沉積型錳礦隱伏礦體定位預測及深部驗證
——以阿克塞縣賽馬溝錳礦為例

俞勝，趙保青，賈軒，董順利，趙斌斌，白永波,李生喜，楊瑞東

(1.甘肅省地質礦產勘查開發局第二地質礦產勘查院， 甘肅 蘭州 730020; 2.成都理工大學， 四川 成都 610059)

0 引言

當前，攻深找盲已逐漸成為礦產勘查工作的重點(高永寶等，2017；周星等，2019)。位于甘、新交界的阿克塞縣安南壩地區,自二十世紀末發現苦水泉錳礦之后，一直未取得新的錳礦找礦突破。直到2010—2012年，通過在該地區開展1∶5萬化探掃面及異常查證工作，最終發現了青砂溝大型錳礦，錳礦勘查取得了重大突破。位于同一成礦帶的賽馬溝地區，通過與青砂溝錳礦進行典型礦床對比分析，發現其具有相似的成礦背景、地球化學異常等特征，綜合運用地質填圖、地表及深部工程驗證，最終在深部取得了新的錳礦找礦突破，為區域上尋找同類型隱伏礦床提供了借鑒(蘇小兵，2006；薛有智，2012；覃英等，2013；石少華等，2016；王軍等，2018；岑志輝等，2019；陳旭等，2019；肖德長等，2019)。

1 區域地質礦產特征

阿爾金安南壩地區位于塔里木板塊—敦煌古陸塊與柴達木—祁連板塊結合部位(張新虎等，2005，2008)。區域地層主要為前長城系敦煌巖群、中元古界薊縣系及新元古界青白口系。區域內斷裂較為發育，侵入巖以酸性為主，巖石具多期變質、變形作用特征(圖1)。其中薊縣系分布在安南壩—青砂溝一帶，呈狹長條帶狀或島弧狀出露，自下而上分為兩個巖組。第一巖組主要分布在安南壩一帶，其巖性一般為粗碎屑巖，主要為紫紅色中厚層石英砂巖，地層傾向在350°～33°之間，傾角在30°～40°之間，可見厚度983 m；第二巖組分布在安南壩北—青砂溝一帶，巖性為一套碳酸鹽巖夾硅質巖，地層傾向在355°～25°之間，傾角在50°～76°之間，斷層附近傾角一般大于70°，可見厚度1414 m。區域已發現的青砂溝錳礦、苦水泉錳礦均賦存在該套地層中。

圖1 甘肅省阿克塞縣安南壩一帶構造位置圖(a)及地質礦產略圖(b)(據張新虎等，2005修改)

阿爾金東段錳礦帶呈近東西向條帶狀展布于安南壩至紅柳溝之間,總長80 km，具有良好的錳成礦地質條件。其位于阿爾金斷裂北側，自西向東依次分布有安南壩西錳異常、苦水泉錳礦、索爾蘇菱鐵礦化點、青砂溝大型錳礦、安南壩赤鐵礦、賽馬溝錳異常等(趙保青等，2013a，2013b；蒙軫等，2015)。

2 賽馬溝地區地質特征

賽馬溝地區主要出露薊縣系第二巖組第一巖性段，該地層整體呈一近北西向背斜產出。地層區內東側發育較好，背斜核部以硬錳礦化含粉砂質泥硅質巖為主，兩翼以白云巖為主，背斜南西、北東兩翼巖層傾角分別為45°、35°(袁博等，2017)。構造以總體走向為近東西向的斷裂為主，侵入巖極不發育，變質作用以區域變質為主(圖2)。

圖2 賽馬溝錳礦區地質草圖

2.1 地層

礦區地層主要為薊縣系第二巖組硅質碳酸鹽巖組合，自下而上根據巖相分為六層，各地層之間均為整合接觸關系。

第(1)層：含粉砂泥質硅質巖，呈北西向弧形斷續分布于背斜核部附近，地表出露長度約1.4 km，出露寬度54～64.8 m。兩翼地層傾角整體較緩，南西翼30°～40°，北東翼10°～20°。

第(2)層：硬錳礦化含粉砂質泥硅質巖，呈北西向分布于背斜核部附近，產狀較陡，近于直立，傾角60°～80°，呈中—薄層狀，偶夾薄層狀—條帶狀砂巖。北東翼可見厚度為5.37 m，南西翼可見厚度為19.47 m。

