我國錳礦化學(xué)成因及分布綜述

包雄峰，閆百泉，董毅明，王 旭，楊 威，孫 揚(yáng)

(東北石油大學(xué)，黑龍江 大慶 163000)

我國錳礦化學(xué)成因及分布綜述

包雄峰，閆百泉，董毅明，王 旭，楊 威，孫 揚(yáng)

(東北石油大學(xué)，黑龍江 大慶 163000)

基于我國各省錳礦查明儲量與基礎(chǔ)儲量數(shù)據(jù)，分析了我國錳礦資源的行政分布情況，并對我國錳礦貧富區(qū)分布進(jìn)行了劃分；同時對我國主要錳礦形成年代與成因類型及其分布進(jìn)行了分析。對我國錳礦自晚元古代以來化學(xué)成因史作了簡要探討，為我國錳礦資源地化勘探與開發(fā)，及錳礦能源可持續(xù)發(fā)展提供參考。

錳礦；化學(xué)成因；分布

錳礦作為我國重要的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源，也是我國緊缺型礦種之一，對我國能源戰(zhàn)略儲備具有重要意義。同時，當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展處于新常態(tài)，國家面臨產(chǎn)能過?，F(xiàn)象，而錳礦恰主要用于冶金[1]。因此對我國錳礦化學(xué)成因環(huán)境與地球化學(xué)成因史的研究，對我國優(yōu)質(zhì)錳礦的形成機(jī)理與地質(zhì)勘探研究具有重要意義。同時對我國錳礦的化學(xué)成因的研究，也可以為錳礦冶金行業(yè)的原料選取提供重要參考。

1 我國錳礦化學(xué)成因類型

我國錳礦按化學(xué)成因類型可分為氧化型、碳酸鹽型及其他類型。其中最常見的是前兩類(見圖1)[2]。

圖1 我國錳礦各化學(xué)成因類型分布情況

氧化型錳礦，即在氧化環(huán)境中，錳元素發(fā)生氧化反應(yīng)，由低價錳轉(zhuǎn)為高價錳。這種類型的錳礦往往是由于含錳的巖層，經(jīng)過地殼抬升，露出地表，遭受風(fēng)化，處于氧化環(huán)境，使得原來處于還原環(huán)境的沉積低價錳礦床，轉(zhuǎn)為高價錳礦床。氧化型錳礦在地質(zhì)上又稱為次生風(fēng)化型錳礦。碳酸型錳礦是由于處于溶液—電解質(zhì)環(huán)境中的海水不斷溶解CO2，使得碳酸鈣飽和，碳酸根離子與海水中的Ca2+、Ma2+、Mn2+等離子發(fā)生反應(yīng)，使得這些金屬與非金屬離子以碳酸鹽的形式沉淀。碳酸型錳礦正是在這種環(huán)境中形成。其他化學(xué)成因類型形成的錳礦較少，如交代化學(xué)反應(yīng)形成的錳礦，這種較多的是由于海底環(huán)境中火上噴發(fā)或地層中的巖漿侵入使得巖石發(fā)生變質(zhì)作用，深海中或巖漿中錳離子交代碳酸鹽中的鈣離子等形成錳礦[3]。

2 我國錳礦化學(xué)成礦史

晚元古代，全球發(fā)生第一次大冰期，并伴隨幾次間冰期。全球海洋被冰層覆蓋，同時呂梁—晉寧運(yùn)動，使得全球火山處于大爆發(fā)時期，增加大氣圈CO2濃度，進(jìn)而引起溫室效應(yīng)，冰川消融，大氣層中的CO2溶解在海水中，使得全球大洋海水CO2飽和，形成碳酸鹽巖，而我國正處于這樣的大背景下。

震旦紀(jì)時期，火山活動使得大氣層中的CO2溶解在海水中，與 Ca2+、Mn2+離子反應(yīng)，使得碳酸錳析出，形成菱錳礦層，即沉積型錳礦。此后間冰期沒有形成我國沒有形成特豐富菱錳礦床可能因為富錳環(huán)境有限，只有局地才有二價錳離子的富集。

