河南省盧氏縣楊樹溝錳礦地質特征及成因分析

張石粉，劉小照，李國勇

(1.河南省礦源地質有限公司，河南三門峽 472000；2.河南省第一地質勘查院，河南南陽 473056)

1 地質背景

1.1 地層

本區(qū)屬秦嶺地層區(qū)北秦嶺地層分區(qū)西峽南召地層小區(qū)[1]。出露地層主要有中元古界秦嶺群和寬坪群、下古生界二郎坪群、中生界三疊系、新生界第四系。

秦嶺群(Pt2qn)和寬坪群(Pt2k)分別出露于區(qū)域的南、北兩側，中間被與巖層走向近于一致的古生界、中生界斷陷帶隔離，兩群地層未見直接接觸。下古生界地層夾于秦嶺群和寬坪群之間狹長斷陷地塊之中。中生界三疊系上統(tǒng)(T3)分布于中生界、下古生界地層小型斷陷盆地的頂部。新生界第四系(Q4)出露于河床及溝谷中(見圖1)。

1.2 斷裂

區(qū)域性大斷裂，呈近東西向和北西西向展布。

1)湯河—瓦穴子—羊坡山斷裂(F1)

該斷裂帶由多條次級斷裂分支復合，組成斷裂束。斷裂帶切穿的巖石主要為中元古界硅質條帶大理巖、云母石英片巖、石英巖、變質石英斑巖等。斷裂帶中充填的巖石為多種動力變質巖石，有碎裂巖、壓性斷層角礫巖、糜棱巖、斷層泥等。大斷裂帶內多見有構造透鏡體和擠壓片理化帶。該斷裂控礦明顯，其東端控制鉛、鋅、銀礦。錳礦產于該斷裂帶西段北側[2]。該斷裂南側為下古生界二郎坪群，北側為中元古界寬坪群。

圖1 楊樹溝錳礦區(qū)區(qū)域構造地質

2)廟臺—朱陽關大斷裂(F2)

F2總體走向110(°)，傾角較陡，帶寬最大可達200 m以上。該斷裂穿過地層為秦嶺群雁嶺溝組和界牌組，控制了斷陷帶的南緣，亦是盧氏銻礦帶的控礦斷裂帶，已探明的有大河溝、南溝、王莊、寺合院等銻礦區(qū)和多處銻礦點，是區(qū)域上最主要的控礦構造之一。

3)白花場—獅子坪大斷裂(F3)

F3總體走向115(°)，陡傾角，長度達40 km以上。該斷裂是秦嶺群郭莊組和雁嶺溝組的分界線。

1.3 褶皺

區(qū)域內褶皺構造十分發(fā)育，形成一系列軸向呈北西西向展布的巨型褶被。根據(jù)褶皺發(fā)育時期及特點將褶皺歸結為二次倒轉復向斜構造[3]。錳礦處于本復向斜北翼中次級小向斜褶皺帶之中。

1.4 巖漿巖

區(qū)域巖漿巖主要呈巖株、巖枝狀侵入。

2 礦區(qū)地質特征

2.1 地層

礦區(qū)范圍內大面積出露地層為中元界寬坪群四岔口組，其次為寬坪群廣東坪組的變質巖系。沿溝谷及山坡有第四系沖積、坡積、殘積砂礫石層及腐植土層(圖2)。

圖2 楊樹溝錳礦區(qū)地質

1)中元古界寬坪群廣東坪組(Pt2gn)

中元古界寬坪群廣東坪組(Pt2gn)，出露面積較小，為廣東坪組下段(Pt2gn1)。呈北東東—南西西向展布，巖性為一套中深變質的片巖。見有二云石英片巖、斜長角閃片巖夾薄層鈣質陽起綠泥片巖、透閃石石英大理巖和白云石大理巖的透鏡體。片巖片理傾向南南東 150(°)～170(°)，傾角 70(°)左右。

2)中元古界寬坪群四岔口組(Pt2s)

中元古界寬坪群四岔口組(Pt2s)呈近東西向展布。巖性為一套中一深變質的片巖夾大理巖。錳礦化層產于該組地層之中。該組可分上下兩段。

a下段(Pt2s1)

出露于礦區(qū)中北部及南側，巖性以白云石英片巖為主，其次為二云石英片巖、黑云斜長石英片巖、二云變粒巖，局部有薄層大理巖、斜長角閃片巖夾層或透鏡體。底部含石榴石和黃鐵礦顆粒。主次片巖之間界線不明顯，為漸變關系。片理走向為近東西向，局部變化較大，傾向 170(°)～195(°)，傾角多數(shù)為 60(°)～75(°)，最緩處 40(°)，最陡處 85(°)，總厚度大于1 000 m。

b上段(Pt2s2)