第(3)層：硬錳礦化泥質石英細粉砂巖，其主要分布于背斜南西翼，可見厚度為5.43 m。

第(4)層：中—薄層微晶狀白云巖，其主要分布于背斜兩側，整體碎裂，可見厚度分別為54.62 m 和41.68 m。

第(5)層：褐紅色中厚層不等粒白云巖夾硅質巖，其主要分布于背斜兩側，延伸較為穩定，傾向南西，傾角22°～70°，越靠北傾角越大，可見厚度952.87 m。

第(6)層：淺灰色中厚層—巨厚層狀條帶狀不等粒白云巖，其主要分布于背斜南西翼，傾角20°～30°，可見厚度為227.71 m。

2.2 地球化學特征

2.2.1 1∶20萬區域化探異常

區內發育HS-8綜合異常，該異常以Mn為主成礦元素，其中Mn均值為2235.5×10-6，峰值為3488.7×10-6,異常強度高，面積大，具中、外濃度分帶(表1)。

表1 1∶20萬區域化探HS-8異常特征表

2.2.2 1∶5萬化探異常

通過對1∶20萬水系沉積物測量HS-8綜合異常開展Ⅲ級查證，圈定了AS8-1、AS8-2、AS8-3三個綜合異常(圖3)。其中：

圖3 阿克塞縣安南壩—帶水系沉積物測量異常剖析圖

AS8-1綜合異常，位于賽馬溝地區，異常元素主要為Mn、Mg、Cd。其中Mn異常重現性好，異常強度增高，規模增大，異常特征見表2。因此，該異常為尋找錳礦提供了依據。

AS8-2綜合異常，位于青砂溝地區，異常元素主要為Mn、P、Fe、Ti、Ca、Mg，整體套合較好。強度高，規模大，異常特征見表2。青砂溝大型錳礦位于該異常中。

表2 1∶5萬水系沉積物測量異常特征參數統計表

2.2.3 查證成果

通過對區內開展1∶1萬、1∶2千地質草測，初步查明了賦礦巖層在地表出露的層序、范圍及厚度。同時通過1∶2千巖石測量及地表槽探揭露，發現了地表錳礦化體，長215 m，平均厚度0.5～1.26 m，Mn平均品位在8.60%～12.40%，礦體傾角20°～40°，礦體東側未控制邊界。

3 典型礦床成礦模式

位于賽馬溝以西的青砂溝錳礦屬海相沉積型，礦床規模已達大型以上，其與位于賽馬溝以西更遠的苦水泉錳礦含礦巖系均為以硅質碳酸鹽巖組合為主的薊縣系第二巖組(Jx2)。二者容礦巖系的原巖建造具有相似性，自底部至頂部，均表現為底部為細砂巖、粉砂巖，中部為煙紫色含錳砂質、硅質白云巖，局部夾錳礦(化)層，頂部為含疊層石硅質白云巖，偶夾硅質條帶，自下而上整體表現為海水由淺變深的特征(圖4)。

圖4 青砂溝錳礦成礦模式圖

4 綜合分析及研究

(1)地球化學異常對比

青砂溝錳礦與賽馬溝錳礦均位于1∶20萬區內化探異常HS-8中，Ⅲ級查證圈定的3個1∶5萬化探綜合異常中，青砂溝錳礦位于AS8-2綜合異常中，而賽馬溝所處的AS8-1異常Mn元素異常面積、強度、規模、峰值，均優于已發現青砂溝大型錳礦的AS8-2異常，顯示了AS8-1異常具良好的錳成礦潛力。

(2)巖相對比

賽馬溝錳礦與青砂溝大型錳礦、苦水泉錳礦含礦地層均為薊縣系第二巖組硅質碳酸鹽巖組合。礦體均賦存于碳酸鹽巖與細碎屑巖之間的過渡帶，即不純的煙紫色含錳硅質、砂質白云巖中。特別是底部紅色鈣泥質細碎屑巖往往賦存著工業礦體。

5 定位預測及深部驗證

5.1 層位對比

本次采用的預測方法為含礦建造、地層沉積層序研究基礎上的相似類比原則。

賽馬溝礦化體發育為寬緩背斜，受構造破壞較小，剝蝕程度較低，從已出露的地層自上而下對比分析青砂溝錳礦、苦水泉錳礦來看主要賦錳礦層紅色鈣泥質細碎屑巖未剝露出地表(表3)。

表3 青砂溝錳礦、苦水泉錳礦與賽馬溝錳礦含礦建造層位對比表

綜合分析對比青砂溝錳礦含礦建造，賽馬溝錳礦地表出露的錳礦化體相當于青砂溝錳礦第六巖性段(青砂溝錳礦含錳層位——含錳砂質白云巖178 m下部是錳Ⅱ號礦體賦存層位)，并且未見底部雜色薄層狀粉砂巖。

