重慶城口高燕錳礦形成條件分析

(成都理工大學 四川 成都 610059)

一、研究背景

錳礦作為我國重要戰略性礦產資源，在國民經濟中占有極其重要的地位。城口地區是我國錳礦探勘的重要戰略區塊，也是我國正在實施的極為重要的錳礦整裝勘查區塊之一。

城口錳礦總體受“局限臺盆”控制，但礦體連續性差，透鏡狀分布，受成巖后生期構造疊加改造強烈，找礦準確定位極為困難。通過對重慶城口高燕區錳礦床地質調查和地質勘探重點解決錳礦沉積成礦時期的主要控礦因素問題。重點對巖性(微)相、沉積(微)相、沉積環境的控礦作用進行分析，為找礦勘探提供服務。

二、區域地質

(一)地理位置。錳礦床比較集中的地帶位于川陜渝交界的大巴山地區,呈帶分布,北起陜西省西鄉縣茶鎮,南至重慶市城口縣,總長165km,從東至西延伸15～30km不等，面積遼闊，有許多豐富的礦產資源。重慶市城口高燕錳礦區位于城巴磷錳礦帶東段的中部,礦區分布在上揚子碳酸鹽臺地與秦嶺海盆之間的過渡帶上,這里是構造活動帶,同時也是很好的成礦帶,在這里形成了許多大型金屬礦床。

重慶市城口高燕錳礦區位于大巴山深大斷裂的南側，屬于揚子地臺與秦嶺地槽的接觸部位,上揚子準地臺北緣巨大坳陷帶內[1],揚子地臺構造主要控制著成礦帶的分布，呈北西-南東向延展,與區域構造線一致。

(二)地層。城口高燕錳礦床賦存在震旦系上統燈影組和震旦系下統陡山沱組的頂部之間，礦石層區內出露的地層總體有：震旦系上統燈影組第一巖性段，第二巖性段，第三巖性段，和震旦系下統陡山沱組第二巖性段，寒武系下統。地層走向 300°,傾向北東，主要含礦地層為震旦系上統陡山沱組。

(三)構造。城口錳礦區的總體呈現為一個向斜褶皺構造,寒武系下統地層是向斜核部,震旦系地層分布在兩翼,向斜總體呈北西—南東走向。

(四)巖漿巖。區內出現的巖漿巖較少，巖漿構造旋回屬于加里東旋回，前期為超基性—中性巖建造，主要是輝綠巖、輝長巖、輝石巖等；后期為基性—堿性噴出巖建造，主要是花崗斑巖、粗面巖、輝石玢巖等。

三、成礦物質來源

錳礦成礦物質來源于兩個方面：一是中酸性巖漿巖，以及其它含磷含錳的巖石風化產物；二是火山噴發物。

在地球深部強還原高壓環境，錳元素隨巖漿、熱液遷移至地殼淺部，由于壓力、溫度驟降,氧逸度大增，錳元素經氧化、硫化生成原生錳礦。[2]

南華世后期的澄江運動使整個揚子地臺整體被抬升，隨后全球氣候逐漸轉冷，形成了覆蓋著整個揚子板塊的冰川沉積，地臺北緣的南秦嶺海受到當地沉積斷裂控制還有受到城口-房縣沉積斷裂控制，南秦嶺海成為北端淺、南面深的斜坡狀海盆,而且除了海底火山噴發物質外，還有大量冰川沉積提供的陸源物質,為陡山沱期含錳巖系礦床的形成奠定了大量豐富的物質基礎。

隨著海平面高度逐漸抬升，海水由淺變深，水質得到改善，有利于海里的藻類生長繁殖。藻類通過粘結和吸附海底中的錳元素,初步到達富集的程度，但是距離成礦，并且能夠被開采利用的話，還有相當一定的差距，因此成巖作用成為最后的成礦階段，當成巖作用完成，才能完成最終成礦。伴隨著沉積作用的進一步發展，部分氧氣開始進入含氧量少的盆地，微生物通過有氧呼吸作用釋放出HCO3-,并且使海底介質的PH升高，從而使菱錳礦沉淀；再者，在硫酸鹽的作用下細菌發生還原作用，進一步釋放出更多的HC03-[3]，再次促進菱錳礦礦石的繼續沉淀。

