我国已知的锰矿床成因类型有内生矿床和外生矿床两种,但多为具有工业价值的外生矿床,主要为海相沉积矿床和风化矿床。现仅对这两种类型的找矿条件和找矿标准简要介绍如下:
1.找矿地质条件
(1)形成条件
沉积型锰矿常呈层状产出,具有不同的层位,受一定层位控制,产于多个成矿期的含锰地层中。华南主要含锰地层为下震旦统、上震旦统、上泥盆统、下石炭统、下二叠统、上二叠统、中三叠统和上三叠统。中国北方主要含锰地层为下震旦统和上震旦统,其次为下寒武统和下石炭统。此外,我国前震旦系、上奥陶统、下侏罗统和第三系也有含锰层位,都值得注意。
风化矿床的成矿期主要是第四纪,但并非所有的层位都在第四纪地层中。不同类型的风化沉积物有不同的层位。残留锰矿床(又称锰帽矿床)位于沉积锰层或含锰层的氧化带中,与原生带完全不同,只是矿石类型不同。淋滤锰矿是各个时期含锰岩系风化后锰的次生富集形成的。由于含锰岩系厚度大,含锰量不均匀,虽有一定层位,但顶底分界不明显,形成的矿体大小不一,形态复杂。有些矿体仍存在于含锰岩系的不同部位,有些可分布于下伏地层的溶洞裂隙中,因此残积锰矿层位不稳定。I型锰矿是一种残留型锰矿,每一种矿石或浸出型锰矿都继续风化。矿体被破坏时,矿石原地或稍有移动,堆积形成新的矿体,产于第四系红土层或棕壤层中,呈层状出现,一般有一两层。虽然不同层位存在不同类型的风化矿床,但锰的来源,无论是直接的还是间接的,都来自附近的含锰地层,所以全风化锰矿的分布仍受一定层位的控制。如果没有含锰地层分布的地区,就没有风化锰矿。在有风化锰矿分布的地区,有可能就近找到沉积型锰矿,特别是有残留锰矿分布的地区,找到沉积型锰矿的可能性更大。
(2)岩相古地理条件
中国的海相沉积锰矿往往集中在古陆边缘的浅海陆架和水下丘陵中,主要分布在硅质岩相带和硅质岩-碳酸盐相带,这是沉积锰矿的重要成矿条件。锰层中主要矿石为碳酸锰矿,其次为氧化锰矿和硅酸锰矿。
二、直接找矿标志
(一)锰矿露头
层状产出的锰矿露头是最重要的直接找矿标志。通常在地表发现层状次生氧化锰露头。矿石主要由软锰矿、软锰矿和偏锰矿组成,次生组织结构明显,常混有大量硅质和泥质物质。纹理稀疏,矿层顶底板边界清晰,矿石排列仍保持断续层理,层位稳定。根据这些特征,完全可以确定这是残留锰矿的露头。这类锰矿的走向可从几公里延伸到几十公里,并可沿倾向延伸到地下水面附近。在我国南方的热带、亚热带地区,氧化带十分发育,垂直深度30-50米,最大深度超过100米。在中国北方温带地区,氧化带较浅,垂直深度只有几米到十几米。存款规模从大到小,以中小规模存款居多。所有矿石可选,大部分可以通过简单的选矿方法获得工业富矿。
残留锰矿,不仅具有巨大的工业价值,而且可以作为寻找沉积锰矿的主要标志。在残留锰矿床的深部,即地下水位以下的部分,多为原生沉积型锰矿床或沉积变质型锰矿床,或目前已无工业价值的含锰层,如含锰灰岩、含锰硅质灰岩、含锰硅质岩等。我国已知的锰层一般由菱锰矿、锰方解石等碳酸盐矿物组成,少数也由菱锰矿、菱锰矿,或菱锰矿、钙菱锰矿、铁锰闪锌矿、菱锰矿等混合矿物组成。沉积锰矿床规模大,一般为大中型。但贫矿多,富矿少,贫矿经过焙烧、选矿后可以利用。层状碳酸锰矿石有时可以直接出露在地表。例如,在山谷中易受侵蚀的地方,偶尔可以看到菱锰矿的露头。菱锰矿在野外可以辨认,因为它有浅灰色、灰绿色、浅棕色、红色果肉等多种颜色。,质地坚硬致密,断口光滑,手感沉重,常以线理结构为特征。不难将其与其他碳酸盐岩区分开来。