對比苦水泉錳礦地層剖面，也有類似的含礦建造。苦水泉錳礦煙紫色中—薄層狀砂質白云巖厚達165.19 m，其底部可見錳礦層，而賽馬溝錳礦在K15勘探線含礦建造黑灰色中薄層狀含錳砂質白云巖、灰黑色中薄層狀含錳白云質砂巖夾褐紅色薄層狀砂巖、灰黑色含錳白云質砂巖地表僅出露89.70 m。與青砂溝錳礦(褐色中薄層—中厚層狀含錳硅質白云巖厚178 m)、苦水泉錳礦含礦建造對比分析表明：賽馬溝錳礦主要含礦層位在K15勘探線還遠未剝露出地表，至少還有90 m厚的上覆巖層。

5.2 預測厚度計算

上伏含錳建造預測厚度計算(圖5)：假定賽馬溝錳礦含錳建造與青砂溝錳礦Ⅱ號含錳建造厚度一致均為178 m(兩者相距5 km)，經計算鉆孔見含礦深度為217 m(賽馬溝地區背斜北翼地表實測地層產狀傾角平均為38°，上覆巖層厚178 m，設計鉆孔傾角87°，采用公式178/cos35°)。

圖5 地層厚度預測計算示意圖

5.3 鉆孔驗證結果

根據以上預測，結合地表礦體出露情況我們在K15號勘探線布置鉆孔ZK1501，查證結果顯示(圖6)：ZK1501孔深398.30 m,在孔深236.96 m見到底部標志層碳質泥巖及巨厚的含錳白云質砂巖。其中孔深280.8～331.81 m,為累積真厚度30.33 m，品位8.01%～15.50%的11層隱伏錳礦層，其中工業礦體4層，累積厚度11.5 m。Mn平均品位12.44%。礦石類型有：中、薄層狀錳礦石、碎裂錳礦石、紋層狀錳礦石。

圖6 賽馬溝錳礦15號勘探線剖面圖

類比青砂溝錳礦含礦建造，預測賽馬溝錳礦鉆孔ZK1501見礦深度為217 m，實際孔深236.96～331.81 m，見到底部標志層碳質泥巖及巨厚的含錳白云質砂巖，礦體為280.8～331.81 m。偏差原因是預測用的是地表產狀為38°,實際深部礦體產狀為48°。預測礦體厚度3～5 m,實際礦體厚度為30.33 m,以上說明賽馬溝地區沉積環境穩定，礦體受后期構造破壞較小，這與薊縣系第二巖組在本區出露面積較大相一致。

5.4 遠景分析

賽馬溝地區含礦建造分布于背斜兩翼，走向長為2484 m,ZK1501揭露的礦體埋深280 m,累積厚度30.33 m，目前控制礦體北翼斜深為322 m。假定礦體平均厚度為20 m,體重為2.75 t/m3，經簡單估算：礦區背斜北翼錳礦石量遠大于2千萬噸。表明賽馬溝地區有望發現又一大型以上錳礦床。從苦水泉、青砂溝到賽馬溝含礦建造及礦體厚度向東逐漸變厚，結合薊縣系第二巖組在本區出露長度大于11 km的地質背景，充分表明本地區藴含著巨大的找錳潛力。

6 結論

(1)賽馬溝隱伏錳礦體的發現是基于對區域錳成礦規律和控礦規律的深入研究和系統總結的基礎上，借助化探、地質等成果資料，與區域典型礦床——青砂溝錳礦進行對比，建立區域典型礦床成礦模式，對賽馬溝地區的含礦建造、地層沉積層序及厚度進行預測，進而深部鉆探工程驗證取得的找礦突破。為區域尋找相同類型的礦床提供了很好的參照。

(2)賽馬溝隱伏錳礦體的發現，進一步擴展了區域沉積型錳礦找礦的空間。通過分析、對比沉積盆地的含礦地層和沉積環境，在已知錳礦床的賦礦層位展布方向上，是找礦的重點地段。賽馬溝錳礦今后應在已知的隱伏控礦背斜沿走向兩側進行找礦，有希望實現找礦突破。

(3)在阿爾金地區，前期開展不同比例尺的物化探掃面工作，進一步縮小找礦靶區，針對不同類型的異常、不同成因的礦床，運用適宜的礦產勘查手段，在區域上找礦是行之有效的。如沉積型礦床的特點——進行含礦層位的剖析對比很重要。