２０１１年６月第３１卷第２期 四川地质学报 Ｖｏ１．３１ Ｎｏ．２ Ｊｕｎｅ．，２０１１ 贵州遵义县茶园锰铁矿地质特征及成因探讨 高家育 ，孙传敏 ，刘严松 ，廖海 （１．成都理工大学地球科学学院，成都６１００５９；２．四川省矿产资源储量评审中心，成都６１００８１） 摘要：贵州遵义县茶园锰铁矿属“遵义式锰矿”成矿带，具有一定的开发前景。该矿床赋存于二叠系上统 龙谭组（Ｐ 底部，含矿岩层以粘土岩层为主，并含有大量的黄铁矿。通过对该矿矿床地质特征的野外调查，矿石 矿物鉴定及元素分析，认为该矿床锰铁矿石为原生碳酸锰铁矿物，属于古风化壳沉积型矿床，锰质来源于晚二 叠世湖盆周边玄武岩的古风化壳残留锰质，形成于弱碱性还原环境。 关键词：铁锰矿；古风化壳；玄武岩；遵义茶园 中图分类号：Ｐ６１８．３１、３２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—０９９５（２０１ １）０２－０２０４—０５ ＤｏＩ：１Ｏ．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—０９９５．２０１ １．０２．００２０ 茶园锰铁矿床位于遵义市东部，距遵义市平距约３１ｋｉｎ，行政区划属遵义县西坪镇茶园村，地理坐标 为：东经１０７。１１ １５ ～１０７。１２ ３０”，北纬２７。３３ ３Ｏ”～２７。３４ ３０ 。遵义锰矿是贵＇Ｎ ｚｌｔ：；部最有 名的矿产…，主要分布于遵义市和遵义县。其中遵义县已查明的锰矿床主要分布于和尚场、毛家山和张 家湾三处。遵义县西平镇发现的锰铁矿从属于毛家山矿区，具有极好的成矿条件和开发前景。 茶园锰铁矿床大地构造属上扬子准地台黔北台隆遵义断拱凤岗北北东向构造变形区的南端，其北与 贵阳复杂构造变形区相接，属于青山向斜南翼¨ 。 茶园锰铁矿床及矿区邻近区域的锰铁矿属川南一黔中晚古生代“遵义式锰矿”成矿带的一部分，锰铁 矿受地层层位控制明显。区域出露的地层最老为寒武系，最新为侏罗系，缺失上志留统、泥盆系和碳系 等地层［３ Ｊ０在漫长的加里东期、海西期地壳运动阶段，区域地层只发育整合接触与平行不整合接触２种 接触关系，不发育角度不整合接触。这说明了遵义地区在古生代地壳比较稳定，地壳只发生了缓慢的上 升下降运动，未发生过大规模的造山运动Ｈ ，这就为沉积矿床的形成与保存提供了良好的地质条件。 １矿区地质特征 １．１地层 茶园锰铁矿矿区及邻区地质特征较为简单，矿区出露的地层主要出露有第四系（Ｑ４）、三叠系下统夜 郎组（ＴｌＹ）、二叠系上统长兴组（Ｐ２ｃ）、龙潭组（Ｐ２１）、下统茅口组（Ｐ１ｍ）和奥陶系下统湄潭组（Ｏｌｍ） （图１）。其中含锰岩系赋存于上二叠统龙潭组（Ｐ２１）底部，以假整合接触关系覆盖于下二叠统茅口组（Ｐ１ｍ） 上。现将各组段岩性由新到老分述如下： １）第四系（Ｑ ），以黄色粘土为主、少量腐植土、夹碳酸盐岩转石等，层厚０—４０ｍ。 ～～～～～～～～～～～～不整合接触～～～～一～～一～～～～ ２）三叠系（Ｔ），下统夜郎组（ＴｌＹ）厚＞６５ｍ。顶部以灰色中、厚层状微晶灰岩夹燧石团块为主； 底部以土黄色薄层状泥岩、泥质页岩为主，夹少量灰白色薄层状泥灰岩，主要分布于矿区北部。 合接触 ３）二叠系（Ｐ）： 上统长兴组（Ｐ ｃ），厚１２７～１８０ｍ。以灰色中、厚层状微晶灰岩夹燧石团块为主，并夹少量灰黑色薄 层状硅质岩，局部含少量的黄铁矿。该段裂隙较为发育，裂隙面充填有方解石薄膜。 合接触 上统龙潭组（Ｐ２１）厚４６．６－９０ｍ。