湖南湘潭锰矿的地球化学特征及成矿机制

湘潭锰矿床的锰矿层赋存于新元古代南华系(成冰系)大塘坡组底部含锰黑色页岩中,含锰矿物主要为菱锰矿。湘潭锰矿的Fe/Mn值低,Th/U、V/(V+Ni)和V/Cr值等地球化学指标显示其发育在氧化-次氧化的沉积环境中,暗示菱锰矿并不是由Mn~(2+)和CO_3~(2-)直接沉淀形成的。湘潭锰矿稀土元素含量高,稀土元素配分模式存在轻微的中稀土元素富集,具有明显的Ce正异常,这些特征指示湘潭锰矿含锰矿物是以锰氧化物或氢氧化物的形式沉淀的。同时,锰矿的碳同位素富集碳的轻同位素,说明有机物参与了菱锰矿的形成过程。综合分析表明,湘潭锰矿成矿过程可以分为沉淀和转化两个阶段:在氧化性的水体中,Mn以氧化物或氢氧化物的形式沉淀;在缺氧且富含有机物质的成岩环境中,Mn氧化物或氢氧化物被有机物还原而转化生成菱锰矿。这与华南地区其他几个典型的大塘坡式锰矿的成矿机制一致。     

贵州铜仁高地“大塘坡式”锰矿的成矿机制——硫、碳同位素制约

“大塘坡式”锰矿在我国华南黔湘渝地区广泛分布, 是我国最重要的锰矿资源类型之一。它的形成与新元古代Sturtian雪球事件密切相关, 但其具体的成矿机制尚不十分清楚, 还存在许多争论。本文对贵州铜仁地区新近发现的高地超大型锰矿和共伴生黑色页岩中的微量硫酸盐和黄铁矿的硫同位素、菱锰矿等碳酸盐岩及有机碳的碳同位素进行了系统研究, 对该类型锰矿的成矿环境和沉淀机制进行了探讨。高地锰矿大塘坡组一段含锰黑色页岩和锰矿石中硫酸盐的含量很低, 为30.9 ~ 20 439.7 μg/g, 平均3 322.5 μg/g, 硫酸盐的δ34SVCDT为51.5‰~68.1‰, 平均60.4‰。冰碛岩上部铁丝坳组含砾杂砂岩中黄铁矿的δ34SVCDT为26.8‰~59.6‰, 平均52.1‰; 上覆大塘坡组黑色页岩和锰矿石中黄铁矿的δ34SVCDT为53.7‰~65.6‰, 平均63.3‰, 与前人在该区域其它矿区得到的结果一致, 与硫酸盐的δ34SVCDT值差别不大; 黑色页岩和锰矿石全岩的δ34SVCDT为41.4‰~63.9‰, 平均55.7‰。同一样品中, 硫酸盐的δ34S均高于全岩的值, 但差异不大。铁丝坳组顶部含砾杂砂岩的δ13Ccarb为–11.3‰ ~ –8.3‰, 平均–9.6‰, δ13Corg为–31.7‰ ~ –30.1‰, 平均–30.9‰; 大塘坡组一段黑色页岩和锰矿石的δ13Ccarb为–12.4‰ ~ –4.6‰, 平均–8.5‰, δ13Corg为–34.3‰~ –32.6‰, 平均–33.6‰, 二者在含锰段同步下降, 有机碳含量明显升高, 说明有机质对锰矿的形成发挥了重要作用。综上提出, 大塘坡式锰矿形成于滨浅海相半封闭性的断陷盆地之中, 含锰地层中δ34S异常高的黄铁矿是在氧化还原分层明显的静水环境中, 由δ34S异常高的孔隙水硫酸盐在成岩过程中几乎全部还原形成的, 而海水硫酸盐的δ34S正异常与雪球事件、生物爆发和沉积演化等密切相关。雪球融化之后, 在断陷盆地的浅层海水中, 生物活动和光合作用强盛, 氧浓度高, 海水中Mn2+不断被氧化形成氧化锰并从海水中沉淀出来, 而深部还原缺氧富Mn2+的海水不断越过构造脊进来补充。浅层海水中微生物大量繁殖, 死亡后沉降于海底, 导致断陷盆地底部有机质大量聚集, 氧逸度急剧下降。在沉积成岩过程中氧化锰被沉积物中大量有机质全部还原为Mn2+, 有机质本身被氧化为CO2– 3, 二者结合形成菱锰矿。     

