湘西南大岩坳向斜“大塘坡式”锰矿成矿地质条件及成矿预测

“大塘坡式”锰矿主要分布于黔湘渝毗邻区,形成于南华纪大塘坡间冰期,其成矿作用受地层、古构造控制,成矿后构造对矿床的空间分布影响较大。本文以黔阳盆地内最大的次级成锰盆地——大岩坳盆地为例,分析了大岩坳向斜对大岩坳盆地内锰矿空间分布的控制作用,并在此基础上划分了预测区。黔阳盆地控盆控矿特征研究表明,北东向同沉积古断裂与北西向武陵-雪峰褶皱基底浅层断裂交汇部位及附近为次一级断陷盆地中心,次一级的断陷盆地在走向上（北东向）呈串珠状分布,垂直走向上（北西向）呈大致线状排列,整体呈网格状分布。据此确定成锰预测区位于照洞-桃阳坪同沉积古断裂一线,其与北西向武陵-雪峰褶皱基底浅层断裂交汇部位是本区寻找中-大型锰矿床的有利地段。本次研究初步确定了照洞、磨石-马颈坳-海坡、易家冲及渔滩4个V级断陷盆地,根据成矿后构造特征结合古构造控盆控矿特征圈定了南、中、北3个预测区。     

黔东地区“大塘坡式”锰矿研究现状及进展综述

"大塘坡式"锰矿指产于黔东及毗邻地区南华系下统大塘坡组第一段黑色炭质页岩岩系中的沉积碳酸锰矿床。该区位于上扬子陆块东南部,跨越上扬子褶皱带与华南复合陆内造山带。锰矿床所处盆地属于Rodinia超大陆裂解作用后形成的被动陆缘裂谷成锰沉积盆地,而这些成锰沉积盆地受一系列北东向古断裂控制。本文对锰矿成因及锰质来源进行了阐述及总结,提出了"大塘坡式"锰矿找矿标志。     

重庆秀山小茶园地区南华纪大塘坡组沉积环境与锰矿产出规律

在系统分析重庆秀山小茶园锰矿区大批钻孔数据资料的基础上,基于野外地质调查和室内沉积学、地球化学等分析得出,盆地中心相的沉积物厚度大,TOC、U、Mo、V、δ34S_py的含量高,草莓状黄铁矿丰富,指示了缺氧的水体条件,且锰矿的品位和厚度大。向盆地边缘相、斜坡相,沉积物厚度减小,TOC、U、Mo、V、δ34S_py含量降低,指示水体缺氧程度减弱,同时锰矿的品位和厚度减小。锰矿体厚度的变化与含锰岩系厚度的变化规律一致,二者呈正相关关系。小茶园矿区矿体展布方向与小茶园次级地堑盆地长轴方向基本一致,为NE60°左右。因此,小茶园矿区锰矿床矿体产出受到次级地堑盆地和沉积相带的控制,缺氧的盆地中心相成矿最佳,其次为盆地边缘相,斜坡相成矿较差。     

重庆秀山小茶园地区南华纪大塘坡组沉积环境与锰矿产出规律

在系统分析重庆秀山小茶园锰矿区大批钻孔数据资料的基础上,基于野外地质调查和室内沉积学、地球化学等分析得出,盆地中心相的沉积物厚度大,TOC、U、Mo、V、δ34Spy的含量高,草莓状黄铁矿丰富,指示了缺氧的水体条件,且锰矿的品位和厚度大.向盆地边缘相、斜坡相,沉积物厚度减小,TOC、U、Mo、V、δ34Spy含量降低,...     