上部以黑色薄层状硅质岩、粉砂质泥岩及粘土岩为主，局部以灰岩 为主并夹煤线；中部以灰黑一深灰色中一厚层状灰岩、泥灰岩为主，局部夹泥岩、粘圭岩和煤线；下部 收稿日期：２０１０－１０－２１ 作者简介：高家育（１９６３＿一），男，重庆人，主要从事矿床成因方面的学习和研究 ２Ｏ４ 贵州遵义县茶园锰铁矿地质特征及成因探讨 以杂色粘土岩煤线和锰铁矿组成，并含有大量的黄铁矿。该层为本区重要的煤矿、锰铁矿和黄铁矿的重 要产出层位，其中锰铁矿为本次的研究对象。 ・整合接触 下统茅口组（Ｐ。ｍ），厚１９０～２４０ｍ。顶部由灰～灰黑色薄层状硅质岩与灰岩互层组成，并含有少量页 岩；中部由深灰色中一厚层状灰岩、燧石灰岩和硅质岩组成，并含少量白云岩团块和透镜体；底部产蜓 类化石，由浅灰色厚一块状微晶灰岩组成，并含燧石结核。 假整合接触…一…一…一一…一一 ４）奥陶系，下统湄潭组（０ ｍ），厚度０～２５５ｍ，为黄绿色页岩、砂质页岩组成，中部夹一层稳定的 一………一＿＿＿…一一生物灰岩，主要分布在Ｆ１断层以南。 １．２构造 茶园锰铁矿矿区构造中等复杂，发育单斜岩 层，岩层倾产状３４０。～２０。 ５。～２７。。在 矿区南东和北西侧各发育一区域性断层Ｆｌ、Ｆ２， 在矿区内发育一隐伏小断层。 １）断层Ｆ１：位于矿区南东侧，为一正断层， 断距约５０ｍ，呈北东一南西向延伸，倾向ＮＷ， 倾角６５ｏ，长＞２ ５００ｍ。可见断层角砾岩，靡棱 岩化，主要成分为灰岩、砂岩、泥页岩等，钙质、 泥质胶结。该断层在矿区南东部将锰矿层错断， 其上盘为二叠系地层，其下盘为奥陶系下统湄潭 组地层。 ２）断层Ｆ２：位于矿区北西侧，为一逆断层， 断距约４０ｍ，呈北东一南西向延伸，倾向ＮＷ， 倾角５５。，长＞１ ５００ｍ。可见断层泥和强烈的揉 皱现象，主要成分为灰岩、砂岩、泥页岩等，钙 质、泥质胶结。该断层在矿区北西部在深部将锰 矿层错断。 另外，矿区发现一隐伏小断层，断距约５ｍ， 大致呈南一北向延伸，倾向ｓＥ，倾角７Ｏ。，长约 ５００ｍ。主要成分为灰岩、砂岩、泥页岩等，钙 质、泥质胶结。该断层在矿区深部将锰矿层错断。 以上三条逆断层均后期形成，虽与锰铁矿的 图１茶园锰铁矿地质略图 １．第四系；２．三叠系中统狮子山组；３三叠系中统松子坎组；４ ｊ三叠系下统茅 形成关系不密切，但由于均穿过锰矿体，且将矿 草铺组；５．三叠系下统夜郎组；６二叠系上统龙潭组、长兴组；７二叠系下统 体错断，对矿体的分布产生了影响，因而在勘探 茅口组；８奥陶系下统湄潭组；９．奥陶系下统桐梓组、红花园组；１０．寒武系中 上统娄山关群；１１．地层界线；１２．正断层；１３．逆断层；１４水系；１５．居民；１６．矿区 开发、采矿设计时需要注意这一重要因素。 范围 １３矿体特征 二叠系上统龙潭组（Ｐ １）底部为矿区的含锰岩系，在区内因形成侵蚀窗而出露。含锰岩系垂向结构 如下： 上覆：含锰灰岩层。 含锰岩系（编号从下至上）： ⑤炭质页岩夹煤厚０．２７～０．９３ｍ； ④含星点状黄铁矿及粒状黄铁矿或菱铁矿粘土岩，厚０．１５～１．０５ｍ； ③菱铁矿绿泥石岩，向东变为绿泥石粘土岩； ②透镜状锰铁矿，厚０．８９～２．６９ｍ。 ①黄铁矿粘土岩，向东变为黄铁矿含砂层，厚０．１～１．３０ｍ。 ２０５ ２０１１年６月第３１卷第２期 四川地质学报 Ｖｏ１．３１ Ｎｏ．２ Ｊｕｎｅ．，２０１１ 下覆：为茅口组顶部含燧石团块灰岩、硅质灰岩。 含锰岩系地表出露全长０．５０ｋｍ，锰铁矿体呈透镜状产出，距龙潭组（Ｐ １）底界一般０．５～２．０ｍ。矿体 与地层产状基本一致（照片１），矿体倾向３４０。～３０。，倾角５。～２７。，倾角沿走向方向从北向南略有 变缓的趋势。 矿体厚度一般０．７８～１．７２ｍ，平均厚１．