來源于《中國地質(zhì)調(diào)查成果快訊》

摘要：通過1∶5萬地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查，在黔東北大塘坡組一段識別出14種巖相類型，劃分出大塘坡早期11類主要古地理單元和11個聚錳盆地。提出黔東北典型大塘坡式錳礦成礦與障壁后側(cè)快速沉降的深水局限盆地密切相關(guān)新認(rèn)識，構(gòu)建南華紀(jì)大塘坡早期大陸邊緣障壁海岸體系中的潟湖成礦模式，對于上揚子陸塊東南緣大規(guī)模錳礦成礦深入研究與區(qū)域找礦具有重要意義。

1.項目概況

黔東北地區(qū)是我國南華紀(jì)大塘坡式沉積型錳礦的重要富集區(qū)，近年來陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了4個超大型錳礦床，大中型錳礦床多個，取得了錳礦找礦的重大突破。2016年，自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局部署實施了“武陵山成礦帶酉陽—天柱地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查”項目，歸屬于“東特提斯成礦帶大型資源基地調(diào)查”工程，由自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心承擔(dān)。項目周期為2016—2018年。主要科技創(chuàng)新目標(biāo)任務(wù)是深化武陵山成礦帶前寒武紀(jì)重大地質(zhì)問題認(rèn)識，開展含錳巖系與非含錳巖系的時代及環(huán)境特征對比研究，編制黔東北地區(qū)南華紀(jì)大塘坡期巖相古地理圖，建立上揚子陸塊東緣前寒武紀(jì)錳礦成礦模式，揭示沉積古環(huán)境對錳礦富集的控制作用。

2.成果簡介

（1）確立了黔東北地區(qū)大陸邊緣障壁海岸沉積環(huán)境和陸棚沉積環(huán)境兩類主要的沉積體系，識別出大塘坡早期主要的古地理單元（表1，圖1）。大陸邊緣障壁海岸沉積環(huán)境由潮坪相、障壁性局限海盆相、障壁島相和沖溢扇相構(gòu)成；陸棚體系則主要為淺海陸棚相。大塘坡式錳礦就賦存于障壁性深水海盆（聚錳盆地），表現(xiàn)為障壁后側(cè)潟湖環(huán)境下的一套炭質(zhì)頁巖-碳酸錳沉積組合（圖2、圖3）。

表1 黔東北地區(qū)南華紀(jì)大塘坡早期古地理單元劃分

圖1 黔東北松桃-江口地區(qū)南華紀(jì)大塘坡早期巖相古地理圖

EZ—剝蝕區(qū)；PL—古陸（古隆起區(qū)）；BIs—障壁島；Fd—沖溢扇；CM（Std）—推測濱岸沼澤（潮上帶）；TZ（Itd）—潮坪（潮間帶）；BSD—障壁砂壩；SSh—淺水陸棚；RSb—障壁性局限海盆；Rsd—障壁性半深水海盆；Rdb—障壁性深水海盆（聚錳盆地）

圖2 岑鞏鄭家溝南華紀(jì)大塘坡早期障壁島沉積層序

Gl—冰川相；Sh—淺海陸棚相；Itd—潮間帶；ss—臨濱；bs—后濱；Nh₂t—鐵絲坳組；Nh₂d¹—大塘坡組一段；Nh₂d²—大塘坡組二段；a—鄭家溝剖面序列；b—鐵絲坳組冰磧礫巖；c—鐵絲組頂部風(fēng)化殼礫巖；d—大塘坡組一段下部巖屑砂巖；e—大塘坡組一段中發(fā)育平行層理；f—大塘坡組一段砂巖巨礫；g—大塘坡組二段泥質(zhì)巖類

圖3 障壁性深水海盆中的大塘坡組一段含錳巖系

1—大塘坡組一段菱錳礦層；2—大塘坡組一段菱錳礦頂板粉砂質(zhì)頁巖；3—大塘坡組一段菱錳礦顯微照片；4—大塘坡組一段含粉砂質(zhì)炭質(zhì)頁巖顯微照片

