云南鹤庆县小天井锰矿沉积环境与矿床成因分析

和延

摘要：鹤庆县小天井锰矿位于扬子准地台西缘与三江褶皱系接合部位。通过区域构造运动及地史、矿区地质、矿物质来源、古气候、古地貌方面的分析，认为鹤庆小天井锰矿东西部的沉积环境有较大差异。矿床成因应为古风化壳异地搬运沉积为主、成岩-后生作用为次的沉积矿床。

关键词：云南鹤庆；小天井锰矿；矿床成因

一、构造运动及地史概况

鹤庆县小天井锰矿位于程海断裂西侧，属冒地槽区。早古生代时区内为浅海，奥陶系为一套浅海-滨海砂岩建造。志留纪时期相继沉积了浅海相碳酸盐及砂泥质。加里东运动使全区上升，至中泥盆世又开始下沉，沉积了碳酸盐及硅质、砂质物。石炭纪又沉积了碳酸盐类。由于华力西升降运动，使程海大断裂复活，发生大量海底基性火山喷发。二叠世晚期鹤庆黑泥哨一带为滨海沼泽区，植物茂盛，泥屑碎屑物迅速掩埋后形成煤炭。华力西晚期在本区又有上升运动，致使下三叠统与二叠系均为假整合。

三叠纪开始，来自北西方向的海水浸漫本区，早三叠世沉积了陆相-浅海相碎屑物。随着海浸范围的扩大，至中三叠世沉积了碳酸盐类（北衙组灰岩）。发生于中三叠世末期的印支早期运动使鹤庆盆地东侧上升，致使中三叠世与上三叠世假整合，而鹤庆盆地西侧未见二者的明显间断面，为连续沉积。印支运动中期才使本区上升，至诺利克期（松桂组），大面积沦为滨海沼泽，沉积了含煤碎屑物，诺利克末期的印支晚期运动结束了本区大规模的海侵，区内全部上升为陆地。

中生代末期，燕山运动晚期在区内表现为褶皱、较强烈的断裂，在该区构造运动的基础上，沿军营-福田断裂一线，形成一新生代凹陷。燕山运动在区域上表现为强烈的东西向挤压，形成南北向褶皱。本区由于丽江-剑川断裂吸收了东西向的挤压力，形成拉张应力场，导致矿区横向张性断层的产生。

喜马拉雅运动，在南西印度板块和南东太平洋板块的挤压作用下，形成强大的南北向挤压力，使汝南哨断裂下盘（南盘）向北俯冲，上盘向南超覆形成汝南哨断裂，表现为由北向南的推覆作用，在本区表现二个方面：①小天井向斜进一步变形，其北东翼继续向南压，并在其翼部形成次级背斜，局部地层受挤压后发生倒转，并在其核部形成更次一级褶曲构造；②区内横向断层形成，表现为抬升和水平运动，水平运距最大达180米。

二、矿区地质

区内主要分布有三叠系地层，岩性以泥质碎屑岩、砂质碎屑岩、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）出露面积最大，主要特点是厚度变化大、岩性相变快，厚-中厚层状的灰岩滑塌体呈团块状、角砾状及碎屑等在整个地层内均存在，矿体主要产于该地层上段底部碎屑岩中。受区域构造影响，矿区构造活动频繁，矿体附近及其内部断层构造发育，对锰矿成矿颇为有利。矿石主要矿物组分为菱锰矿、黑锰矿、腊硅锰矿、水锰矿，次为软锰矿，恩苏塔矿，钠水锰矿。脉石矿物有方解石、海绿石。地表氧化矿石中含有少量褐铁矿和赤铁矿，至深部消失。