２５ｍ，最大厚度１．７２ｍ，厚度变化中等。矿石平均品位Ｍｎ品位 为１５．８４％，Ｆｅ品位为１５．３４％，矿体总体上具有向深部变薄，品位变低的趋势。 １．４矿石特征 矿石自然类型根据成因类型可分为以下２种： １）原生碳酸锰铁矿石，主要矿物为菱铁矿、菱锰矿、 绿泥石为主，方解石、锰方解石、钙菱锰矿次之，含少量 黄铁矿、石英、高岭石、水云母等。 ２）次生氧化锰铁矿石，主要矿物为硬锰矿、褐铁矿 为主，少量软锰矿、绿泥石、粘土矿物。 其中矿石矿物组合比较简单，氧化带由硬锰矿和褐铁 矿组成，呈褐色、灰黑色，豆状、土状，有时呈皮壳状。 原生矿石由菱锰矿、菱铁矿组成，矿物呈浅灰黑色，野外 多以层纹状、透镜状产出；脉石矿物主要为绿泥石、方解 石、锰方解石为主，少量高岭石、石英等。 照片１锰矿体产状与地层一致 矿石结构构造简单，原生碳酸锰铁矿石主要为粒状、 豆状结构，块状、条纹状构造，氧化锰铁矿石 为豆状和皮壳状构造。 矿石的化学成分较稳定，主要有益组分有Ｍｎ、Ｆｅ、ＣａＯ等，主要有害杂质为Ｐ、Ｓ等。矿区各类矿 石其主要元素含量（表１）。从表中可以看出，锰的含量并不高，属高磷高硫高铁型贫锰型矿石。 表１矿石主要元素含量表（Ｗ（％）） ２古地理环境 据野外地质调查，结合前人研究资料认为，茶 园锰铁矿矿区及邻近的其它区域在东吴运动时地壳 普遍上隆接受剥蚀，形成了区域上二叠统龙潭组与 中二叠统茅口组之间的呈假整合接触，接触带上普 遍见有一层古风化壳，为含褐铁矿粘土岩、铝质鲕 状粘土岩、粘土质页岩等 。 在区域的西、南、南东一带发育玄武岩，遵义 地区处于玄武岩弧包围中 。根据古地磁分析 ，玄 武岩的古纬度在南纬７．６。至北纬５．６。之间，二叠 系下统茅口组灰岩古纬度在北纬５．５。至南纬４．２。 范围内，这表明该区在二叠纪时位于赤道附近的低 贵州遵义县茶园锰铁矿地质特征及成因探讨 与海相之问。早二叠世晚期，西起仁怀桑树湾，东至遵义和尚场，北起遵义丁村，董公寺，南到乌江， 在近３ ０００ｋｍ 范围内形成了一个长轴呈东西向的椭圆形、孤立、封闭的环状受限海盆地。龙潭组成锰期 古地理环境基本上继承了二叠世早期的格 局 （图３），在晚二叠世龙潭期初期在遵义一 带形成滨海泻湖区。 ３矿床成因探讨 ３．１成矿特点 依据茶园锰铁矿矿区锰铁矿产出的地 质背景、矿石结构构造特征、区域岩相古地 理等分析总结，认为茶园锰铁矿矿区成矿特 点如下： １）岩相变化：自下而上，岩相变化具 图３遵义锰矿岩相古地理略图（据祝寿泉 ） 有明显的规律性。即，黄铁矿相一碳酸锰铁 １锰矿；２．铁锰矿；３．含锰、铁粘土岩；４．粘土岩；５海进方向；６．海退方向 相一菱铁、黄铁矿相一含锰灰岩相，该眼相 变化组合代表了一般的还原环境向碱性还原环境的变化。 ２）古地理环境：从矿区及邻近区域古地理环境的分析，锰铁矿形成于古陆隆起边缘较闭塞海湾中的 浅海边缘，具泻湖潮坪相特征。 ３）构造、地貌特征：茶园锰铁矿矿区构造较发育，岩石破碎，地下水活动强烈，造成该区氧化带发 育，锰质富集。加上该区属于中低山区，地形较缓有利于氧化带的发育。 ３．２成矿物质来源及成矿模式 前人关于茶园锰铁矿矿区及邻近区域锰铁矿的锰铁质来源是存在争议的，综合前人资料，关于区域 锰质来源的观点有如下四种：①来自贵州东部的江南古陆上震旦系含锰地层；②来源于区域广海及海底 火山活动；③来源于二叠世早期的沉积地层（即白泥塘层）；④来源于邻近区域的玄武岩地区。然而茶园 锰铁矿矿区不存在江南古陆，而叠世早期的沉积地层（即白泥塘层）在遵义一带分布只有３ ０００ｋｍ ，其 所能提供的锰质远远不够。