鹤庆锰矿地质特征及找矿远景分析.pdf

第 50 卷 第 3 期有色金属设计Vol.50 No.32023 年 9 月Nonferrous Metals DesignSept.2023收稿日期:2022-07-26作者简介:杨枝斌(1969),男,云南大理人,高级工程师。主要研究方向:矿产地质勘查。鹤庆锰矿地质特征及找矿远景分析杨枝斌,肖亚旭(云南省有色地质局三一 0 队,云南 大理 671000)摘要:鹤庆锰矿矿产的生成与西缘台褶带卡尼克-诺利中期区域性南北向深大断裂带的右行走滑拉张型活动有直接关系,在此背景下,伴随海底火山喷气带来的大量硅质、锰质,发育 1 套厚度较小的深水相含锰碳酸盐,锰硅酸盐粘土质、硅质、海绿石质岩石组合的复理石建造。其中锰质特别富集层位形成鹤庆优质富锰矿。猴子坡-小天井矿带上所有矿点的原生带均属同一沉积盆地的同一层位。矿体的连续性和稳定性很好。因此,主矿体的原始分布面积远比现在经历过多次构造推覆和断层切割而出露零星的矿点分布范围大得多,是寻找构造隐伏矿床理想的地区。关键词:锰矿;次级凹陷盆地;海底火山喷气中图分类号:P618文献标识码:B文章编号:1004-2660(2023)03-0107-04Geological Characteristics and Prospecting Prospect Analysis of Heqing Manganese OreYANG Zhibin,XIAO Yaxu(Yunnan Nonferrous Metals Geology Bureau Team 310,Yunnan Dali 671000,China)Abstract:The formation of Heqing Manganese Ore is directly related to the dextral strike-slip extensional activ-ity of the middle Carnian-Norian regional deep north-south fault zone in the western platform fold belt.Under this background,a set of flysch formations composed of deep-water facies manganese carbonate and manganese silicate clayey,siliceous and glauconite rocks with small thickness was developed along with a large amount of siliceous and manganese materials brought by submarine volcanic exhalation.Among them,Heqing high-quality manganese-rich ore is formed in the special enrichment horizon of manganese.The primary zones of all ore oc-currences in a small patio ore belt of the Monkey Slope belong to the same horizon of the same sedimentary ba-sin,with good continuity and stability of the ore body.Therefore,the original distribution area of the main ore body is much larger than that of sporadic