新疆哈密市大水錳礦礦床成因及找礦模型探討

張 振

（新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830001）

大水錳礦所屬的紅柳河-大水錳礦帶位于塔里木陸塊東北緣北山古生代裂谷系內(nèi)，現(xiàn)階段在該錳礦帶上已經(jīng)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了多個(gè)中小型錳礦床。

大水錳礦為區(qū)內(nèi)最重要的錳礦床，其成礦環(huán)境佳，礦石品位較高，是典型的海相沉積型錳礦床。這種類(lèi)型的礦床被認(rèn)為是中國(guó)最具找礦潛力的錳礦類(lèi)型之一[1]。所以，通過(guò)對(duì)大水錳礦的系統(tǒng)研究，將對(duì)區(qū)域內(nèi)的錳礦勘察工作提供可靠的理論支撐。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

北山裂谷系內(nèi)出露地層主要為青白口系、寒武系、奧陶系、志留系和第四系，侵入巖主要為華力西中晚期二長(zhǎng)花崗巖、石英閃長(zhǎng)巖。斷裂、褶皺構(gòu)造發(fā)育呈北東東向展布。有學(xué)者認(rèn)為橫貫全區(qū)的紅柳河大斷裂是塔里木板塊與準(zhǔn)格爾板塊的分界線[2]。

礦區(qū)內(nèi)的侵入巖主要為華力西期酸性侵入巖，形態(tài)以巖脈為主，走向與本區(qū)的構(gòu)造線一致以近東西向?yàn)橹鳎瑤r性主要為黑云母花崗巖及鉀長(zhǎng)花崗巖。

2 礦床地質(zhì)

2.1 礦體特征

礦體產(chǎn)于薊縣系灰?guī)r頂部與下寒武系雙鷹山組硅質(zhì)巖、炭質(zhì)頁(yè)巖之間的沖刷面上。礦區(qū)共發(fā)現(xiàn)7個(gè)礦體，其中較大的為1號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、6號(hào)礦體。這些礦體呈透鏡狀、似層狀、層狀，分布較零亂。除與熱液有關(guān)的礦脈外，均受一定層位控制，底板為灰?guī)r；頂板為炭質(zhì)頁(yè)巖或炭質(zhì)硅質(zhì)巖，與含錳硅質(zhì)巖為漸變關(guān)系，其它礦體規(guī)模小，品位低，形狀不規(guī)則，一般長(zhǎng)10m～30m，寬0.5m～2m，賦礦地層以硅質(zhì)巖為主，在地表常風(fēng)化為蜂窩狀，其他蝕變還有硅化、綠泥石化、碳酸鹽化、絹云母化、黃鐵礦化及石墨化等。

2.2 礦石特征

礦石具角礫狀、網(wǎng)脈狀、環(huán)帶狀、塊狀構(gòu)造。角礫狀者為硬錳礦膠結(jié)，角礫為石英、絹云母、方解石、硅質(zhì)巖塊；脈狀構(gòu)造為硬錳礦細(xì)脈充填圍巖裂隙形成；環(huán)帶構(gòu)造為硬錳礦表面一層風(fēng)化呈皮殼狀軟錳礦形成，塊狀為富礦石構(gòu)造，具一定孔隙，有時(shí)呈結(jié)核狀集合體。礦石結(jié)構(gòu)一般為膠結(jié)結(jié)構(gòu)，僅少量后生硬錳礦呈細(xì)小晶體出現(xiàn)。礦石中主要為硬錳礦，軟錳礦呈皮殼狀包于其外。

2.3 礦床成因

大水沉積型錳礦床的形成必需有足夠的物質(zhì)來(lái)源，以一定的方式搬運(yùn)成礦到達(dá)沉積地點(diǎn)和成礦物質(zhì)發(fā)生沉淀而形成的。

在長(zhǎng)期的沉積間斷期間，由于風(fēng)化及營(yíng)力作用巖、礦石中的錳等成礦物質(zhì)釋放出來(lái)，由流水搬運(yùn)到湖、海盆地沉積成礦。礦質(zhì)的富集主要是在沉積作用階段完成，其沉積并被埋藏后的成巖過(guò)程中由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和其熱液活動(dòng)礦質(zhì)還會(huì)發(fā)生成礦物質(zhì)再分配，形成一些新的礦物組合和礦石組構(gòu)，導(dǎo)致礦質(zhì)不同程度的再富集。

由于厭氧細(xì)菌活動(dòng)和有機(jī)質(zhì)的降解等作用，沉積物中的孔隙水的PH值增大，Eh值降低，介質(zhì)呈堿性還原條件，在此物理化學(xué)條件下，隨著沉積物與孔隙水之間反應(yīng)進(jìn)行，水中富集了Fe+、Mn、SiO2、有機(jī)質(zhì)、磷和少量其他元素，這些組分在沉積物內(nèi)遷移或擴(kuò)散，化合或交代形成以菱錳礦、錳菱鐵礦、組成的錳結(jié)核。

3 控礦因素分析

3.1 地層控礦

寒武系雙鷹山組地層是本區(qū)的重要賦礦層位，錳礦化明顯受層位控制，1號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、6號(hào)礦體產(chǎn)于灰?guī)r與硅質(zhì)巖的接觸帶內(nèi)，賦礦巖石為黑色含錳炭質(zhì)硅質(zhì)巖，礦體的走向與地層的走向一致，嚴(yán)格受硅質(zhì)巖層位控制。礦區(qū)巖石地球化學(xué)特征表明，寒武系雙鷹山組中的Co、Mn、Ni、Mo等元素含量相對(duì)較高，尤其是含礦的硅質(zhì)巖，為克拉克值的5.6倍，說(shuō)明它能為成礦礦化富集提供豐富的礦質(zhì)來(lái)源。

3.2 構(gòu)造控礦

構(gòu)造及構(gòu)造動(dòng)力作用，引起巖層壓力增加、溫度升高，礦源層發(fā)生韌性-脆性變形和破裂，成礦元素活化遷移進(jìn)入溶液而成礦液，在構(gòu)造力驅(qū)動(dòng)下，礦液向斷裂破碎帶、裂隙帶的相對(duì)低壓、張裂等部位充填、聚集，隨著溫度、壓力等降低，礦質(zhì)沉淀、聚集成礦。本區(qū)內(nèi)礦區(qū)均產(chǎn)于褶皺構(gòu)造帶、層間破碎帶及層間裂隙帶內(nèi)，直接控制礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀等。

4 找礦標(biāo)志

4.1 地層標(biāo)志

錳礦層有規(guī)律的產(chǎn)出在薄層大理巖的底板下，因此，雙鷹山組的薄層大理巖是最重要的地層找礦標(biāo)志。

4.2 構(gòu)造標(biāo)志

受后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及風(fēng)化剝蝕作用，含錳礦層分布于大水復(fù)式背斜的雙鷹山組地層中，這是找礦的構(gòu)造標(biāo)志。

4.3 直接找礦標(biāo)志

賦礦地層以含炭質(zhì)硅質(zhì)巖為主，在地表常風(fēng)化為黑色粉末，這是最為顯著的直接找礦標(biāo)志。

4.4 間接找礦標(biāo)志

其他蝕變還有硅化、綠泥石化、碳酸鹽化、絹云母化、黃鐵礦化及石墨化等，可作為該區(qū)找礦的蝕變標(biāo)志。

5 綜合信息找礦模型

建立如下綜合信息找礦模型。

表1 找礦的綜合信息表