【类型】期刊

【作者】付胜云，唐分配，李大江，黄革非（湖南省地质调查院）

【作者单位】湖南省地质调查院

【刊名】中国锰业

【关键词】 风化型锰矿；地质特征；第四系

【资助项】中国地质调查局地质调查项目(12120114074901)

【ISSN号】1002-4336

【页码】P8-11

【年份】2019

【期号】第1期

【期刊卷】7

【摘要】湖南第四系中的锰矿开采勘查历史悠久,当前国内富锰矿趋于枯竭,锰矿供应紧张的形势下,研究湖南省第四系锰矿床的地质特征并总结其控矿条件,对推动湖南省第四系锰矿的找矿勘查,特别是富锰矿的寻找,具有一定社会现实意义和经济意义。

【全文】 文献传递

湖南省第四系锰矿地质特征研究

付胜云，唐分配，李大江，黄革非

(湖南省地质调查院，湖南 长沙　410116)

摘　要：湖南第四系中的锰矿开采勘查历史悠久，当前国内富锰矿趋于枯竭，锰矿供应紧张的形势下，研究湖南省第四系锰矿床的地质特征并总结其控矿条件，对推动湖南省第四系锰矿的找矿勘查，特别是富锰矿的寻找，具有一定社会现实意义和经济意义。

关键词：风化型锰矿；地质特征；第四系

1　成矿地层背景

湖南赋存锰矿(矿化)或含锰岩系的地层如下：新元古界板溪群[1]属新元古代早期晚时沉积，以“江南古陆”分布最广，湘南地区少见出露。本群具有由浅变质砂砾岩或长石石英砂岩、砂岩、板岩及沉凝灰岩等组成的两个大的沉积旋回，局部夹基性至中酸性火山岩。中部和南部地区的下部旋回中夹有碳酸盐岩及炭质板岩。本群自北而南有如下变化趋势：颜色由以紫红色较多变为以灰绿色、灰黑色为主；碎屑颗粒由粗变细，泥质、炭质渐增；地层厚度由300 m增至4 000 m以上，与下伏地层的接触关系由高角度不整合过渡为平行不整合甚至为整合。据此，将省内中部地区与板溪群相当的地层称为“高涧群”。

南华系、震旦系和下古生界各系的发育情况基本相似，其共同特点是在南部维持着活动型沉积，而在北部则表现为稳定型沉积特征，并且各系都有着大致相同的自北而南由碳酸盐岩、硅质岩、板岩为主逐渐变为浅变质砂岩、板岩为主的趋势，厚度也相应地由小增大。南华系主要为严寒气候条件下形成的冰碛泥砾岩建造，夹少量间冰期板岩、含锰碳酸盐岩。自北而南由以大陆冰川沉积为主，过渡到以海洋冰川沉积为主，至湘南地区则以正常海洋沉积为主，只夹少量海洋冰川沉积物。厚度变化较大，但南部厚度大的剖面居多。震旦系在北部主要为碳酸盐岩，向南硅质岩、板岩、浅变质砂岩增加，至湘南地区则以浅变质砂岩、板岩为主，仅夹少量硅质岩，局部偶见基性火山岩。

寒武系纽芬兰统在北部主要为一套黑色板岩；第二统下部为黄绿色砂质板岩，只有上部及第三统、芙蓉统为碳酸盐岩，向南碳酸盐岩逐渐减少乃至消失，硅质岩、浅变质砂岩增加，至湘南地区则以浅变质砂岩为主，夹板岩和少量硅质岩。寒武系第三统、芙蓉统在北部主要为白云岩、少量灰岩，向南的变化趋势是：始为灰岩增加，白云岩减少；继而所含泥质、硅质、炭质增加，成为不纯灰岩；再往南，砂、泥质更多，碎屑颗粒变粗，至湘南地区则全为浅变质砂岩、板岩。

奥陶系在北部主要为碳酸盐岩，向南泥质成分增加，页岩逐渐居于主要地位，至湘南地区则不见碳酸盐岩，全为浅变质砂岩、板岩、硅质岩。

泥盆系在湘西北区不甚发育，仅见上统和部分中统，为碎屑岩夹碳酸盐岩。湘中—湘南区泥盆系分布广泛、厚度亦大。其岩性在南部除下统和中统下部为碎屑岩外，其余部分均以碳酸盐岩占绝对优势；向北泥质增加，主要为泥灰岩和页岩；在该区的最北部则以砂岩为主，夹页岩。这种从南往北由碳酸盐岩逐渐过渡为碎屑岩的变化规律恰与下古生界和震旦系的变化规律相反。

