新疆阿克陶縣瑪爾坎蘇一帶錳礦區(qū)域成礦條件及成礦規(guī)律

侯繼亮，趙文龍，開(kāi)賽爾·賽麥提

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第二地質(zhì)大隊(duì)，新疆 喀什844000）

1 礦產(chǎn)分布

瑪爾坎蘇一帶錳礦位于阿克陶縣北西282°方向，直距約186千米，行政區(qū)劃隸屬新疆阿克陶縣木吉鄉(xiāng)布拉克村管轄。位于昆侖成礦省-北昆侖(裂谷帶)Fe-Cu-Au-硫鐵礦礦帶(Ⅵ-4-①)，位于西昆侖造山帶與西南天山造山帶交匯部位，成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，是錳、金、銅、砂金礦產(chǎn)成礦有利地段。區(qū)域上發(fā)現(xiàn)的中-大型沉積型礦床有奧爾托喀納什錳礦、瑪爾坎土-穆呼錳礦、恰爾隆錳礦等。

圖1 區(qū)域錳礦點(diǎn)分布圖

規(guī)模較大的為瑪爾坎蘇大型錳成礦帶，沿瑪爾坎蘇河兩側(cè)分布，在中國(guó)境內(nèi)長(zhǎng)約52千米，向西延入塔吉克斯坦共和國(guó)境內(nèi)；成礦帶內(nèi)的含錳巖系為石炭系下統(tǒng)烏魯阿特組、石炭系上統(tǒng)喀拉阿特河組、二疊系中統(tǒng)昆蓋依套組、二疊系下統(tǒng)瑪爾坎雀庫(kù)塞山組；其中石炭系為區(qū)內(nèi)最主要的錳礦賦礦層位，錳礦成礦條件良好，找礦潛力巨大[1]。

區(qū)域錳礦帶賦礦層位穩(wěn)定，礦體總體厚度大，品位較富(平均品位21～33%，最高63.5%)，礦石礦物主要為菱錳礦，類(lèi)型屬于低鐵中磷。代表性礦床有奧爾托喀納什錳礦床和瑪爾坎土-穆呼錳礦床，前者為大型，后者為中型，其它規(guī)模相對(duì)較小，多為礦點(diǎn)、礦化點(diǎn)。

2 成礦條件

2.1 地層與成礦

區(qū)內(nèi)錳礦的賦礦層位為晚石炭世和二疊世細(xì)碎屑巖-碳酸鹽巖沉積建造，已發(fā)現(xiàn)的錳礦床、礦點(diǎn)均產(chǎn)于該層位中，成礦類(lèi)型均為海相沉積型。

位于瑪爾坎土-穆呼錳礦床南西部的未分志留系(S)板巖、千枚巖夾泥灰?guī)r中也發(fā)現(xiàn)了錳礦化線索，在該地層也具一定找錳礦前景。

2.2 構(gòu)造與成礦

大型錳礦床形成前提條件為穩(wěn)定構(gòu)造單元內(nèi)的淺海環(huán)境且相對(duì)封閉。瑪爾坎蘇錳成礦帶發(fā)育大量淺海陸棚沉積環(huán)境的巖石組合，成礦期地勢(shì)較低，且略有起伏，水環(huán)境總體較平靜。區(qū)內(nèi)錳礦賦礦層位穩(wěn)定，延伸至國(guó)外，已超過(guò)50千米，且礦體厚度大，層位多，區(qū)內(nèi)錳礦成礦期構(gòu)造較為穩(wěn)定。

瑪爾坎蘇錳成礦帶經(jīng)歷了長(zhǎng)期、復(fù)雜的地質(zhì)演化歷史，受新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，形成了優(yōu)越的地質(zhì)條件。受控于喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)，南天山地塊和昆侖造山帶自南北兩側(cè)向中部的喀什凹陷碰撞對(duì)沖，形成大量的逆沖推覆斷層和傾向向南的背向斜褶皺構(gòu)造，并對(duì)區(qū)內(nèi)錳礦改造和破壞，局部發(fā)生位移及形態(tài)改變，大致與區(qū)內(nèi)東西向主構(gòu)造線方向一致，形成期次多、層次多、性質(zhì)多及相互之間疊加改造的特點(diǎn)。含錳巖系沿晚古生代弧后盆地分布，屬于拉張性盆地構(gòu)造環(huán)境[2,3]。

