(成都理工大學(xué) 四川 成都 610059)

一、研究背景

錳礦作為我國重要戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源，在國民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位。城口地區(qū)是我國錳礦探勘的重要戰(zhàn)略區(qū)塊，也是我國正在實(shí)施的極為重要的錳礦整裝勘查區(qū)塊之一。

城口錳礦總體受“局限臺盆”控制，但礦體連續(xù)性差，透鏡狀分布，受成巖后生期構(gòu)造疊加改造強(qiáng)烈，找礦準(zhǔn)確定位極為困難。通過對重慶城口高燕區(qū)錳礦床地質(zhì)調(diào)查和地質(zhì)勘探重點(diǎn)解決錳礦沉積成礦時期的主要控礦因素問題。重點(diǎn)對巖性(微)相、沉積(微)相、沉積環(huán)境的控礦作用進(jìn)行分析，為找礦勘探提供服務(wù)。

二、區(qū)域地質(zhì)

(一)地理位置。錳礦床比較集中的地帶位于川陜渝交界的大巴山地區(qū),呈帶分布,北起陜西省西鄉(xiāng)縣茶鎮(zhèn),南至重慶市城口縣,總長165km,從東至西延伸15～30km不等，面積遼闊，有許多豐富的礦產(chǎn)資源。重慶市城口高燕錳礦區(qū)位于城巴磷錳礦帶東段的中部,礦區(qū)分布在上揚(yáng)子碳酸鹽臺地與秦嶺海盆之間的過渡帶上,這里是構(gòu)造活動帶,同時也是很好的成礦帶,在這里形成了許多大型金屬礦床。

重慶市城口高燕錳礦區(qū)位于大巴山深大斷裂的南側(cè)，屬于揚(yáng)子地臺與秦嶺地槽的接觸部位,上揚(yáng)子準(zhǔn)地臺北緣巨大坳陷帶內(nèi)[1],揚(yáng)子地臺構(gòu)造主要控制著成礦帶的分布，呈北西-南東向延展,與區(qū)域構(gòu)造線一致。

(二)地層。城口高燕錳礦床賦存在震旦系上統(tǒng)燈影組和震旦系下統(tǒng)陡山沱組的頂部之間，礦石層區(qū)內(nèi)出露的地層總體有：震旦系上統(tǒng)燈影組第一巖性段，第二巖性段，第三巖性段，和震旦系下統(tǒng)陡山沱組第二巖性段，寒武系下統(tǒng)。地層走向 300°,傾向北東，主要含礦地層為震旦系上統(tǒng)陡山沱組。

(三)構(gòu)造。城口錳礦區(qū)的總體呈現(xiàn)為一個向斜褶皺構(gòu)造,寒武系下統(tǒng)地層是向斜核部,震旦系地層分布在兩翼,向斜總體呈北西—南東走向。

(四)巖漿巖。區(qū)內(nèi)出現(xiàn)的巖漿巖較少，巖漿構(gòu)造旋回屬于加里東旋回，前期為超基性—中性巖建造，主要是輝綠巖、輝長巖、輝石巖等；后期為基性—堿性噴出巖建造，主要是花崗斑巖、粗面巖、輝石玢巖等。

三、成礦物質(zhì)來源

錳礦成礦物質(zhì)來源于兩個方面：一是中酸性巖漿巖，以及其它含磷含錳的巖石風(fēng)化產(chǎn)物；二是火山噴發(fā)物。

在地球深部強(qiáng)還原高壓環(huán)境，錳元素隨巖漿、熱液遷移至地殼淺部，由于壓力、溫度驟降,氧逸度大增，錳元素經(jīng)氧化、硫化生成原生錳礦。[2]

南華世后期的澄江運(yùn)動使整個揚(yáng)子地臺整體被抬升，隨后全球氣候逐漸轉(zhuǎn)冷，形成了覆蓋著整個揚(yáng)子板塊的冰川沉積，地臺北緣的南秦嶺海受到當(dāng)?shù)爻练e斷裂控制還有受到城口-房縣沉積斷裂控制，南秦嶺海成為北端淺、南面深的斜坡狀海盆,而且除了海底火山噴發(fā)物質(zhì)外，還有大量冰川沉積提供的陸源物質(zhì),為陡山沱期含錳巖系礦床的形成奠定了大量豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。

隨著海平面高度逐漸抬升，海水由淺變深，水質(zhì)得到改善，有利于海里的藻類生長繁殖。藻類通過粘結(jié)和吸附海底中的錳元素,初步到達(dá)富集的程度，但是距離成礦，并且能夠被開采利用的話，還有相當(dāng)一定的差距，因此成巖作用成為最后的成礦階段，當(dāng)成巖作用完成，才能完成最終成礦。伴隨著沉積作用的進(jìn)一步發(fā)展，部分氧氣開始進(jìn)入含氧量少的盆地，微生物通過有氧呼吸作用釋放出HCO3-,并且使海底介質(zhì)的PH升高，從而使菱錳礦沉淀；再者，在硫酸鹽的作用下細(xì)菌發(fā)生還原作用，進(jìn)一步釋放出更多的HC03-[3]，再次促進(jìn)菱錳礦礦石的繼續(xù)沉淀。

