关于鹤庆锰矿矿床成因的探讨

摘要：本文以鹤庆锰矿为研究对象,阐述了鹤庆锰矿带成矿地质背景，进行分析了该区成矿地质条件,总结了矿区地质特征，分析了沉积环境与矿床成因。

关键词：矿床环境成因

一、区域地质背景

鹤庆锰矿地处于扬子地台西南缘、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，东与川滇地台背斜相伴，北部有南岭纬向构造系断结出露多个大地构造单元的结合部，在成矿前后区内构造活动十分频繁。区内印支期及其以前形成的古断裂构造在其周边形成边界般的深大断裂，分别是北东向的丽江-剑川断裂、军营-福田断裂、南北向程海-宾川断裂、黑惠江断裂、清水江-黄蜂山断裂以及东西向的汝南哨断裂等。南北向程海-宾川断裂以后，一直控制其西部的凹陷盆地。黑惠江断裂、清水江-黄蜂山断裂至少在印支早期已形成，控制庆华-鹤庆松桂期海湾的西界，其西部自诺尼吉期以来为点苍山古陆的北缘。北东向丽江-剑川断裂在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-福田断裂在诺尼吉中晚期（T3sh2与T3sh3之间）形成并参与左旋剪切活动，使在两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。

二、成矿条件

1、滇西晚三叠系时期，小天井锰矿位于滨岸沼泽相中，它的北东边靠近陆地，南西边是滨海相沉积。在松桂组下段顶部有一富含长石的三角洲相含砾砂岩体，认为是在洪水期山间河道携带大量富含长石的陆源碎屑物质，在入海处搬运能力降低而沉积下来，形成含砾砂岩构成水下沙堤，浅海沉积作用受继承性影响，致使水下暗堤的一侧局部形成一个半封闭的地球化学环境，为锰质的聚集提供了有利场所。

2、松桂组下段煤系地层是在温暖的气候条件下形成，这种气候条件加速古陆岩石的风化作用，陆源碎屑物中的锰质被水流带入海洋，造成海水中矿物质浓度增加，在海陆交接的边缘地带（槽形局限洼地）因物理化学条件改变，从而导致成矿。

3、成矿时海水富含锰质，Mn2+随着富氧、碱性、动能大的海水，在海流、波浪、潮汐的共同作用下，越过水下暗堤，源源不断地进入比较安定、酸性、动能小的陆源浅海槽形局限洼地，Mn2+、Ca2+、Mg2+和SiO2胶体能在这里较好地进行化学沉积分异作用，从而分别形成锰矿体及硅钙质互层；

4、上述独特的沉积构造环境，有着较高的PH值和EH值，对锰的富集来说，是得天独厚的有利条件，但对铁、磷来说，却是不利的因素，这可能是小天井矿床锰高、铁低，硫和磷含量均微的原因。

三、矿区地质特征

1、地层

鹤庆锰矿区以三叠系碎屑岩、泥质碎屑岩、泥质岩、碳酸盐岩为主，夹有基性火山碎屑岩-硅质岩。其中上三叠统松桂组（T3sh）在矿区出露最大，其主要特点是厚度变化大、岩性复杂，滑塌体呈团块状、角砾状及碎屑等在整个地层内均存在。现从上到下叙述如下：

1.1、上三叠统松桂组第三段第二层（T3ｓｈ3－2），厚度189.53－354.53ｍ，主要分布在小天井向斜核部及无名地－大陡坡、武君山、猴子坡。

上层：上部为灰－黄绿色薄层状泥岩、含砾屑、碎屑泥岩夹炭质、粉砂质泥岩透镜体，中下部夹褐色薄层状硅钙质层，中厚层状灰岩、含锰灰岩、含砾屑灰岩，见生物碎屑和团斑状、星点状黄铁矿。

