四川省平武縣磨河壩錳礦地質(zhì)特征及找礦標(biāo)志

孫占營，王 瑜，陳 圍

（四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局川西北地質(zhì)隊(duì)，四川 綿陽 621000）

平武縣磨河壩錳礦為“虎牙式”錳礦床，處于揚(yáng)子地臺(tái)西北被動(dòng)大陸邊緣造山帶[1]，地層分區(qū)屬馬爾康地層分區(qū)金川小區(qū)[2]。“虎牙式”錳礦床是川西北地區(qū)重要的錳礦床類型，屬于沉積變質(zhì)型錳礦，主要分布在平武、松潘一帶，已發(fā)現(xiàn)錳礦產(chǎn)地12處，包括松潘縣西溝中型礦床、四望堡中型礦床、火燒橋中型礦床，平武縣虎牙（老隊(duì)部）中型礦床、大坪中型礦床、磨河壩大型礦床，以及三尖石等7個(gè)小型礦床，呈北西向帶狀分布在涪江上游、虎牙河至銀廠溝一帶，含礦層出露長度約200km，松潘—平武地區(qū)“虎牙式”錳礦已共計(jì)求得錳礦石資源量6265萬噸，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[3，4]。

本文在野外地質(zhì)工作及相關(guān)試驗(yàn)測(cè)試分析的基礎(chǔ)上，對(duì)磨河壩錳礦床的成礦地質(zhì)特征、礦體特征進(jìn)行總結(jié)，分析礦床成因，總結(jié)成礦規(guī)律、找礦標(biāo)志，以期對(duì)今后尋找同類型錳礦床起到一定的指導(dǎo)作用。

1 成礦地質(zhì)背景

磨河壩錳礦在大地構(gòu)造位置上處于松潘～甘孜地槽褶皺系巴顏喀喇冒地槽褶皺帶茂汶～丹巴地背斜與秦嶺地槽褶皺系西秦嶺冒地槽褶皺帶摩天嶺地背斜的接合部位。區(qū)域上位于雪寶頂東西向倒轉(zhuǎn)褶皺帶與南北向虎牙斷裂帶的交匯部位，隸屬渾水溝～楊柳坪弧形同斜倒轉(zhuǎn)復(fù)向斜展布區(qū)[5]。

石炭系、二疊系下統(tǒng)、三疊系下統(tǒng)菠茨溝組、三疊系中統(tǒng)扎尕山組等區(qū)域變質(zhì)巖系廣泛出露于該區(qū)域；區(qū)內(nèi)構(gòu)造總體受秦嶺東西構(gòu)造體系的控制，自北向南發(fā)育雪寶頂?shù)罐D(zhuǎn)向斜、磨子坪倒轉(zhuǎn)背斜、虎牙倒轉(zhuǎn)背斜、渾水溝～楊柳坪倒轉(zhuǎn)復(fù)向斜、花海子～黃臘坪倒轉(zhuǎn)復(fù)背斜等呈近東西向排列的復(fù)式背向斜。渾水溝—楊柳坪倒轉(zhuǎn)復(fù)向斜自北向南又發(fā)育關(guān)門石倒轉(zhuǎn)背斜、偏巖窩倒轉(zhuǎn)向斜、三尖石倒轉(zhuǎn)背斜，磨河壩錳礦主要位于偏巖窩倒轉(zhuǎn)向斜南東部，為“虎牙式”錳礦中部的一段[6]。

2 礦區(qū)地質(zhì)