浅论贵州铜仁松桃锰矿区大塘坡组地层与锰矿成矿的关系

贵州铜仁松桃锰矿区位于扬子陆块与华南陆块的过渡区,跨越上扬子地块和江南造山带。通过对本区7个较大成锰沉积盆地中大塘坡组地层进行对比分析,总结出本区大塘坡组地层厚度与锰矿品位及矿体厚度呈正相关性,即大塘坡组地层厚度越厚,锰矿品位越高、矿体厚度越厚,其中,锰矿品位与大塘坡组第二、三段地层厚度呈较强正相关性,锰矿体厚度与大塘坡组第一段呈较强正相关性。同时大塘坡组及锰矿体的厚度变化表明松桃道坨-冷水成锰沉积盆地和杨立掌-李家湾成锰沉积盆地为同一个成锰沉积盆地,深部找矿潜力较大。     

音频大地电磁测深在湘西“大塘坡式”锰矿勘查区应用研究

湘西磨石锰矿勘查区位于湘黔桂三省交界处,属于扬子地台东南缘,区内赋矿地层南华系大塘坡组与黔东松桃特大型锰矿赋矿层位属同一地层。但本文区内沉积锰矿层具有总体连续,局部断续的特点,而且后期构造变形复杂,因此确定深部矿体走向具有很大难度。赋矿地层大塘坡组岩性为黑色含锰炭质板岩,下伏地层南华系富禄组为中细粒石英砂岩,上覆地层南华系洪江组为含砾砂质板岩,含矿地层与围岩电阻率物性差异显著。本文在磨石矿区开展音频大地地磁测深,大致查明了地层走向与构造特征,为下一步勘查工作提供了重要依据。     

黔东松桃地区南华系大塘坡组锰矿中黄铁矿硫同位素特征及其地质意义

黔东松桃地区是我国重要的锰矿富集区,其中大塘坡组中黄铁矿δ34S存在比较大的差异.通过CF-IRSM法对松桃李家湾、道坨、西溪堡矿区菱锰矿样品中黄铁矿硫同位素组成开展研究,结果显示出两个明显的特征:(1) 样品中黄铁矿普遍具有极高的δ34S值,为47.69‰~66.76‰;(2) 在同一成锰盆地中,水深相对较浅的李家湾矿区黄铁矿δ34S值(47.69‰~59.15‰)明显低于水深相对较深的道坨矿区的δ34S值(53.85‰~62.86‰),且中心相δ34S的值(53.85‰~66.76‰)明显高于过渡相δ34S的值(47.69‰~59.15‰),黄铁矿硫同位素组成表现出明显的深度梯度效应.大塘坡组含锰层位黄铁矿异常高的δ34S值及其明显的深度梯度特征表明,在新元古代Sturtian冰期刚刚结束的间冰期初期,海水硫酸盐浓度极低,海洋呈现显著的分层现象,这一时期深部海洋可能并没有完全氧化.      

南华裂谷武陵次级裂谷西段Ⅳ级地堑大塘坡组地层特征对比与锰矿成矿预测

黔东锰矿矿集区既是中国锰矿资源最丰富的地区,也是世界级的锰矿资源富集区之一。位于南华裂谷武陵次级裂谷(Ⅱ级),即武陵山巨型锰矿成矿带中。本文拟从武陵次级裂谷(Ⅱ级)中石阡-松桃-古丈Ⅲ级地堑盆地西段中的黑水溪-杨家湾、李家湾-高地-道坨、大屋、大塘坡和寨英-西溪堡等系列Ⅳ级地堑中的大塘坡组地层特征进行详细对比研究,为隐伏锰矿找矿预测提供依据。     

贵州新元古代大塘坡期巨量锰矿成矿物质来源分析

新元古代大塘坡期,贵州松桃等地形成锰矿集聚区,并发育4个世界级锰矿床,累计探明锰资源量达7亿t。但是什么地质条件下,能导致如此巨量的锰质富集成矿,其成矿物质来源问题一直没有得到满意的解释。本文通过对含锰岩系大塘坡组基底板溪群及海底火山岩中锰含量特征、江南造山带演化以及Rodinia超大陆解体与锰矿成矿关系分析,认为基底板溪群中锰含量高,MnO含量达到0. 16%,板溪群风化壳中锰含量更高,MnO达0. 88%。板溪群中的同期岛弧玄武岩含MnO更高,达到0. 25%,它们可能是锰矿成矿的物源层,是形成巨量锰矿的基础;江南造山带造山挤压变质作用,引起板溪群和岛弧玄武岩中锰质活化、迁移富集;Rodinia超大陆解体,在650 Ma发生拉张裂谷作用,使活化富锰变质流体沿着断裂喷流出海底,形成大量锰矿。     

