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        貴州省水城區(qū)錳礦礦床地質(zhì)特征及找礦潛力分析

        2022-09-12 10:50:08代啟先
        礦業(yè)工程 2022年4期
        關(guān)鍵詞:氧化錳錳礦石含錳

        代啟先 尚 榮

        (貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局二總隊(duì),貴州 六盤水 553004)

        0 引言

        在現(xiàn)代工業(yè)中,錳及其化合物應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。我國(guó)錳礦資源尤其是富錳資源嚴(yán)重缺乏,錳礦產(chǎn)品供不應(yīng)求[1]。經(jīng)綜合分析研究,水城區(qū)錳礦賦存層位均為二疊系陽(yáng)新統(tǒng)茅口組第二段( P2m2)的含錳灰?guī)r,礦床特征相似,面積分布較廣,在淺部地段已開(kāi)展過(guò)零星找礦勘查工作,其中以水城區(qū)宏運(yùn)錳礦工作程度較為系統(tǒng)全面。目前已發(fā)現(xiàn)大小錳礦床9個(gè)(見(jiàn)圖1),取得了不同程度的地質(zhì)找礦效果。因此,本文旨在通過(guò)全面收集研究區(qū)地質(zhì)及礦產(chǎn)資料的基礎(chǔ)上,初步分析研究區(qū)成礦地質(zhì)背景、巖相古地理環(huán)境、礦床地質(zhì)特征、富集規(guī)律及找礦潛力,為進(jìn)一步找礦工作提供一定的理論依據(jù)。

        圖1 水城區(qū)錳礦分布示意圖

        1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景

        研究區(qū)大地構(gòu)造位于羌塘-揚(yáng)子-華南板塊-揚(yáng)子陸塊-上揚(yáng)子地塊-威寧隆起及六盤水裂陷槽(六盤水北西向褶斷帶)[2]。

        2 巖相古地理特征

        據(jù)貴州大區(qū)域范圍內(nèi)的宏觀研究,將二疊系陽(yáng)新統(tǒng)茅口期沉積相劃分為碳酸鹽臺(tái)地相,其中又可分為臺(tái)盆相、半局限臺(tái)地相、開(kāi)闊臺(tái)地相、臺(tái)地邊緣礁灘相、臺(tái)緣斜坡相、深水盆地相(見(jiàn)圖2)。研究區(qū)錳礦均產(chǎn)于臺(tái)盆相內(nèi)。據(jù)研究 ,該臺(tái)盆水深較大,發(fā)育了一套硅質(zhì)巖組合沉積 ,而該臺(tái)盆周圍為淺水半局性臺(tái)地相。貴州二疊系陽(yáng)新統(tǒng)茅口晚期錳礦分布[3]見(jiàn)圖3。

        1-泥晶灰?guī)r夾硅質(zhì)泥晶灰?guī)r組合;2-硅質(zhì)巖組合;3-生物泥晶灰?guī)r組合;4-礁灰?guī)r組合;5-灰?guī)r-礫屑灰?guī)r組合;6-含生物泥晶灰?guī)r-含硅質(zhì)泥晶灰?guī)r組合;7-半局限臺(tái)地相;8-臺(tái)盆相;9-開(kāi)闊臺(tái)地相;10-臺(tái)地邊緣礁灘相;11-臺(tái)緣斜坡相;12-深水盆地相;13-巖相界線;14-海侵方向

        圖3 貴州二疊系陽(yáng)新統(tǒng)茅口晚期錳礦分布圖

        3 礦床地質(zhì)特征

        3.1 地層

        礦區(qū)出露地層由老至新有二疊系陽(yáng)新統(tǒng)棲霞組(P2q)、二疊系陽(yáng)新統(tǒng)茅口組(P2m)、二疊系樂(lè)平統(tǒng)峨嵋山玄武巖組(P2-3em)及第四系(Q)。其中,茅口組為該區(qū)錳礦的含礦層位?,F(xiàn)由老至新對(duì)各地層特征描述如下:

        二疊系陽(yáng)新統(tǒng)棲霞組(P2q):上部為灰色、深灰色中至厚層灰?guī)r,常含有燧石結(jié)核;中部為淺灰、灰色厚層狀白云質(zhì)斑狀灰?guī)r;下部為淺灰、灰黑色厚層-塊灰?guī)r,含燧石結(jié)核,層間夾黑色頁(yè)片狀泥灰?guī)r。厚130~250 m。

        二疊系陽(yáng)新統(tǒng)茅口組(P2m):根據(jù)巖性特征分為兩段。茅口組第一段(P2m1):上部為深灰色厚層至塊狀灰?guī)r夾中厚層灰?guī)r,局部見(jiàn)燧石團(tuán)塊;下部為淺灰色厚層至塊狀灰?guī)r。厚277~350 m。茅口組第二段(P2m2):上部為深灰色薄至中厚層泥灰?guī)r,局部夾灰色中厚層生物灰?guī)r,厚54.71~65.86 m;中部為灰色薄至中厚層細(xì)晶灰?guī)r夾深灰色薄層含錳灰?guī)r,厚7.22~15.10 m,其中頂為一層厚0.64~0.90 m 深灰色層紋狀碳酸錳礦層,區(qū)內(nèi)較穩(wěn)定,表淺部局部為氧化錳礦;下部為灰、淺灰色薄至中厚層細(xì)晶灰?guī)r夾燧石層,厚33.40~45.20 m。該層總厚為95.33~126.16 m。

        二疊系陽(yáng)新統(tǒng)-樂(lè)平統(tǒng)峨嵋山玄武巖組(P2-3em):上部為深灰色、灰綠色拉斑玄武巖,夾多層雜色凝灰?guī)r及少量玄武質(zhì)熔巖集塊巖、玄武質(zhì)火山角礫巖、玄武質(zhì)凝灰熔巖等;中部為深灰色、灰綠色厚層至塊狀拉斑玄武巖,部分地區(qū)夾少量玄武質(zhì)熔巖角礫巖、凝灰?guī)r等火山碎屑巖;下部為深灰色玄武質(zhì)熔巖集塊及深灰色拉斑玄武巖,近底部30 m夾一層厚15 m 深灰色薄層泥質(zhì)灰?guī)r透鏡體。厚度大于400 m。

        第四系(Q):以黃色及黃灰色殘、坡、洪積物為主,主要由粘土、亞粘土、腐植土及砂、礫石等組成。厚0~69.90 m。

        3.2 構(gòu)造

        區(qū)內(nèi)構(gòu)造較簡(jiǎn)單,以斷層為主,褶皺不發(fā)育。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要呈北東向展布,傾角55°~80°,以逆斷層為主,其次為正斷層。對(duì)整個(gè)礦體的形態(tài)復(fù)雜程度、穩(wěn)定程度無(wú)明顯影響。

        3.3 礦體特征

        礦體控制深度從地表露頭至+1 300 m標(biāo)高,傾向延深控制大于1 000 m。礦體總體呈層狀、似層狀、透鏡狀沿含礦地層呈單斜產(chǎn)出,產(chǎn)狀與圍巖一致。礦層傾向北西,局部為北,傾角10°~20°,局部達(dá)40°。礦體單工程真厚度0.58~1.14 m,變化系數(shù)為11%~22%,礦體厚度分布均勻,礦體形態(tài)復(fù)雜程度屬簡(jiǎn)單類型。單工程礦體特征分布見(jiàn)圖4。

        圖4 單工程礦體特征分布圖

        3.4 礦石特征

        研究區(qū)內(nèi)錳礦石自然類型有氧化錳礦石和碳酸鹽錳礦石兩類:若氧化錳比例>50%,則礦石類型為氧化錳礦石;其余為碳酸錳礦石。

        氧化錳礦石主要分布在近地表氧化帶,傾向延伸平均約100 m;礦石礦物主要為軟錳礦,次為含錳方解石;脈石礦物主要為方解石。碳酸鹽錳礦石主要分布在深部;礦石礦物主要為含錳方解石,次為含錳白云石。