中层：铁锰矿、锰矿透镜体，夹褐红、灰黑色条带状、条纹状、角砾状、灰－浅灰色似条带状、桃红色花斑状菱锰矿层，富含瓣腮类化石。

下层为黄灰色薄层状泥岩，夹灰色薄层状灰岩，偶见紫红色泥岩或角砾状泥岩。

1.2、上三叠统松桂组第三段第一层（T3ｓｈ3－1），厚度297.31－331.31ｍ，主要分布在小天井向斜两翼及无名地－大陡坡、武君山、猴子坡。

上部为灰－深灰色、灰绿色泥岩、粉砂质泥岩夹粉砂岩。西部相变为浅灰色中厚层状长石砂岩含砾长石砂岩夹泥岩和煤线。

下部深灰－暗绿色薄－中厚层状泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩、灰白色中厚层状细粒长石石英砂岩、细砂岩，局部夹炭屑泥岩，普遍见星点状黄铁矿，含长石及绿泥石等凝灰质矿物。无名地至武君山一带夹有玄武质火山角砾岩和、凝灰质泥岩透镜体。

1.3、上三叠统松桂组第三段火山岩（T3ｓｈ3-β），厚度0－302.35ｍ，主要分布矿区西北部，其厚度具从北西往南东变薄至尖灭的特征。

灰绿－暗绿色厚层状玄武岩、玄武质角砾岩、凝灰岩、杏仁状玄武岩、角砾熔岩等，局部含赤铁矿透镜体，含磁铁矿。

1.4、上三叠统松桂组第二段（T3ｓｈ2），厚度195.41ｍ，主要分布分布于矿区南部、东部。

灰白－黄褐色厚层状中－粗粒长石石英砂岩，长石杂砂岩夹炭质泥岩、粉砂质泥岩，局部夹有煤线。

往东过渡为紫色、褐色巨厚层状杂砂岩。

1.5、上三叠统松桂组第一段（T3ｓｈ1），厚度74.56ｍ，主要分布于鹤庆锰矿厂部附近。

深灰色中层状钙质泥岩、灰紫色粉砂质泥岩夹杂色中厚层状细粒长石石英砂岩，底部夹炭质泥岩和煤线。与下伏地层假整合接触。

1.6、上三叠统中窝组（T3ｚ），厚度＞55ｍ，主要分布于鹤庆锰矿厂部附近。

深灰色中层状燧石灰岩、瘤状灰岩，含腹足类化石，与下伏地层平行不整合接触。

1.7、中三叠统北衙组上段（T2ｂ2），厚度＞250ｍ，主要分布于矿区北部，南部则以飞来峰形式大片产出。

灰色、灰白色块状细晶灰岩、生物碎屑灰岩、白云质灰岩，底部见含锰灰岩，含腕足、海百合、腹足、介形虫等化石。与下伏地层整合接触。

1.8、中三叠统北衙组下段（T2ｂ1），厚度＞202.39ｍ，主要分布于矿区西北部。

灰、灰黄色、紫红色薄－中厚层状细－中粒长石石英杂砂岩、长石石英砂岩夹浅灰－灰绿色粉砂质泥岩、中－薄层状细晶灰岩、砂质灰岩及生物碎屑灰岩。含古氏脊合化石。与下伏地层整合接触。

1.9、下三叠统上段（T1）（未分组），厚度＞350ｍ，分布于矿区北侧F1-1与F1之间。

上部深灰色、灰紫色中厚层状中粒砂岩与紫红色泥质细砂岩，局部呈互层状。

中下部为浅灰、暗红色中厚层状长石石英砂岩与灰色砂质灰岩夹鲕状灰岩、生物碎屑灰岩、凝灰质灰岩及紫色纹层状泥岩。含腕足类化石。

底部为灰绿、灰紫色杏仁状玄武岩、玄武质砾岩夹泥岩。与下伏地层(P2β3)平行整合接触。

2、构造

2.1、褶皱

本区除在小天井矿段见褶皱构造外，小天井矿段26-52线间，从地层产状、岩性分布情况分析，应为另一个向斜褶皱，轴向3100。

2.2、断层

本区主要发育有二组断层，以F2、F2，F18、F25为代表的横向断层，是破坏地层及矿体的主要断层，该组断层均显左行平移正断层特征，破坏矿体走向连续性。F51、F24、F19、F15、F4、为纵向断层，破坏地层及矿体倾向连续性。

横向断层特征：

（1）、F2：产于小天井矿段与大陡坡矿段之间，其北至F24，其南至F15产状70°-80°∠70°，具多期活动特点，显正、逆断层特征，以此为界其东西地层、构造均有较大差异。