圖1 磨河壩錳礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

2.1 地層

礦區(qū)出露的主要地層為石炭系、二疊系下統(tǒng)、三疊系下統(tǒng)菠茨溝組、三疊系中統(tǒng)扎尕山組（見圖1），為區(qū)域變質(zhì)巖系，屬地槽型建造。三疊系中統(tǒng)扎尕山組沿褶皺的軸部地帶出露，構(gòu)成偏巖窩向斜的核部地層，主要為碎屑巖相夾碳酸鹽巖相，巖性為絹云母板巖、砂質(zhì)板巖夾結(jié)晶灰?guī)r，錳礦層賦存在扎尕山組底部鐵錳質(zhì)板巖中，與下伏菠茨溝組地層呈平行不整合接觸關(guān)系；三疊系下統(tǒng)菠茨溝組，主要分布于背、向斜翼部或次級(jí)向斜的核部，主要巖性為黃灰～灰色薄層結(jié)晶灰?guī)r，頂面呈舒緩微波狀，多見褐鐵礦薄膜，與扎尕山組明顯分界，可作為找礦標(biāo)志，與下伏下二疊統(tǒng)呈平行不整合接觸關(guān)系；二疊系下統(tǒng)分布于背斜的軸部、向斜的翼部，主要為一套淺變質(zhì)碳酸鹽巖，巖性為淺灰～深灰色中～厚層狀結(jié)晶灰?guī)r，與下伏石炭系呈平行不整合接觸關(guān)系；石炭系巖性為絹云母板巖夾結(jié)晶灰?guī)r。

2.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)構(gòu)造以褶皺構(gòu)造為主，北西西～南東東向展布，錳礦主要位于偏巖窩倒轉(zhuǎn)向斜南東部，偏巖窩倒轉(zhuǎn)向斜為區(qū)內(nèi)控礦褶皺，錳礦體位于偏巖窩倒轉(zhuǎn)向斜兩翼的三疊系中統(tǒng)扎尕山組底部鐵錳質(zhì)板巖中。

3 礦體地質(zhì)

3.1 礦體特征

磨河壩錳礦體賦存于中三疊統(tǒng)扎尕山組底部，含礦層主要由鐵錳質(zhì)板巖、含鐵錳板巖等組成，嚴(yán)格受地層、巖性控制，錳礦體在空間分布上位于總體向南西倒轉(zhuǎn)傾斜的背、向斜構(gòu)造的兩翼，平面上沿走向北西西～南東東方向呈蜿蜒曲折的線狀條帶形展布，層位穩(wěn)定，呈似層狀產(chǎn)出。礦石礦物以菱錳礦、硬錳礦、軟錳礦、磁鐵礦為主，礦床類型屬復(fù)式礦種沉積變質(zhì)類型。目前共圈出錳礦體2個(gè)，分別為礦區(qū)北部的1錳礦體、礦區(qū)南部的2錳礦體。

3.1.1 1錳礦體

礦體出露于礦區(qū)北部，位于偏巖窩倒轉(zhuǎn)向斜北東翼，礦體長約3550m，延伸穩(wěn)定，最大控制斜深363m，礦體呈似層狀產(chǎn)出。厚度0.52m～2.07m，平均厚度0.85m，厚度變化系數(shù)38.24%，厚度變化較小；品位10.36%～22.72%，平均品位17.73%，品位變化系數(shù)22.02%，品位分布均勻；礦體產(chǎn)狀沿走向和傾向均呈微舒緩波狀起伏，即傾向、傾角均存在一定的變化，傾向162°～235°，傾角變化較大，地表34°～72°，地下相對(duì)較陡，54°～72°。

3.1.2 2錳礦體

礦體出露于礦區(qū)南部，位于偏巖窩倒轉(zhuǎn)向斜南西翼，礦體長約2900m，延伸較穩(wěn)定，最大控制斜深118m，礦體呈似層狀產(chǎn)出。厚度0.50m～1.80m，平均厚度0.87m，厚度變化系數(shù)40.37%，厚度變化較??；品位10.46%～23.99%，平均品位為18.34%，品位變化系數(shù)19.78%，品位分布均勻；礦體產(chǎn)狀沿走向和傾向均呈微舒緩波狀起伏，即傾向、傾角均存在一定的變化，傾向184°～258°，傾角變化較大，北西段較陡，70°～88°，南東段較緩，39°～63°。

