常 昊

（中國(guó)冶金地質(zhì)總局西北地質(zhì)勘查院，陜西 西安 710119）

巴山錳礦帶是陜西主要產(chǎn)錳地之一，目前已發(fā)現(xiàn)（開(kāi)發(fā)）錳礦的主要位于其中帶（優(yōu)質(zhì)錳礦帶）的屈家山錳礦、石堡山錳礦、栗子埡錳礦、水晶坪錳礦等中小型錳礦床，其東帶為高磷錳礦帶，在陜西境內(nèi)僅發(fā)現(xiàn)有麻柳壩錳礦一處。而該高磷錳礦帶南延至重慶境內(nèi)已發(fā)現(xiàn)有高燕、修齊、大渡溪等錳礦床，礦石特征與麻柳錳礦相似，并已開(kāi)發(fā)利用。本文通過(guò)對(duì)麻柳錳礦地質(zhì)背景、礦體、礦石特征等闡述，總結(jié)了錳礦分布規(guī)律，并對(duì)礦床成因進(jìn)行了初步探討，為錳礦的開(kāi)發(fā)及合理應(yīng)用提供參考。

1 錳礦地質(zhì)特征

1.1 礦區(qū)地質(zhì)背景

大地構(gòu)造屬揚(yáng)子地臺(tái)、秦嶺褶皺系兩大構(gòu)造單元交界處，區(qū)內(nèi)出露地層震旦系下統(tǒng)陡山沱組（Z1bd）、震旦系上統(tǒng)燈影組（Z2bdn）、早古生界寒武系下統(tǒng)石牌組（∈1s），均為淺海相碳酸鹽巖建造和碎屑巖建造。陡山沱組第三巖性段為錳礦賦礦層位，巖石沉積特征很明顯，受動(dòng)力作用影響，巖石中可見(jiàn)有揉皺，碎裂現(xiàn)象。區(qū)內(nèi)褶皺斷裂極為發(fā)育，褶皺主要有銀紅溝背斜和何家灣向斜，礦體相態(tài)嚴(yán)格受地層及褶皺控制。兩條區(qū)域大斷裂大巴山斷裂、鎮(zhèn)巴大斷裂控制著含錳地層的分布，次級(jí)斷裂多為褶皺后形成的，且多沿褶皺軸部分布。

1.2 含錳巖系特征

麻柳錳礦屬“城口式”錳礦，震旦系下統(tǒng)陡山沱組第三巖性段為含錳層位，主體巖性均為白云質(zhì)頁(yè)巖，夾薄-中薄層狀白云巖，厚16.4m～25.0m。下部一般分布有厚0.45m～9.10m，具條帶狀特征含磷白云質(zhì)頁(yè)巖層，含磷白云質(zhì)頁(yè)巖層下部緊鄰為錳礦層，厚0.5m～1.95m。礦層嚴(yán)格受此含錳層位控制，正常產(chǎn)出時(shí)，上盤為含磷白云質(zhì)頁(yè)巖，下盤為白云質(zhì)頁(yè)巖；礦體隨地層發(fā)生褶皺、倒轉(zhuǎn)，礦體發(fā)生倒轉(zhuǎn)部位，下盤為含磷白云質(zhì)頁(yè)巖，上盤為白云質(zhì)頁(yè)巖。

1.3 礦體特征

1.3.1 礦體產(chǎn)出特征

麻柳錳礦，按其礦體空間分布劃分為銀紅溝、桃園溝、青樹(shù)灣三個(gè)礦段，以銀紅溝錳礦為最多，規(guī)模較大。區(qū)內(nèi)通過(guò)槽探、坑探、鉆探等工程共圈出錳礦體20余條，總體呈北西-南東向展布，長(zhǎng)度100m～1030m不等，厚度一般0.4m～1.61m，Mn品位10.69%～17.93%。錳礦床總的特點(diǎn)是：礦體數(shù)量多，連續(xù)性好，但錳品位低，厚度小。礦體受構(gòu)造影響大，特別是褶皺使礦體在水平方向彎曲，而且在垂向上也彎曲如蛇形狀，且礦體由上部到深部錳品位有變貧的趨勢(shì)。以下就III4號(hào)礦體、XI號(hào)礦體特征簡(jiǎn)述。

