新疆皮山縣杜瓦錳礦地質特征及礦床成因找礦標志探討

李峰

（新疆地質礦產勘查開發局第六地質大隊 哈密 839000）

0 緒論

我國是錳礦消費大國，但探明錳礦儲量僅7.9億噸，多分布在南方省市，分布嚴重不均衡，且礦石類型以難選的碳酸錳礦為主。我國2006年錳礦石產量約600萬噸左右，進口錳礦石620.7萬噸，近幾年以8%～10%左右比例上升，因此隨著我國工業化進程，錳礦供需矛盾將加劇。

在收集研究以往地物化探及綜合研究成果的基礎上，大致查明研究區成礦條件和控礦因素，大致查明礦體的形態、規模、產狀及厚度、品位變化、礦石質量等特征；同時在本區開展錳礦成礦規律及成礦模式研究，指導區域找礦工作。

1 礦區地質特征

1.1 礦區地質

礦區大部分區域位于杜瓦背斜南翼，出露地層主要為古近系喀什群阿爾塔什組（E1a）灰巖、白云巖及砂巖等，此外還有新近系殘坡積物及風積層（Q）。

區內由于地層巖性的差異，較硬的灰巖經長期風化剝蝕作用形成山脊，而較軟的砂巖及石膏等則形成山谷。同時區內沒有發現大的斷裂構造，所以區內構造及其簡單，對區內地層基本沒有太大的影響。

礦區內未見巖漿巖出露，僅在填圖過程中在工作區東區發現少量石英脈。

1.2 礦化特征

1.2.1 礦化特征

⑴含礦層特征

礦區內共有一層含錳層，與杜瓦錳礦點位于同一層。本次工作區以杜瓦錳礦點為依托，避開杜瓦錳礦開采權范圍，沿走向上分別設立東區與西區。

含錳白云巖位于古近系阿爾塔什組(E1a)，主要由礫巖、砂巖、粉砂巖、灰巖、白云巖等組成，含礦層地表為灰黑色，單斜構造，總體產狀南傾，傾向由西向東由170°逐步增加到210°。而傾角則由57°逐步減少到35°左右。

東區地表含礦層出露較好，特征明顯，與杜瓦錳礦點相連，地表斷續出露，長約2 700 m，寬0.5～0.9 m，走向由近東西逐步轉向東南，含礦層整體南傾。西區發現的含礦層露頭，則是杜瓦錳礦含錳層向西的延伸，只是大部分被新近系所覆蓋

⑵含礦層巖石特征

地表含礦層為含錳白云巖，巖石致密堅硬，具粉晶結構，塊狀構造。礦物成分主要為粉晶白云石，含少量方解石、氧化鐵質及生物碎屑等，生屑碎屑為瓣腮、介形蟲、棘屑、藻類等。經組合樣分析，巖石化學成份大致如下：TFe 0.3%；Mn 2.59%；SiO22.92%；S 0.43%；P2O50.02%；CaO 54.27%。

根據對含礦層的鑒定結果，含礦層為含錳粉晶白云巖，呈粉晶結構，塊狀構造。巖石主要由粉晶白云石組成，其中含少量粉晶方解石，白云石含量約為95%，錳含量約為5%。粉晶白云石呈不規則粒狀鑲嵌分布，其晶粒較干凈。巖石中見圓粒狀的斑點，由單晶白云石組成，疑為細小的鮞粒溶蝕后重結晶形成。

1.2.2 圍巖特征

根據巖石鑒定結果，含礦層頂板為一套灰白色的含生物碎屑泥晶灰巖，巖石具生物碎屑泥晶結構，塊狀構造。與含礦層為順層接觸，泥晶方解石中分布少量生物碎屑。生物碎屑大小不等，形態各異，其中有瓣鰓、有孔蟲、藻等，含量約為45%。部分生物碎屑重結晶為晶粒結構，基質為泥晶方解石，約為55%，局部有重結晶現象。含礦層底板為白云質石英砂巖，與含礦層為順層接觸，巖石呈灰黑色，細粒砂狀結構。其中碎屑約占65%，填隙物約占35%。碎屑分選較好，主要為細晶0.125～0.25 mm，呈次棱角-次圓狀，成分主要為石英，少量長石和巖屑，呈漂浮狀分布。碎屑間充填著晶粒狀的白云石及方解石膠結物，白云石約占填隙物的30%。巖石中還見內碎屑（為粉晶白云石斑塊）含量約10%。