mineral occurrences exposed due to many times of tectonic nappes and fault cutting.It is an ideal area for finding structural concealed deposits.Keywords:Manganese ore;Sub-sag basin;Undersea volcanic exhalation0 引 言我国锰矿资源以广西、湖南、云南、贵州、重庆、辽宁为主,目前已探明 40 余个锰矿,储量122 亿吨。其中,鹤庆锰矿地处扬子地台西南缘、盐源-丽江台褶带之鹤庆-洱海台褶束北部,西与三江褶皱系相邻,东与川滇地台相伴,在小天井、猴子坡、武君山、大陡坡、花椒箐、黄蜂山,锰矿(化体)以硬锰、菱锰、水锰、黑锰为主,并伴有少量软锰及恩苏塔矿。1 区域地质背景鹤庆锰矿在成矿前后区内构造活动十分频繁。印支期受印度板块北北东向推挤作用而强烈左旋剪切,并控制盐源-丽江台褶带北西边界;与丽江-剑川断裂平行的军营-福田断裂在诺尼吉有色金属设计第 50 卷中晚期(T3sh2与 T3sh3之间)形成并参与左旋剪切活动,使在 2 条断裂所夹持地块内形成北东-南西向力偶,导致在印支期前就已有雏形的东西向汝南哨断裂带不均衡强烈拉张,在该构造的南部,形成了小天井-庆华东西向的裂陷海槽,在该裂陷海槽内又分布有许多呈串珠状的次级凹陷盆地,小天井锰矿即形成于该裂陷槽东部的次级凹陷盆地内。成矿期及之后的主要构造活动均与该裂陷槽有关,见图 1。Q.第四系;E.古近系;T3sh.三叠系上统松桂组;T3z 三叠系上统中窝组;T2b2.三叠系中统北衙组上段;T2b1.三叠系中统北衙组下段;T1.三叠系下统腊美组;P2h.二叠系上统黑泥哨组;P1.3.二叠系上统玄武岩组;P1.二叠系下统;C2.3.中上石灰统;C1.下石灰统;D1l.下泥盆统莲花曲组;D1q.下泥盆统青山组;S3w.上志留统挖色组;S2b.中志留统宾川组;6.喜山期苦橄玄武岩;z3s燕山期石英正长斑岩;z3s燕山期花岗斑岩;1s印支期次玄武岩;1.地层界线;2.假整合界线;3.地层产状;4.正断层;5.逆断层;6.向斜;7.背斜;8.锰矿床;9.锰矿化点图 1 鹤庆锰矿地质简图Fig.1 Geological sketch of heqing manganese ore2 矿区地质概况2.1 地层区内 出 露 地 层 主 要 有 中 三 叠 统 北 衙 组(T2b)、上三叠统中窝组和松桂组(T3sh),上覆盖层为第三系(N)。上三叠统松桂组(T3sh)是一套砂岩、泥岩、灰岩组成的复理石建造,岩相变化大,其中下部是锰矿的赋存层位。由于后期构造活动强烈,该组地层遭受推覆、切割,加之出露范围小、生物化石稀少等原因,在已有资料的基础上,通过两年来的工作,文章认为主含矿层同属于一个稳定的层位。2.2 构造矿带内构造复杂,褶皱形态受断层破坏保存不完全,仅在南部由松桂组(T2sh)下段为核心形成近东西向的背斜构造。向西和向南被中三叠统北衙组灰岩大面积逆掩覆盖。背斜北翼以松桂组出露较多,呈北西向分布,工业矿床和矿化点亦沿此带分布。次级褶皱规模较小,近地表小型揉皱特别发育,似断裂活动的派生构造,到深部很快消失,这类褶皱对上部矿体形态和厚度影响较大。本区断裂发育,具强烈推覆和多期活动特点,造成表层构造和深部构造极不一致。通过应力场分析,主压应力为近南北向,因此早期发育东西向纵向逆断层,比较明显的有 F1(汝南哨断裂)、F15 和 F24。F1 控制了矿带的北部边界,沿断裂有印支晚期基性超浅成岩侵入。F1、F24 断裂走向北西西,倾向北东,倾角中等。晚期发育的次级北北东和北北西向横断层错断了纵向断层和锰矿带,导致工业矿体呈盲矿形式产出。喜山期的大规模推覆,形成大面积飞来峰。