结合区域地质演化及岩相古地理特征认为，茶园锰铁矿矿区成矿物质应来自 于玄武岩的风化壳以及火山活动。贵州境内分布的峨眉山玄武岩面积约３×１０４ ｋｍ 余，风化壳数十厘米厚。 玄武岩含ＭｎＯ为０．２０％，粘土化玄武岩含ＭｎＯ为０．０１％，玄武岩在风化过程中带出ＭｎＯ则为０．１９％；ＦｅＯ 玄武岩为８．７３％，粘土化玄武岩则为Ｏ．３９％ ，玄武岩风化壳能提供足够的锰铁质。 根据古地理资料分析，茶园锰铁矿矿区主矿体位于海陆交互相，区域有一个狭窄的水道与东面广海 相通，形成一个陆缘近海湖环境。另外，含矿岩系中有大量的黄铁矿及碳质有机质也说明了锰矿的沉积 环境应属还原介质条件。同时，茶园锰铁矿矿区锰矿为块状、豆状和卵鲕状形态，主要原生矿石矿物有 菱铁矿、菱锰矿、锰方解石、钙菱锰矿等，上述矿石特征表面锰矿的沉积水动力环境较强，沉积区水介 质变化较为迅速，使得钙、铁、锰来不及分离。 由玄武岩风化析出的锰铁质呈胶体残留于玄武岩东部边缘凹陷地带。当海水从南方侵人的时候，锰 铁质随之向北进行迁移，集中到贵州北部台隆中部低洼处。茶园锰铁矿属于古风化壳沉积型矿床，成矿 作用受物质来源和古地理环境两方面因素控制。综合分析认为，茶园锰铁矿锰矿的富集沉积演化分为四 个阶段： １）晚二叠世早期，大规模的海侵带了风化壳中大量的“残留锰质，锰在还原条件下溶解度增加，从 而使得沉积盆地中锰质不断富集，在生物化学作下促使锰的聚集和成矿。地表风化的锰质呈二价状态被 偏酸性地表流水带入到泻湖潮坪的弱碱性海水中，不断被中和与氧化。在这个过程中首先沉积了一起搬 运的氧化铁，继而在其外侧碱性更强的地区沉积了氧化锰。位于泻湖潮坪相靠近海湾一侧，又有障壁沙坝阻 挡海潮，水动力较弱的区域利于矿质集中。沉积物中的藻、菌类等生物腐烂分解，产生ＣＯ 、ＮＨ，，从而形 成碱性还原环境。在此碱性还原环境下，锰质溶液沉积形成碳酸锰矿和含锰其他岩石。该阶段的化学反应 ２０１１年６月第３１卷第２期 式为：２ＭｎＯ￣＋２Ｈ２Ｃ０３ ２ＭｎＣＯｓ＋２Ｈ２０＋０２。 四川地质学报 Ｖｏ１．３１ Ｎｏ．２ Ｊｕｎｅ．，２０１１ ２）随之而来的风暴作用，对早先沉积的锰矿上部进行一定的掏蚀，部分锰质沉积物被搅起向岸边搬 运，当风力减退时产生一个向海流动的密度流并形成大量的盆内碎屑结构。 ３）随后海平面下降，三星场峡口与广海隔绝，由陆源提供的细粒物质与先前未完全沉淀下来的锰质 混杂在一起，形成粘土质菱锰矿，最后陆缘近海湖上升为沼泽。 ４）随后进入大陆氧化阶段。由于构造发育，地表水强烈活动，地形较缓，原生碳酸锰矿被氧化富集，形 成氧化残留锰帽型氧化物矿床。 ３．３找矿标志 依据茶园锰铁矿矿区地质特征及成矿规律，茶园锰铁矿矿区及邻近区域的找矿标志为： １）地层：锰铁矿产在茅口组灰岩与龙潭组粘土岩接触带上，受古风化侵蚀面控制。 ２）岩性：锰铁矿产出地段，其下一般是灰一灰黑色层状含锰含泥夹燧石条带灰岩（白泥塘层）。 ３）地表次生氧化带：锰铁的氧化物和氢氧化物。 ４结论 １）锰铁矿主要赋存于二叠系上统龙谭组（Ｐ２１）底部，二叠系下统茅组（Ｐｆｍ）的顶部受古风化侵蚀面控制 的区域，含矿岩层主要为一套粘土岩层，并含有大量的黄铁矿。 ２）矿体呈透镜状，厚０．８９～２．６９ｍ，其主要矿石矿物为原生碳酸锰铁矿物，矿体露头可见锰铁的次生 氧化矿石。 ３）锰铁矿属于风化壳沉积型矿床，其物源主要来自于晚二叠世早期玄武岩的风化残留物，并沉积于 弱碱性环境。 参考文献： ［１］候宗林，等．杨子地台周边锰矿［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，２００２． ［２３贵州省地质矿产局．