2.3 巖漿巖與成礦

瑪爾坎蘇一帶火山巖發(fā)育，侵入巖較發(fā)育，廣泛分布于瑪爾坎蘇內(nèi)石炭世、二疊世地層中，含錳巖系中發(fā)育很多火山巖和凝灰?guī)r夾層，說(shuō)明石炭、二疊紀(jì)地殼活動(dòng)頻繁，海底火山作用強(qiáng)烈，區(qū)域熱場(chǎng)較強(qiáng)。火山作用對(duì)區(qū)內(nèi)錳礦關(guān)系較為密切。

2.4 變質(zhì)作用與成礦

區(qū)內(nèi)分布的錳礦等與變質(zhì)作用關(guān)系不明顯。

3 區(qū)域成礦規(guī)律總結(jié)

3.1 錳礦床的空間展布特征

縱向上含錳巖系主體為上石炭統(tǒng)喀拉阿特河組（C2k），其大致可分為3個(gè)巖性段：底部為角礫灰?guī)r夾中層狀砂質(zhì)灰?guī)r，向上逐漸過(guò)渡到砂質(zhì)灰?guī)r夾薄層泥晶灰?guī)r，頂部為含碳泥質(zhì)灰?guī)r夾薄層泥晶灰?guī)r，該巖性組合大致反映了一個(gè)海進(jìn)旋回。其中礦體產(chǎn)于海進(jìn)沉積系列的上部。

另外，工作區(qū)域內(nèi)的錳礦床、礦(化)點(diǎn)分布與區(qū)域地球化學(xué)錳異常分布、遙感錳異常分布也基本一致。

3.2 礦體(層)空間賦存規(guī)律

區(qū)域內(nèi)各個(gè)錳礦床、礦(化)點(diǎn)的賦礦層位、含礦巖性和構(gòu)造均存在差異，導(dǎo)致礦體規(guī)模和礦石品位有所不同。區(qū)內(nèi)瑪爾坎蘇一帶錳礦成礦帶，區(qū)內(nèi)出露地層有志留系、石炭系、二疊系、白堊系、新近系、第四系，斷裂和褶皺構(gòu)造較為發(fā)育，火山巖普遍發(fā)育，賦礦地層為上石炭統(tǒng)喀拉阿特河組(C2k)，含錳巖系穩(wěn)定，奧爾托喀納什錳礦、穆呼-瑪爾坎土錳礦床中礦體延伸穩(wěn)定，厚度大，礦石品位富，但與春雷鐵錳礦化點(diǎn)及卡拉特河錳礦化點(diǎn)有所差異。

3.3 成礦時(shí)間演化規(guī)律

區(qū)內(nèi)錳礦、鐵錳礦均形成于晚古生代。但不同時(shí)期形成的礦產(chǎn)類(lèi)型和組合各具特點(diǎn)，區(qū)域主要礦種為晚古生代海相沉積型錳礦床，現(xiàn)對(duì)其成礦時(shí)間及演化規(guī)律簡(jiǎn)述如下。

3.3.1 石炭紀(jì)

區(qū)內(nèi)石炭紀(jì)形成的礦種單一，主要為錳礦床。錳礦床、礦(化)點(diǎn)主要賦存于上石炭統(tǒng)喀拉阿特河組，為海相沉積型錳礦，受地層層位控制，其成礦時(shí)間為晚石炭世。早石炭世處于一個(gè)伸展拉張環(huán)境(可能為弧后盆地)(贠杰等,2015)，與之對(duì)應(yīng)伴生有構(gòu)造巖漿活動(dòng)，區(qū)內(nèi)中-基性火山巖分布廣，但由東向西火山巖規(guī)模逐漸變小。另外，賦礦圍巖含碳質(zhì)泥質(zhì)灰?guī)r中亦發(fā)育多層火山凝灰?guī)r，反映錳礦形成時(shí)期區(qū)內(nèi)地殼活動(dòng)頻繁、火山作用強(qiáng)烈。巖性巖相和古生物證據(jù)綜合反映了含錳巖系位于淺海抝陷帶，經(jīng)受海侵，成錳期后海平面下降，基本構(gòu)成完整的海侵-海退旋回。成礦初期水動(dòng)力條件較弱，但在潮汐及風(fēng)暴等影響下產(chǎn)生動(dòng)蕩，形成炭-泥質(zhì)灰?guī)r、砂屑-礫屑灰?guī)r和生物碎屑灰?guī)r；成錳期海水變深，水體安靜，炭-泥質(zhì)層沉積，形成炭-泥質(zhì)灰?guī)r。賦礦圍巖在大陸邊緣的淺海氧化水體中形成，在海侵過(guò)程，在安靜還原的水體環(huán)境中，受陸源物質(zhì)的影響減小，在該階段錳質(zhì)大量沉積成礦。