1.2.3 礦石類型及礦物組合

礦石自然類型主要為氫氧化錳-氧化錳礦石。

根據對礦石的鑒定成果，研究區的礦石礦物有：軟錳礦65%～70%，硬錳礦10%～20%；脈石礦物主要是方解石10%～30%。

錳礦石品位：通過化驗分析，礦石品位大多在40%以上，最高可達49.67%，按工業類型劃分，研究區的礦石類型為富錳礦石（≥30%），其中富錳礦石分為3個品級：一級品Mn≥40%，二級品Mn為35%；三級品Mn≥30%。杜瓦錳礦石以一級品為主。一級品礦石占總儲量的89.53%。

1.2.4 礦石結構、構造

⑴礦石的結構

鏡下觀察礦石的結構為半自形粒狀結構。主要金屬礦物軟錳礦多呈0.05～0.3 mm，局部結晶較粗，可達1～3 mm。硬錳礦呈不規則狀或隱晶狀集合體，出現于軟錳礦集合體邊緣，其生成略晚于軟錳礦。

⑵礦石的構造

礦石構造在鏡下觀察主要有稠密浸染狀構造和塊狀構造。

稠密浸染狀構造：金屬礦物呈柱狀和隱晶狀集合體浸染狀于非金屬之中，金屬礦物主要見軟錳礦和硬錳礦。非金屬礦物主要是方解石。

塊狀構造：金屬礦物含量占85%以上，主要為軟錳礦及少量的硬錳礦，脈石礦物主要為方解石。

2 成因探討

2.1 礦床成因

研究區內錳礦成因初步認為淺海相沉積型。

礦體賦存于下第三系喀什群含錳灰巖中，礦床位于塔里木板塊南緣，昆侖山與塔里木盆地的接觸帶。該區域廣泛分布著中生代及新生代的砂巖及灰巖。在早第三世，隨著昆侖山地塊的抬升，海水逐步下降，在塔里木邊緣形成了這種淺海相沉積地層，由于地理環境、大地氣候的變化，海水在逐步下降的過程中也經歷了幾個潮漲潮落的過程，從而形成了陸緣碎屑巖與化學沉積巖交替的現象。在某一個潮漲過程中，由于遠處的火山運動帶來了礦源物質，經水流搬運作用流到淺海，在沉積過程中幾乎與海水中的碳酸鈣同步沉積，從而形成了現在的含錳灰巖。

杜瓦錳礦層控特征明顯，其圍巖為灰巖，礦體主要順層分布在灰巖之中，局部分布在石英粉砂巖（底板）與灰巖的接觸界面，礦體多呈似層狀和透鏡狀，厚度不一，圍巖沒有蝕變現象，礦體沒有受構造破壞的痕跡，根據這些特征，以及兩側巖性判斷，杜瓦錳礦形成于淺海相海進序列，屬淺海相沉積。

2.2 錳礦床在時間上的產出與演化規律

從礦帶內已知的杜瓦錳礦床的成礦時代及礦區地層特征來看，區內錳礦床（點）在時間上的產出規律有以下特點：

⑴從成礦時代上可以確定，該成礦帶錳礦床的產出時間為早第三世。

⑵礦源物質來源于較遠的火山巖，經水流搬運作用后沉積。

⑶從杜瓦錳礦地層特征可以看出，在昆侖山抬升的同時，海水經歷了幾個漲落旋回，出現了砂巖-灰巖-砂巖-灰巖-砂巖的這種旋回式建造。

2.3 錳礦床的空間分布特征及礦化的分帶性

錳礦帶屬于塔里木盆地西南坳陷石油-天然氣-煤-Pb-Zn-Cu-U-Sr-Au-自然硫礦(區)帶。具有由西北向東南分帶的空間分布特點，南以鐵克里克北緣斷裂為界線，帶內幾乎全部為沉積巖地層。

2.4 錳礦床成礦系列

塔里木盆地油氣、鈾礦床成礦系列，含礦建造為海相沉積建造；賦礦巖石為含錳灰巖；成礦時代為早第三世；礦床式為杜瓦式。

2.5 礦化階段及分布

該礦床成礦階段主要為早第三世海相沉積階段。

海相沉積階段：在早第三世基性火山噴發給錳質的來源奠定了豐富的基礎。從礦層的組分看，物質主要是化學沉積，內夾少量機械沉積物，故在礦層沉積之際氣候已由寒轉暖，化學風化加強，將錳質溶解，隨水帶入海中。在淺海區游離的氧是充足的，為錳離子形成氧化物創造了有利條件。隨著地殼抬升,海水下降,氧化錳逐步沉積,同時沉積的還有CaCO3。再后來由于大地氣候發生變化，海水再次上升后下降，從而再次形成砂巖及灰巖層，所以在研究區可以明顯看到砂巖-灰巖互層的現象，但礦體只有一層，說明只是在海水升降的某一個旋回中發生了火山噴發，從而帶來了含錳物質。