石炭系在湘西北区亦不发育，仅局部地区分布着厚度很小的部分下统和中统的碎屑岩和碳酸盐岩。在湘西北区以南的广大地区，石炭系甚为发育，厚度亦大，其变化规律与泥盆系相似，也是南部以较纯的碳酸盐岩占绝对优势，向北泥质成分渐增，至靖县、溆浦、安化、湘乡、醴陵一线以北，其下统相变为以碎屑岩为主，夹少量不纯碳酸盐岩和硅质岩。反映了沉积盆地向西、西北超覆的特点。

二叠系在湘西北区以碳酸盐岩占绝对优势，夹少量含煤的砂、页岩及硅质岩。向南含煤的砂、页岩及硅质岩大增，其所占比例超过了碳酸盐岩。

白垩系主要为陆相湖盆沉积的紫红色砂、泥岩，其次为山麓相砾岩、砂岩，局部有泥膏岩、含铜砂岩、火山岩。

第四系均为陆相沉积，分为四水(湘、资、沅、澧)流域和洞庭湖区。更新统由6个冷暖交替的河流相或湖相的砾、砂、粘土、草炭沉积组成。全新统为河流相砂、砾、砂土、泥炭或湖积的砂质粘土、粘土。

以上地层中蕴藏着丰富的锰矿。

2　湖南省第四系锰矿资源概况

2.1　矿床基本特征

湖南第四系锰矿的矿床成因类型为风化型锰矿床。含锰地层为第四系，成矿时代为第四纪。矿石类型主要为氧化锰矿石、氧化铁锰矿石；次要为混合型锰矿石，混合型锰矿石主要指氧化锰—碳酸锰矿石，其次指硫化锰—碳酸锰矿石、氧化锰—铁锰矿石、氧化铁锰—锰菱铁矿石、铁锰多金属矿石、氧化锰—碳酸锰—硅酸锰矿石。

湖南第四系锰矿的含锰岩系为红色泥砾岩系：主要是矿胚层通过红土化作用形成的含锰质结合的红色、砖红色、棕黄色粘土、亚粘土层，岩石组合为红土岩屑、红色泥土、岩屑、砾石，广布于各类型含锰岩系分布区，形成表生氧化锰矿石。典型矿床有柳塘岭锰矿床、宝山锰矿床等。

2.2　矿源层

全省第四系锰矿矿源层分两类。

1) 锰矿床的矿源层

全省已经发现赋存锰矿床的层位包含第四系共8个，其中7个层位的锰矿层及其含锰岩系在其地表浅部或多或少具有少量第四系风化型锰矿，由老至新有上元古界板溪群马底驿组、下南华统大塘坡组、中奥陶统烟溪组和晚奥陶统天马山组、中泥盆统棋梓桥组、中二叠统孤峰组、上二叠统大隆组。

2) 非锰矿床矿源层

全省还有11个地层层位具有含锰岩系但未发现锰矿床，可为第四系风化矿床提供锰质来源。由老至新有震旦系上统陡山沱组、下寒武统小烟溪组、中泥盆统跳马涧组、上泥盆统榴江组、上泥盆统佘田桥组、石炭系大塘阶组及壶天群、二叠系中统栖霞组、二叠系上统龙潭组、白垩系神皇山组、戴家坪组。

2.3　资源储量及分布

湖南锰矿资源丰富，截止2011年底，已查明有资源储量的矿产地(矿床)63处，累计查明资源储量约1.48亿t[2]。

据湖南省国土资源厅发布的湖南省矿产资源储量表，经初步统计，湖南第四系锰矿累计查明资源储量约248万t，矿石类型及主要有用组分含量详见表1。

3　湖南第四系锰矿地质特征

省内风化锰矿床(第四系锰矿)是由各种成因类型的锰矿床或含锰岩系，经表生风化作用形成的，是富锰矿的主要来源。风化锰矿床可分为锰帽型、淋滤型和堆积型3个亚类，均为氧化锰矿，矿床规模为小型，具有埋藏浅、易开采等特点，是民采的主要对象。主要分布于湘南、湘中和湘西南地区。

