廣西靖西湖潤錳礦區深部碳酸錳礦床地質特征及成礦物質來源分析

馬小林

(廣西壯族自治區第四地質隊，廣西 南寧 530031)

大新下雷-靖西湖潤位于廣西西南部，該地區已探明的錳礦資源量過億噸，是我國錳礦的主要富集區。通過研究探獲的深部碳酸錳礦床地質特征并分析其成礦物質來源，對推動尋找碳酸錳礦資源并取得找礦新突破具有重要意義。筆者自2015年以來作為負責人在湖潤錳礦區的樸隆礦段外圍開展深部碳酸錳礦勘查工作，經過幾年的勘查，目前已新探獲一個中型碳酸錳礦床，繼續勘查后有望繼續取得找礦突破。本文通過在勘查過程中對地質現象和巖性特征的觀察和研究，參考相鄰礦區的地質和文獻資料并對其進行綜合分析研究后，對湖潤錳礦區深部碳酸錳礦床地質特征和成礦物質來源進行探討并提出了一些自己的看法[1，2]。

1 礦床地質特征

1.1 含錳巖系

碳酸錳礦層主要賦存于上泥盆統內的五指山組（D3w），該組于與下伏榴江組整合接觸。根據不同巖性組合特點，該組分為四個巖性段，簡述如下：

（1）第一段（D3w1）：為條帶狀、扁豆狀灰巖及泥灰巖，含硅質條帶狀灰巖、局部為條帶狀泥質灰巖，頂部夾少量硅質巖。厚度20m～126m。

（2）第二段（D3w2）：為礦區的含礦段，由底部Ⅰ礦層、夾層及頂部Ⅲ+Ⅱ礦層組成。礦層在地表為氧化錳礦，向深部逐漸轉變為碳酸錳礦。該段巖性主要為灰～淺灰色微～薄層狀含鈣硅質巖、硅質巖夾淺灰綠色的硅質泥巖、泥質硅質巖、含鈣含錳硅質巖、灰質白云巖等。厚度41m～49m。

（3）第三段（D3w3）：該段巖性在礦區主要為淺灰白色、淺灰綠色、灰色微--薄層狀含鈣硅質巖、硅質巖、灰質白云巖、含碳含鈣硅質巖等，局部為含錳含鈣硅質巖。厚度30m～50m間。

（4）第四段（D3w4）：該段巖性主要為薄-厚層狀淺灰色-灰白色薄-中層狀硅質灰巖、泥質灰巖。厚度40m～70m。

1.2 礦層特征和礦石類型

碳酸錳礦層在礦區呈層狀賦存于泥盆系上統五指山第二段巖層中，由Ⅲ+Ⅱ和Ⅰ兩層碳酸錳礦層和期間的夾層構成。

Ⅲ+Ⅱ碳酸錳礦層呈淺灰色、淺灰綠色，厚度0.74m～4.15m，平均厚約1.32m，連續性好，規模大，為礦區的主要礦層，Ⅲ礦層Ⅱ礦層之間有時見0m～0.3m的含鈣硅質巖夾層。Ⅰ碳酸錳礦層只有極少量鉆探工程揭露到，厚度0m～0.68m不等，連續性差且規模小，不具有工業意義。因此，Ⅲ+Ⅱ礦層是勘查工作的主要研究對象，對Ⅰ礦層只做一般性了解。礦層內的巖性主要為淺灰～淺灰綠色微～薄層狀含錳硅質巖、含鈣含錳硅質巖、含泥錳質硅質巖。Ⅲ+Ⅱ礦層與Ⅰ礦(化)層之間夾層為灰～淺灰色微～薄層狀含鈣硅質巖、硅質巖夾淺灰綠色的硅質泥巖、泥質硅質巖等。

1.3 礦石質量

（1）礦石礦物組成。錳物相分析結果顯示礦石礦物成份主要由菱錳礦組成，含量占99%以上，其次含極少量的水錳礦、褐錳礦和軟錳礦；脈石礦物主要為方解石，其次為石英，另有微量黃鐵礦、褐鐵礦和粘土礦物。

（2）礦石結構構造。碳酸錳礦結構以隱晶-微晶結構為主，偶見粉晶結構。構造以微層狀構造為主，次為塊狀構造，偶見微脈狀構造和豆狀構造。

（3）礦石的化學組成。礦區內的Ⅲ+Ⅱ碳酸錳礦層主要化學成分平均含量為Mn為17.05%；TFe為6.26%；P為0.115%；SiO2為25.99%。Mn/Fe為2.72；P/Mn為0.0067，屬高鐵高磷貧錳礦石。