3.3.2 二疊紀(jì)

區(qū)域產(chǎn)于二疊系中的礦產(chǎn)有錳礦及鐵錳礦。二疊系細(xì)碎屑巖-碳酸鹽巖建造中發(fā)現(xiàn)有少量錳礦(化)點(diǎn)（如春雷、莫洛山口錳礦點(diǎn)），其賦礦巖性與晚石炭世錳成礦期相同，成礦時(shí)間有早二疊世和中二疊世，但礦體規(guī)模較小，延伸不穩(wěn)定，礦石品位也較低，多數(shù)地段為鐵錳礦化。

4 錳的成礦因素

4.1 控礦地質(zhì)因素分析

區(qū)域含礦地層主要為上石炭統(tǒng)喀拉阿特河組，下二疊統(tǒng)瑪爾坎雀庫(kù)塞山組、中二疊統(tǒng)昆蓋依套組次之。

4.1.1 巖相古地理?xiàng)l件

大型錳礦床在穩(wěn)定構(gòu)造單元內(nèi)的淺海環(huán)境且相對(duì)封閉的環(huán)境中形成，水介質(zhì)的物理化學(xué)條件且相對(duì)平靜對(duì)錳的聚集成礦起重要作用。區(qū)域在晚石炭世為弧后裂谷盆地，其邊緣相、淺海陸棚相主體為低能帶，水體較深，錳礦層賦存于灰黑色含(黃鐵礦、泥晶、微晶、亮晶)砂屑灰?guī)r、灰黑色薄層狀含(黃鐵礦、泥質(zhì)、炭質(zhì))(粉晶、微晶、泥晶)灰?guī)r、灰黑色泥晶生物碎屑灰?guī)r中，說(shuō)明成礦期相對(duì)低洼地段，水環(huán)境總體較平靜，沉積時(shí)間長(zhǎng)，形成了一套厚度穩(wěn)定的淺海相碳酸鹽巖－碎屑巖沉積建造，其海侵階段有利于在沉積層序中含碳泥質(zhì)灰?guī)r段形成沉積型錳礦。

4.1.2 控礦地層

區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的錳礦床(點(diǎn))受瑪爾坎蘇裂谷盆地控制，含錳巖系為一套淺海相沉積的灰黑色含(黃鐵礦、泥晶、微晶、亮晶)砂屑灰?guī)r、灰黑色薄層狀含(黃鐵礦、泥質(zhì)、炭質(zhì))(粉晶、微晶、泥晶)灰?guī)r、灰黑色泥晶生物碎屑灰?guī)r建造，層位穩(wěn)定，賦礦圍巖中錳含量明顯超過(guò)克拉克值。

4.1.3 控礦構(gòu)造

整體構(gòu)造運(yùn)動(dòng)較為強(qiáng)烈，受后期構(gòu)造改造，西昆侖造山帶受強(qiáng)烈擠壓，整體發(fā)生推覆構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成大量次級(jí)斷裂及褶皺。西段奧爾托喀納什錳礦床錳礦層賦存于背斜北翼；東段瑪爾坎土錳礦床褶皺構(gòu)造十分發(fā)育，致使地層及礦體形態(tài)非常復(fù)雜；礦體受后期逆沖推覆構(gòu)造影響，致使礦體與兩側(cè)圍巖發(fā)生明顯滑脫，沿滑脫面發(fā)育大量方解石脈，部分含錳地層地表出露，礦體也受到一定的破壞。