3.1　风化锰矿床的分类和成矿条件

风化锰矿床可分为3类。a锰帽型矿床：由各类型锰矿床或含锰岩系经表生风化作用，在氧化带中淋积于原地富集而成。氧化锰矿体保持原来含锰岩(矿)层的产状，沿走向延伸较长，沿倾向延续的深浅受氧化带发育深度控制。典型矿床有宝山等；b淋滤型矿床：由原生含锰层在表生风化过程中，锰质经溶解、迁移、聚积于附近围岩裂隙、断裂带及卡斯特溶洞中而成。矿体呈脉状、透镜状、囊状。矿床规模一般为小型或矿点。淋滤型锰矿常与锰帽型锰矿一起组成锰帽—淋滤型的复合类型矿床；c 堆积型矿床：由锰帽型或淋滤型矿床，再经风化剥蚀、搬运、堆积于邻近的残坡积红土中富集而成。堆积锰矿可分块状、鲕状两大类。鲕状锰矿石分布在块状锰矿之上，外表圆球状，直径粒度0.5~1.5 cm，内部呈同心带壳状构造，核心有灰白色高岭物质，为软锰矿，矿层含矿率低，大部分不超过10%[3]。

风化矿床成矿地质条件：a 有锰质来源的含锰岩系或含锰岩层的存在；b 有利于风化的湿热气候；c 有利于表生风化的微缓起伏的丘陵地貌；d 有长时间的风化期；e 有利于次生氧化锰形成的褶皱和断裂发育等构造环境；f 有利于矿石富化的碱性(白云岩、灰岩等)基底岩层。

3.2　风化锰矿床的地质特征

风化锰矿床的矿石由各种锰的次生氧化物、氢氧化物组成，以软锰矿、硬锰矿型矿石为主。矿体呈层状、似层状、扁豆状、脉状、网脉状、透镜状、囊状等产出，产状与地面坡度基本一致，并受含锰层的裸露情况和地貌形态控制。

典型矿床地质特征：蓝山县田心矿区为“蓝山式”氧化铁锰矿床[4]，是指在以泥盆系、石炭系和二叠系为基底的第四系盆地中，赋存于第四系中下部的以褐铁矿、软锰矿、硬锰矿为主的呈似层状分布的低品位土状氧化铁锰矿和结核状氧化铁锰矿。

3.3　风化锰矿床的成矿时代

第四系成锰期主要是泛指次生氧化型的锰矿床，有多种类型的氧化锰矿床，大部分锰矿床由原生的贫矿石经过氧化富集以后，品位提高，开采方便，成为当前的优质锰矿床，如城步县赋存于前震旦系地层中的“城步式”锰帽型氧化锰矿床。

4　控矿因素分析

湖南氧化锰矿的形成受地层、岩性、含锰岩系、地质构造、物理化学条件、气候和地貌等因素制约。

1) 地层、岩性及含锰岩系的控矿作用

锰帽型氧化锰矿是本区氧化锰矿的主要类型，其中的原生沉积锰矿(质)是次生氧化锰矿成矿的物质前提，原生沉积锰矿赋存于地层含锰岩系中，严格受层位控制。因此，含锰岩系的存在与否是寻找该类锰矿存在的先决条件。

2) 构造的控矿作用

原生碳酸锰矿的形成受古构造的影响较大，构造运动形成的原始拗陷和基底同沉积大断裂是控制锰矿的I级古构造。I级古拗陷控制成矿带，其中的Ⅱ、Ⅲ级古拗陷控制矿田和矿床[5]。基底同沉积大断裂不仅是形成沉积盆地的边界条件，而且还是深部锰质向沉积盆地聚集的重要通道。断裂破碎带及层间剥离、节理、裂隙是地下水活动使碳酸锰矿发生淋滤、次生氧化和聚集的必要空间，淋滤型矿床就沿裂隙、断裂及卡斯特溶洞等分布，构造越发育、岩石越破碎，氧化带就越发育，矿体规模也就越大。堆积型矿床多沿第四系断陷盆地分布。