出露于礦區(qū)中南部，呈近東西向延伸的條帶狀展布，東西長2.7 km以上，貫穿礦區(qū)。南北寬度200～300 m，巖性以石英白云石大理巖為主，其次是白云石英片巖、二云石英片巖、二云鈣質片巖。大理巖與片巖互為層狀。3種片巖相互沿橫向和縱向均可漸變(相變)而界線不明顯。錳礦層即在片巖中順層產出，錳礦層中的鈣質較多。巖層片理傾向170(°)～190(°)，傾角多為 58(°)～75(°)。局部最緩為 41(°)。本段在區(qū)域上最大厚度為488.4 m，在詳查區(qū)最大厚度為160 m，其中含錳礦的片巖厚度為20～30 m。

3)第四系(Q4)

出露面積較大，主要分布于溝谷中，為沖積洪積砂礫石層；山坡和山脊的風化殘積物厚度較小，為殘坡積碎石及少量腐植土，局部黃土層。

2.2 構造

礦區(qū)位于秦嶺近東西向復雜構造帶東端。構造受區(qū)域地層強烈褶皺和深大斷裂強烈活動的制約，構造形跡十分明顯而復雜。

1)褶皺

秦嶺褶皺系北秦嶺褶皺帶的褶皺構造形跡在礦區(qū)內明顯表現(xiàn)為地層發(fā)生倒轉。包含錳礦層的中元古界寬坪群四岔口組上段(Pt2s2)，處于一小型倒轉向斜的軸部，向斜兩翼依次為四岔口組下段(Pt2s1)和廣東坪組(Pt2gn)。軸向為近東西向，因發(fā)生倒轉，顯示兩翼片理產狀均傾向南，傾角達40(°)以上，多為60(°)～75(°)。受長期的區(qū)域及動力變質作用的結果，巖石呈現(xiàn)片狀構造，鱗片粒狀變晶結構。一組剪切節(jié)理普遍發(fā)育。

2)斷裂

礦區(qū)內末見區(qū)域性大斷裂構造，僅見規(guī)模較小的斷層。

a F1斷層

位于礦區(qū)的西北部，出露長1 000 m以上，寬1～5 m，斷層走向北東70(°)左右，與褶皺軸向近于一致。傾向南東，傾角 50(°)～70(°)為逆斷層，斷層帶兩側片巖產狀變化較大，斷層北側巖石片理產狀北西傾 310(°)，傾角 65(°)，斷層南側巖石片理產狀南東傾160(°)左右，傾角 70(°)。斷層帶中巖石破碎，見碎裂巖及斷層角礫巖，斷層層面間有較窄的糜棱巖帶和斷層泥，未見礦化。

b F2斷層

位于礦區(qū)中部，出露長度約500 m，斷層走向南南東，傾向北東東 80(°)～85(°)，傾角 60(°)～72(°)，斷裂帶寬1～1.5 m，為正斷層，斷裂帶中有斷層角礫巖、糜棱巖及斷層泥。斷層面較粗糙。顯示張性斷裂特征。在斷層中有方鉛礦透鏡體，局部地段夾黃鐵礦透鏡體。方鉛礦及黃鐵礦礦化范圍均很小，尚不具工業(yè)意義。

c F3斷層

位于礦區(qū)西北部，出露長約500 m，斷層走向100(°)～110(°)，南南西傾，傾角 45(°)左右，斷裂帶寬1～2.5 m，北盤下降，為逆斷層，斷層面粗糙，斷裂帶中有糜棱巖、斷層泥，局部地段有方鉛礦化、黃鐵礦化。黃鐵礦呈星散狀、浸染狀。

d F4斷層

位于礦區(qū)南側，為順層構造，斷層活動形跡較弱，局部見碎裂巖及斷層泥，與Pt2s2中的向斜軸重合，錳礦體產于此構造中。

2.3 礦體地質特征

2.3.1 礦體特征

楊樹溝錳礦體呈近東西方向展布，礦體嚴格受中元古界寬坪群四岔口組上段(Pt2s2)變質巖層控制，產于大理巖層中間的夾層二云石英片巖中，礦體頂?shù)装鍘r石均為二云石英片巖，局部為白云石英片巖。礦體沿走向，連續(xù)性較好，但厚度變化明顯，厚度從 1.60～2.05 m 不等。走向 82(°)～90(°)，向南南東傾，傾角 41(°)～80(°)。礦體產狀總體與圍巖片理產狀一致。礦體長 660 m，出露最高標高1 198.50m，埋藏最低標高908 m，最大斜深337 m。礦體厚度穩(wěn)定1.70～3.07 m，平均厚度2.05 m，厚度變化系數(shù)6.89%。礦石品位18.09%～21.83%，平均品位19.80%，品位變化系數(shù)6.29%(圖3)。