4.1.4 火山作用

區(qū)域含錳巖系中火山巖發(fā)育(以中性為主)，有多層凝灰?guī)r及安山巖，石炭紀(jì)火山作用頻繁強(qiáng)烈。菱錳礦高的Mn/Fe值反映熱液運(yùn)輸或成礦作用期間Mn和Fe的強(qiáng)烈分異；區(qū)內(nèi)含錳巖系中菱錳礦層數(shù)多，透鏡狀小礦體普遍發(fā)育，且以凝灰?guī)r、炭質(zhì)灰?guī)r為界，說(shuō)明熱水活動(dòng)提供錳質(zhì)不連續(xù)，表現(xiàn)多次活動(dòng)斷續(xù)供給和強(qiáng)烈分異的特征。在含錳巖系中含炭泥質(zhì)灰?guī)r和粉晶灰?guī)r界線明顯，方解石等礦物顆粒結(jié)晶變好，海底火山活動(dòng)或者陣發(fā)性熱水噴流導(dǎo)致海水溫度升高，方解石重結(jié)晶形成粉-細(xì)晶灰?guī)r。綜合分析認(rèn)為，區(qū)內(nèi)錳質(zhì)來(lái)源和火山活動(dòng)、熱水噴流有關(guān)。

4.1.5 生物作用

礦石中存在鮞粒結(jié)構(gòu)，圍巖中發(fā)現(xiàn)的草莓狀黃鐵礦，δ13CVPDB主要集中在-10.3‰～-20.2‰之間，生物活動(dòng)對(duì)成礦有一定作用，多為海洋藻類(lèi)。海洋生物可大量吸附錳質(zhì)，最終達(dá)到富集成礦物質(zhì)。

4.1.6 疊加改造作用

石炭紀(jì)以后的構(gòu)造作用使含錳巖系褶皺上升地表，發(fā)生強(qiáng)烈的變形，同生的錳礦被風(fēng)化、淋濾、遷移，后期的熱液活動(dòng)對(duì)含錳巖系起到了一定的改造作用，形成了錳方解石(脈)、水硅錳鎂礦及薔薇輝石等。另外，菱錳礦遭受后期熱液作用影響形成軟錳礦。

4.2 找礦標(biāo)志分析

區(qū)域錳礦賦存于薄層狀“黑色巖系”，含礦層位穩(wěn)定，層控特征明顯，含礦層和圍巖中方解石脈和黃鐵礦發(fā)育，整體較破碎。建立區(qū)內(nèi)海相沉積型錳礦主要找礦標(biāo)志如下。

（1）尋找錳礦原生露頭或轉(zhuǎn)石是最直接的找礦標(biāo)志。

（2）以晚石炭世碳酸鹽巖沉積建造為找礦目標(biāo)地層，以薄層狀、碎裂狀黑色含泥炭質(zhì)灰?guī)r為找礦目標(biāo)巖性，可作為間接找礦標(biāo)志。

（3）礦石中含有少量黃鐵礦，賦礦巖性為黑色含泥炭質(zhì)灰?guī)r，激電測(cè)量多顯示激電異常、視電阻率異常，可作為間接找礦標(biāo)志。

（4）采用光譜角法使用菱錳礦、軟錳礦光譜提取的遙感錳礦蝕變異常可作為間接找礦標(biāo)志。

（5）采用地球化學(xué)工作方法圈定的錳元素化探異常與已知的礦床、礦點(diǎn)對(duì)應(yīng)良好，圈定的錳元素異常可作為間接找礦標(biāo)志。

5 結(jié)論

瑪爾坎蘇一帶錳礦含礦地層主要為晚石炭世-二疊紀(jì)細(xì)碎屑巖-碳酸鹽巖沉積建造，形成于陸棚相、盆地邊緣相沉積環(huán)境中，成錳期為安靜的淺海-濱淺海，錳質(zhì)來(lái)源為深源物質(zhì)，與火山、熱水及生物活動(dòng)關(guān)系密切，為典型的海相沉積型錳礦床。