾多研究者對揚子地臺周邊的寒武系做了廣泛而深入的研究，建立了比較完善的寒武系格架[1,4-6]，對區(qū)域層序及成礦演化等方面也進行了大量研究，總結了四川省寒武系巖相古地理及成礦演化特征[7-10]。在川西北龍門山茂縣—平武—青川一帶，先后在寒武系邱家河組中發(fā)現(xiàn)了規(guī)模巨大的工業(yè)錳礦，查明錳礦石資源量超過500×104t，目前已被開發(fā)利用，具有重要的經濟價值。近幾年來，在茂縣觀音梁子錳礦區(qū)勘探工作發(fā)現(xiàn)，邱家河組中的錳礦體具有品位較高、成層性好、延伸穩(wěn)定的特點，資源潛力巨大。本文在野外地質工作及相關實驗分析的基礎上，對觀音梁子錳礦床含錳地層、構造、沉積演化、礦體的地質特征進行總結，并對邱家河組含錳地層進行分析探討，以期為今后在該層位中尋找同類錳礦床提供資料和依據。

1 區(qū)域地質背景

圖1 觀音梁子錳礦床大地構造位置圖Fig.1 Geotectonic map of Guanyinliangzi manganese deposit1.逆沖斷層；2.平移斷層；3.滑脫帶；4.推覆體及飛來峰；5.推測單元邊界

觀音梁子錳礦位于上揚子古陸塊與松潘褶皺造山帶兩個構造單元結合部位的后龍門山推覆造山帶中段[11](圖1)，NE向北川—映秀斷裂之北的復地鋪倒轉復背斜南東部、大屋基復式倒轉背斜北西翼。區(qū)內先后經歷了中元古代—新元古代基底形成階段、新元古代—古生代蓋層發(fā)展階段，以及中-新生代推覆造山及前陸盆地沉積演化階段[12-13]，褶皺、斷裂構造發(fā)育，總體呈NE向的展布格局。

區(qū)域出露地層主要為震旦系觀音崖組、水晶組，寒武系邱家河組、油房組，奧陶系陳家壩組以及志留系龍馬溪群、茂縣群(圖2)。區(qū)內構造復雜，構造線總體呈NEE向展布，主要有北川—映秀斷裂帶北部的次級構造九頂山—千佛山逆沖斷層和大屋基復式倒轉背斜。背斜軸向近EW，軸面傾向N，傾角約60°，東段傾沒于千佛山逆沖斷層，其次級褶皺發(fā)育，多為同斜褶皺，呈雁列式排列。千佛山斷層走向NEE向，傾向N，傾角約70°，上盤為志留系茂縣群，下盤為寒武系油房組和奧陶系陳家壩組，斷距在500 m以上。后期的輝綠巖、輝長巖體(脈)等沿著大屋基復式倒轉背斜核部侵入，對邱家河組具有一定的破壞作用。

2 邱家河組巖石組合及沉積演化

在龍門山地區(qū)，邱家河組主要沿北川—映秀斷裂北側呈NE-SW向狹長帶狀展布；在茂縣土門黃水溝一帶，該地層沿著彭灌古陸北側展布，層位穩(wěn)定，出露厚度較大(圖2)。邱家河組為整合于油房組變質砂巖之下，整合或假整合于燈影組白云巖之上的一套海相沉積巖，巖性組合為灰色-灰黑色硅質巖、碳硅質板巖、碳質千枚巖、硅質白云巖、白云巖夾硅質頁巖、碳質頁巖等，底部常見角礫巖，未發(fā)現(xiàn)有效的古生物化石[10]。在茂縣地區(qū)，邱家河組根據巖性組合自下而上分為3段：

下段：下部為黑灰色薄板狀粉砂質泥質微晶灰?guī)r夾硅質頁巖、黑色碳質頁巖，頁巖中夾泥灰?guī)r結核；上部紫色頁巖與灰白色灰?guī)r互層，灰?guī)r單層厚約1～15 mm，頁巖夾層厚度為1～10 mm。本段厚度為200～300 m。

