華力西—印支期海相沉積盆地演化與廣西下雷錳礦床成礦關系探討

覃桂武，劉文安

(1.廣西錫山礦業有限公司，廣西南寧 530022；2.中信大錳礦業有限責任公司大新分公司，廣西大新 532315)

0 前言

加里東運動以后，華南褶皺系與楊子地臺及華夏古陸拼成華南板塊，自泥盆紀起他們開始了統一的演化歷史。在楊子地臺西南緣與華南褶皺結合部位，開始了右江裂谷的巨型“開—合”旋回與成礦，廣西大地構造演化進入了新的階段。沉積盆地是在強烈的晚加里東運動所形成的褶皺基地上形成的。并且與黔南、滇東一起，在大體上構成了統一的滇黔桂淺海盆地。盆地周緣基本上被古陸或剝蝕區所圈限[1]。盆地相帶中封閉條件良好，為低能還原環境，盆地剖面結構表現為單一沉積旋回，具海退相序特點，錳礦層則產于海退期中。

滇黔桂淺海盆地在華力西—印支期是個富錳的沉積盆地，此時，形成了大批大中小型沉積錳礦。從某種意義上說，盆地演化史便是地質構造運動期的海侵海退旋回史。廣西沉積錳礦的形成時代，集中分布在華力西和印支期。

華力西和印支期，是廣西地質歷史發展過程中，比較穩定的階段。此時期的沉積演化由活動的邊緣海沉積轉化為穩定的陸表海沉積，以化學沉積或生物化學沉積為主。在淺海盆地內的差異沉降作用下，形成了若干水下盆地，促進了化學分異作用和錳質的富集。泥盆紀以前的地槽發展階段和中三疊世以后的大陸邊緣活動帶階段，均不具備上述的有利條件。

1 沉積盆地的演化與特點

1.1 廣西華力西—印支期沉積盆地的演化

廣西華力西—印支期沉積盆地的演化，大致可分為3個階段。

1)第1階段

自在早泥盆世至晚泥盆世是沉積盆地的形成時期。泥盆紀初，海侵自南向北，同時向東西方向不斷推進。中晚期海域不斷擴張，除北部江南古陸和東南云開陸地外，廣大地區均被海水淹沒，形成廣闊的淺海盆地。沉積物為單陸屑建造，碳酸鹽建造和含錳硅質巖—碳酸鹽建造，屬穩定型和次穩定型建造系列。此時的沉積盆地內，由于差異升降和斷裂作用，形成臺—盆交錯的布局。在最大海侵轉入海退的泥盆紀晚期，沉積了規模較大的錳礦床及風化型錳礦床的含錳巖層。

2)第2階段

早石炭世至早二疊世，為沉積盆地相對穩定的繼承發展時期。這一時期沉積盆地的面貌大體繼承了晚泥盆世的特點，沉積物以淺海碳酸鹽建造為主，各時期均較發育。盆地的活動性仍表現為差異沉降和局部火山活動，造成臺—盆相間和局部的基性巖漿噴溢。早二疊世末，東吳運動使欽州華力西地槽褶皺回返，同時在桂南地區產生酸性巖漿活動，沉積盆地的大部分地區被抬升，成為廣闊的陸地。早石炭世晚期和早二疊世晚期是此階段的2個主要成錳期。

3)第3階段

該階段為晚二疊世—中三疊世，即印支期旋回，為廣西沉積盆地活動期。自二疊海侵開始，沉積盆地即表現較大的活動性。在沉積盆地東南緣，形成了巨厚層的磨拉石建造，盆地的其他地區，有碳酸鹽建造、陸源碎屑巖建造、硅質巖—火山巖建造等發育。進入早中三疊世，沉積盆地在晚二疊的基礎上，產生了大面積的沉陷，其中以桂西地區最甚，形成了砂泥質復理式、類復理式沉積，并具有深水濁積巖的沉積構造特征。這個時期的桂西地區，實際上已經轉化為地槽活動區(右江印支再生地槽)。在大面積的深海—半深海盆地背景下，在大新一帶區域有淺水碳酸鹽臺地出現。早三疊世晚期在盆地中部，碳酸鹽臺地北緣的深水帶中，有貧碳酸錳礦床形成。中三疊世末的印支運動，是右江再生地槽褶皺回返，繼而使沉積盆地隆起成陸，從而結束了廣西華力西—印支期海相沉積盆地的演化過程。