华南南华纪武陵锰矿成矿带松桃举贤地堑盆地特征与潜力预测

在松桃举贤锰矿、寨英锰矿地质工作的基础上,通过对松桃举贤地区南华系两界河组、大塘坡组第一段(含锰岩系)分布特征、岩性及厚度变化规律的系统分析研究,类比普觉(西溪堡)地堑盆地特征,发现在南华纪大塘坡早期,位于南华裂谷盆地(Ⅰ级)、武陵次级裂谷盆地(Ⅱ级)、石阡-松桃-古丈地堑盆地(Ⅲ级)中的举贤地区存在一个隐伏的Ⅳ级地堑盆地,仅盆地的北西边缘局部出露地表,大部分隐伏于地下。预测该盆地展布方向为北东东70°左右,长15 km左右,宽35 km,锰矿资源潜力大,是寻找隐伏大型、超大型锰矿床最有利的地区之一。目前通过首批深部钻探工程验证,已初步证实这一预测。     

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。     

上扬子地块早震旦世大塘坡期锰矿成因和沉积学

晋宁运动以后的上扬子地块,在早震旦世为陆内拉张阶段。其西缘有火山喷发,而其东南边缘为拉张裂谷带,沿黔东、湘西形成北东向的地堑盆地、沉积了黑色炭质页岩、锰矿和硅质岩。锰矿层由枕状富锰矿体和粒序层状、层纹状锰矿体组成,具有皮壳和胶状结构,并由菌藻团粒、团块、硅质放射虫以及粘土等悬浮沉积物组成层纹和显微粒序。其结构和构造特征显示锰质由海底热水补给,经化学、生物化学作用,沉积在低能深水还原环境中。     

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。     

黔东大塘坡锰矿区古天然气渗漏喷溢口群发现及地质意义

在通过对大塘坡矿区所有钻孔原始资料以及野外地层剖面整理、分析研究的基础上,运用锰矿裂谷盆地古天然气渗漏沉积成矿系统理论关于中心相、过渡相和边缘相判别标志,在断陷盆地中心的渗漏喷溢口及附近,分布有大量的古天然气渗漏喷溢构造,如底劈构造、渗漏管构造、软沉积变形纹理等,特别是出现被沥青充填的气泡状构造的菱锰矿石是其关键标志。综合分析认为该矿区至少存在三个古天然气渗漏喷溢口,构成"一大两小"、十分罕见的古天然气渗漏喷溢口群。每一个喷溢口,即构成一个相对独立的古天然气渗漏喷溢沉积成矿系统,各自的中心相、过渡相和边缘相独立完整。故大塘坡锰矿床是形成于由三个古天然气渗漏喷溢沉积成矿子系统构成的一个统一的、复杂的古天然气渗漏喷溢沉积成矿系统。该发现对于研究古天然气渗漏沉积型锰矿床成矿系统成矿模式与找矿模型具有重要意义。     

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.     

黔东北地区大塘坡组早期含锰沉积充填、岩相古地理与锰矿的关系

黔东北地区是中国南华纪"大塘坡式"锰矿重要富集区,而岩相古地理是沉积型锰矿最重要的控矿因素。笔者根据松桃—江口地区南华系各组岩性及碎屑锆石年龄特征对清水江组、两界河组、铁丝坳组及大塘坡组进行细致的地层划分,在建立了本区南华纪大塘坡早期沉积充填序列的同时,将本区沉积盆地划分为4个Ⅱ级盆地、12个Ⅲ级盆地以及11个次级(Ⅳ)聚锰盆地。在不同盆地内的大塘坡一段中识别出14种岩相类型,划分出2类沉积系、10类主要的岩相古地理单元,进而编绘了本区南华纪大塘坡早期岩相古地理图。提出在大陆边缘裂谷盆地的背景下,研究区南华纪大塘坡早期沉积环境应属大陆边缘障壁海岸体系,属于典型的"大塘坡式"锰矿,与障壁后侧迅速沉降的深水局限盆地密切相关。     

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.      