三、矿物质来源

中三叠世末期的印支运动早期使鹤庆东侧的大福地、倒流箐等上升，经过一定时期的侵蚀和古卡斯特作用，使风化堆积的铝硅酸盐类、含铁碎屑物分解、溶融，随地表水搬运到中窝、大黑山等浅海边缘地区堆积。而二叠纪海底喷发的基性火山岩，由于长期处于陆地风化剥蚀的环境中，岩石中的各种元素被风化分解出来，在分异过程中，一些易溶于水的元素被转入溶液内，一些物理性质稳定的物质则呈机械碎屑物质（陆源碎屑物），而另一些难溶于水的物质如铁、锰、铝等，则形成胶体溶液。为了探求鹤庆锰矿的形成以及物质来源，以往地质工作对矿区周边大福地、倒流箐、黑泥哨等地方的玄武岩地层中岩石进行了分析，氧化锰的含量均大于地球元素克拉克值，据此，认为鹤庆锰矿的锰质来源应与二叠纪玄武岩有关。

四、古气候

晚三叠纪松桂组下段煤系地层的形成，说明当时气候温热潮湿，有利于生物的生长活动，在这种气候条件下，加速了古陆岩石的风化作用。大量植物衰败，从而提供了各种腐植酸，为胶体物质的长途搬运创造了有利的条件。

五、古地貌

鹤庆小天井锰矿位于滨岸沼泽相中，它的东边靠近陆地，西边是滨海沼泽相沉积。小天井锰矿南东侧的松桂组下段顶部有一富含长石的三角洲相含砾砂岩地质体，岩性为灰白、褐黄色，厚层状中-细粒长石石英砂岩，局部见粒径为0.5-1毫米的砾石，砂粒磨圆度较好，砂岩体呈透镜状产出，中心部位厚达100米，往两侧迅速尖灭。认为当时山间河流，在洪水期间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，沿第一河道形成的含砾砂岩构成水下砂堤，以后的浅海沉积作用由于受继承性影响，致使水下暗堤的面海一侧局部形成一个近岸海沟的地球化学环境，为锰质的聚集提供了有利场所。

六、沉积环境与矿床成因分析

通过上述含区域构造运动及地史、矿区地质、矿物质来源、古气候、古地貌方面的分析，认为鹤庆小天井锰矿东西部的沉积环境有较大差异。

1、紧邻矿体上盘的灰色含粉砂质泥岩中，局部含有海绿石和少量的黄铁矿，说明形成时已是浅海还原环境。

2、通过含锰岩系分析，西部缺失硅质岩-碳酸盐岩岩相带，仅见陆源碎屑相带，说明西部水体较浅，东部水体较深，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。

3、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：水盆呈北西一南东向展布，南东面水体较深，向北西水体渐变浅，陆源碎屑物增加。小天井矿段属盆地边缘相斜坡水体较深部位，而北西部可能属碳酸盐台地较高或大陆坡中下部。

4、从矿体特征、矿物成份等特征来看，小天井矿段锰矿体走向北西，倾向北东，矿体沿倾向有氧化锰逐渐向菱锰矿锰过度的现象；小天井矿段南东部锰高铁低，锰矿沉积厚度较大，矿石矿物成份复杂，说明东部更靠近矿源地，西部与东部相反，西部远离矿源地。

5、矿区东部矿石颜色较深，西部颜色较浅，说明东部岸坡较陡，近岸部位矿体分异较差，随着海水加深，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。而西部海水相对较浅，海水的动能大，富氧、碱性，易形成碳酸锰，西部属碳酸盐台地，海水含钙质较高，因此碳酸锰的颜色随钙含量的增加而变淡。

上述各方面分析结果，认为鹤庆小天井锰矿矿床成因应为古风化壳异地搬运沉积为主、成岩-后生作用为次的沉积矿床。

参考文献：

［1］云南省有色地质局三一0队，云南省鹤庆县鹤庆锰矿小天井矿段资源储量核实报告［R］．2021．

［2]刘文佳，梁秋原，徐恒，姜永果，云南小天井锰矿控矿条件及找矿方向探讨［J］，矿产勘查，2019,10（12）：3056-3057

［3］杨剑波，云南省鹤庆锰矿区地质特征与找矿标志探讨，中国锰业，2019，37(04)：15-17.

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