湖北古城锰矿Fe同位素特征及其地质意义

本文报导了湖北古城锰矿含锰层位中黄铁矿Fe同位素的研究结果,并利用黄铁矿Fe同位素对黄铁矿成因和大塘坡早期阶段沉积环境的氧化还原状态进行了制约。黄铁矿δ56Fe值变化范围为-0.13‰~+0.54‰,平均值为+0.22‰,显示相对于当时海水（0~-0.5‰）明显富集Fe的重同位素。本文认为黄铁矿的Fe来自海水中Fe2+部分氧化形成的Fe3+,这些Fe3+在成岩过程中被全部还原,与细菌硫酸盐还原作用形成的H2S结合最终以黄铁矿形式保存在沉积物中。大塘坡式锰矿含锰层位中黄铁矿Fe同位素特征表明,古城冰期（Sturtian冰期）结束之后,大塘坡早期阶段海洋深部已经开始氧化,但是并没有完全被氧化。     

贵州省松桃县道坨超大型锰矿床地质地球化学特征

本文报导了贵州省松桃县新发现的一个全隐伏的超大型锰矿床——道坨锰矿床的地质地球化学基本特征,为进一步开展科学研究奠定基础.矿床赋存在新元古代成冰系(南华系)大塘坡组底部的含锰碳质页岩中,主要由条带状、块状、气泡状菱锰矿矿石组成.主量元素特征为Al2O3、TiO2、Fe2O3含量较低,中等程度的P2O5富集,MnO、MgO含量相对较高,Fe/Mn比值低.微量元素特征为Rb、Nb和Pb亏损,Co、Zn、Sr、Mo相对富集.稀土元素总稀土含量高、中稀土轻微富集、Ce的正异常明显为特征.道坨锰矿含锰层位中黄铁矿的δ34S VCDT值异常高,并且变化范围小,所测试黄铁矿的δ34S-VCDT值介于56.2‰～63.3‰,平均60.8‰.新发现的道坨超大型锰矿床属于典型的大塘坡式锰矿床,其发现不仅为研究新元古代大规模成锰作用提供了新机遇,同时也为研究成冰系环境演化及其资源、生物效应提供了新契机.     

胶北地体荆山群大理岩碳氧同位素地球化学特征及其对Lomagundi-Jatuli事件的指示

古元古代大气圈快速大量充氧,地球表生系统发生一系列重要变化,其中之一是23～206Ga碳酸盐岩碳同位素正异常现象,称Lomagundi-Jatuli事件,颇受瞩目,成为当前国际研究前沿。胶北地体荆山群普遍经历高角闪岩相-麻粒岩相变质作用,其下部禄格庄组碳酸盐地层发育。本文研究了山后地区荆山群禄格庄组26件大理岩和7件白云质石英岩样品,获得δ~(13)C_(carb)值在-08～+34‰(V-PDB),平均+14‰,其中大理岩δ~(13)C平均值为+16‰,白云质石英岩δ~(13)C平均值为+09‰。氧同位素值变化于93‰～202‰(V-SMOW),平均140‰。样品碳-氧同位素值之间具有很好的正相关性,且有13件样品Mn/Sr比值大于6,说明高角闪岩相的变质作用可能使δ~(13)C_(carb)下降了3‰～5‰,原始沉积碳酸盐的δ~(13)C_(carb)值高达+84‰,明显正异常,是全球性Lomagundi-Jatuli事件的响应。     