中段：由白云巖組成。下部為灰色中厚層微晶白云巖，上部為假鮞狀、內碎屑狀白云巖，頂部為砂礫狀構造的白云巖。出露厚度為100～200 m。

上段：由硅質巖組成。下部為黑色薄板狀硅質巖為主夾硅質頁巖及黏土頁巖，底部侵入有黃鐵礦化、次閃石化的輝綠巖脈；上部為灰黑色含磷含錳碳質、硅質頁巖夾硅質巖，近頂部夾幾層含磷泥質灰?guī)r或含磷硅質灰?guī)r，也有輝綠巖脈穿插。本段厚100～200 m。部分地層出露在一些山頂部位，巖石風化淋濾作用強烈，含錳地層風化后多孔隙，呈淺褐色，遇雙氧水強烈起泡。

晚震旦世晚期以后，原特提斯洋盆拉張-消減[15]，整個南方處于地殼拉張裂陷階段，產生廣泛海侵，沉積巖相隨之發(fā)生變化。早寒武世早期，后龍門山造山帶處于次深海或深海還原環(huán)境—濱岸或淺海環(huán)境[11,16]，海水來自北西方向[10]；到早寒武世晚期，上揚子地區(qū)開始抬升，后龍門山及其鄰區(qū)也逐漸隆起，海水變淺。對應這2個時期，在龍門山地區(qū)呈NE-SW向延伸的狹長地帶，沉積形成邱家河組和油房組。

圖2 觀音梁子錳礦區(qū)域地質簡圖Fig.2 Regional geological sketch of the Guanyinliangzi manganese deposit1.飛仙關組+銅街子組；2.二疊系上統(tǒng)；3.二疊系下統(tǒng)；4.石炭系；5.總長溝群；6.唐王寨組；7.觀霧山組；8.月里寨群上組；9.月里寨群下組；10.茂縣群第三組；11.茂縣群第二組；12.茂縣群第一組；13.龍馬溪組；14.陳家壩組；15.油房組；16.邱家河組；17.水晶組；18.觀音崖組；19.輝綠巖脈；20.地質界線；21.斷層；22.產狀；23.礦點；24.錳礦床

深海相邱家河組為硅質巖、含碳硅質巖類沉積，根據其巖性組合特征可以看出，在燈影期末的淺水環(huán)境發(fā)生了快速沉降，地層中一般缺乏生物及層理構造，含碳量普遍較高，推測其沉積環(huán)境在平均浪基面之下[7]。早期沉降幅度較大，形成邱家河組下部的深海斜坡亞相沉積，至邱家河中期穩(wěn)定后形成深水盆地亞相沉積，邱家河晚期至油房早期盆地持續(xù)抬升，油房晚期變?yōu)樾逼颅h(huán)境的淺水沉積[10]，沉積了油房組含碳硅質粉砂巖、粉砂巖和粉砂質頁巖。在平武平溪、茂縣土門一帶，沉積物中碳酸鹽巖類含量增多，由硅質灰?guī)r與碳酸鹽錳礦層組成不等厚韻律互層。

3 礦體地質特征

3.1 礦區(qū)含錳巖系特征

觀音梁子錳礦區(qū)的含錳層位為寒武系邱家河組上段(圖3a)，根據地表及鉆孔巖石組合特征，可將邱家河組上段分為2個亞段：

(1)邱家河組上段第一亞段(∈1q3-1)。由多個沉積旋回組成，自下而上依次為：

①硅質白云巖、砂質白云巖夾少量碳質硅質板巖，蝕變?yōu)楣杌?、強方解石化、黃鐵礦化，局部可見石英脈、方解石脈和黃鐵礦，底部為碳質板巖夾條帶狀黃鐵礦。該層厚128～233 m。Ⅳ號礦層賦存于碳酸鹽向碎屑巖過渡帶，底板為碳硅質板巖，含礦巖石為含錳硅質白云巖(圖3b)。

圖3 觀音梁子邱家河組及鉆孔ZK2408巖心特征照片F(xiàn)ig.3 Photographs showing column of Qiujiahe Formation and characteristics of core from drill hole ZK2408

②上部為含錳碳質硅質板巖，局部夾絹云母千枚巖和白云巖透鏡體；中部為含錳硅質白云巖、硅質白云巖、含礫白云巖、砂狀白云巖；下部為硅質白云巖、砂質白云巖夾硅質巖、硅質板巖、碳質板巖。蝕變主要有硅化、強方解石化，局部可見方解石細脈順層分布。該層以底部的硅質巖與下伏灰色中厚層狀白云巖層相區(qū)分。該層厚約151 m。Ⅲ號礦層賦存于該層中，含礦巖石為含錳硅質白云巖(圖3c)。