隨著沉積作用開始逐漸進(jìn)入成巖作用階段，微生物因?yàn)榘l(fā)酵作用而發(fā)生自身降解，并生成甲烷，當(dāng)生物死亡后生物遺體還可在氧氣充足的條件下生成不溶性腐殖質(zhì)，對錳進(jìn)行大幅度粘結(jié)和吸附，當(dāng)這些腐殖質(zhì)的含量增加，進(jìn)一步使錳含量迅速提高,并形成富錳元素的碳酸鹽礦物,如菱鐵礦、錳白云石等。

高燕錳礦有機(jī)質(zhì)母源主要為菌藻類等生物,這說明菌藻類等生物在錳礦的形成中占有不可缺少的組成，因此大量藻類遺體賦存在錳礦礦石中。并且由于藻類生物遺體所具有膠體性和還原性，這些性質(zhì)對錳元素的保存起到了良好的作用。Force指出還原型碳酸鹽相是在水體氧化還原界面之下由飽和MnC03的還原性水體交代鈣質(zhì)物而形成原生錳礦。

隨著生物遺體在海底的埋深深度增加，生物有機(jī)質(zhì)的演化程度加深，藻類腐殖質(zhì)遭到破壞，因此對錳元素起保存作用有所減弱。新形成的有機(jī)質(zhì)則具有轉(zhuǎn)移、活化錳元素的能力，可以對富錳的碳酸鹽層進(jìn)行活化作用。同時由于后者的孔隙度大、滲透率高的特點(diǎn)，使得游離在空間的Mn離子聚集在一起形成MnCO3沉淀，形成大量的富錳的碳酸鹽礦物，如菱錳礦、錳白云石等。綜合以上分析，重慶城口高燕地區(qū)錳礦石的成因應(yīng)為原生沉積、碳酸鹽層還原和生物作用三者結(jié)合的產(chǎn)物。

四、控礦性分析

(一)巖性相分析。在高燕地區(qū)，黑色巖系(套)，特別是黑色(炭質(zhì))頁巖常與錳質(zhì)巖共生，錳礦的發(fā)育程度與陸源物質(zhì)供給關(guān)系密切，錳礦的發(fā)育程度與陸源碎屑巖系的發(fā)育程度呈此消彼長的關(guān)系，換而言之，砂、粉砂、粘土供應(yīng)充足，沉積速率大的沉積環(huán)境及巖石組合不利于錳礦形成。

(二)沉積相分析。當(dāng)揚(yáng)子板塊進(jìn)入陡山沱期后，大量的碳酸鹽沉積分布在揚(yáng)子板塊上。陡山沱早期，主要為湖泊相沉積。巖性以頁巖為主，城口地區(qū)為黑色頁巖，中間夾雜了白云巖質(zhì)透鏡體和砂巖，少有黃鐵礦細(xì)晶賦存。灰黑色與淺灰色條帶狀頁巖呈間互存在。

(三)沉積環(huán)境分析。早期該地區(qū)構(gòu)成的障壁海岸沉積環(huán)境。隨著海侵程度加深，海水深度變深，從而使陡山沱中晚期該地區(qū)成為相對滯流的海灣相環(huán)境，在還原環(huán)境的前提下，海水加深有利于錳礦石的富集產(chǎn)出。

結(jié)論

錳礦主要賦存于震旦系下統(tǒng)陡山沱組頂部，主要在黑色巖系和含錳巖系中，以層狀、似層狀、透鏡體狀產(chǎn)出為主，以塊狀、鮞粒結(jié)構(gòu)為主。礦物的組成成分上則是錳白云石和菱錳礦為主。礦石類型以原生碳酸錳礦石為主。礦石構(gòu)造則以沉積成因的層狀、條帶狀構(gòu)造為主，礦區(qū)構(gòu)造較為發(fā)育。

陡山沱組的含礦巖層是頂部的陸源物質(zhì)和在底部的火山碎屑巖的基礎(chǔ)上沉積的。根據(jù)城口錳礦礦區(qū)的各個礦床大小不同，礦體厚度不同，變化較大，礦區(qū)巖相變化較大,可以判斷出該礦是在許多地勢起伏不平的微地貌環(huán)境和海灣滯流環(huán)境下沉積的。

巖性相對錳礦有一定的控礦性。黑色巖系(套)，特別是黑色頁巖常與錳質(zhì)巖共生，錳礦的發(fā)育與陸源物質(zhì)供給關(guān)系密切，一般而言，錳礦與陸源碎屑巖系的發(fā)育程度呈此消彼長的關(guān)系，換而言之，砂、粉砂、粘土供應(yīng)充足，沉積速率大的沉積環(huán)境及巖石組合不利于錳礦形成。

在含礦層中鮞粒結(jié)構(gòu)普遍分布發(fā)育，偶爾可見海綠石,但礦段邊緣的磷元素則含量較低，中間地區(qū)的錳礦中磷含量較高?？傮w在空間分布上錳、磷礦呈層狀間互產(chǎn)出。根據(jù)以上特點(diǎn)和礦段的規(guī)律特征，可以推斷出城口高燕礦區(qū)為淺海沉積環(huán)境,屬于淺海相沉積礦床。