3.2 礦石類型

礦床內(nèi)組成工業(yè)礦體的主要礦石類型按礦物成份及其含量可分為碳酸錳礦石、氧化錳礦石兩類（見圖2）。

圖2 錳礦石類型

（1）碳酸錳礦石，是礦床主要礦石類型，礦石礦物主要為菱錳礦占45%～90%，次為硬錳礦及軟錳礦，占1%～5%，另含少量黃鐵礦、磁鐵礦。脈石礦物含量較少，一般為綠泥石、絹云母、重晶石、薔薇輝石、石英及炭質(zhì)等。礦石呈黃紫色、灰黃白色及灰色，具塊狀構(gòu)造及條帶狀構(gòu)造，粒狀變晶結(jié)構(gòu)。菱錳礦一般呈隱晶質(zhì)集合體不均勻分布，部分重結(jié)晶呈他形粒狀，粒徑0.008mm～0.016mm不等，集合體有時(shí)呈薄層狀或條帶狀構(gòu)造，其間為絹云母、綠泥石順層分布，石英多呈隱晶質(zhì)與絹云母共生。

（2）氧化錳礦石，是礦床次要礦石類型，主要分布于礦體地表及淺部，與次生氧化作用有關(guān)。礦石呈黑色、灰紫色、土褐色等，具塊狀、條帶狀、皮殼狀構(gòu)造和顯微鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，其核心常有菱錳礦的晶?；驓?bào)w。礦石礦物以硬錳礦為主，占25%～30%，菱錳礦、褐錳礦居次10%～15%，含少量軟錳礦、赤鐵礦等。脈石脈物主要為斜長石、石英、絹云母、方解石等。硬錳礦多呈團(tuán)塊或微細(xì)網(wǎng)脈狀、樹枝狀分布于脈石礦物間，粒徑0.01mm左右。菱錳礦多呈顯微粒狀分布于黝簾石等礦物晶間，部分呈細(xì)粒脈狀。

3.3 錳礦體氧化情況

錳礦體主要為碳酸錳礦石，受期后次生氧化作用影響，碳酸錳礦石近地表被氧化成氧化錳礦石，一般地段氧化深度0.5m～2m，局部受節(jié)理、裂隙影響，氧化深度較深，為5m～8m，近地表錳礦石亦為半氧化狀態(tài)，礦石中多夾有碳酸錳礦石結(jié)核，結(jié)核具同心圓狀，其顏色由內(nèi)到外逐漸變深。隨深度增加，結(jié)核逐漸增多，并逐漸過渡為碳酸錳礦石，無明顯界線。氧化錳礦石為灰黑色、灰紫色、土褐色、黃白色等，礦石礦物以硬錳礦、軟錳礦為主，次為水錳礦、菱錳礦、褐錳礦、褐鐵礦、磁鐵礦等。

4 礦床成因

磨河壩錳礦產(chǎn)出層位嚴(yán)格受中三疊統(tǒng)扎尕山組一套次穩(wěn)定型復(fù)巖屑建造控制，礦體具成層性，與圍巖產(chǎn)狀一致，并隨圍巖同步褶皺起伏。含礦層內(nèi)部結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為由錳礦、鐵礦及鐵錳質(zhì)板巖所組成，不僅層與層之間呈漸變過渡關(guān)系，而且在同層內(nèi)常發(fā)育有交錯(cuò)層紋構(gòu)造，具有明顯的沉積特征。礦物組合簡(jiǎn)單，礦石主要為菱錳礦、磁鐵礦、赤鐵礦組合，并有極少的炭質(zhì)及菱鐵礦出現(xiàn)。由于風(fēng)化作用，靠近地表部分的原生錳礦多被氧化成以軟錳礦、硬錳礦為主的礦物組合。礦石化學(xué)組份上表現(xiàn)為SiO2、P含量均較高，且變化幅度不大等特點(diǎn)。變質(zhì)作用是沉積成礦后的區(qū)域動(dòng)力作用的表現(xiàn)，不僅有普遍發(fā)育的板狀、片狀及條帶狀構(gòu)造，而且生成了較多的變質(zhì)礦物及其變質(zhì)的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。礦石中黃鐵礦及重晶石細(xì)脈的出現(xiàn)，表現(xiàn)了伴隨變質(zhì)作用曾有過一定的熱液活動(dòng)。從區(qū)域地層情況來看，礦床產(chǎn)于三疊系海進(jìn)程序的底部。故此，礦床形成機(jī)制可概略為：在蝕源大陸受長期徹底剝蝕夷平為準(zhǔn)平原狀態(tài)或接近準(zhǔn)平原狀態(tài)，形成含鐵、錳較高的風(fēng)化殼。隨后由于海侵發(fā)生，鐵、錳等礦質(zhì)經(jīng)溶蝕、搬運(yùn)至淺海區(qū)的海灣或島弧區(qū)，在氧化帶與還原帶的過渡區(qū)，主要在堿性還原條件下（pH值一般大于8.5，Eh為負(fù)值），沉積形成為低價(jià)錳的化合物—菱錳礦與磁鐵礦、赤鐵礦共生礦物組合。成礦作用主要受沉積古地理環(huán)境和Fe、Mn溶液的濃度、物理化學(xué)性質(zhì)及地殼之振蕩幅度等因素所控制。發(fā)生于成礦后的區(qū)域變質(zhì)作用和風(fēng)化作用對(duì)礦床的改造和影響居次要從屬地位，由于氧化脫水和交代作用結(jié)果，僅在礦床近地表形成以硬錳礦為代表的高價(jià)錳的化合物。