③由硅質板巖、硅質巖和白云巖組成，方解石細脈發(fā)育，呈細脈狀、樹枝狀，局部可見孔雀石化。厚約253 m。Ⅰ和Ⅱ號礦層賦存于該層中，含礦巖石為含錳硅質白云巖，地表風化后多空隙，呈灰黑色(圖3d)，呈板狀、薄片狀，遇雙氧水強烈起泡。

(2)邱家河組上段第二亞段(∈1q3-2)。由絹云千枚巖和碳質千枚巖組成，局部夾少量粉砂巖。厚約61 m。

3.2 礦體分布特征

礦區(qū)現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)5個錳礦體(圖4)，均以原生菱錳礦為主，地表氧化深度3～5 m，礦體埋深0～332 m。礦體產狀與圍巖產狀基本一致，呈層狀、似層狀或透鏡狀，總體走向NE，傾向315°～336°，傾角39°～59°(圖5)。礦體由北向南劃分出Ⅰ號—Ⅳ號共4個礦層，其中Ⅲ號和Ⅳ號為主礦層，礦體基本特征如下。

①Ⅰ號礦層：出露于礦區(qū)北部，延伸不穩(wěn)定，總長約350 m，鉆探工程控制最大斜深182 m；礦層厚1.21～2.3 m，錳的品位為8.26%～13.64%，平均10.36%；②Ⅱ號礦層：地表出露總長約2 185 m，北端止于F1斷層，礦層走向NE，鉆探控制最大斜深515 m；礦層厚0.71～2.12 m，錳的品位為8.06%～27.64%，平均13.07%；③Ⅲ號礦層：出露于礦區(qū)中部龍?zhí)断獪?，控制長度2 977 m，走向NE，鉆孔控制最大斜深496 m；礦層厚0.88～2.63 m，錳的品位為8.41%～14.94%，平均品位12.31%；④Ⅳ號礦層：出露于礦區(qū)南東部，長度2 409 m，走向NE，鉆孔控制傾向延深830～1 031 m；礦層厚0.63～2.96 m，錳的品位為8.61%～15.68%，平均品位12.30%。整體而言，礦區(qū)錳礦層的出露均順層分布于邱家河組上段中，延伸穩(wěn)定，為典型的層狀礦體。

3.3 礦石礦物特征

3.3.1 礦石特征

由于礦區(qū)次生氧化帶不發(fā)育，礦石類型基本為原生碳酸錳礦石，含少量硫錳礦、水錳礦。礦石主要呈黑色、灰黑色，氧化后為深棕色、褐色，為中粒結構，往往集合成球粒、團粒沿紋層、條帶分布。碳酸錳礦石主要呈紋層狀、條帶狀分布在硅質白云巖中(圖3b，圖3c)，地表可見少量蜂窩狀、土狀、塊狀氧化錳礦石(圖3d)。從Ⅲ號、Ⅳ號礦層中選出代表性錳礦石樣品進行分析，結果顯示，Ⅲ號礦層的w(Mn)= 12.28%～15.36%，平均13.79%，w(Fe)=3.32%～5.92%，w(P)=0.08%～0.31%，w(SiO2)=20.08%～33.85%，P/Mn比值為0.006～0.021，Mn/Fe為2.437～4.027；Ⅳ號礦層的w(Mn)=10.29%～14.17%，平均12.53%，w(Fe)=5.76%～8.18%，w(P)=0.05%～0.30%，w(SiO2)=17.06%～30.98%，P/Mn比值為0.007～0.023，Mn/Fe為1.619～2.347。數(shù)據表明，礦區(qū)內錳礦石主要為高磷中高鐵錳礦石。

3.3.2 礦物學特征

圖4 觀音梁子錳礦區(qū)礦體分布圖Fig.4 Map showing of ore body distribution in the Guanyinliangzi manganese deposit1.寒武系油房組；2.寒武系邱家河組上段第二亞段；3.寒武系邱家河組上段第一亞段；4.震旦系水晶組；5.地質界線；6.斷層；7.產狀；8.礦層編號

通過顯微鏡下鑒定，礦區(qū)主要礦石礦物為菱錳礦、硫錳礦、水錳礦，占70%～90%，其次可見黃鐵礦、褐鐵礦等。菱錳礦粒徑0.001～0.01 mm，微細粒集合體，形成球粒、團粒、條帶，沿紋層分布；水錳礦粒徑0.03～1 mm，呈不規(guī)則粒狀、條紋狀沿紋層分布；光片中可見水錳礦交代菱錳礦，形成篩狀結構；硫錳礦粒徑0.03～1 mm，呈不規(guī)則粒狀、條紋狀沿紋層分布。脈石礦物以碳酸鹽礦物白云石和方解石為主，其次為石英和碳質。

