新疆红柳沟锰矿地质特征与成矿机理研究

杨晓东

（河南省航空物探遥感中心，河南 郑州 450053）

新疆红柳沟锰矿地质特征与成矿机理研究

杨晓东

（河南省航空物探遥感中心，河南 郑州 450053）

新疆红柳沟矿区位于天山地槽褶皱系、北天山优地槽褶皱带觉罗塔格复背斜中的库姆塔格—白山泉褶皱束中段北侧，即雅满苏壳型大断裂中段北侧，属塔里木古板块中的伊林哈比尔尕一觉罗塔格华力西岛弧带东部。新疆红柳沟锰矿受构造控制，主要为沉积变质型锰矿。本文对矿区地层特征、构造特征、矿床地质特征进行详细分析，进而对矿区成矿机理进行深入研究，对以后的工作具有十分重要的参考意义。

新疆红柳沟锰矿；地质特征；矿床地质；成矿机理

1 地层特征

矿区出露地层主要有震旦系中统上岩性组（Z22）及寒武系西大山组（∈1）。震旦系（Z22）：分布于矿区中部，呈近东西向条带状分布，该层位于矿区中部，背斜核部。主要为深灰色硅质灰岩、硅质页岩、白色白云岩质大理岩。层厚20～30 m：a深灰色硅质灰岩：风化面灰褐色，新鲜面浅灰色，化学结构，薄层构造，主要矿物成份为分解石及硅质、泥质。层厚5～20 m。走向280（o）～290（o），倾角近直立。b硅质页岩：风化面浅褐色，新鲜面浅褐色，泥质结构，层理构造，主要矿物成份为硅质、泥质，页理发育。层厚5～10 m。走向280（o）～290（o），倾角近直立。c白色白云岩质大理岩：风化面浅灰色，新鲜面浅灰色，化学结构，薄层构造，主要矿物成份为分解石、白云石、泥质。层厚5 m。走向280（o）～290（o），倾角近直立。

寒武系西大山组（∈1）：下部（∈11）为杂色页岩、夹灰岩及硅质岩，其中部、底部含锰矿矿；中部（∈12）为黑色硅质岩；上部（∈13）为硅质灰岩、变砂岩。分布于矿区南部和北部，呈近东西向带状分布，层厚50～200 m。

1.1 寒武系西大山组（∈1）下部（∈11）

分为下段（∈11-1）和上段（∈11-2）。

寒武系西大山组下部下段泥质页岩夹泥质灰岩（∈11-1）：层厚30～100 m，一般泥质页岩层厚5～10 m。泥质灰岩3～5 m。泥质页岩：风化面灰绿色-紫色，新鲜面深灰色，泥质结构，页理构造，主要成分为泥质、硅质，页理发育。泥质灰岩：风化面灰褐色，新鲜面浅灰色，化学结构，薄层构造，主要矿物成份为分解石及泥质。层厚3～5 m。

寒武系西大山组下部上段硅质粉砂岩夹泥质灰岩、白色硅质岩（∈11-2），该层为主要含锰矿矿层。硅质粉砂岩：风化面灰褐色，新鲜面浅褐色，粉砂质结构，页理构造，主要成分为粉砂质，泥质、硅质胶结，页理发育。泥质灰岩：风化面灰褐色，新鲜面浅灰色，化学结构，薄层构造，主要矿物成份为分解石及泥质。白色硅质岩：风化面白色，新鲜面浅灰色，中细粒变晶结构，层状构造，主要成分为石英，硅质胶结。

1.2 寒武系西大山组（∈1）中部（∈12）

寒武系西大山组中段黑色硅质岩、硅质粉砂岩夹泥质灰岩（∈12）。色硅质岩：风化面黑色，新鲜面浅黑色，中细粒变晶结构，层状构造，主要成分为石英，硅质胶结。硅质粉砂岩：风化面灰褐色，新鲜面浅褐色，粉砂质结构，页理构造，主要成分为粉砂质，泥质、硅质胶结，页理发育。层厚3-5米。泥质灰岩：风化面灰褐色，新鲜面浅灰色，化学结构，薄层构造，主要矿物成份为分解石及泥质。

1.3 寒武系西大山组（∈1）上部（∈13）

寒武系西大山组上段硅质粉砂岩夹泥质灰岩、变砂岩（∈13）。硅质粉砂岩：风化面灰褐色，新鲜面浅褐色，粉砂质结构，页理构造，主要成分为粉砂质，泥质、硅质胶结，页理发育。泥质灰岩：风化面灰褐色，新鲜面浅灰色，化学结构，薄层构造，主要矿物成份为分解石及泥质。层厚1～3 m。变砂岩：风化面白色，新鲜面白色，中粗粒变晶结构，层状构造，主要成分为石英。