（2）、F18：产于18－20线间，见于2510m、2610m、2650m、2690m各中段，平移正断层，产状276-325°∠28-52°，该断层表现为右行平移正断层特征，上盘向南西平移，水平断距20m左右，垂直方向断距不清。

（3）、F25：产于26-34线间，其北至F51，其南至F15，平移正断层，产状242-272°∠52-68°

纵向断层

（1）、F51：展布于大陡坡－小天井矿段北部北大沟，近东西走向长约3km，倾向北北东，倾角70°-80°，破碎带宽2-5m，由松散破碎的粉砂质泥岩，中细粒砂岩碎块组成，具张扭性特点，并与其南西侧F15组成小天井向斜外侧的陡倾斜配套断裂，控制小天井向斜边界及小天井矿段主要横向断层走向边界。

（2）、F24:位于矿区北部，东西长约3.5km，分别于猴子坡西、武君山东F1-1交汇，是汝南消断裂的后期派生构造，倾向北-北东，倾角38°-55°，上缓下陡。破碎带宽5－20m不等，由片理化玄武质砾岩(角砾熔岩)、灰岩、泥岩、砂岩及锰矿石、含铁锰硅质角砾、透镜体组成。具多期活动特征，其后期压扭性活动使深部T3sh3-1下部抬升与T3sh3-2断层接触。

（3）、F19：为隐伏断层，分布于小天井向斜的北东翼，其西至F51。在2510、2530中段均可见到，总体走向314°(320°)-134°(140°)，倾斜南西，倾角在40°-55°，属正断层，断层下盘向上错动，12线南东向矿体随之向上抬升；沿断层面倾向位移20-40m，破碎带宽度0.5-1.2m，属破矿断层构造。

（4）、F15：分布于大陡坡－小天井矿段南部，近东西走向长约2.5km，倾向北北东，在小天井矿段2530m、2510m、2490m各中段开拓巷中均见其出露，破碎带宽10－15m，局部可达20－30ｍ，倾角60°-81°，具多期活动特点，其断层性质主要表现为逆断层特征。

（5）、F4：分布于12线～20线间，呈北西-南东展布，向北东倾斜，倾角60°-65°，属正断层，破碎带宽度在2.0m以上，最宽可达20-30m。在破碎带中见有锰矿石的构造透镜体与构造角砾，并形成一定的规模，构成工业矿体如16线在2590、2630中段以上圈定的矿体均属构造破碎带的产物。该断裂是小天井矿段西部最大的破岩浆岩

主要分布于汝南哨断层以南，F24以北，其分布特征为：沿汝南哨大断裂走向方呈带状分布，西至猴子坡，东至无名地。F24以南仅在无名地、武君山见玄武质角砾岩透镜体。

3、沉积环境与矿床成因分析

通过上述含矿岩系、岩相、矿体特征及顶底板、矿石组份及结构构造、微量元素等诸多方面的分析，东西部（具体以16线为界）锰矿的沉积环境有较大差异。

含锰岩系及岩相分析显示：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，以层纹状、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。

综上述，从地质历史发展具有继承性的特点出发，对锰矿成矿的局部古地理环境作出推断：当时局部沉积环境应是：水盆呈北西-南东向展布，南东面水体较深，向北西水体渐变浅，陆源碎屑物增加，陆源物质来自北西。小天井矿段南东部属盆地边缘相斜坡底水体较深部位，而北西部可能属碳酸盐台地较高或大陆坡中下部。

从矿体特征、矿物成份等特征来看，小天井矿段东部锰高铁低，锰矿沉积厚度较大，说明西部更靠近矿源地，东部与西部相反，东部远离矿源地。

微量元素分析结果显示：锰与Zn、As密切相关，而东部Zn普遍较西部高，西部As含量相对较东部高，底板围岩及矿体中普遍见黄铁矿，并可见硅化带，矿体底部常见凝灰质成份（东部），上述一方面可以说明锰沉积与火山活动有一定关系，从另一个方面亦说明矿体可能经过后期热液改造。

从矿石颜色上分析，东部矿石颜色较深、杂、西部颜色较浅，并在东部见黑锰矿，东部水体较深而出现氧化矿物，可能与后期热液迭加改造作用有关。

上述各方面分析结果，认为鹤庆锰矿矿床成因应属古风化壳异地搬运沉积+后期热液改造的锰矿床”。