广西东平锰矿沉积相与成矿控制因素分析

阮荻， 杨泽金， 黄世财

摘要：广西东平锰矿是桂西南地区重要的锰矿基地，下三叠统东平层是区内主要含矿地层，含矿层受沉积相制约明显，文章结合近年研究、勘查成果，通过分析沉积相特征，研究锰矿的成矿控制因素，总结成矿规律，浅析分析区内找矿方向。

关键词：东平层；沉积相；成矿控制因素；找矿方向

东平锰矿位于天等县东平乡北东部，是一处大型氧化锰矿床，矿床的锰矿石品位低，易采选，具有较高的经济价值^[1]，氧化锰矿层的深部发育原生碳酸锰矿层，由于品位低，勘查研究程度较低，近年来低品位碳酸锰矿石的利用获得突破，碳酸锰矿层分布广，厚度大，具有较好的找矿前景。本文通过研究矿区的沉积相，总结成矿规律，分析成矿控制因素，提出找矿方向，以指导矿区深部勘查工作。

1 地质背景

矿区处于右江盆地西南部，是特提斯构造域与滨太平洋构造域的接合部位，是早古生代褶皱基底上经晚古生代裂陷作用发展起来的大陆边缘盆地，自加里东运动以来经历了裂谷盆地（早泥盆世晚期—晚泥盆世）、被动大陆边缘（早石炭世—早三叠世）、前陆盆地（中三叠世）的构造演化^[2]，演化时间古特提斯洋的打开—成熟—关闭三个演化阶段吻合。

矿区地层出露石炭系、二叠系、三叠系，以三叠系为主，石炭系、二叠系主要岩性为灰岩、泥岩，三叠系以碎屑岩为主，局部为灰岩、泥灰岩。矿区地层主要为下三叠统石炮组（T₁s）、和中三叠统百逢组下段（T₂bf¹）。石炮组分两段，灰、深灰色薄—中层状沉凝灰岩、泥岩夹粉砂岩、粉砂质泥岩，上部为灰、深灰色薄层状微晶灰岩、条带状灰岩、扁豆状灰岩夹薄层状泥岩、含钙泥岩，石炮组上部划分出来的非正式岩石单位东平层（T₁^d）是矿区的赋矿地层。百逢组主要为沉凝灰岩、粉砂岩，其中沉凝灰岩为东平层与百逢组的分界标志。

矿区构造主要为区域上一系列近东西向的褶皱，一级褶皱主要为摩天岭复式向斜，二级褶皱主要为山月岭向斜及向都背斜，三级褶皱主要为山月岭向斜南部的洞蒙复式向斜以及迪诺背斜。断裂构造以北东向为主，其次为北西向，断裂对矿层主要起到破坏作用。

区域内岩浆岩活动较弱，未见出露。

2 含锰岩系特征及空间分布特点

下三叠统东平层（T₁^d）岩性为灰、深灰色薄—中层状泥岩、粉砂岩夹含锰泥岩、锰质泥岩、含锰灰岩、沉凝灰岩、凝灰质泥岩、灰岩透镜体。水平层理、水平纹层发育。水平层理、水平纹层发育。属斜坡至盆地相沉积，与罗楼组上部、北泗组下部为同期异相沉积，该层在横向上呈透镜状产出，岩性及厚度变化较大^[4] 。碳酸锰矿（化）层共发育有14层，矿层编号自下往上分别为Ⅹ₁、Ⅹ₂、Ⅹ₃、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ₂、Ⅸ₁、Ⅺ。锰矿层品位普遍较低，为3～12%，除Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五个矿层较稳定，其他矿层常常尖灭或贫化为含锰灰岩。

含锰岩系矿区不同部位表现出不同的地质特征。在矿区北部，碳酸锰矿层相对厚度较薄，为0.50~3.40m，平均1.85m发育Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个锰矿层，发育似鲕状锰方解石小斑块，东平层上部发育巨厚层的砂屑灰岩、砾屑灰岩沉积。矿区西南部，碳酸锰矿层厚度较厚为0.63~7.80m，平均3.43m，发育Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ四个锰矿层，发育密集水平纹层、锰方解石条带，局部见硅质岩。矿区东南部碳酸锰矿层厚度变化较大，0.42~8.45m不等，平均2.38m，除Ⅳ矿层稳定发育外，Ⅱ、Ⅲ矿层呈透镜状，局部常常尖灭。

3 沉积相分析

矿区在成矿期（即早三叠世晚期）整体处于被动大陆边缘背景，自早三叠世以来，随着特提斯洋的初始闭合，海平面下降，整体以接受来自越北地块的陆缘碎屑沉积为主，混合钙质等沉积物。这一时期的区域上处于被动大陆盆地向前陆盆地转换的阶段，盆地内仍存留有若干盆内凹地，矿区受上述古地理作用的影响，发育了较为多样的沉积相类型。

根据岩性组合、生物组合以及沉积构造等地质特征，早三叠世内矿区可识别出浅海陆棚相、斜坡相、盆地相三个相区。其中，以盆地相含矿性较好，斜坡相次之，浅海陆棚相无锰矿层产出。

（1）浅海陆棚相。岩性主要为薄~中层状粉砂岩、泥岩、凝灰岩，发育水平层理、平行层理、斜层理，交错层理等。上述特征表明该沉积相形成于浅海部位，主要受浊流沉积的影响。该相常见于百逢组下段及石炮组下部，成矿期主要分布于矿区北部、东部。