        礦石結(jié)構(gòu)主要為細(xì)-粉-微-隱晶級(jí)它形粒狀晶體結(jié)構(gòu),構(gòu)造以條帶狀和層紋狀、透鏡狀為主。

        通過(guò)區(qū)內(nèi)組合分析測(cè)試,氧化錳礦石和碳酸鹽錳礦石中有益組分為Mn,主要有害組分為P,其它組分為 Fe、SiO2、CaO、MgO、Al2O3、燒失量。

        氧化錳礦石各組分含量為:Mn 11.57%~38.90%、Fe 0.80%~2.60%、P 0.01%~0.06%、SiO24.71%~36.98%、CaO 2.90%~30.72%、MgO 0.22%~9.99%、Al2O30.27%~1.64%、燒失量15.65%~36.23%。礦體品位變化系數(shù)為45%,有益組分分布均勻,主要有害組分P含量低。

        碳酸鹽錳礦各組分含量為:Mn 8.22 %~12.89%、Fe 0.90%~1.25%、P 0.01%~0.05%、SiO26.5%~13.6%、CaO 28.83%~33.54%、MgO 3.24%~8.88%、Al2O30.22%~0.94%、燒失量 31.46%~36.89%。礦體品位變化系數(shù)為14%,有益組分分布均勻,主要有害組分P含量低。

        氧化錳礦石和碳酸鹽錳礦石各組分含量見(jiàn)表1、表2。

        表1 氧化錳礦石組合分析表 %

        表2 碳酸鹽錳礦石組合分析表 %

        礦區(qū)內(nèi)氧化錳礦石中W(P)/W(Mn)比值在 0.0004~0.0016 之間,平均為 0.0010,屬低磷礦石;W(CaO+MgO)/W(SiO2+Al2O3)比值在 0.08~8.18 之間,平均為 2.74,屬堿性礦石;W(Mn)/W(Fe)比值介于 10.09~16.36 之間,平均為 13.35,屬低鐵錳礦石。

        礦區(qū)內(nèi)碳酸鹽錳礦石中W(P)/W(Mn)比值在 0.0005~0.0062 之間,平均為 0.0028,屬低磷礦石;W(CaO+MgO)/W(SiO2+Al2O3)比值在 2.41~5.80 之間,平均為 3.87,屬堿性礦石;W(Mn)/W(Fe)比值介于 7.22~11.72 之間,平均為 9.07,屬低鐵錳礦石。

        因此,礦區(qū)內(nèi)錳礦石工業(yè)類型屬于低磷低鐵堿性含錳灰?guī)r碳酸錳及氧化錳礦石,見(jiàn)表3、表4。

        表3 氧化錳礦石相關(guān)組分比值表 %

        表4 碳酸鹽錳礦石相關(guān)組分比值表 %

        3.5 礦體圍巖及夾石

        經(jīng)地表露頭、山地工程及鉆孔工程揭露,礦體主要賦存于二疊系陽(yáng)新統(tǒng)茅口組第二段(P2m2)中部近頂部的含錳灰?guī)r中;礦層直接頂板為灰黑、深灰色薄層泥質(zhì)灰?guī)r,層紋狀構(gòu)造特別發(fā)育,厚54.71~65.86 m,含Mn 0.10%~0.68%,平均含Mn 0.25%;礦層直接底板為灰色薄至中厚層細(xì)晶灰?guī)r夾灰色薄層含錳灰?guī)r,厚33.40~45.20 m,含Mn 0.52%~3.94%,平均含Mn 1.52%。

        礦體厚度較薄,礦體中不含夾石。

        3.6 礦床共(伴)生礦產(chǎn)綜合評(píng)價(jià)