隨著沉積作用開始逐漸進入成巖作用階段，微生物因為發酵作用而發生自身降解，并生成甲烷，當生物死亡后生物遺體還可在氧氣充足的條件下生成不溶性腐殖質，對錳進行大幅度粘結和吸附，當這些腐殖質的含量增加，進一步使錳含量迅速提高,并形成富錳元素的碳酸鹽礦物,如菱鐵礦、錳白云石等。

高燕錳礦有機質母源主要為菌藻類等生物,這說明菌藻類等生物在錳礦的形成中占有不可缺少的組成，因此大量藻類遺體賦存在錳礦礦石中。并且由于藻類生物遺體所具有膠體性和還原性，這些性質對錳元素的保存起到了良好的作用。Force指出還原型碳酸鹽相是在水體氧化還原界面之下由飽和MnC03的還原性水體交代鈣質物而形成原生錳礦。

隨著生物遺體在海底的埋深深度增加，生物有機質的演化程度加深，藻類腐殖質遭到破壞，因此對錳元素起保存作用有所減弱。新形成的有機質則具有轉移、活化錳元素的能力，可以對富錳的碳酸鹽層進行活化作用。同時由于后者的孔隙度大、滲透率高的特點，使得游離在空間的Mn離子聚集在一起形成MnCO3沉淀，形成大量的富錳的碳酸鹽礦物，如菱錳礦、錳白云石等。綜合以上分析，重慶城口高燕地區錳礦石的成因應為原生沉積、碳酸鹽層還原和生物作用三者結合的產物。

四、控礦性分析

(一)巖性相分析。在高燕地區，黑色巖系(套)，特別是黑色(炭質)頁巖常與錳質巖共生，錳礦的發育程度與陸源物質供給關系密切，錳礦的發育程度與陸源碎屑巖系的發育程度呈此消彼長的關系，換而言之，砂、粉砂、粘土供應充足，沉積速率大的沉積環境及巖石組合不利于錳礦形成。

(二)沉積相分析。當揚子板塊進入陡山沱期后，大量的碳酸鹽沉積分布在揚子板塊上。陡山沱早期，主要為湖泊相沉積。巖性以頁巖為主，城口地區為黑色頁巖，中間夾雜了白云巖質透鏡體和砂巖，少有黃鐵礦細晶賦存。灰黑色與淺灰色條帶狀頁巖呈間互存在。

(三)沉積環境分析。早期該地區構成的障壁海岸沉積環境。隨著海侵程度加深，海水深度變深，從而使陡山沱中晚期該地區成為相對滯流的海灣相環境，在還原環境的前提下，海水加深有利于錳礦石的富集產出。

結論

錳礦主要賦存于震旦系下統陡山沱組頂部，主要在黑色巖系和含錳巖系中，以層狀、似層狀、透鏡體狀產出為主，以塊狀、鮞粒結構為主。礦物的組成成分上則是錳白云石和菱錳礦為主。礦石類型以原生碳酸錳礦石為主。礦石構造則以沉積成因的層狀、條帶狀構造為主，礦區構造較為發育。

陡山沱組的含礦巖層是頂部的陸源物質和在底部的火山碎屑巖的基礎上沉積的。根據城口錳礦礦區的各個礦床大小不同，礦體厚度不同，變化較大，礦區巖相變化較大,可以判斷出該礦是在許多地勢起伏不平的微地貌環境和海灣滯流環境下沉積的。

巖性相對錳礦有一定的控礦性。黑色巖系(套)，特別是黑色頁巖常與錳質巖共生，錳礦的發育與陸源物質供給關系密切，一般而言，錳礦與陸源碎屑巖系的發育程度呈此消彼長的關系，換而言之，砂、粉砂、粘土供應充足，沉積速率大的沉積環境及巖石組合不利于錳礦形成。

在含礦層中鮞粒結構普遍分布發育，偶爾可見海綠石,但礦段邊緣的磷元素則含量較低，中間地區的錳礦中磷含量較高。總體在空間分布上錳、磷礦呈層狀間互產出。根據以上特點和礦段的規律特征，可以推斷出城口高燕礦區為淺海沉積環境,屬于淺海相沉積礦床。