1.2 廣西沉積盆地的特點

1)沉積盆地發育于晚加里東運動所形成的褶皺基底上，大地構造背景為相對穩定的準地臺。

2)華力西期為沉積盆地的形成和發展期，在這一時期沉積盆地已表現出一定的活動性。盆地的活動性造成盆地內差異性沉降所引起的一系列負向溝槽對于錳礦的沉積，具有明顯的控制作用。

3)印支期為沉積盆地的活化期，盆地大面積沉降，形成再生地槽，深水環境占主導地位。

4)廣西盆地位于2個擠壓帶之間，具有弧間盆地的性質，在拉張作用下，產生擴張及沉降作用，大陸殼分裂，海水侵入，從泥盆紀至三疊紀堆積厚達數千米以碳酸鹽為主的沉積，并伴隨有海底火山成因物質沉積。

2 廣西下雷礦床特征

2.1 礦床地質特征

1)礦床產于晚泥盆世的含錳硅質巖—碳酸鹽建造中，具有明顯的層控特征。

2)礦床產出位置受沉積相帶控制，只產在淺海盆地沉積相帶內。

3)礦床具有顯著巖性控制特征，富礦層主要位于豆鮞狀灰巖中。

4)礦床形成有海底火山的作用，礦物質有火山噴溢物質。

2.2 礦石特征

下雷錳礦經歷了沉積、變質和風化作用3個階段，每個成因階段都有1組不同的礦物組合。第1類是同生沉積形成的，主要是含錳碳酸鹽礦物及與其緊密共生的玉髓、石英、水云母等脈石礦物，廣泛分布于全區碳酸錳礦層中；第2類是錳硅酸鹽礦物，少量氧化錳礦物及其他變硅酸鹽礦物及氧化物，由于變質作用不甚強烈，這類礦物未單獨聚集構成單獨的硅酸錳礦石，而是摻雜散布在碳酸錳礦物間且含量不均的分布在1號、2號礦層中的局部地段，又稱硅酸錳—碳酸錳礦石；第3類是在礦層的近地表氧化帶中，原生的碳酸錳礦物、硅酸錳礦物或含錳灰巖經風化作用次生氧化形成的氧化錳、氫氧化錳、鐵的氧化物和次生石英粘土類礦物。

礦床最典型的礦石便是豆鮞狀碳酸錳礦石，豆鮞狀礦層主要分布于1號礦層底部和上段，2號礦層下段和上段，3號礦層下段，呈韻律層出現[2]。豆鮞狀錳礦層及豆鮞粒錳礦石形成于淺海灘高能環境，鮞粒為主，豆粒較少，大小均勻，顆粒支撐，鮞粒以碎屑為核心，同心紋圈多。

3 沉積盆地演化與礦床成礦關系

3.1 沉積相及古構造與成礦關系

下雷錳礦位于華南褶皺系右江褶皺帶—大明山古拱褶皺束西部的大新凹斷束之西北角，沉積于強烈的晚加里東運動所形成的褶皺基底上。右江褶皺帶在華力西期差異性升降顯著，使海底地形錯落起伏，印支期沉降加劇。相對于隆起或者沉降不大的部位，往往形成淺水碳酸鹽沉積，而由臺向盆或者由盆向臺，沉積物發生急劇變化。下雷淺海盆地是兩側被臺地狹持的窄長線型凹地，作北東向延伸，為海域內的深水區，盆地內發育含浮游生物組合的暗色硅質巖，扁豆狀條帶狀泥質泥晶灰巖，夾錳礦層，厚度一般＜300 m，而兩側臺地及其邊緣的面貌則完全不同，為1套淺色碳酸鹽巖層，厚度近千米，產底棲腕足類和珊瑚化石。古地形、沉積物、古生物群及沉積厚度的急劇變化，推測為同沉積斷裂導致差異性沉降，這便造就了下雷錳礦床特殊的沉積環境。構造差異沉降作用所形成的臺凹，分別發育了不同的沉積相帶，礦床產于晚泥盆世的含錳硅質巖—碳酸鹽建造中，礦體主要賦存于上泥盆統五指山組鮞狀灰巖中，具有明顯的層控特征。沉積相帶的分布及其展布方向受古構造的控制，下雷錳礦床的形態受控于西高東低的向斜構造，具有明顯的方向性，說明晚加里東運動所形成的基底構造對下雷礦床的沉積及形態、規模起決定性控制作用。下雷錳礦晚泥盆世沉積剖面見圖1。