III4號(hào)礦體：基本呈一單斜層產(chǎn)出，礦體長(zhǎng)約660m，厚度0.45m～1.64m，平均厚度0.77m，厚度變化系數(shù)Vm為40.61%，呈層狀產(chǎn)出，礦體形態(tài)復(fù)雜程度屬簡(jiǎn)單—中等變化。Mn品位9.20%～21.23%，平均品位15.12%,品位變化系數(shù)Vc為20.91%，礦化連續(xù)，品位分布均勻。P含量0.48%～0.57%，P/Mn0.03～ 0.29，SiO2含 量 8.05% ～ 35.40%，TFe含 量0.50%～2.55%。礦體傾向230°～250°，傾角52°～65°。

XI號(hào)礦體：礦體向北東方向倒轉(zhuǎn)，向南西傾斜，總體沿313°走向方向斷續(xù)展布。礦體長(zhǎng)約1030m，厚度0.50m～1.15m，平均厚度0.78m，厚度變化系數(shù)25.06%，厚度穩(wěn)定，礦體形態(tài)復(fù)雜程度簡(jiǎn)單；Mn品位12.73%～22.09%，平均品位16.43%，品位變化系數(shù)18.37%，品位分布均勻。P含量0.47%～2.20%，SiO2含量14.70%～40.82%，TFe含量1.50%～3.46%。礦體傾向210°～230°，傾角54°～69°，礦體被次級(jí)褶皺復(fù)雜化，形成一系列的傾伏背斜。

1.3.2 礦石特征

（1）物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)。原生錳礦石：礦石新鮮面為灰黑色，以碳酸錳為主，錳的氧化物極少。碳酸錳礦物有錳白云石、菱錳礦、錳方解石，含量約67.2%，錳的氧化物以硬錳礦為主，次之為褐錳礦。脈石礦物主要有白云石、石英、方解石、冰長(zhǎng)石及少量黃鐵礦等。錳白云石呈粒狀鑲嵌連生、板條狀結(jié)構(gòu)，菱錳礦具球粒狀結(jié)構(gòu)、同心圓狀結(jié)構(gòu)；礦石具塊狀構(gòu)造、變余紋層狀、層狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造。由于白云石等碳酸鹽類礦物與含錳礦物的物化性質(zhì)相近，Ca、Mg、Mn的相互類質(zhì)同象替換構(gòu)成了一系列過(guò)渡礦物，使碳酸鹽礦物中均含有錳，構(gòu)成以錳白云石、菱錳礦等組成的含錳碳酸巖系列礦物。

氧化錳礦石：主要為軟錳礦、方解石、少量黃鐵礦等組成。軟錳礦，含量25%，灰黑色，顆粒細(xì)小，多呈條紋條帶狀與方解石混雜一體，巖石中分布不均勻，推測(cè)為碳酸錳氧化蝕變后產(chǎn)物。

（2）礦石化學(xué)成分。礦區(qū)內(nèi)錳礦石的主要化學(xué)成分是：錳、硅、鋁、鈣、鎂、鐵、磷等（表1），礦石化學(xué)組分分布基本均勻，礦石有益組分是錳，有害組分是磷、硅、鐵。

錳（Mn）：波動(dòng)于12.0%～17.0%之間，全礦床平均錳品位為15.49%，屬一個(gè)低品位錳礦床。錳含量沿走向上變化總體有礦體中間品位富，而向邊部變貧的特點(diǎn)。

磷（P）：該礦床磷含量較高，一般為0.20%～1.50%,平均為0.86%，磷錳比為0.006～0.26，為高磷錳礦床，但磷的含量分布不均，地表含量偏高，偏高原因是地表錳礦石經(jīng)風(fēng)化淋濾，磷相對(duì)富集造成，磷錳地表與深部均呈現(xiàn)出磷隨錳增加而降低的反消長(zhǎng)關(guān)系。