綜上所述，磨河壩錳礦是由原生沉積的鐵錳礦床經(jīng)區(qū)域變質(zhì)而成，其成因?qū)俸Ｏ喑练e變質(zhì)礦床類型。

5 成礦規(guī)律及找礦標(biāo)志

5.1 成礦規(guī)律

磨河壩錳礦為賦存于扎尕山組底部次穩(wěn)定型復(fù)巖屑建造的沉積變質(zhì)型錳礦，在區(qū)域變質(zhì)過程中，經(jīng)受了輕微的改造作用。其成礦規(guī)律為：

（1）錳礦層產(chǎn)出于扎尕山組底部，層位固定，且沿層位礦體延伸穩(wěn)定。

（2）錳礦與磁鐵礦關(guān)系密切，磁鐵礦層多構(gòu)成錳礦層的頂、底板或二者互層出現(xiàn)，構(gòu)成復(fù)合礦體，但二者邊界較為清晰。

（3）錳礦含礦層厚度與錳礦、鐵錳礦層厚度呈正關(guān)相關(guān)關(guān)系，礦體含礦層厚度越大，錳礦層、鐵錳礦層厚度越大。

（4）錳礦層圍巖主要為鐵錳質(zhì)板巖、含鐵錳絹云母板巖、含鐵錳粉砂質(zhì)板巖等。

（5）在含礦層厚度較大部位，錳礦、鐵錳礦、鐵礦體（層）距三疊系下統(tǒng)菠茨溝組頂面距離相對(duì)較大。

5.2 找礦標(biāo)志

（1）磨河壩錳礦體均賦存于中三疊統(tǒng)扎尕山組底部鐵錳質(zhì)板巖中，錳礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀一致，產(chǎn)出層位嚴(yán)格受地層、巖性控制，因此，區(qū)內(nèi)北西西向扎尕山組黑灰色鐵錳質(zhì)板巖、含鐵錳板巖、含鐵錳粉砂質(zhì)板巖等是重要的找礦標(biāo)志。

（2）礦區(qū)的錳礦體大部分呈似層狀、條帶狀直接出露于地表，走向近北西西～南東東，因此沿走向追索地表氧化錳礦、磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦露頭，是一種重要的直接找礦的方法。

（3）錳礦與磁鐵礦關(guān)系密切，鐵錳礦層的伴生關(guān)系，可作為間接的找礦標(biāo)志。

（4）三疊系下統(tǒng)菠茨溝組黃灰—灰色薄層結(jié)晶灰?guī)r、灰白色大理巖頂部微舒緩波狀的平行不整合接觸界面，為間接找礦標(biāo)志。

6 結(jié)論

（1）磨河壩錳礦體均發(fā)育在中三疊統(tǒng)扎尕山組底部，含礦層主要由鐵錳質(zhì)板巖、含鐵錳板巖等組成，礦體延伸穩(wěn)定，呈似層狀產(chǎn)出；礦石礦物以菱錳礦、硬錳礦、軟錳礦、磁鐵礦為主。

（2）磨河壩錳礦體嚴(yán)格受地層、巖性控制，礦床類型屬復(fù)式礦種沉積變質(zhì)類型。