2.3 岩浆岩成矿期前的岩浆岩为印支晚期沿汝南哨断裂侵入的基性岩,呈岩墙、岩筒状,灰绿色、深绿色拉斑玄武岩,和锰矿化关系不明显。后期在松桂组第四段有海底火山碎屑流形成的玄武角砾熔岩,其中见有粉砂质泥岩透镜体和北衙组灰岩岩块,向上过渡为紫红色块状、杏仁状苦橄玄武岩及火山角砾岩。2.4 矿体特征前人对矿区内猴子坡、武君山、小天井 3 个主要矿段含矿层进行了较为详细的研究,认为 3个矿段属 1 套相同的沉积层序、矿体赋存层位稳定,矿层顶底板标志、矿层内部结构、矿石类型属同一类型,均属浅海沉积型低磷、低铁富锰矿。3 沉积环境分析根据矿区岩相分析显示:东起小天井西至猴801杨枝斌,肖亚旭:鹤庆锰矿地质特征及找矿远景分析子坡,西部缺失硅质岩-碳酸盐岩岩相带,仅见碳酸盐岩夹碎屑岩相带和碎屑岩夹碳酸盐岩岩相带,说明西部更靠近陆地,水体较浅,东部矿体顶部沉积有较厚的硅质岩-碳酸盐岩,其顶部才是碎屑岩,以层状、纹层状、致密块状为主,属水动力较弱的化学沉积环境,西部为似层状、砂砾状为主,属水环境动荡的化学沉积环境。从矿体特征、矿物成分等方面分析,东、西均为低锰高铁、大锰矿,表明西、东均为矿源。结合区域地层构造资料分析,初步认为印支运动在扬子地台主要表现为升降运动,但在地台边缘的丽江-鹤庆一带曾出现短暂的沉降坳陷。在含锰岩系剖面上,主要矿体微相层序具有特殊的岩性组合、沉积构造标志和古生物面貌,从而揭示了其沉积特征。从微相层序垂直变化可以清晰地分为前期缓慢沉积和后期浊流加速沉积2 个阶段。在早期,碳酸锰、硅酸锰、硅酸盐、红色粘土、海绿石、碳酸钙等一系列交替的颜色组合。在碳酸盐岩的补偿面上形成的,因此,沉积结构特点是非常薄的层状-纹理层理。在深层海底地层中,还存在着层间剪切和挤压、褶曲、包卷层等同生变形构造。微观结构表现为等深流动的球粒结构和辐射状的苏缅粒结构。除了具有指征意义的硅质辐射虫,海底生物中也发现了海棉骨针骨屑、有孔虫、海百合茎碎片、介形虫条状体碎片等。通过以上特点可以看出,这是一种在浅海环境中形成的碳酸盐化合物。后期主要矿体 56 层是典型的锰、硅和钙质浊积岩,第 5 层为锰质胶结砾状钙屑粒序地层,在小天井、武君山等地分布有明显的分异作用,是 1 个富矿层;第六层底层主要为硅质浊积岩,中上层为硅质、钙质角砾岩席,其分布范围不大,只在小天井中有少量的锰;第七层是一种薄层条带锰矿床。总体上,是 1 组具有较早时期深海盆地特点的深海相浊积岩。4 锰矿成因分析鹤庆锰矿属多成因型矿床,鹤庆型高品位优质锰矿的成矿过程分为多个阶段,初期以玄武岩浆为主导,地热体系提取、生物吸收、注入盆地底部砂源层,形成矿床,然后在卡尼克-诺利期,采用后续热源提取、富集,最后形成矿床。在地区地质构造单元的边界上,槽区的扩展和褶皱作用将应力传递到台区,并在靠近台地一侧的深大断层走滑作用下,在靠近台地一侧形成 1 个小型的走滑拉张盆地,并导致了大陆拉斑玄武岩的爆发,从而形成了锰矿床的矿床结构与热源。碳酸盐是一种脆性岩体,在下陷过程中易产生纵张型裂缝和型剪切裂缝,在热水作用下易产生溶蚀,从而扩展渗透通道,有利于矿物的提取与溶解。5 矿质来源和矿床成因探讨(1)含锰岩系主矿体的矿物成份除锰的碳酸盐和少量氧化物外,有大量的硅酸盐出现,组成条带状矿石。含锰粒序层中锰的碳酸盐、硅酸盐以杂基的形式出现,硅质浊积岩中外来砾石和胶结物均有大量硅质出现。锰矿物与海绿石共生。主矿体并不在海浸层位的下部,而在海水由深变浅的下部。(2)据微量元素相关性分析,锰与钡呈正相关,钡为氧化还原环境的指示元素。锰与钴、镍呈正相关,与海洋中的锰结核类似,推断锰形成为海相环境。综上所述,鹤庆锰矿的形成是在裂陷拉张带,由海底火山活动从地壳深部带出大量锰、硅及其他金属,井与火山物质一起堆积成含锰凝灰岩。