3 錳礦找礦標志

3.1 地質找礦標志

⑴此類沉積礦床極易在地表形成灰黑-黑色錳帽，斷續出露，為直接找礦標志，

⑵下第三系灰-灰黑色含錳灰巖是尋找下第三系沉積錳礦的直接地層標志。

⑶生物碎屑灰巖為含錳灰巖的上部層位，而且有較大較多的瓣腮化石易于識別，該層位可做為找礦的間接地層標志。

⑷礦區內下第三系地層中含錳灰巖多不易風化，形成山脊正地形，可作為地貌找礦標志。

3.2 成礦遠景分析

塔里木古大陸南緣杜瓦一帶中新生代地層的Mn、K、Cl背景值普遍較高，這些古陸在一定的氣候條件下遭受了風化和剝蝕，一些被剝蝕掉的陸源碎屑通過河流進入海洋，在古近紀隨著昆侖山地塊的抬升，海水在逐步下降的過程中經歷了幾個潮漲潮落的過程，從而形成陸緣碎屑巖與化學沉積巖交替的現象，并為錳、鉀等各類沉積礦床形成提供了極好的條件。

杜瓦錳礦區富礦體最大標高在1 900 m左右，高于此標高的位置均為礦化，通過觀察發現在1 900 m以下的生物碎屑灰巖下部為紫紅色細砂巖，而在1900 m標高以上生物碎屑灰巖下部出露砂礫巖、礫巖。由于錳礦在一個相對還原、水動力條件變化較小的環境下利于成礦，可知在當時的沉積環境下，處于氧化還原界面附近的部位是錳礦的主要形成部位。而在其上部的氧化條件下則難以富集成礦。目前僅顯示礦化的標高大于1900 m的部位，在其下部1 900 m標高以下應該會有與當前富錳礦體處在同一沉積面的富錳礦體存在。這樣的推測有待進一步的工作去證實。

綜上所述，該區具有很好的沉積型錳礦床的形成條件，如果對勘查區開展系統的有針對性的地質工作，并加大外圍檢查力度，認真研究并總結本區成礦規律從而更好指導找礦，一定會在該區取得大的找礦突破。

4 結論

綜上所述，本次研究在以下幾個方面取得了一定程度的進展：

⑴通過對杜瓦錳礦礦區的地質測量等工作，基本了解了區內地層、構造及巖漿巖分布；總結了區內錳礦點、礦化帶分布特征。

⑵總結了杜瓦錳礦含礦層的形態、規模、產狀及空間賦存規律，并對礦石類型、結構、構造、主要金屬礦物和脈石礦物的特征進行了了解。

⑶對成礦地質特征和礦床成因類型進行了探討，總結了找礦標志。新疆皮山縣杜瓦錳礦位于塔里木板塊塔南坳陷帶，杜瓦-皮西石炭紀-第三紀陸內坳陷帶中段。賦礦地層主要為下第三系喀什群含錳灰巖，礦床成礦階段主要為早第三世海相沉積階段。礦床形成于淺海相海進序列，屬淺海相沉積型。

[1]胡華偉，等.新疆皮山縣杜瓦錳礦普查報告.新疆維吾爾自治區地礦局第十地質大隊，2000.12.

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[3]陳建軍，李鵬兵，劉景峰，等.新疆皮山縣杜瓦錳礦外圍預查設計書.新疆維吾爾自治區地礦局第十地質大隊，2012.3.

[4]陳建軍，李鵬兵，劉景峰，等.新疆皮山縣杜瓦錳礦外圍預查地質報告.新疆維吾爾自治區地礦局第十地質大隊，2012.10.

[5]劉建，馬金林，李鵬兵，等.新疆皮山縣杜瓦一帶錳礦預普查工作設計書.新疆維吾爾自治區地礦局第十地質大隊、第六地質大隊，2013.12.

[6]劉建，馬金林，李鵬兵，等.新疆皮山縣杜瓦一帶錳礦預普查報告.新疆維吾爾自治區地礦局第十地質大隊、第六地質大隊，2014.12.

[7]馮京，劉德權，唐延齡，等.新疆成礦單元劃分方案說明書.新疆維吾爾自治區地質礦產勘查開發局，2009.

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