湘西南黔阳盆地“大塘坡式”锰矿成因分析:以湖南靖州地区为例

【研究目的】锰矿作为一种金属矿产,应用于国民经济的多个领域。黔阳成锰盆地是中国重要的锰矿基地,其锰矿床类型为赋存于南华系大塘坡组地层中的一套海相碳酸锰矿床,资源储量大,开采历史长,但其成矿模式尚不清楚。【研究方法】本文以锰矿集中分布的湖南靖州地区为例,在野外剖面实测、地球化学数据分析的基础上,通过Co/Zn-(Cu+CO+Ni)图解、Fe-Mn-(Cu+CO+Ni)×10三端元判别图解、(Zr+Ce+Y)×100-(Cu+Ni)×15-(Fe+Mn)/4三角图解以及Al/(Fe+Mn+Al)比值、(Fe+Mn)/Ti比值和Fe/Ti比值等一系列判别指标分析了锰矿中锰元素的来源。利用锰矿石的V/Cr、Th/U、Ce/La以及Ce标志分析了锰矿石沉积时的古环境。【研究结果】黔阳成锰盆地靖州地区锰矿石中锰元素主要来源于海底热液系统,沉积时水体处于贫氧—缺氧环境,前期形成的断裂带为锰元素的运移提供了通道。【结论】黔阳成锰盆地靖州地区锰矿石是冰期由地壳深部经众多断裂带上升到海盆中的锰元素,在间冰期与海水中的CO₂^3-相结合富集而成。     

安徽贵池地区含锰岩系地质地球化学特征

安徽贵池地区沉积锰矿床赋存于二叠纪孤峰组，包括沉积作用形成的碳酸锰矿和经后期氧化作用形成的氧化锰矿。二叠纪含锰岩系一般为钙、泥、硅质岩石组合，主要处于二叠纪孤峰组下部，自东向西钙质增加、厚度变大。常量元素特征为Ca、Si低，Mn、Fe、P相对富集。微量元素总体特征显示本区锰矿层及含锰岩系的物质来源具有多源性，Sr异常和Sr／Ba值以及Co／Ni值反映出当时含锰岩系处在高盐度的海相沉积环境。稀土元素属LREE富集型。球粒陨石标准化的稀土元素配分模式图显示重稀土亏损特点，均为右倾斜、中等Eu、Ce负异常，利用海水的标准化值进行标准化的模式曲线，则出现明显的Ce正异常特征，反映区内沉积物具有相似的物质来源。氧、碳同位素具有比较大的变化范围，δ^13CV.PDB=-4.1‰～5‰，δ^18OV.PDB=-3.4‰～-9.9‰，表明碳的来源主要为早二叠纪海水的重碳酸盐。6个含锰灰岩样品δ^18OSMOW值稳定在22‰～24‰，这些均一的氧同位素组成可能反映出它们有一个相似的海相源区。古海水温度比正常沉积要高，约49～71℃，综合地球化学各参数特征分析表明本区孤峰组含锰岩系的沉积是热水活动间歇式、多次活动的结果。含锰岩系和锰的物源既有热水成因的也有非热水成因的物质。结合沉积特征及地史演化分析，自栖霞期发生的海侵在茅口早期达最大，本区处于深水陆棚相-盆地相沉积环境，发生含锰地层的沉积。     