湘中地区“湘潭式”锰矿成矿地质条件分析

湘中地区为我国主要的锰矿矿集区之一,赋存于南华系大塘坡组第一段的“湘潭式”锰矿为区内最主要的锰矿成因类型。在总结湘中地区“湘潭式”锰矿床地质特征的基础上,对锰矿床成矿地质条件和锰矿物质来源进行了分析,认为其形成和分布主要受地层岩性（南华系大塘坡组第一段）、构造（同沉积断裂与武陵—雪峰褶皱基底浅层平移断裂）、岩相古地理环境（封闭—半封闭浅水槽盆亚相）等控制,具“二带（行）四群（列）”分布特征,“湘潭式”锰矿的成矿物质主要来源于海底深大断裂混合气液热流的渗流喷溢活动。     

贵州松桃杨家湾大型锰矿床地质特征与勘查实践

松桃杨家湾大型锰矿床是典型的"大塘坡式"锰矿床。该矿床是在上世纪80年代103队松桃黑水溪锰矿床外围找矿预测的基础上,历经5年(2006—2011年)的勘查实践,提交锰矿资源储量逾2 000万吨,结束了黔东地区当时没有大型锰矿床的历史。在对该矿床的矿床特征和构造古地理等特征分析研究的基础上,认为杨家湾锰矿床位于南华纪大塘坡早期北东65°70°方向展布的黑水溪-杨家湾狭长带状的Ⅳ级地堑盆地中。结合该矿床矮河溪一带发现有被沥青充填的气泡状构造和渗漏管构造等古天然气渗漏沉积构造分布特征,该矿床的成因类型与松桃大塘坡锰矿床一样,属典型的古天然气渗漏沉积型锰矿床。     

古天然气渗漏沉积型锰矿床找矿模型——以黔湘渝毗邻区南华纪“大塘坡式”锰矿为例

产于Rodinia超大陆裂解背景下、武陵次级裂谷盆地中的黔湘渝地区南华纪古天然气渗漏沉积型锰矿床已成为中国最重要的锰矿床类型。通过分析总结该类型矿床地质背景、南华纪早期构造古地理与矿床地质特征,基于古天然气渗漏沉积型锰矿床的成矿模式,总结建立了该类型锰矿床找矿模型:即以南华纪早期同沉积断层、Ⅳ级断陷盆地、两界河组及其中古天然气成因的白云岩透镜体存在与否、锰矿成矿地质体与大塘坡组厚度和裂谷盆地古天然气锰矿成矿系统中渗漏喷溢中心相、过渡相、边缘相等为主要地质标志建立地质找矿模型;以Ⅳ级、Ⅲ级断陷盆地中不同的Mn/Cr微量元素比值指标和δ~(34)S值在中心相、过渡相、边缘相判别指标建立地球化学找矿模型;以锰矿成矿地质体的低电阻率、高极化率与其上覆及下伏地层高电阻率、低极化率的物性差异特征,建立AMT地球物理间接找矿模型。项目团队运用建立的地质、地球化学和地球物理找矿模型,在黔东地区锰矿整装勘查实践检验中,已先后新发现了亚洲最大的松桃道坨和松桃普觉(西溪堡)两个隐伏超大型锰矿床,最近又新发现松桃桃子坪、高地两个超大型锰矿床,使黔东地区成为新的世界级锰矿资源富集区。古天然气渗漏沉积型锰矿床已成为继传统的海相沉积型、沉积变质型锰矿床之后,全球最重要的三大锰矿床类型之一。