2 成礦物質來源分析

成礦物質來源主要受沉積環境和成礦條件的影響。通過綜合研究本礦區基性巖漿活動標志、礦層及頂底板常量元素、礦層鈷鎳元素、碳同位素，認為礦區原生碳酸錳礦的成礦物質主要來源于海底基巖漿巖，陸源物質則主要提供非礦物質。分述如下。

（1）基性巖漿活動標志。距離礦區約10km的新興出露有面積約1.4km2的基性輝綠巖體，與勘查區西側交界的下卜屯一帶也出露有面積約0.66km2基性輝綠巖體。這些基性巖體主要通過侵入上泥盆統地層出露至地表，其時代屬印支期，說明在早泥盆世至晚泥盆世期間該地區存在較為強烈的巖漿巖活動。輝綠巖分布與地層走向基本一致，呈北東走向，帶狀展布。受同沉積斷裂活動控制。

（2）常量元素分析。本礦區位于下雷～湖潤錳成礦帶上，該成礦帶上的錳礦床皆為典型的海相沉積型錳礦床，前人通過對下雷和湖潤兩個著名錳礦床的研究認為錳礦物的沉積一般還與熱液有關。為了查明本礦區錳礦床是否也與熱液有關，選取了礦區3個樣品進行了常量元素分析和，其結果如表1。

表1中Al/(Al+Mn+TFe)這一比值在碳酸錳礦層中為0.05，比值低，接近熱液噴口處的金屬軟泥質。說明原生錳礦在沉積時確實受到了熱水作用的影響；而頂底板圍巖中的巖石此值分別為0.11和0.10，明顯要高于錳礦層，因此錳礦層在形成過程中注入的熱水要多于巖石形成注入的熱水。錳礦層中SiO2/Al2O3比值為10.06，而頂底板圍巖中的比值也分別達到105.24和68.88，均遠高于地殼中SiO2/Al2O3的比值3.6。一般來說與地殼中此比值接近的巖石其物源應以陸源為主，超過此值的則多是由于生物或熱水作用的補充。由此推測本礦區錳礦層中的礦質來源和成礦作用是在陸源沉積過程中受到海底熱液的影響和控制。

表1 湖潤礦區外圍深部碳酸錳礦層及頂底板主要元素含量

（3）鈷鎳元素分析。鈷、鎳是基性、超基性巖漿巖的特征元素，可以用來說明了碳酸錳礦質是否有巖漿巖來源，本次選取了Ⅲ+Ⅱ礦層和Ⅰ礦層各一個樣品用于分析鈷、鎳元素含量，結果如表2。

表2 碳酸錳礦層鈷鎳元素含量表

從表2可以看出，碳酸錳礦層中鈷鎳元素的含量均要高于地殼中鈷鎳元素的豐度值數倍，說明礦層中鈷鎳元素是因受到基性巖漿巖的補充。若以Co/Ni=1為界線，大于1判斷為遠程巖漿巖來源，本礦區內Ⅲ+Ⅱ錳層的Co/Ni值為0.45，而Ⅰ礦層的Co/Ni值為0.80，根據該值可推測成礦物質為Ⅲ+Ⅱ近中程巖漿巖來源，Ⅰ礦層為中遠程巖漿巖來源。此外，從Ⅲ+Ⅱ礦層無論厚度還是連續性都要遠優于Ⅰ礦層還可以推測出與基性巖漿巖活動距離較近更利于錳礦的沉積。因此，礦區內的碳酸錳礦床形成與海底基性巖漿巖作用有關，推測錳質主要來源于海底熱液噴溢或火山噴發。

（4）碳同位素地球化學特征。本礦區與下雷屬同一成礦帶，地球化學特征與下雷近似。一般認為，碳酸鹽巖中的δc13=0，碳質來至海水，根據收集整理前人對下雷礦區錳礦層采集樣品進行碳同位素分析數據，顯示δc13值大多集中在-4.23‰～9.5‰，平均值-7.06‰。

3 結語

湖潤外圍深部碳酸錳礦是產于上泥盆統五指山組內的錳礦床，其具有海底熱水沉積的地質特征，受同沉積斷裂的影響和控制。錳礦層具有深源和陸源雙重特征，陸源物質主要為古陸風化和剝蝕后通過河流進入海洋，為沉積提供重要的非礦物質來源，其巖相主要為硅質、泥質和鈣質。在正常陸源沉積時由于又受到海底深水臺溝隱伏的富含錳質的基性巖漿活動的影響，基性巖漿巖通過同沉積斷裂這個通道向原本沉積硅～泥～鈣質的巖相輸送了大量的含錳礦物質，為礦區原生碳酸錳礦的形成提供了礦物質來源。所以，推測本礦區的碳酸錳礦床是海底基性巖漿巖熱液和陸源沉積共同作用形成的。