中国南方灯影峡期海洋碳酸盐岩原始δ^13C和δ^18O组成及海水温度

中国南方灯影峡期(晓前寒武纪)是白云岩广泛发育的海洋碳酸盐沉积时期．在灯影组中部发育从海水直接沉积、沉淀的原生白云岩。目前仍保留其原始组构特征。从40个原生白云石(岩)中测得：泥晶白云石的δ^13C值为‰,δ^18O值为-1.17‰（n=6);藻白云岩的δ^13C值为3.52‰,δ^18O值为-1.86‰（n=5);海水纤状白云石胶结物δ^13C值为2.90‰,δ^18O值为-2.65‰（n=8);海水刃状白云石胶结构的δ^13C值为2.96‰,δ^180值为-2.41‰(n=8);泥晶纹层和海水纤状白云石胶结物的δ^13C值为2.79‰,δ^18O值为-3.13‰。40个岩样的δ^13C平均值为3.25‰±0.44‰,δ^18O平均值为-2.12‰±0.98‰（均以PDB标准)。对于灯影峡期海相白云岩的原始δ^13C和δ^18O值,不采用所有样品的平均值．而是采用原生白云石沉积物与海水白云石胶结物δ^13C值和δ^18O值两个图示分布区重叠部分的最重同位素值,即δ^13C值为4.43‰（PDB标准）,δ^18O值为-0.62‰（PDB标准）,将其作为灯影峡期海洋碳酸盐岩的原始同位素组成。对海水原生白云石胶结物包裹体盐度进行了测定,海水δ^18O计算值为2.90‰（SMOW标准）,用原始δ^18O值计算的厚生白云石形成时的海水温度为408℃。这说明中国南方灯影峡期的海洋为走热的较高的海水温度环境。     

贵州二叠系茅口组顶部锰矿沉积特征及矿床成因研究

通过对遵义、纳雍营盘等地含锰岩系沉积特征及沉积地球化学特征研究,结果表明,锰矿体形态主要以层状、似层状、透镜状、脉状产出,具有角砾状构造、递变层理等,常夹硅质岩和凝灰岩,具有热水喷流沉积构造特征。锰矿层位于玄武岩之下,夹于茅口组灰岩顶部,说明锰矿成矿在玄武岩喷发之前。含锰岩系中的矿物组合有浸染状黄铜矿,黄铁矿,重晶石,天青石,菱锰矿、钙菱锰矿、锰方解石、黄铜矿、蓝铜矿、褐铁矿、绿泥石、石英及其他碳酸盐岩矿物等,这些矿物组合与热水沉积矿物组合类似。对含锰岩系进行微量元素、稀土元素、碳同位素分析测试表明,含锰岩系富集As、Co、Cu、Cr、Mo、Ni、Pb、U和V等元素,Fe/Ti、(Fe+Mn)/Ti及Al/(Al+Fe+Mn)比值,Fe-Mn-(Cu+Co+Ni)×10三角图解等均显示锰矿属于热水沉积成因。锰矿石碳同位素值δ~(13) C介于+4.17‰~-18.53‰,氧同位素δ~(18) O介于-6.98‰~-10.05‰显示,碳同位素组成具有热水沉积特征。含锰岩系稀土配分曲线与峨眉山玄武岩稀土配分曲线类似,表明锰矿成矿物质来源与峨眉地幔热柱密切相关。     

滇西北北衙超大型金多金属矿床铁质来源于玄武岩的新证据

北衙超大型金多金属矿床是三江特提斯成矿域中喜马拉雅期斑岩成矿系统的典型代表。通过对石英二长斑岩、玄武岩、蚀变玄武岩、斑岩型黄铁矿及夕卡岩型块状磁铁矿的Fe同位素、稀土元素与微量元素组成的研究,示踪了该矿床Fe质来源。Fe同位素组成分析结果表明,石英二长斑岩δ~(56)Fe值变化范围为0.542‰~0.641‰,比地质储库中的火成岩明显富集Fe的重同位素;矿区外围玄武岩δ~(56)Fe值变化范围(0.082‰~0.186‰)基本与地球化学储库的玄武岩δ~(56)Fe值变化一致,但是蚀变玄武岩δ~(56)Fe值变化范围为0.288‰~0.404‰,明显高于矿区外围未蚀变玄武岩;夕卡岩型磁铁矿δ~(56)Fe值介于0.257‰~0.347‰之间,较外围玄武岩也明显富集Fe的重同位素;斑岩型黄铁矿δ~(56)Fe为0.554‰~0.642‰,基本与石英二长斑岩一致。稀土元素分析表明,夕卡岩型磁铁矿稀土元素分布模式具有从轻稀土富集的右倾型到重稀土富集的左倾型过渡的趋势(LREE/HREE=0.88~2.37),其Eu元素也具有从负异常到正异常变化的特征(δEu=0.60~1.36);斑岩型黄铁矿稀土元素分布模式总体呈LREE富集的右倾型(LREE/HREE=3.38~8.78),且具Eu负异常(δEu=0.36~0.74)、Ce多呈弱负异常(δCe=0.84~1.10)。微量元素分析表明,矿区内各类岩石、矿物亲铁元素特征基本一致,总体上富Co、Cu和In,贫Cr和Ni。综合矿床地质特征、Fe同位素、稀土元素与微量元素地球化学研究,认为北衙金多金属矿床铁质主要来自于岩浆热液对玄武岩的淋滤萃取,部分来自于石英二长斑岩流体出溶。     