贵州省区域地质志［Ｈ］．北京：地质出版社，１ ９８７． ［３］刘巽锋，王庆生．高兴基，等．贵州锰矿地质［Ｈ］．贵阳：贵州人民出版社，１９９３． ［４］祝寿泉．“遵义式”锰矿地质特征及成因探讨［Ｊ］．中南冶金地质，１９９６（１）：４５～５１． ［５］林贵生，李赞．遵义锰矿地质特征及找矿潜力分析［Ｊ］．中国锰业，２００６，２４（３）：２６～２９ Ａｎ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ ｔｈｅ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｆｅａｔｕｒｅｓ ａｎｄ Ｇｅｎｅｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｈａｙｕａｎ Ｍｎ－Ｆｅ Ｄｅｐｏｓｉｔ ｉｎ Ｚｕｎｙｉ，Ｇｕｉｚｈｏｕ ＧＡＯ Ｊｉａ—ｙｕ ＳＵＮ Ｃｈｕａｎ．ｍｉｎ ＬＩＵ Ｙａｎ—ｓｏｎｇ‘ＬＩＡＯ Ｈａ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＥａｒｔｈ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００５９；２．Ｓｉｃｈｕａｎ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｒｅｓｅｒｖｅ Ｃｈｅｃｋｉｎｇ ａｎｄ Ａｐｐｒｏｖｉｎｇ ｏｆ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６ ｌ ００８ １ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ Ｃｈａｙｕａｎ Ｍｎ—Ｆｅ ｄｅｐｏｓｉｔ ｉｎ Ｚｕｎｙｉ．Ｇｕｉｚｈｏｕ ｌｉｅｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｚｕｎｙｉ ｔｙｐｅ Ｍｎ ｏｒｅ ｂｅｌｔ．Ｔｈｅ ｄｅｐｏｓｉｔ ｏｃｃｕｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｂａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｕｐｐｅｒ Ｐｅｒｍｉａｎ Ｌｏｎｇｔａｎ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｈｏｓｔ ｒｏｃｋ ｉｓ ａ ｃｌａｙ ｒｏｃｋ ｗｉｔｈ ｐｙｒｉｔｅ．Ｔｈｅ ｄｅｐｏｓｉｔ ｉＳ ａｌｌ ｏｌｄ ｗｅａｔｈｅｒｉｎｇ ｃｒｕｓｔ ｏｎｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｏｒｅ ｏｆ ｐｒｉｍａｒｙ Ｍｎ—Ｆｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ ｍｉｎｅｒａｌｓ ｗｈｉｃｈ ｗｅｒｅ ｆｏｒｍｅｄ ｆｒｏｍ Ｍｎ ｍａｔｅｒｉａｌ ｄｅｆｔｖｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ Ｌａｔｅ Ｐｅｒｍｉａｎ ｂａｓａｌｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｆｅ—Ｍｎ ｏｒｅ：ｏｌｄ ｗｅａｔｈｅｒｉｎｇ ｃｒｕｓｔ：ｂａｓａｌｔ；Ｃｈａｙｕａｎ。Ｚｕｎｙｉ