2 构造特征

2.1 褶皱构造

矿区在褶曲形态上是一个紧闭背斜。背斜轴走向NWW-SEE，两翼倾角变化很大，从缓倾角65（o）到急倾角80（o），有时甚至局部柔皱而成卷曲状构造，两翼都有局部倒转的情况。

2.2 断裂构造

1） 东西向断裂

该组断裂规模不大，属成矿前及成矿期断裂，共有断裂两条，编号为F1、F2。a F1断裂位于矿区中西部，为震旦系（Z2）与寒武系西大山组（∈1）分界面附近断层，带宽1～3 m，沿断裂附近有含锰矿化体。b F2断裂位于矿区中西部，寒武系西大山组下段下部硅质粉砂岩夹泥质灰岩（∈11-1）不同岩性分界面断层，该断层横贯矿区西部，是一条规模较大的断裂。

2） 北西—南东向断裂

该组断裂规模不大，属成矿前及成矿期断裂，共有断裂3条，编号为F4、F5、F5。a F4断裂出露于矿区东南部，呈北西—南东向延伸，寒武系西大山组下段下部泥质页岩夹泥质灰岩（∈11-1）和寒武系西大山组下段上部硅质粉砂岩夹泥质灰岩、白色硅质岩（∈11-2）分界断层。断裂两侧地层产状较乱，岩石硅化、褐铁矿化、绿泥石化较强，通过地表槽探揭露，锰矿化现象较普遍。b F5断裂出露于矿区北东部，地貌上表现为褐红色、黑色构造破碎带，由一些蚀变强且破碎的泥质页岩、硅质粉砂岩、石英细脉组成，蚀变矿物主要为褐铁矿、高岭土、硅质物。c F6断裂出露于矿区北东部，地貌上表现为浅沟，由一些蚀变强且破碎的硅质粉砂岩、变砂岩、石英脉组成，蚀变矿物主要为褐铁矿、硬锰矿、石英。

3）北东—南西向断裂

F3断裂出露于矿区中部，呈北东—南西向延伸。断裂两侧地层产状较乱，岩石硅化、褐铁矿化、绿泥石化较强，沿断裂常有构造角砾岩产出，通过地表槽探揭露，硬锰矿呈网脉状胶结蚀变硅质粉砂岩。

3 矿床地质特征

3.1 矿体特征

通过对红柳沟锰矿区地质勘查及评价工作，矿区目前共圈定主矿体3个，Mn1、Mn2、Mn3，其中Mn1、 Mn3为矿区较大矿体，Mn1分布于西区，控制矿体长100 m，矿体厚0.81～1.10 m，品位19.80％～25.40％，。Mn3分布于东区，控制矿体长211 m，矿体厚1.34～4.35 m，品位20.36％～26.45％，这两个矿体资源量占矿床资源总量的70％。中间区域为Mn2仅为地表见矿，深部未控制到矿体。

1）Mn1矿体与围岩的接触关系极其不规则，但与围岩界限明显。有的硬锰矿呈细脉状沿着裂隙充填。矿体沿走向方向膨胀和狭缩的现象极为显著，属厚度较稳定的矿体，西部及东北部矿体尖灭。

2）Mn2矿体呈似层状产出，在矿体附近由于有一逆断层（亦有平移）使矿体受到破坏，并因褶皱、断裂构造影响，使矿层发生弯曲现象，属厚度较稳定的矿体。

3）Mn3矿体呈似层状矿体产出，比较稳定，矿体有扭曲现象，沿走向及倾向变化较大。矿体的结构特征：一般沿走向由西向东厚度变小，属厚度较连续稳定的矿体，西部及东北部矿体尖灭。

3.2 矿石矿物成份及特征

红柳沟锰矿中常见的锰矿物有：软锰矿、硬锰矿，其次有复水锰矿及钡镁锰矿。硬锰及软锰矿常呈灰色自形晶的块体，强烈金属光泽，具典型的单斜晶系的晶体外形，有时呈晶洞，有的呈晶簇产出，复水及钡镁锰矿常呈放射状及纤维状等。但从整个矿区看，矿物的构造与形态常有钟乳状、葡萄状、肾状、鲕状、皮壳状、泉华状、角砾状、粉沫状、致密块状，同心园状等。