（2）斜坡相。岩性主要为薄~中层状硅质泥灰岩，发育波状水平纹层，垮塌构造及塑形流动变形构造，矿层内发育1-2mm大小的串珠状、似鲕状锰方解石团块，电子探针显示细脉有锰方姐石包裹菱锰矿晶体组成。矿层顶板常见发育大量砾屑、砂屑灰岩。上述特征表明该相形成于盆地周缘，即接受台地碎屑成分的供给，又受重力作用形成流动、垮塌构造。该相常见于东平层，成矿期主要分布于矿区北部、东南部。

（3）盆地相。岩性主要为薄层硅质泥灰岩，夹有硅质岩夹层，水平纹层发育，局部发育星点状黄铁矿，发育锰方解石细脉，细脉整体平行层面分布，宽约0.5-1mm，成分与斜坡相中锰方解石团块相同。上述特征表明该相形成于盆地中心部位，该部位水动力较弱，水体扰动作用较小，沉积速率慢。该相主要见于东平层，成矿期主要分布于矿区西南部。

4 成矿控制因素

4.1古地理条件

东平地区的下三叠统含锰层位全部产于石炮组上部的东平层中，碳酸锰矿床的发育与区域范围内特定的岩性组合类型相关。其中，与碳酸锰矿层成因密切相关的是一套硅—泥—灰质组成的混合岩组合，该岩性组合以颜色深、层厚薄为特点，显示其水动力较弱，属深水~半深水沉积环境。晚古生代以来，右江盆地持续形成台盆相间的古地理格局，进入成矿期后，该古地理格局得到延续，在大新浅水碳酸盐岩台地北西侧，形成了矿区盆地相沉积，自南东往北西的沉积相依次由碳酸盐岩开阔台地相—浅海陆棚相—斜坡相—盆地相组成，盆地相带水体能量较弱，有利于锰矿床汇聚成矿。

4.2构造条件

构造对锰矿床的控制作用主要体现在成矿物质来源的影响下。Collir（1984）的研究显示热水来源的锰质占现代海水中锰质来源的90%以上，对东平锰矿的矿层进行采样的结果显示，矿区16件样品中Co/Ni比值有11件样品小于0.55,5件样品介于0.55～１之间，显示矿区含锰岩系锰质来源主要为近程的热水^[3]。同生沉积断裂则是热水运移的重要通道。矿区主要的同生沉积断裂被北东向的区域大断裂具有明显的控相作用，在东平矿区，该断裂两侧往往沉积盆地相地层，是成矿的有利岩性组合，同沉积断裂的持续活动也为热水运移至矿区提供了有利通道，根据矿区钻孔资料显示，Mn品位较好的碳酸锰矿层主要分布于断裂附近的盆地相地层中。

此外，成矿后构造对矿床的赋存也有重要影响，右江盆地闭合以近东西向的线性构造为主，在成矿部位主要以向斜构造为主，向斜构造为锰矿床的赋存创造了较好的条件，避免锰矿暴露剥蚀，向斜核部为找矿的有利部位。

5 找矿方向

目前国内外锰矿研究者对于盆地内锰矿成矿模式已达成基本认识：有利于成锰的盆地是一个出现水体分层的海相盆地，锰质在盆地缺氧的深水沉积物中溶解储存，而在盆地氧化还原界面位置重新沉淀。深部还原性水体扮演了Mn、Fe的主要储库角色。锰矿的沉积过程始于氧化还原界面附近锰氧化物的沉积。沉淀的锰质重新进进入到还原水体中而被溶解，因此，在界面处会形成锰质的富集，这是锰质受沉积相古地理控制的重要因素，只有在盆地相、斜坡相地层中，经由水体深度变化，才能出现锰质富集的有利条件。上述成矿模式被Roy（2006）总结为“锰泵”模式（或成为“浴缸边”模式）。

根据上述成矿模式，锰矿主要形成于盆地边缘部位，综合考虑物源提供的因素，可认为盆地相和斜坡相是锰矿沉积的有利部位，其中盆地相以相对稳定的水动力以及更加丰富的物源供给，是成矿最为有利的部位。根据沉积相分布以及岩性特征组合分析可知，东平矿区的西南部是盆地相的主要分布区域，西起驮琶、东至咸柳，为一处近东西向的带状盆地，盆地南部矿层已被剥蚀，北部、东部为斜坡相地层。结合矿区成矿后期构造，驮仁以北位于盆地相范围之内，该处由于洞蒙复式向斜影响，锰矿层主要分布于向斜核部，该部位可认为是矿区找矿潜力较好的区块。

6 结论

（1）矿区碳酸锰矿层形成于下三叠统东平层，是一套硅质泥灰岩沉积。

（2）矿区发育浅海陆棚相、斜坡相、盆地相三种沉积相区，其中盆地相是锰矿成矿最为有利的相区，斜坡相次之，浅海陆棚相无法形成碳酸锰矿层。

（3）碳酸锰矿的形成主要受氧化还原界面的控制，同时成矿需要经历锰矿沉淀富集后氧化还原环境的变化过程，矿区的盆地相及斜坡相适宜的水体深度以及海水周期性的变化可为该界面以及水体变化提供条件。

（4）驮仁以北处于盆地相范围，成矿后保存较好，是矿区有利的找矿部位。

参考文献：

[1]刘腾飞.广西东平表生富集型锰矿床地质特征及成矿条件初步分析[J].地质找矿丛论,1996.(4):42-55.

[2]杜远生,黄虎,杨江海.晚古生代—中三叠世右江盆地的格局和转换[J].地质论评,2013.59(1):1-9.

[3]尹青.桂西南地区下三叠统锰矿沉积特征与成因机理研究[D].成都理工大学,2015.

[4]侯宗林,薛友智.中国南方锰矿地质[M].成都：四川科学技术出版社.1996.

[5]唐一昂,赖健清.广西东平锰矿沉积相特征与成矿条件分析[J].南方金属,2016.211:1-3.