元古代碳出現(xiàn)負(fù)異常，有學(xué)者認(rèn)為可能是由于間冰期全球變暖后，海平面上升，水下植物處于還原環(huán)境，浮游生物大量死亡，因此 C出現(xiàn)負(fù)異常。另外，有學(xué)者研究 C的負(fù)異常很可能與海洋生物的生產(chǎn)力有關(guān)。前寒武紀(jì)—寒武紀(jì)有強(qiáng)烈的 C負(fù)異常，說明當(dāng)時海洋原始生產(chǎn)力的突變。我國澄江動物群的發(fā)現(xiàn)能證明這一點。在泥盆—石炭紀(jì)界線時期，有生物大滅絕事件， C出現(xiàn)明顯的負(fù)異常。此后二疊—三疊紀(jì)界線以及白堊—三疊界線處，都出現(xiàn)類似現(xiàn)象，其他時期 C較為正常[4]。

對于C出現(xiàn)負(fù)異常的原因，研究表明我國地質(zhì)歷史時期的火山活動引起甲烷的釋放導(dǎo)致的。因此，我國各個地質(zhì)歷史時期形成的錳礦床尤其明顯的地球化學(xué)特征。

3 我國錳礦成礦地質(zhì)背景

我國錳礦各個時代均有分布，從晚元古代到第四紀(jì)都有錳礦形成與分布，其中晚元古代的震旦紀(jì)、中生代泥盆紀(jì)為我國錳礦兩次高峰期(圖2)。

圖2 我國錳礦各地質(zhì)年代儲量分布情況

震旦紀(jì)是我國成錳的最高峰時期，根據(jù)最新數(shù)據(jù)該時期儲量約占全國儲量的27%[5-6]，主要產(chǎn)于下?lián)P子地臺。寒武奧陶系揚(yáng)子地區(qū)處于廣海環(huán)境，但是主要為濱淺海沉積相，錳離子含量較少，不利于錳礦形成，因此該時期錳礦形成較少，僅在南方四川、湖南形成零星的優(yōu)質(zhì)錳礦[7]。泥盆紀(jì)是我國第2次成錳高峰期，依然主要分布在南方，以廣西地區(qū)最為豐富，形成時期主要分布在華南地槽西南緣深海相沉積區(qū)，海水中有大量錳離子，有富錳的電解質(zhì)環(huán)境，使得該地區(qū)形成的碳酸型錳礦床沉積[5]。

至石炭紀(jì)，我國南北方均形成一些碳酸鹽有關(guān)的錳礦床，但該時期形成的錳礦也較少。二疊紀(jì)南方處于海陸交替期，早期的原生錳礦床在海陸交替的過程中，形成次生分化型錳礦。三疊紀(jì)時期西南地槽進(jìn)一步擴(kuò)大，是我國比較重要的成錳時期，三疊系也是我國重要惟一的大型低磷、低鐵原生氧化錳礦床。第四紀(jì)南方廣泛發(fā)育紅層地貌，形成第四紀(jì)堆積而成的風(fēng)化型錳礦床[8]。

4 不同化學(xué)成因錳礦分布情況

截止2016年底，我國錳礦基礎(chǔ)儲量達(dá)到27 627.9萬t[2]。在我國省級行政區(qū)分布上，呈現(xiàn)極不平衡的狀態(tài)。主要分布在廣西、貴州、湖南、重慶、遼寧以及云南，其基礎(chǔ)儲量分別為：14 019.5，4 841.1，2 056，1 410.6，1 414.8，1 196.8萬t。僅這6省的基礎(chǔ)儲量總和約占全國錳礦基礎(chǔ)儲量的90%(圖3)。