圖3 楊樹溝錳礦區(qū)第3勘探線剖面

2.3.2 礦石特征

1)礦石物質成分

a礦物成分

錳礦石最主要的有用礦物成分為硬錳礦，其次是軟錳礦。錳礦物含量一般占礦石的40%左右。脈石礦物以方解石、石英居多，亦常見有鈣鋁榴石、黑云母、白云母等，偶見斜長石和角閃石。脈石礦物占60%左右。

b化學成分

錳礦石中最重要氧化物為MnO2，占25%～35%；含量最多的氧化物為SiO2、最高為58.7%，一般為40%～50%；含量次多的氧化物為 Fe2O3和FeO，一般為 1%～5%；其他氧化物有 CaO、MgO、Na2O、K2O、BaO、Al2O3、TiO2、P2O5、S等，其含量較少，合計不足10%，偶有伴生的Ag，含量最高可達15.50×10-6，一般為1×10-6～3×10-6，Au含量不足0.2×10-6；Pb、Zn含量亦極低。

2)礦石結構構造

礦石結構主要為隱晶結構和他形微粒結構，其次見有膠狀結構和豆狀結構，礦石構造主要是塊狀結構，其次是土狀構造。

2.3.3 礦石類型及礦石品級

1)礦石自然類型

礦區(qū)錳礦石中主要錳礦物為單一的硬錳礦，屬氧化錳礦石。

2)礦石工業(yè)類型

礦區(qū)錳礦石為冶金用錳礦石[4]。

3 控礦因素與成礦作用

3.1 控礦因素

錳礦賦存在中元古界寬坪群四岔口組上段的石英白云石大理巖層夾二云石英片巖中，礦體頂?shù)装寰鶠槎剖⑵瑤r。嚴格受二云石英片巖巖層控制，呈似層狀分布。構造與礦體規(guī)模、厚度、品位變化等密切相關。

3.2 錳礦的成礦作用

區(qū)域深斷裂活動及海底火山作用形成的地下熱水循環(huán)體系，提供了大量成礦物質及其它相關元素，經過蘊集和遷移，在適宜的環(huán)境下沉積成礦。沉積裂陷盆地對錳礦的形成具有重要的作用[5]。

根據(jù)本區(qū)礦層與圍巖分界較明顯，礦石粒度從底向頂由粗變細的韻律特征；礦石錳品位大多上部稍高，礦石品位普遍較底；在錳礦層之頂板及底板，巖石中以富含Ca、Mg、CO3-2等成分的化合物為主要組份。因此，當時的氣候條件比較溫暖、潮濕。錳礦是在顯弱還原弱堿性條件的正常鹽度淺海環(huán)境中沉積的。

4 找礦標志和礦床遠景

通過近年來的野外工作實踐，找礦的主要標志有以下2點：

1)錳礦體嚴格受中元古界四岔口組石英白云石大理層夾二云石英片巖層位控制，凡有大理層夾二云石英片巖出露的部位，或多或少均能圈出一定規(guī)模的礦體；

2)斷層經過的褶皺軸部往往是礦化富集部位。

在礦區(qū)的東部，有中元古界四岔口組出露的地方，其地質特征與楊樹溝礦區(qū)相仿，經過踏勘工作，已發(fā)現(xiàn)了多個可供開發(fā)利用的錳礦點，展示了該區(qū)具有良好的找礦前景。

[1]涂金順，郭鴻志，王振乾，等.豫西南地區(qū)成礦規(guī)律及成礦預測研究報告[R].南陽：河南省地質礦產廳第四地質調查隊，1989.

[2]王建明，李銘，李勝利，等.河南朱陽關——湍源地區(qū)鉛鋅銀礦評價報告[R].鄭州：河南省地質調查院，2006.

[3]楊伯軒，王佐，張立中，等.河南省盧氏縣楊樹溝錳礦詳查報告[R].三門峽市：河南省地質礦產勘查開發(fā)局第四地質探礦隊，2007.

[4]DZT 0200-2002.鐵、錳、鉻礦地質勘查規(guī)范[S].

[5]萬平益.巴山錳礦帶地質特征、礦床成因及成礦遠景分析[J].中國錳業(yè)，2002，20(3)：1-6.