浙西邵家山埃迪卡拉纪地层的碳同位素特征及其地层对比意义

埃迪卡拉纪普遍缺乏有效的同位素年龄和生物地层资料,碳同位素(δ~(13)C_(carb))常用来作为其内部地层划分与对比的标准。目前,关于埃迪卡拉纪扬子地台δ~(13)C_(carb)地层的研究多集中在中上扬子区,扬子地台东缘下扬子区的研究则较少。本文详细分析了扬子地台下扬子区邵家山剖面地层序列和δ~(13)C_(carb)特征,发现邵家山剖面以碳酸盐岩为主,为该时期典型的浅水相沉积;δ~(13)C_(carb)值分布范围为–2.6‰～5.7‰,均值为0.9‰±0.3‰。剖面的下部、中下部、中上部以及上部的δ~(13)C_(carb)负漂移幅度分别为1.6‰、4.1‰、7.6‰和3.2‰,可分别对应峡东地区的EN1/CANCE、EN2/BAINCE、EN3/DOUNCE和EN4/BACE。对比分析扬子地台典型的8个浅水相剖面发现:盖帽白云岩广泛发育EN1/CANCE,δ~(13)C_(carb)分布在–6‰～0‰之间;EN3/DOUNCE在各剖面均有发育,漂移幅度均大于4‰,最大可达15.6‰; EN2/BAINCE仅在峡东地区的剖面发育,漂移幅度可达8.2‰; EN4/BACE在大多数剖面发育,漂移幅度为1.2‰～8.7‰。其中, EN4/BACE可作为广泛采用的埃迪卡拉系—寒武系界线的划分依据,而EN1/CANCE和EN3/DOUNCE可作为扬子地台埃迪卡拉系内部地层划分对比的重要标志。     

古天然气渗漏沉积型锰矿床成矿系统与成矿模式——以黔湘渝毗邻区南华纪“大塘坡式”锰矿为例

黔湘渝毗邻区"大塘坡式"锰矿床形成于南华纪裂谷盆地中,矿床主要分布于裂谷盆地中的次级断陷沉积盆地中心,受古断裂控制。矿物成分主要是菱锰矿和钙菱锰矿,具有低δ13C值(-7‰～-10‰)、高δ34S值(+40‰～+63‰)的特征。含锰岩系中,碳质页岩的Mn/Cr比值在40左右。结合菱锰矿体及相邻岩层中普遍发育由古天然气泄漏沉积形成的气泡状构造、底辟构造、渗漏管构造、帐篷构造、泥火山构造及相关的软沉积变形纹理等特征,提出该地区南华纪"大塘坡式"锰矿床是古天然气渗漏沉积成矿成因,并建立了古天然气渗漏沉积型锰矿床成矿系统与成矿模式。     