        由化學(xué)全分析結(jié)果可知,錳礦石中含 Co、Ni、Cu、Pb、Zn、Au、Ag、 B、S 等元素,各元素含量見(jiàn)表5。經(jīng)分析,各伴生元素含量均未達(dá)到伴生組分綜合評(píng)價(jià)參考指標(biāo)要求,無(wú)可進(jìn)行綜合利用的共(伴)生礦產(chǎn)。

        表5 錳礦石伴生組分分析結(jié)果表 %

        4 找礦潛力分析

        研究區(qū)工作程度較低,對(duì)已發(fā)現(xiàn)的礦體控制深度主要為地表50 m左右,礦體深部及外圍尚未開(kāi)展系統(tǒng)的勘查工作。根據(jù)研究分析,可初步得出水城區(qū)錳礦的富集規(guī)律與巖相古地理、峨眉地幔熱柱活動(dòng)、古構(gòu)造及后期風(fēng)化作用等方面有關(guān)。

        1)錳礦與巖相古地理的關(guān)系。研究區(qū)位于二疊系陽(yáng)新統(tǒng)茅口期臺(tái)盆相內(nèi),水深較大,發(fā)育了一套薄至中厚層細(xì)晶灰?guī)r夾燧石層等硅質(zhì)巖組合沉積,硅質(zhì)巖體的存在,提供較穩(wěn)定的儲(chǔ)存物質(zhì)的沉積環(huán)境。

        2)錳礦與峨眉地幔熱柱活動(dòng)的關(guān)系。茅口晚期由于峨眉地幔熱柱活動(dòng) ,云南、四川、 貴州西部開(kāi)始峨眉山玄武巖噴發(fā) , 而在玄武巖噴發(fā)中心的外圍 ,則由于地幔柱上托作用 ,貴州西部被抬升 ,引起斷裂活動(dòng)和熱液活動(dòng) ,熱水 (液 )從深部把錳質(zhì)帶入沉積巖區(qū)[4]。

        3)錳礦與古構(gòu)造及后期風(fēng)化作用的關(guān)系。晚古生代至早白堊世,為海西-印支-燕山構(gòu)造旋回期,地殼抬升,研究區(qū)由海相沉積轉(zhuǎn)為陸相沉積并進(jìn)一步抬升為陸地。含錳地層廣泛裸露于地表,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期氧化、淋濾,在有利地段進(jìn)一步富集形成氧化錳礦。

        研究?jī)?nèi)錳礦石工業(yè)類型屬于低磷低鐵堿性含錳灰?guī)r、碳酸錳及氧化錳礦石,其中以碳酸錳最具規(guī)模,但其品位偏低,低品位碳酸錳礦可采用直接硫酸浸出法處理,優(yōu)化浸出條件以實(shí)現(xiàn)錳、鐵的選擇性浸出[5],以實(shí)現(xiàn)高效、經(jīng)濟(jì)的利用國(guó)內(nèi)貧錳礦資源的目的。

        綜上,研究區(qū)二疊系地層廣泛分布,具有一定的找礦前景。

        5 結(jié)語(yǔ)

        水城區(qū)錳礦賦存于二疊系陽(yáng)新統(tǒng)茅口組第二段( P2m2),礦石類型屬于低磷低鐵堿性含錳灰?guī)r、碳酸錳及氧化錳,厚度及品位變化較小,有用組分分布均勻,有害組分含量低。研究區(qū)位于二疊系陽(yáng)新統(tǒng)茅口期臺(tái)盆相內(nèi),提供了較為穩(wěn)定的沉積環(huán)境;茅口晚期由于峨眉地幔熱柱活動(dòng)影響,熱水 (液 )活動(dòng)或早期火山噴氣作用開(kāi)始,形成了一套硅灰泥錳質(zhì)沉積組合;此后經(jīng)過(guò)多期造山運(yùn)動(dòng),地殼抬升,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期風(fēng)化淋濾,進(jìn)而形成氧化錳礦。此類錳礦在研究區(qū)具有一定找礦前景。

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