圖3 中國錳礦資源儲量行政分布情況

利用現(xiàn)有資料對我國各省主要錳礦石化學(xué)成因類型分類(圖4)。

圖4 我國各化學(xué)成因類型錳礦行政分布

對我國主要產(chǎn)錳省份的主要錳礦石化學(xué)成因類型，進(jìn)行空間分布分析、得出，碳酸鹽錳礦極其豐富的省份除遼寧外其他均分布在南方尤其是西南地區(qū)如廣西、貴州、重慶、湖南及海南。這樣的分布特征可能是因為地質(zhì)歷史時期西南地區(qū)位于揚(yáng)子地臺海槽部位，處于溫暖的海洋環(huán)境，有利于錳離子與碳酸根離子結(jié)合，生成碳酸型錳礦。而蒙古地區(qū)處于天山新蒙褶皺帶上，成錳時期多數(shù)處于剝蝕環(huán)境，形成次生風(fēng)化型，即氧化型錳礦床。

5 結(jié) 語

我國錳礦地區(qū)分布及不平衡，主要分布在南方地區(qū)，行政分布上廣西貴州兩省最為豐富；我國錳礦類型豐富，按化學(xué)成因分類氧化型、碳酸型以及其他類型但主要以氧化型與碳酸型為主。我國錳礦在各個地質(zhì)時期均有分布，但在地質(zhì)歷史時期年代分布上也極不平衡，其中成礦時代有兩次高峰期形成的錳礦床主要分布在南方。另外，我國錳礦床的形成具有一定的地球化學(xué)背景。研究表明我國錳礦勘探潛力巨大，錳礦戰(zhàn)略儲備應(yīng)著眼于南方各省，特別是優(yōu)質(zhì)錳礦勘探與開發(fā)。

[1] 中華人民共和國國家統(tǒng)計局. 中國統(tǒng)計年鑒[M]. 北京: 中國統(tǒng)計出版社, 2016.

[2] 中華人民共和國國土資源部. 中國礦產(chǎn)資源報告[M]. 北京: 地質(zhì)出版社, 2016.

[3] 朱志剛. 中國錳礦資源開發(fā)利用現(xiàn)狀[J]. 中國錳業(yè), 2016,34(2): 1-3.

[4] 劉陟娜, 張新元, 許虹, 等. 境外錳礦資源分布現(xiàn)狀與中資企業(yè)勘查開發(fā)建議[J]. 中國礦業(yè), 2015(8): 8-15.

[5] 楊勝堂, 禚喜準(zhǔn), 陳驍帥, 等. 黔東北大塘坡組菱錳礦礦床控礦因素研究[J].礦床地質(zhì), 2016(5): 1062-1072.

[6] 馬武良. 湖南省邵陽盆地錳礦層特征及礦床富集規(guī)律探討[J]. 礦產(chǎn)與地質(zhì), 2016(4): 578-581.

[7] 張燕, 朱明忠, 陳翠華, 等. 重慶城口高燕錳礦區(qū)地質(zhì)特征研究[J]. 礦床地質(zhì), 2014(S1): 843-844.

[8] 楊瑞東, 歐陽自遠(yuǎn), 朱立軍, 等. 早震旦世大塘坡期錳礦成因新認(rèn)識[J]. 礦物學(xué)報, 2002(4): 329-334.

Chemical Formation and Distribution Summarize of Manganese Ore in China

BAO Xiongfeng, YAN Baiquan, DONG Yiming, WANG Xu, YANG Wei, SUN Yang

(NortheastPetroleumUniversity,Daqing,Heilongjiang163000,China)

Manganese ore geological data about every province are analyzed according to chemical formation mechanism of manganese ore. Manganese ore in our country was divided into oxidized Mn-ore, carbonate Mn-ore and other types. At the same time, the administrative distribution of manganese ore in our country as well as the metallogenic geology in various geologic age. Geochemical environment was analyzed to provide a reference for the geochemical exploration, including exploitation of manganese ore resources and the sustainable development of manganese ore energy in our country.

Mn-ore; Chemical causes；Distribution

2017-02-26

安徽高校人文社科重點研究基地項目(SK2015A176)

包雄峰(1990-)，男，安徽池州人，碩士研究生，研究方向：礦產(chǎn)普查與勘探方向，手機(jī)：18045838237，E-mail：2465405512@qq.com；通訊作者：閆百泉(1971-)，男，黑龍江阿城人，博士，教授，研究方向：礦產(chǎn)普查與勘探方向，手機(jī)：13836713968，E-mail：ybqhht@163.com.

P618.32

B

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.02.008