4 礦床成因探討

礦區(qū)錳礦呈層狀、似層狀賦存于寒武系邱家河組上段巖層中，嚴格受層位的控制，為典型的海相沉積錳礦床。早古生代，后龍門山地區(qū)由于地殼拉張裂陷形成斷陷盆地[11]，而盆地的演化與沉積型錳礦則在成礦物質來源、成礦機制和礦體分布規(guī)律等方面都有著密切的關系[1]。早寒武世，上揚子臺地邊緣自北而南由摩天嶺、彭灌古島等互不相連的古陸、島嶼呈串珠狀排列，在龍門山地區(qū)形成一個NE向展布的深海槽，沉積盆地多處于浪基面及碳酸鹽補償面之下較還原的環(huán)境，沉積物中含碳質、硅質，沉積西厚東??；至油房早期，盆地開始抬升，油房晚期變?yōu)闇\海斜坡環(huán)境；早寒武世晚期持續(xù)海退，直至抬升至地表，區(qū)內未再接受沉積(圖6)。從成礦環(huán)境分析，邱家河組沉積時期盆地高水位的硅泥質沉積、滯流還原環(huán)境以及時有出現(xiàn)的海底火山噴氣為錳礦富集提供了有利的古地理環(huán)境[7]。

圖5 觀音梁子錳礦區(qū)8號勘探線剖面圖Fig.5 Geological profile along No.8 exploration line of the Guanyinliangzi manganese deposit1.寒武系邱家河組；2.含錳白云巖；3.硅質白云巖；4.白云巖；5.錳礦體；6.鉆孔及編號

錳碳酸鹽在不同的沉積環(huán)境其形成機制不同，量的單位：wB/%。

表1 觀音梁子錳礦氧化錳礦石化學分析結果Table 1 Chemical analyses of Mn-oxides samples from Guanyinliangzi manganese deposit

圖6 龍門山中段地區(qū)早寒武世地質演化圖(據文獻[10]，略有修改)Fig.6 Map showing geological evolution of the Early Cambrian Epoch in middle Longmenshan area

中生代侏羅紀以來，盡管區(qū)域構造活動較強烈，巖石裂隙發(fā)育，但表生風化淋濾作用及區(qū)域變質作用微弱，對礦物重結晶、氧化有限，未能在地表形成一定厚度的氧化錳礦層。

5 邱家河組的找錳潛力

5.1 區(qū)域錳礦床分布特征

前人根據省內錳礦含礦層位、產出時代、分布特點及已知的典型礦床，將四川省錳礦劃分為5種礦床模式，即虎牙式、轎頂山式、石坎式、高燕式及大白巖式[3]。其中，石坎式錳礦主要分布于龍門山北段，目前查明錳資源儲量500×104t，具有一定的找礦潛力；在龍門山北段有石坎式錳礦點10處(表2)，以馬家山錳礦床為代表，其賦礦層位為寒武系下統(tǒng)邱家河組，為淺海到半深海相碳硅質板巖建造，賦礦巖性為碳酸鹽巖、含錳粉砂巖、碳硅質板巖、千枚巖建造等。礦體呈層狀或似層狀，與頂?shù)装鍑鷰r產狀一致，礦石礦物主要有菱錳礦、錳白云石、軟錳礦、硬錳礦等，錳礦品位w(Mn)=12.62%～34.49%，平均21.49%；地表風化次生富集、品位較高，深部為碳酸錳礦石，品位w(Mn)=15%～20%。從地層分布來看，在龍門山中段邱家河組出露亦較廣(圖7)，而此前未見相關工業(yè)錳礦體報道，此次觀音梁子錳礦床的勘查工作為在龍門山中段尋找錳礦提供了新的契機。