黔东松桃地区李家湾锰矿床地质、地球化学特征及成因信息

李家湾锰矿床是黔东松桃地区较为典型的"大塘坡式"锰矿床之一,也是近年来在该地区新发现的一个大型隐伏锰矿床,是杨立掌锰矿体在外围的深部延伸。笔者在野外地质调查的基础上,重点对该矿床的锰矿石及其围岩开展系统的地质和地球化学特征研究,探讨锰矿床的成矿物质来源、成因和成矿环境。该矿床主要的矿石形态有块状、条带状、花斑状3种,主要锰矿物为菱锰矿和钙菱锰矿。锰矿层中MnO、CaO、MgO含量较高,TiO_2、Al_2O_3、K_2O、Na_2O含量较低,含锰岩系富集Rb、Ba、Th、Cs、Zr、Ga等元素;SiO_2/Al_2O_3值显示其物质来源并非正常的陆源,通过Al/(Al+Fe+Mn)、(Fe+Mn)/Ti、Fe/Ti、Y/Ho、Nb/Ta、U/Th值,Fe-Mn-(Cu+Co+Ni)×10图解表明,锰矿具有热水沉积特征;Mn/Fe、Sr/Ba、V/(V+Ni)值揭示锰矿沉积环境为浅海、还原环境。稀土元素总量较高,轻稀土富集,含锰岩系Eu、Ce的异常、La/Ce值、ΣREE和ΣHREE总量反映锰矿沉积过程受热水活动影响,大地构造环境处于被动大陆边缘。由此表明,李家湾锰矿形成于较强的还原环境,锰矿形成是由热水沉积和正常沉积的混合作用形成,属于热水沉积成因。     

川东茅口组硅质岩地球化学特征及成因

川东地区中二叠统茅口组硅质岩广泛分布。通过野外剖面的详细研究和硅质岩主量、稀土和同位素的分析,认为茅口组硅质岩为沉积于台盆相中的热水硅质岩,其化学成分以SiO2为主,含量为80.09%～97.91%,富集Fe、Mn等元素,Al/(Al+Fe+Mn)平均值为0.30;REE总量平均值为8.72×10-6,δCe值为0.39～0.81,为负异常,δEu值为0.35～5.85,从Eu负异常到Eu正异常;δ30Si值为0.2‰～1.2‰,与热水来源石英较为接近;根据δ18O计算出硅质岩形成时古海水的温度为34～89℃。热水硅质岩的形成与火山活动和断裂有关,下渗的海水与岩浆热液混合,并被加温,溶解了大量SiO2等有关元素;然后以热泉形式通过断裂喷出,使附近海水中SiO2含量极大提高并沉淀。     

黔东松桃南华系大塘坡组锰矿层物源:来自Sr同位素的证据

锰矿床的物质来源是锰矿床研究的难点问题之一.辨别黔东松桃地区南华系大塘坡组锰矿沉积的物质来源有助于加深对锰矿成矿过程的理解.对黔东松桃地区南华系大塘坡组锰矿沉积的Sr同位素研究显示,15个锰矿石、锰质页岩及炭质页岩样品87Sr/86Sr同位素比值变化范围为0.705 727~0.732 536,其中炭质页岩样品具有最高的Sr同位素比值0.732 536,含锰岩系样品87Sr/86Sr同位素比值平均值为0.711 128.样品中87Sr/86Sr比值随着Al含量的上升,分别出现87Sr/86Sr比值上升与下降的两个分异趋势.87Sr/86Sr比值随Mn含量的上升总体呈现下降的趋势,但该趋势无显著相关性,残差分析显示这主要是由于样品中87Sr/86Sr比值随着Mn含量上升出现收敛性波动造成.上述现象是由于陆源碎屑成分和海底热液成分混合输入造成.通过与大塘坡组同时代(约660 Ma)古海水Sr同位素组成,世界范围内不同时代锰矿沉积以及现代红海沉积物的Sr同位素结果对比,发现黔东松桃地区南华系锰矿层中Sr同位素比值分布范围较宽,部分锰矿样品87Sr/86Sr比值低于古海水87Sr/86Sr比值,与典型大洋成因的锰矿层或铁锰结核具有不同的Sr同位素特征.联系黔东南华系大塘坡组锰矿层形成时期的特殊地质背景,认为锰质积累过程与沉淀过程为不同阶段产物——锰质的积累过程在Sturtian冰期盆地缺氧水体中完成,可能主要以海底热液喷溢系统完成;而锰矿的沉淀过程则是在间冰期伊始古海洋化学条件动荡的水体中完成.      

