湖南锰矿资源特征及成分分析

（一）主要成锰期岩相古地理

与锰矿沉积密切关联的岩相环境主要是棚内盆地亚相（表5-1，图5-1、图5-2）。而湘西北浅海陆棚上局限滞流的沉积环境（图5-2），其形成原因可以是由于地形低洼长期处于风暴浪基面之下，造成水体滞流的环境，或者是由于周围有相对隆起的浅滩或岛屿起障壁作用而形成局限环境。根据含锰岩系、锰矿床（点）等分布情况，划分出了3个成锰沉积盆地：花垣盆地、凤凰盆地及湘潭盆地。另外，同期湘中次深海棚缘盆地内，沉积环境及成因等与浅海陆棚相盆内沉积亚相类似，且沉积岩性组合中出现了含碳酸盐岩及碳酸盐岩，为含锰岩系分布的又一沉积相。主要成锰沉积盆地为黔阳盆地。

表5-1　大塘坡成锰期沉积岩相与古地理类型

（二）典型矿床的一般特征

湘潭式沉积型锰矿，成矿时代为南华纪大塘坡期，主要分布于民乐、洞口、湘潭3个矿田。所探明的储量占全省探明的矿石总储量的49.17%。碳酸锰矿石占湖南全省总储量的57.2%；氧化铁锰矿石占总储量的31.7%。氧化锰矿石为数较少，仅占总储量的11.1%。

区内锰矿产于南华系大塘坡组中，严格受层位控制，其含矿岩系最大特点是砂质成分少、碳泥质成分高，主要为黑色碳质页岩（或板岩），次为含锰黑色页岩或含锰硅质岩，夹泥灰岩、泥质白云岩透镜体。含矿13层，主矿体1层。已知矿床的主要矿层呈层状、似层状产出，沿走向长以楠木冲最短为410m，湘潭锰矿最长，达7000m，一般1 000～1 450m。矿层斜深一般100～450m，九潭冲最深达1000m。矿层厚度一般0.4～6.41m，平均厚度0.7～3.91m。

矿层沿走向有时相变为含锰页岩或含锰灰岩、含锰硅质岩，具一些分支复合和尖灭再现的现象，矿层厚度自矿区中心向四周边部，具由厚变薄的特征。

图5-1　大塘坡期岩相古地理与锰矿分布图（据石少华等，2013）

沉积相/亚相：Li.海岸相；Sh.陆棚相；Shp.陆棚平原亚相；Shs.陆棚浅滩亚相；Shb.棚内盆地亚相；SMB.棚缘盆地相；SMBn.正常沉积盆地相；SMBb.棚内盆地亚相。古地理单元：Ⅰ1.上扬子陆块；Ⅰ2.下扬子陆块；江南低地；江南隆起；Ⅱ.扬子陆块东南被动大陆边缘；Ⅱ1.武陵断陷盆地；花垣成锰沉积盆地；凤凰成锰沉积盆地；堑垒单元；Ⅱ2.湘桂断陷盆地；黔阳成锰沉积盆地；湘潭成锰沉积盆地；堑垒单元；Ⅲ.华夏裂谷盆地。沉积岩相：1.含砾砂岩、砂岩相；2.粉砂岩、泥岩相；3.砂岩、粉砂岩、泥岩相；4.砂岩、粉砂岩相；5.砂岩、泥岩、锰碳酸盐岩相；6.凝灰质砂岩、含砾粉砂岩、泥岩相；7.粉砂岩、泥岩碳酸盐岩相；8.凝灰质砂岩、泥岩、锰碳酸盐岩相；9.粉砂岩、泥岩相；10.粉砂岩、泥岩、
碳酸盐岩相；11.古陆；12.沉积岩相界线；13.沉积亚相界线；14.成锰沉积盆地；15.古地理单元界线；16.锰矿床点

图5-2　湘西北地区大塘坡期岩相古地理略图

1.海岸线；2.岩相界线；3.灰色页岩-黑色含菱锰矿页岩组合；4.灰色页岩-黑色微含锰、粉砂质页岩组合；5.粉砂岩-泥岩组合；6.泥质物来源方向；7.海侵方向；8.大—中型锰矿

矿层常具垂直分带现象，如湘潭锰矿，矿层自下而上为条带状矿石—碎裂状矿石—互层状矿石；九潭冲锰矿的下部为块状碳酸锰，上部为薄层似条带状碳酸锰；金石锰矿区下部为碳酸锰，往上含锰逐渐减少，变为含锰硅质岩或含硅质灰岩。(www.xing528.com)

矿层顶、底板为黑色页岩或含锰黑色页岩，含锰硅质岩。夹石不甚发育，所含夹石成分主要是含锰黑色页岩、含锰硅质岩。

矿石类型：主要为原生碳酸锰矿，地表见一些氧化锰矿。氧化锰矿的发育深度一般8～35m，最深可达52m。氧化锰矿石易采，故发现较早的湘潭锰矿的氧化锰矿石已开采殆尽。

矿石成分：碳酸锰矿的矿物成分主要为菱锰矿或钙菱锰矿，次为锰方解石、含锰方解石。脉石矿物有黏土、石英、方解石和一些有机碳、黄铁矿等。氧化锰矿的成分有硬锰矿、软锰矿和偏酸锰矿等，其中脉石矿物则与原生矿的脉石矿物相同。

矿石具假鲕状、粒状结构和条带状、显微似层状等构造。

矿石平均化学成分：Mn一般16.72%～22%（以楠木冲最高达39.7%，白衣庵最低仅13.27%），SiO2 12.16%～24.44%，CaO8.16%～18.04%，S0.88%～1.39%，P0.06%～1.42%。

矿石化学成分变化规律：Mn含量与矿层的厚度成正相关，当矿层厚度大时，Mn含量较高，反之则低；Mn含量与SiO2、P、CaO呈负相关，当SiO2、P、CaO含量较高时，Mn的含量则变低。

（三）矿床成因探讨

1.成矿古地理

从区域上分析，本区位于江南古隆起两侧次级凹陷带内，由于华南洋向扬子陆块俯冲，在本区周围形成了一些近北东向分布的弧形海岛。本区即为海岛间的浅海沉积盆地，沉积环境为盆地边缘半封闭条件下的还原环境，沉积了有价值的锰矿，属黑色页岩碳泥质碳酸盐相生物化学沉积建造。

2.成矿物质来源

大部分研究成果认为，形成本区锰矿的物质来源是多源的，但到底是以陆源为主，还是以海源为主，则有争议。从大塘坡期锰矿来看，其含矿岩系最大特点是砂质成分少、碳泥质成分高，说明离大陆距离相对较远，另外，沉积盆地周边只有一些海岛，风化剥蚀物相对有限。因此，初步认为：本区锰质主要来源于海底火山喷发或沿深大断裂带上涌的基底含锰地层中的锰质。当然，陆地上的各类岩石和不同地层中所含的锰质经过地质营力作用而使锰质溶于水中被搬运至海洋，也是成矿物质的重要来源之一。

3.成矿物化环境

根据含矿岩系特征与矿石组成、结构构造，推测锰矿是在气候比较温暖、水体比较浅、盐度正常或偏淡化的情况下沉积的。尤其是藻类生物特别发育可以支持这一认识。

本矿床δ13 C值为-9.03‰，说明成矿与有机碳或生物作用关系密切。