5.2 邱家河組找礦潛力

區(qū)域成礦古地理環(huán)境為深海-半深海環(huán)境，成礦時代為寒武紀，是四川錳礦的重要成礦期[1, 21]。從邱家河組的分布來看，在龍門山北段地層出露較厚、延伸穩(wěn)定，前人對錳礦的勘查投入也主要集中在北段，此前由于區(qū)調資料的不完善以及地形條件等限制，在龍門山中段對該套地層未進行較大比例尺填圖等基礎工作，導致該區(qū)錳礦勘查力度不足，找礦效果不佳。從近幾年對觀音梁子錳礦勘查的結果來看，發(fā)現(xiàn)邱家河組在龍門山中段出露亦較厚，與北段該套地層一起構成沿龍門山構造帶展布的NE向錳礦帶(圖7)，較厚的地層說明具有穩(wěn)定的沉積環(huán)境，有利于錳的富集。區(qū)域化探資料顯示，以錳為特征的組合化探異常分布與邱家河組相吻合，錳異常濃集中心明顯，異常高值區(qū)往往與已知的礦床(點)(如觀音梁子、馬家山等)吻合較好。從礦區(qū)地表和鉆探工程揭露結果看，含錳巖系具有硅質巖、硅質白云巖→含錳硅質白云巖→碳質、硅質板巖的沉積旋回，沉積厚度大、延伸穩(wěn)定，形成多層含錳礦層，因此，從成礦地質條件及礦化特征來看，深部具有找礦的潛力。沿該成礦帶有大量錳礦床(點)存在，通過進一步的地質工作，仍有不斷擴大資源儲量和發(fā)現(xiàn)新產地的潛力。

表2 龍門山北段錳礦床(點)特征①Table 2 Schedule of characteristics of manganese deposit (occurrences) in northern Longmenshan area

圖7 龍門山地區(qū)邱家河組及錳礦分布圖Fig.7 Distribution map showing column of the Qiujiahe Formation and distribution of manganese deposits in Longmenshan areaF1.汶川—茂縣斷裂；F2.映秀—北川斷裂；F3.灌縣—安縣斷裂；F4.青川—平武斷裂1.寒武系油房組；2.寒武系邱家河組；3.新元古界變質雜巖；4.斷裂及編號；5.錳礦床(點)

6 結論

(1)觀音梁子錳礦賦存于寒武系邱家河組上段硅質白云巖中，為典型的沉積型碳酸錳礦；礦體嚴格受地層控制，主要由菱錳礦、硫錳礦、水錳礦等組成，地表可見少量氧化錳礦；礦石品位偏低，但礦體在厚度和延伸方面較穩(wěn)定。

(3)在龍門山地區(qū)邱家河組出露較厚、延伸穩(wěn)定，從成礦地質條件及錳礦化特征來看，該套地層具有深部找礦和發(fā)現(xiàn)新礦產地的潛力。

注釋：

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Geological characteristics of Guanyinliangzi manganese deposit in Sichuan and significance of its prospecting

ZHENG Hui

(ExplorationTeam606ofSichuanMetallurgical&GeologicalExplorationBureau,Chengdu611730,China)

The Guanyinliangzi manganese deposit located in the Cambrian Qiujiahe Formation is a newly discovered industrial deposit in the middle Longmenshan area. Based on geological exploration, laboratory analysis and tests the authors studied the geological background, ore-bearing horizon, ore body and ore mineral characteristics, genesis and prospecting potential of the deposit and summarized that the deposit is a typical sedimentary manganese deposit with ore bodies occurring in layers of siliceous dolomite of Qiujiahe Formation and they are stable in extension, controlled strictly by horizon and is dominated by rhodochrosite ore consisting of rhodochrosite, alabandite and manganite. In the Early Cambrian, a deep sea basin was formed in the Longmenshan area due to the tension of the crust with reducing environment under which manganese compounded directly with carbonic acid root into carbonate manganese ore. The stable source supply and deep-sea reducing environment is a locus of manganese ores. The discovery of Guanyinliangzi deposit proves that a manganese ore horizon occur in the north Longmenshan area and provides a new opportunity for manganese ore prospecting in the middle Longmenshan area and shows good ore prospects in the Cambrian Qiujiahe Formation.

Guanyinliangzi manganese deposit; the Cambrian Qiujiahe Formation; sedimentary manganese carbonate deposit; prospecting potential; Sichuan

2016-07-13； 責任編輯： 余和勇

鄭輝(1969—)，男，高級工程師，1989年畢業(yè)于桂林冶金地質學院地質礦產勘查專業(yè)，主要從事地質礦產勘查工作。通信地址：四川省成都市郫縣一里東街249號；郵政編碼：611730；E-mail：314371747@qq.com

10.6053/j.issn.1001-1412. 2016. 03. 001

P613；P618.32

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