随后,在岩浆派生的热流作甩下使海水加热,热水溶液再渗滤含锰凝灰岩中的锰质,形成富含锰和硅的热水溶液,经洋流作用,迁移到离火山中心较远的深海盆地,在低温条件下发生沉淀形成锰矿床。因此,鹤庆优质富锰矿是经过迁移再次沉积,使其初始成分中的有害元素得以充分离解,认为鹤庆锰矿矿床成因应属浅海相沉积成矿+后期热液改造的锰矿床。6 叠加盆地对成矿作用的控制鹤庆锰矿为成矿提供了 2 个有利的构造条件:在该地区的凹陷背景上,形成了 1 种异向叠加的次级低洼,有利于从诺利期后滨-前滨岸沙(砾岩)脊-泥滩-岸后沼泽环境中解脱出来,从而形成滨海湿地环境,并使锰矿资源富集;不同方向的重迭应力场的重叠有利于在盆地负压基底(这里是北官组灰岩,容易出现裂缝)的纵向张开裂缝,为热源的引入提供了便利,同时还能促进海水竖向渗滤循环,提取盆地底部的矿物质,这对于形成热水沉积型矿床是非常有利的。901有色金属设计第 50 卷据岩相古地理学的分析,指出了小天井锰矿处于沿海沼泽相中,其北部东部紧邻大陆,西部南部为海岸相。松桂组下部上部为三角州相含砾岩体,其中部厚度超过 100 m,向两侧快速消融。据推测,在此时期,有一条山间河流,在洪水过程中,携带着丰富的长石类矿物,在进入海段的运移能力下降,从而形成了一段泥沙,在此基础上,形成了一条海底沙坝。锰矿的成因可划分为 2 种类型:由下地壳热循环引起的热水循环;由上古大陆的风化。古陆以玄武岩为主要风化特征,而热水循环则是以北衙组为主要来源。7 找矿远景分析鹤庆锰矿是我国罕见的中型富锰矿。矿床内的矿石品位高、杂质少,不经选矿可以直接入炉,是冶炼锰铁的优质原料。矿山自 20 世纪 80年代中期建成投产以来,所取得的经济效益一直是良好的。经过此前 10 多年的连续开采,发现区内地质构造复杂,断层发育,严重破坏矿体形态,使可采矿量明显减少,不利于矿山今后的持续发展。构造控矿,同生构造是鹤庆锰矿矿床的成矿前、成矿期和成矿末期,成矿前沉陷期(三叠系松桂组早期):矿区北部的汝南岗大断裂(F)大断拉张裂陷,在本区的南面是黄蜂山-断层(剑川庆华),东到军营-福田断层之间的 1 条近东西方向的凹陷,也就是所谓的鹤庆沉锰盆地。在汝南岗大断层持续拉张的过程中,出现了 1 种基性的火山爆发,这一现象是由松桂组的玄武岩层所证实的,它携带了大量的锰元素并沉淀了下来。同时,由于火山爆发和地震的频繁爆发,导致了海底的泥石流和泥石流,将整个裂陷槽分成了几个副凹陷盆地,以鹤庆沉锰盆地为中心,形成了一个相对独立的沉积环境。通过对其他不同方位的晚期构造的分析,发现它们对矿体的作用主要体现在使矿体发生偏移、断裂、断裂等方面。由于这些结构的断裂距离很小,因此,如果仔细观察某些结构的特点,就可以更精确地找到它们。8 结 语鹤庆锰矿是我国罕见的中型富锰矿,区内地质构造复杂,自建成投产以来,取得较好的经济效益,但经过多年连续开采,发现严重破坏矿体形态,不利于矿山今后的持续发展。因此,需加强对鹤庆锰矿的控制及管理,改善开采环境,利于含锰岩系风化后常形成红土、黄棕土或黑褐土。凡是普遍含有像绿豆、黄豆般大小的浑圆状锰粒的红土,或含有锰矿碎屑的黑褐土,可作为寻找风化锰矿床的重要标志。参考文献:1刘经仁.鹤庆幅 G-47-17 1/20 万地质报告书R.昆明:云南省地质局,1966.2骆怀鹏,梁刚,郎维雄,等.云南鹤庆县小天井锰矿地质特征及找矿标志J.云南地质,2021(40):18-23.3杨剑波.云南省鹤庆锰矿区地质特征与找矿标志探讨J.中国锰业,2019,4(37):15-17.4常海亮,温兴平,任涛,等.云南鹤庆锰矿沉积环境研究J.现代地质,2013,3(27):603-611.5于苏俊.云南鹤庆式锰矿成因研究J.中国矿业大学报,2004,1(33):109-114.6刘仁福,魏振环,樊秉鸿.云南鹤庆锰矿的成矿条件及成矿远景J.矿产与地质,2000,3(014):170-171.011