圖1 下雷錳礦晚泥盆世沉積剖面

某些長期活動的深斷裂帶或大斷裂帶，常成為沉積相帶的自然邊界或者位于相變帶附近，控制著兩側不同巖相帶的發育和分布。下雷—靈馬斷裂帶走向北東 60(°)～80(°)，長約 210 km，地表有大小不等的斷裂斷續成群分布，為1條隱伏的斷裂帶。斷裂帶內形成線狀或不規則狀斷陷盆地，發育較深水陸棚沉積相帶，斷裂帶兩側為淺水碳酸鹽沉積。在晚泥盆世時，該斷裂帶就已經形成“地塹式”的盆地相沉積，形成含錳的碳酸鹽巖—硅質巖組合，控制著下雷錳礦床的產出。

因此，華力西—印支期的沉積相及古構造完全控制著下雷錳礦的產出環境及條件。

3.2 地層與成礦關系

地層對下雷沉積錳礦的控制作用主要有3層含義：

1)地層產狀和空間分布對錳礦層的控制

下雷錳礦層在地層中整合產出，一般呈層狀部分為似層狀，與圍巖為同生連續沉積關系。錳礦層的分布、產狀、變化均與地層協調一致，嚴格受錳地層的控制，是沉積地層有機的組成部分。

2)巖性和巖石組合與錳礦層的關系

沉積錳礦床的產生往往與一定的巖石和巖石組合有關，下雷錳礦主要與硅質巖—碳酸鹽巖組合有關，圍巖主要有鈣質硅質泥巖、鈣質泥巖、泥灰巖、硅質灰巖、鈣質硅質巖等混積巖。對于與錳礦密切相關的巖石組合，可歸入硅質巖類、碳酸鹽巖類和泥質巖類為單元的混合質沉積巖系列，即下雷錳礦礦層巖石組合為硅質巖—碳酸鹽巖—泥質巖組合系列[3]。該類巖石組合屬內源沉積巖和陸源細碎屑巖，形成于穩定、低能的凈水環境，而泥質巖的形成為機械分異序列的最終產物，在凈水環境下呈懸浮狀態，加積與內源沉積物中。這是盆地演化相應時期的地質環境條件所造就的結果。

3)地層時代與錳的成礦關系

沉積礦床的形成時代和成礦序列與地殼演化、海水進退、生物興衰以及古氣候的變遷有著密切的因緣關系。因此，某種沉積礦產集中形成于某個時代或幾個時代，并非孤立和偶然的地質事件，而是整個地史演化過程的組成部分。華力西和印支期是廣西地質歷史發展過程中，比較穩定的階段。這時期的沉積演化由活動邊緣海沉積轉為穩定的陸表淺海沉積，差異沉降作用形成水下盆地結構，促進了化學分異作用和錳質的富集，這個時期集中形成錳礦床有一定的必然性，產于晚泥盆世的下雷錳礦，便是在此特殊時期形成的，而晚泥盆世可能便是錳礦床形成的地層時代控礦因素。

4 結語

華力西—印支期是世界錳礦集中形成的時代，下雷獨特的沉積相帶在這個段地質構造運動時期沉積了規模巨大的錳礦床。巨型礦床的形成并非偶然，礦床的形成總是受古地理構造及沉積相的影響。下雷錳礦床的產出受控于晚加里東形成的沉積基底構造，賦礦層位同時也為硅質巖—碳酸鹽巖相所制約，盆地—臺地的構造運動所引起的地層差異性沉降為下雷錳礦沉積與別的礦床不同的主要原因，華力西—印支期海相沉積盆地演化對下雷錳礦的成礦影響是決定性的。

[1]廣西壯族自治區地質礦產局.廣西大新下雷錳礦區地質勘探報告書[R].南寧：廣西地質局第2地質隊，1968.

[2]廣西壯族自治區地質礦產局.廣西錳礦地質[M].北京：地質出版社，1992.

[3]汪金榜.下雷碳酸錳礦床地質特征及成因探討[J].地質與勘探，1987，16(8)，21-23.