表1 礦石主要化學(xué)成分一覽表

硅（SiO2）：SiO2含量波動(dòng)于4.36%～27.51%之間，全礦床平均含量12.27%，Mn/Fe為16.0。南部桃園溝礦段SiO2含量較銀紅溝礦段高的特點(diǎn)。

全鐵（TFe）：TFe含量低，波動(dòng)于0.35%～2.95%之間，平均為0.89%，在礦石中分布均勻穩(wěn)定。從全分析資料知，全礦床FeO平均含量0.16%，F(xiàn)e2O3平均含量2.19%，F(xiàn)e2O3比FeO高出5倍～15倍，顯示出以氧化為主的特征。

1.3.3 礦石類型

（1）礦石自然類型：為碳酸錳礦石。

（2）礦石工業(yè)類型：礦石含Mn15.49%；P含量為0.86%，P/Mn為0.056；全鐵含量平均0.89%，Mn/Fe為6.0；其堿度（CaO+MgO）/（SiO2+Al2O3）為1.62，為堿性礦石，因此確定該礦床礦石類型屬于高磷低鐵堿性碳酸貧錳礦石。

1.3.4 礦體圍巖特征

靠近礦體部分圍巖含錳1%～6%，遠(yuǎn)離礦體的部分含錳逐漸減低至1%以下。據(jù)圍巖化學(xué)分析顯示：SiO2含量較高，一般在10%～40%之間；錳一般0.60%～5.62%；磷含量為：白云質(zhì)頁(yè)巖一般為1%～2%，含磷白云質(zhì)頁(yè)巖一般4%～8%，（CaO+MgO）/（SiO2+Al2O3）為0.82；Ka2O含量為0.64%、Na2O含量為0.16%；Fe2O3的含量為FeO含量的8.76倍，顯示出氧化高于還原的特點(diǎn)。

1.4 錳礦分布規(guī)律

（1）據(jù)侯宗林、薛友智對(duì)揚(yáng)子地臺(tái)周邊錳礦分布規(guī)律研究:晚震旦世是高磷成礦期，高磷錳礦主要分布在揚(yáng)子陸塊東南緣（湘黔川鄂）和北緣（大巴山～龍門山）。晚震旦世以后，先期生成的火山碎屑巖經(jīng)長(zhǎng)期風(fēng)華，此時(shí)地勢(shì)平坦，氣候溫暖潮濕，以風(fēng)化的巖石中的磷、錳呈膠體溶液被腐植質(zhì)保護(hù)著進(jìn)入海中，隨著海水電解度增大，護(hù)膠質(zhì)分解，錳、磷等先后沉積下來(lái)。該時(shí)期錳礦的富集過(guò)程，頁(yè)巖層位的阻隔對(duì)于錳的溶解與淋濾形成良好的天然屏障。

（2）錳礦床中的含磷量和P/Mn比值變化，都具有比較明顯的時(shí)空規(guī)律性，即不僅在成礦期磷、錳沉淀時(shí)序上有可能通過(guò)相當(dāng)徹底的分異作用，形成磷錳分層沉積，而且在礦帶或礦床的一定空間范圍內(nèi)，也存在著錳、磷互為消長(zhǎng)的分離趨勢(shì)。

（3）麻柳錳礦受沉積環(huán)境控制明顯，由于其遠(yuǎn)離海岸線位于灘前相帶，海水較深為還原環(huán)境，成礦巖系為黑色炭質(zhì)泥巖序列，形成了磷錳礦床（高燕、麻柳壩等）。

（4）麻柳錳礦嚴(yán)格受地層控制，產(chǎn)于震旦系陡山沱組頂部的深灰色頁(yè)巖和黑色碳質(zhì)頁(yè)巖內(nèi)，錳礦層由薄層狀菱錳礦夾頁(yè)巖條帶構(gòu)成，菱錳礦各分層之間為含磷黑色頁(yè)巖或磷塊巖相隔。礦體呈層狀，產(chǎn)狀與圍巖一致并隨地層產(chǎn)狀變化而變化。