3) 物理化学条件的控矿作用

介质的pH和Eh值对锰质的形成具有重要的作用。锰在酸性介质中溶解，碱性介质中沉淀。当锰处于酸性氧化或还原并含大量二氧化碳的介质中时，以碳酸氢锰的形式溶解于介质中；当锰处于碱性氧化介质中时，以氧化物或氢氧化物的形式发生沉淀；而处于碱性还原介质中时，则形成碳酸锰矿。碳酸锰矿的次生氧化富集也受环境的pH和Eh值的制约。

4) 气候的控矿作用

炎热、潮湿的气候有利于化学风化和生物风化作用的进行，从而有利于次生氧化锰矿的形成。气候潮湿且较炎热，植被发育，生物活动能力强，腐植酸丰富，导致了较强烈的化学风化作用，使地表及一定深度内的岩石、矿物遭到强烈的溶解、分解破坏作用，对次生氧化锰矿的形成较为有利。

5) 地貌的控矿作用

地貌条件不仅控制着侵蚀和堆积作用的进行，同时还决定着地下水的动态和风化产物的状态及保留程度。中低山坡缓，地形切割小，对氧化锰矿的保存是有利的因素，反之，地形切割较深的部位或较陡的坡地，氧化锰矿往往难以保留。

6) 矿化富集规律

碳酸锰矿在地表条件下可产生有规律的变化，矿体的地表或近地表部分一般变贫，形成黑色锰土，甚至形成浅黄色、褐黄色纹层状板岩或黄土；矿体浅部或附近围岩中，一般淋滤变富，形成质量较好的氧化锰矿石，从地表向下，具垂直分带的次生富集规律。表生氧化锰富集成矿必须经过两个过程[6]：a 锰从矿源层中解离出来，碱金属及碱土金属元素水解流失，锰(铁)元素进行预富集；b 在红土化过程中，预富集的锰(铁)短距离的淋滤再富集形成矿床。

5　结　语

湖南第四系锰矿床受多种地质因素控制，主要控矿因素有风化环境和地层。风化型锰矿主要分布于其他类型锰矿的浅表部，含锰地层为第四系，成矿时代为第四纪。

湖南省含锰地层分布广泛，锰矿层或含锰岩系地表浅部露头，经风化作用，在其附近有可能形成风化型锰矿床。历史上风化锰矿床规模有矿点、小型—大型矿床，品位一般较富，有害元素含量低，矿质优良，且分布面广，具有良好的找矿前景。埋藏浅，适合民采，经济效益好。

参考文献：

[1]　贾宝华，黄建中，孟德保，等. 湖南省区域地质志[R]. 湖南：长沙，2012.

[2]　肖诚，崔先万，罗为艾.湖南锰业的发展现状与对策研究[J].中国锰业，2014，32(3)：5-8.

[3]　夏泽群，姜必广. 湖南省春陵水两岸风化型锰矿地质特征及找矿方向[J]. 矿产与地质，2008，22(2)：101-106.

[4]　周尚国，傅群和，王永基. 湘南地区“蓝山式”氧化铁锰矿床成矿机理探讨[J]. 地质找矿论丛，2005，20(z)：108-143.

[5]　魏道芳. 湘西南区氧化锰矿成矿规律及找矿方向[J]. 湖南地质，1996，15(3)：143-146.

[6]　李雪，钟运鄂，朱恺军. 湘南地区表生氧化锰矿地球化学行为及成矿机理研究[J]. 湖南地质，2001，20(1)：9-14.

●●○读者俱乐部

Features Research on Quatemary Mn-ore Geology in Hunan

FU Shengyun, TANG Fenpei, LI Dajiang, HUANG Gefei

(Hunan Institude of Geology Survey, Changsha, Hunan 410116, China)

Abstract:Hunan has its long history in quatemary of Mn mining exploration. At present, rich Mn-mine comes to depletion and supply shortage in Mn-ore. The research of Mn deposit of geological features and conclusion of its mine conditions will be of social significance and economic meaning in promoting Hunan to find mine exploration, especially to look for those rich Mn-mine.

Key words:Weathering manganese ore ; Geological characteristics; Quatemary

中图分类号：P618.32

文献标识码：A　

doi：10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2015.01.003

作者简介：付胜云(1965-)，男，湖南宁乡人，高级工程师，研究方向：矿产勘查、湖南省矿产地质与区域成矿规律综合研究等，手机：18670308488，E-mail：741212046@qq.com.

基金项目：中国地质调查局地质调查项目(12120114074901)

收稿日期：2014-10-08