矿石矿物，从矿物组合上看，矿区有两种主要组合形式： a硬锰矿及软锰矿、方解石、石英、文石组合形式，略占整个组合形式80％。在所有矿体露头之处均能见到。b复水锰矿及钡镁锰矿、文石、石英、石膏组合形式，数量少，这种矿石外表很似木炭，

由于硬度低，易于染乎，这是另一种组合。

在脉石矿物方面，常见的矿物有文石、石膏、石英等。依据野外观察和镜下鉴定，矿石矿物主要为硬锰矿，矿相分析证明软锰矿一般呈被壳状包在硬锰矿之外。此外，与矿石矿物共生的有石英、方解石，其次还有微量的重晶石和黄铁矿等。矿物成分是比较简单的。矿石中虽然钴、锌、镍、钼等元素的含量较高，在野外工作期间，注意了细心观察，始终未发现上述元素的单独矿物，通过镜下鉴定也未发现单独矿物，见表1。

表1 矿体化学全分析结果表％

3.3 矿石结构构造

矿石矿物的结构简单，一般均呈胶状结构，仅少量晚生的硬锰矿为冰碴状的小晶体出现。在环带状结构的个别部位可见到细针状和细针状硬锰矿的集合体，在角砾状矿石中，硬锰矿呈胶状结构。矿石矿物的构造比较复杂，具有各种不同的形态特征。

1） 角砾状构造：贫锰矿石一般均具有这种构造特点，硬锰矿呈胶结物，石英、绢云母和方解石呈角砾状被硬锰矿胶结。其中还有硅质岩块，石英粉砂岩等，有时还可看到少量硬锰矿呈胶状结构的碎块被晚生成的硬锰矿所胶。

2） 网脉状充填构造：这是一种贫锰矿石所特有的构造特点，硬锰矿呈细脉状充填于岩石裂隙之中。

3） 环带状构造：这种构造在Mn3矿体上最为明显，软锰矿常呈环带状包裹于硬锰矿之外。

4） 块状构造：这是富锰矿石所特有的构造特点，是以硬锰矿为主要组成物质，这种构造仍具有一定的孔隙，而不是完全致密的块状，有时呈葡萄状集合体。在其空洞中有方解石充填。

3.4 围岩蚀变

矿区内广泛发育一组低温热液蚀变，与锰矿化有关的蚀变类型主要有以下几种。

1） 绢云母化

与成矿作用有关的绢云母化蚀变主要靠近岩体的寒武系地层及其附近分布，绢云母含量较高，最高可达35％，构成绢云母条带。

2） 绿泥石化

分布也较普遍，但有一定明显的集中区，主要分布于控矿断裂之间，尤其是主矿带的顶盘，绿泥石含量可达15％～30％。除此之外，绿泥石化在岩层中也较普遍，和区域变质作用有关。

3） 硅化

广泛分布于岩体附近地层及断裂附近，致使岩石坚硬破碎，和软锰矿化、褐铁矿化相伴生，是最直接的矿化标志。

4） 褐铁矿化（铁染）

广泛分布于含锰矿带地层及断裂中，尤其和锰矿（化）体及两侧的围岩有直接密切关系，铁染分布范围直接决定了矿体的规模、空间分布及品位，铁染较多的岩性有硅质粉砂岩、硅质灰岩、白云质灰岩、变粉砂岩。铁染沿孔洞及裂隙分布，成为最直观的找矿标志。

4 矿床生成的地质条件

红柳沟锰矿是区域地质发展中的必然产物，因此，矿床的形成就必然和各种地质条件相联系，同时受着这些条件的制约。一般矿床的生成与岩浆、构造、地层及岩石等因素都有密切关系。对沉积锰矿来说，地层条件与岩石条件起着更为重要的控制作用。

1） 地层条件

红柳沟锰矿生成在一套含锰地层的沉积上。在该套地层沉积时，由于有过当的地质环境，有锰矿的透镜体和含锰白云质灰岩的沉积，在喊锰白云质灰岩沉积之后，经受了风化剥蚀，在其风化面上有铁锰的残积层，但未发现较大的矿体。其后沉积的一套地层（既所谓红柳沟锰组）仍有含锰泥质硅质岩和含锰铁的碳质硅质岩的沉积。这些是海进层位底部的沉积锰矿。通过对矿体的地质位置分析后，可以看出，它受着一定地层的控制。

2） 岩石条件

一定的矿产产出在一定的岩石之中，红柳沟锰矿围岩主要是硅质灰岩、硅质粉砂岩等。海侵层位的浅海相沉积锰矿，与泥质硅质岩、炭质硅质岩有共生的关系。通过对矿床综合研究分析，可以看出红柳沟锰矿存在着铁、锰、钙、镁的碳酸盐岩相和锰硅质岩相。