1.5 礦床成因探討

（1）黃金水等通過(guò)對(duì)中國(guó)海相錳礦床進(jìn)行系統(tǒng)的地質(zhì)研究，認(rèn)為錳成礦具有相似的地球化學(xué)旋回，不同來(lái)源的錳在海水中不斷富集，錳在沉積盆地中的沉積、錳與磷的分離、含錳沉積物后期成巖成礦作用。許效松研究指出，震旦紀(jì)錳礦床主要產(chǎn)于揚(yáng)子板塊北東大陸邊緣，圍繞板塊呈不連續(xù)的帶狀分布，主要錳質(zhì)來(lái)源為盆地內(nèi)的地下熱水。

（2）據(jù)侯宗林、薛友智關(guān)于海相錳礦成礦規(guī)律中磷、錳分離規(guī)律，指出PH=7.78是磷酸鈣沉淀與菱錳礦沉淀的一條重要的分界線，這對(duì)于菱錳礦來(lái)說(shuō)相當(dāng)于酸堿度“閥值”，即：當(dāng)PH＜7.78時(shí)菱錳礦不可能發(fā)生沉淀，而磷酸鈣卻可以在菱錳礦不能沉淀的很大范圍內(nèi)(PH=4.46～＜7.78)沉淀。麻柳錳礦含磷較高的現(xiàn)象，顯示形成該磷錳礦在一個(gè)弱酸性向堿性過(guò)渡的個(gè)環(huán)境。

（3）錳在酸性環(huán)境下表現(xiàn)有易于溶解的性質(zhì)，麻柳錳礦的礦體從近地表向深部，其礦石中Mn的品位有變貧趨勢(shì)，礦石表現(xiàn)為由堿性向酸性的過(guò)渡，亦說(shuō)明在沉積時(shí)該地區(qū)的沉積環(huán)境經(jīng)歷了一個(gè)從酸性到堿性的過(guò)程。

（4）巴山錳礦帶發(fā)育在穩(wěn)定的上揚(yáng)子碳酸鹽臺(tái)地與活躍的秦嶺海盆之間的過(guò)渡帶或斜坡上，此處不僅是構(gòu)造的活動(dòng)帶同時(shí)也是良好的成礦帶，麻柳錳礦所處巴山錳礦帶南部的沉錳洼地即表現(xiàn)為具有盆地斜坡性質(zhì)，該沉錳洼地沉積環(huán)境基本屬弱還原化—弱氧環(huán)境，且為具有盆地斜坡性質(zhì)的淺灘相帶，相對(duì)封閉，利于錳的沉積。

綜上，認(rèn)為麻柳錳礦床為淺海相沉積的錳礦床，由成巖成礦作用形成，成礦過(guò)程中，沉積環(huán)境經(jīng)歷了從酸性到堿性，還原到氧化的轉(zhuǎn)化，錳質(zhì)來(lái)源可能與熱水活動(dòng)有關(guān)。

2 結(jié)論

（1）麻柳錳礦為一高磷、低品位，淺海相沉積的碳酸錳礦床。

（2）錳磷的沉積具有多期性，正常沉積序次為Mn—P，錳磷沉積空間上互相迭置，以錳開(kāi)始，以磷告終。

（3）錳礦層高磷特點(diǎn)以及錳、磷含量互為消長(zhǎng)，說(shuō)明錳磷沉積具同一性，但又互相干涉。

（4）麻柳錳礦床成礦過(guò)程中，沉積環(huán)境經(jīng)歷了為從酸性到堿性，還原到氧化的轉(zhuǎn)化，錳質(zhì)來(lái)源可能與熱水活動(dòng)有關(guān)。

注釋：

中國(guó)冶金地質(zhì)總局西北地質(zhì)勘查院.2014.陜西省紫陽(yáng)縣麻柳鎮(zhèn)銀紅溝-桃園溝錳礦資源儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告[R].

中國(guó)冶金地質(zhì)勘查工程總局西北地質(zhì)勘查院.2005.陜西紫陽(yáng)—略陽(yáng)優(yōu)質(zhì)錳礦資源調(diào)查評(píng)價(jià)報(bào)告[R].