重庆石柱吴家坪组硅质岩地球化学特征

重庆石柱上二叠统吴家坪组硅质岩广泛发育。通过野外剖面的观察和硅质岩主量、稀土及同位素的分析,认为吴家坪组硅质岩为受到热水影响的生物成因。其化学成份以SiO2为主,质量分数为65.52%~97.76%,富集Fe,Mn等元素,Al/(Al+Fe+Mn)平均值为0.38,但约一半样品的Al/(Al+Fe+Mn)比值接近于纯生物成因的比值;REE总量平均值为38.55×10-6,δCe值为0.48~0.93,为中-弱负异常,δEu值为0.70~1.12,无明显的正负异常;δ30Si的值为0.7‰~1.4‰,更多地接近(或高于)现代放射虫的δ30Si;根据δ18O计算出硅质岩形成时古海水的温度为45℃~95℃。硅质岩的形成与火山活动和断裂有关,下渗的海水与岩浆热液混合,并被加温,溶解了大量SiO2等;然后以热泉形式通过断裂喷出,使附近海水中SiO2含量极大提高,促使放射虫和海绵等硅质生物大量繁殖,最终形成生物硅质岩沉淀下来。     

贵州省松桃县道坨超大型锰矿床地质地球化学基本特征

本文报导了贵州省松桃县新发现的一个全隐伏的超大型锰矿床——道坨锰矿床的地质地球化学基本特征,为进一步开展科学研究奠定基础。矿床赋存在新元古代成冰系（南华系）大塘坡组底部的含锰碳质页岩中,主要由条带状、块状、气泡状菱锰矿矿石组成。主量元素特征为Al₂O₃、TiO₂、Fe₂O₃含量较低,中等程度的P₂O₅富集,MnO、MgO含量相对较高,Fe/Mn比值低。微量元素特征为Rb、Nb和Pb亏损,Co、Zn、Sr、Mo相对富集。稀土元素总稀土含量高、中稀土轻微富集、Ce的正异常明显为特征。道坨锰矿含锰层位中黄铁矿的δ³⁴S_-VCDT值异常高,并且变化范围小,所测试黄铁矿的δ³⁴S_-VCDT值介于56.2‰⁶3.3‰,平均60.8‰。新发现的道坨超大型锰矿床属于典型的大塘坡式锰矿床,其发现不仅为研究新元古代大规模成锰作用提供了新机遇,同时也为研究成冰系环境演化及其资源、生物效应提供了新契机。     

新疆西昆仑奥尔托喀讷什锰矿地质、地球化学及成因

近年来,西昆仑玛尔坎苏地区富锰矿找矿取得重大突破,新发现奥尔托喀纳什等大型锰矿床。该矿床层位稳定,厚度较大,Mn平均品位达35%以上,为中国最富的碳酸锰矿床,属于典型的海相沉积型锰矿床。锰矿体主要赋存于晚石炭世喀拉阿特河组地层中,该组岩性为一套浅海碳酸盐岩台地相沉积建造组合,可划分为台内浅滩、潮坪、开阔台地、局限台地等4个相类型。成矿分为三个期次,第一期为沉积成岩成矿期,矿石矿物由菱锰矿、锰方解石、硼锰矿组成;第二期为热液改造期,形成锰镁绿泥石、红锰矿、硫锰矿、锰方解石(脉)、重结晶菱锰矿、蔷薇辉石及滑石、石膏等;第三期为表生氧化期,发育少量软锰矿、水锰矿、硬锰矿等。锰矿石具有较低的Fe/Mn比值、V/(V+Ni)比值和强烈的Ce正异常,表明Mn是在氧化环境下,以氧化物或氢氧化物的形式沉积富集。含锰岩系顶、底板岩石中含较多成熟度较差的中酸性火山岩岩屑,以及具有较低Al/(Al+Fe+Mn)、Y/Ho、Co/Ni比值的锰矿石,说明其成矿物质来源于海底热水活动。奥尔托喀纳什锰矿具有"内源外生"的特点,锰矿石及菱锰矿具有负的δ~(13)C值(-23.3‰～-13.2‰),表明锰矿经历了先成锰氧化物或氢氧化物、再被还原转化成菱锰矿的过程。此外,有机质所导致的更为强烈的还原作用是本矿床富锰矿形成的重要机制。后期构造叠加致使矿体发生变形,矿体形态受褶皱控制。矿石受到强烈改造,形成锰镁绿泥石、红锰矿、蔷薇辉石等,晚期经历氧化淋滤作用形成软锰矿、水锰矿等。     