（2）通過對貴州松桃礦區(qū)桃子坪礦段鉆孔大塘坡組分析研究表明：陸源物質(zhì)對于錳成礦的貢獻(xiàn)較小，Al/Ca值在含錳巖性段中小于7，明顯低于下伏和上覆非賦礦層位；錳成礦期的氣候環(huán)境為溫暖濕潤環(huán)境，化學(xué)風(fēng)化作用強度（CIA值在菱錳礦層中平均為67.87）最大，明顯高于下伏鐵絲坳組而低于大塘坡組一段黑色頁巖和二段粉砂巖；錳礦層位中的無機碳具有不同的來源（無機碳同位素變化區(qū)間為-4.65‰~-7.59‰），既可能來自海水溶解的CO₂，也可能是火山噴氣中的CO₂。通過有機碳（錳礦層總有機碳平均值2.06%，6.26%）及有機碳同位素（平均值-32.23‰，最小值為-37.16‰），表明在錳礦富集過程中有大量微生物活動，其生化過程直接參與富集成礦。另外，大塘組一段中V、Mo、U富集和含錳巖系高V/Cr值，顯示大塘坡早期海水呈貧氧—厭氧的還原狀態(tài)，而晚期海水逐漸演變?yōu)檠趸癄顟B(tài)。

（3）綜合南華紀(jì)大塘坡早期區(qū)域構(gòu)造、沉積相、古環(huán)境判別分析，結(jié)合前人對菌、藻類生物研究成果認(rèn)為，在古大陸持續(xù)裂解、斯圖特冰期結(jié)束后海平面上升的地質(zhì)背景下，在梵凈山古陸北東側(cè)的黔東北地區(qū)從西往東發(fā)育潮坪-潟湖-障壁島-淺水陸棚的沉積相帶，障壁島后側(cè)潟湖環(huán)境是賦存大塘坡式錳礦的最重要相帶。通過研究認(rèn)為，快速伸展背景下，區(qū)域性同沉積斷裂迅速發(fā)展，疊加古陸的圍限，障壁后側(cè)潟湖快速演化到一定規(guī)模形成強補償式斷陷盆地，為來源于海底熱液、母巖風(fēng)化、火山物質(zhì)等多源錳質(zhì)的富集沉淀提供了充足地理空間和必要的還原環(huán)境。由冰川融化帶來的大量淡水注入以及次級障壁的阻擋，在斷陷盆地中形成了海水物質(zhì)和密度分層現(xiàn)象，海水只能在上層流動，下層形成滯留的靜海封閉環(huán)境。聚錳盆地中厚達(dá)近百米的黑色頁巖的形成是盆地基底沉降、大陸風(fēng)化作用加劇造成的陸源輸入增加以及氣候變暖誘發(fā)微生物繁盛形成有機質(zhì)豐度大幅提升共同作用的結(jié)果。靜海封閉的下層還原環(huán)境是錳礦富集沉淀的關(guān)鍵因素，在氧化還原界面以下，通過有機質(zhì)厭氧氧化作用，使有機質(zhì)中的碳元素以CO₂或者HCO₃^-的形式存在于海水中，當(dāng)海水中的HCO₃^-達(dá)到飽和，就與海水中富有機質(zhì)還原條件下大量濃集的Mn²⁺膠體結(jié)合形成MnCO₃。由于障壁后側(cè)能提供更封閉的環(huán)境、更豐富的有機質(zhì)以及明顯的海水分層現(xiàn)象，可使?jié)暫�環(huán)境中的錳質(zhì)更為富集，雖然在障壁外側(cè)銅仁萬山、從江高增亦發(fā)育有陸棚環(huán)境下的沉積型錳礦，但其規(guī)模和品位甚至勘探前景不能同松桃地區(qū)障壁后側(cè)產(chǎn)出錳礦群相提并論（圖4）。顯然大塘坡式錳成礦事件是南華紀(jì)早期一系列地質(zhì)、地球化學(xué)、環(huán)境及生物事件相互作用的耦合響應(yīng)（圖5）。

圖4 黔東北大塘坡式錳成礦模式 圖5 黔東北大塘坡式錳成礦事件

3.成果意義

黔東北地區(qū)南華紀(jì)大塘坡期錳礦形成于大陸邊緣障壁海岸環(huán)境的新認(rèn)識對研究上揚子?xùn)|南緣南華紀(jì)大規(guī)模沉積型錳礦的成礦過程、探索進(jìn)一步找礦前景及找礦空間均具有重要意義。

（中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心 張予杰 安顯銀 劉石磊供稿）