3） 火成岩侵入及构造作用对矿床的影响

华力西晚期天山地槽的廻返，影响到矿区，使其褶皱和断裂比较发育，地层发生不同程度的区域变质，花岗岩侵入体附近有热力变质作用。花岗岩的侵入及区域变质作用，使近矿围岩有轻微的蚀变现象，石英砂岩和石英粉砂岩的重结晶作用，其他岩石的硅化和绢云母化均表现明显，亦可见到重晶石呈细脉状充填在围岩裂隙中。

5 矿床成因

该区主要锰矿属于受弱变质作用的浅海相硅质、泥质、碳酸盐质、锰质—锰质、硅质沉积建造型的锰矿床。少数受后期风化作用改造，矿化呈不规则条状，与围岩界线不规则，矿化为胶体结构，多孔状、网格状构造，矿石中有未交代完全的含锰灰岩残余，形成次生氧化矿。局限于矿体的地表部分，系沉积作用形成铁锰帽堆积型，局限于氧化带表土层中。

红柳沟锰矿受构造控制，有的锰矿生于断裂中，其矿石构造多为角砾状、粉沫状，少量肾状。在节理及裂隙（包括层间裂隙）中的锰矿，呈细脉状、致密块状等。有的矿体与岩层产状斜交，有的则沿层间裂隙淋滤而成，这说明受构造作用、热液作用及淋滤作用共同影响。断裂带中的粉沫状、角砾状及肾状等锰矿，就说明3个不同的时期。早期构造成断裂，并在其中形成肾状锰矿，第2次构造作用形成角砾状矿石，第3次则是粉沫状矿石的形成，同时也说明红柳沟地区存在着新构造运动。

6 结 论

1） 红柳沟矿区广泛分布晚古生代沉积建造，华力西晚期中酸性岩浆侵入活动和构造活动较强烈，伴随产生了不同规模的铁、锰等黑色金属矿产和石灰岩、大理岩等非金属矿产零星分布。区域红柳沟断裂从矿区通过，同时发育次级北西向断裂构造，显示很好的成矿远景。

2） 哈密市红柳沟矿区存在一个较稳定的含矿层，这个含矿层就是寒武系西大山组地层，原岩为一套海陆交互相细碎屑岩建造，这是在地质历史时期形成的一个矿源层，这个含矿层通过后期的各种地质作用改造进一步聚集成矿，矿体这种赋存规律较明显。

3） 红柳沟锰矿处于断裂裂隙中，具很好的成矿远景。此类矿床在地表经氧化形成黑-黑色锰帽，断续出露，为直接找矿标志。寒武系灰-灰黑色含锰灰岩是寻找锰矿的直接地层标志。

［1］ 新疆维吾尔自治区地质矿产局.新疆维吾尔自治区区域地质志［M］.北京：地质出版社，1993，（2）： 140-142.

［2］ 《中国矿床》编委会.中国矿床［M］.北京：地质出版社，1989，（7）： 141-143.

［3］ 周兵. 新疆巴伦台地区铁锰矿床特征与找矿远景［J］. 地质评论，2015，（2）：135-137.

［4］ 祝寿泉.中国沉积锰矿的成矿规律［J］.中国锰业，1999，（7）： 12-14.

Research on Hongliugou Geological Characteristics and M etallogenic M echanism of Xinjiang M anganese M ine

YANG Xiaodong
（Henan Aero Geophysical Prospecting and Remote Sensing Center，Zhengzhou，Henan 450053，China）

The mine is located in the Tianshan Hongliugou geosyncline fold system， northern Tianshan fold belt eugeosynclinal Jueluotage anticlinorium in Kum tag - fold the north side of the beam in the m iddle Baishan Quan，Su-shell big break in the m iddle Ya Man on the north side， is the ancient Tarim plate in Elaine Habierga rota Ga Jueluotage Variscan island arc east. Hongliugou manganese controlled by the structure， mainly sedimentary metamorphic manganese. In this paper， m ining stratigraphic features， structural characteristics， deposit geological features in detail， and then the mechanism of m ineralization m ining depth study， a reference of great signif cance for the future work.

Hongliugou manganese ore；Geological characteristics；Ore deposit geology；M etallogenic mechanism

P618.32

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.03.005

2016-08-06

杨晓东（1972-），男，陕西省西安市人，地质高级工程师，研究方向：地质矿产勘查技术与管理工作，手机：18837158808，E-mail：277077685@qq.com.