黔东北西溪堡锰矿的沉淀形式与含锰层位中黄铁矿异常高δ34S值的成因

笔者等对黔东北松桃县的西溪堡锰矿床中锰矿石进行了元素含量分析,对含锰层位中黄铁矿进行了S同位素和微量元素分析.锰矿石稀土元素和微量元素特征表明,Mn是以氧化物或氢氧化物的形式沉淀,锰碳酸岩是在成岩过程中转化而成.黄铁矿形态学、微量元素和稀土元素特征指示黄铁矿形成于强还原、偏碱性的成岩环境.黄铁矿异常高的δ34S值反映了新元古代间冰期海洋深部低硫酸盐浓度和高的硫酸盐细菌还原速率,表明南华纪(成冰纪)大塘坡早期阶段深部海洋并没有被完全氧化.含锰层位中黄铁矿异常高的δ34S值存在两种可能的形成机制:①在极低SO42-浓度下,通过BSR即可产生δ34SCDT高达58.7‰的黄铁矿;②海洋深部硫酸盐虽然具有很高的δ34S值,但却并没有高达58.7‰,δ34 SCDT高达58.7‰的黄铁矿的形成是BSR和H2S与Mn02之间发生厌氧歧化氧化反应两个过程综合作用的结果,即在水体中SO42-浓度极低的情况下,硫酸盐和还原产物H2S之间硫同位素分馏达到最小,H2S的δ34S值接近母体硫酸盐,BSR产生的H2S被活性铁矿物固定形成的FeS与Mn02之间发生歧化氧化反应所产生的同位素动力学分馏效应使FeS相对硫酸盐富集34S.     

湖北古城锰矿的沉淀形式及其古环境意义

古城锰矿是扬子地台北缘典型的“大塘坡”式锰矿,赋存于南华系大塘坡组含锰黑色岩系中,含锰矿物主要为菱锰矿.古城锰矿稀土总量高、类似现代海底铁锰结核的“帽式”稀土元素配分模式和Ce的正异常等地球化学指标指示古城锰矿Mn是以锰氧化物或氢氧化物形式沉淀,锰碳酸盐是后期转化而成.Fe/Mn比值低,较低的V、U含量和中等程度的Mo富集以及氧化还原敏感元素对Th/U、V/Cr、V/(V+Ni)比值等地球化学指标指示古城锰矿沉积环境为一种氧化一次氧化的状态,与锰是以锰氧化物或氢氧化物形式沉淀的结论一致.综合认为,古城锰矿成矿机制包括沉淀和转化两个过程,在氧化还原分层的海洋系统中,Mn在上部氧化性的水体中以氧化物或氢氧化物形式沉淀,之后下沉被掩埋在缺氧带之下,在成岩过程中和有机物质相互作用,锰氧化物或氢氧化物被还原释放出的Mn2+和有机碳被氧化释放出的CO32-结合形成锰碳酸盐,其转化可以方程2MnO2+CH2O+HCO3-=2MnCO3+H2O+OH-简单表示.