由于残积锰矿是由锰矿床或含锰岩石的次生富集形成的,所以次生矿石的含锰量自然高于原生矿石,一般可高出半至五倍。因此,根据残留锰矿的锰含量,往往可以初步判定原生矿床是锰矿还是含锰岩石。一般情况下,残矿含锰量达到30%以上的,原生矿床多为锰矿,低于30%。
(2)锰矿转石
锰矿体常被表土覆盖,不易直接观察其自然露头。但风化后,矿体易被破坏,产生大小不一的锰块,不均匀地分布在地表或溪流中。这些锰块和锰粒通常是硬锰矿或软锰矿,这也是直接找矿的好标志。在沉积岩分布的地区,锰矿改造的发现表明附近可能有含锰地层,在山坡山脊顶部发现密集成堆的锰矿改造,或发现大型锰矿块,都表明附近有风化锰矿床的存在。如果锰矿在崖锥上或冲积层中变成石头,很难使工业矿本身得到富集,但要注意附近的斜坡和悬崖上可能有矿体分布。
三。间接找矿标志
(1)土壤标记
含锰岩系风化后常形成红土、黄棕壤或黑棕壤。而华南地区广泛分布的红土多为碳酸盐岩和红层的风化残余产物,一些有机质较多的泥质灰岩风化后也会变成黑褐土。并不是所有的红土或黑褐土都可以作为找锰矿的标志,必须加以区分。凡是含有绿豆、黄豆那么大的圆形锰粒的红壤,或者含有锰屑的黑褐土,都可以作为寻找风化锰矿床的重要标志和寻找沉积锰矿床的间接标志。在这种含锰红壤中常可发现堆积锰矿,在这种含锰红壤下有时可发现淋溶锰矿,在含锰黑褐土中可发现残留锰矿或淋溶锰矿。不含锰粒和碎屑的红壤和黑褐土不能作为找矿标志。
(2)岩性标志
由于沉积型锰矿床易风化或被上覆岩层覆盖,野外调查时很难发现其露头,但矿床围岩的明显特征可作为找矿标志,岩性坚硬、分布稳定的岩层可作为标志层。上、下震旦统锰矿的黑色页岩和冰碛层;上泥盆统锰矿的含锰扁豆灰岩,下石炭统锰矿的薄硅质灰岩与硅质灰岩互层;下二叠统锰矿的含锰硅质岩和上二叠统锰矿的含煤岩系可作为标志。在这些标志层之上或之下,有可能找到相应时期的沉积锰矿床。但由于锰矿床环境的一定限制,锰矿床只能在局部地区形成。因此,虽然标志层分布稳定,但并不是所有标志层分布的地方都有锰矿床。通常沉积锰矿床的上下围岩都含有相当数量的锰,通常为百分之几,构成含锰岩系。在发现含锰岩系的地区时,无论有无其他岩性标志层,都应视为良好的找矿标志。只有通过详细的考察,才能对该地区是否有锰矿床作出正确的评价。
(3)结构标志
各种类型锰矿的分布和产状往往受地质构造控制,因此地质构造也是锰矿的重要找矿标志。中国已知含锰建造和沉积锰矿的分布主要受东西向构造体系和华夏构造带控制。成矿后,沉积锰矿在向斜构造中保存完好。在背斜构造中,由于轴部易被侵蚀和强烈切割,矿层不易保存,所以多分布在背斜两翼。残留锰矿多分布在被侵蚀的向斜两翼的浅部,即地下水面以上的氧化带,矿体呈窄条带状分布。如果平缓褶皱轴部的低品位锰矿层或含锰岩层埋藏不深,可以氧化富集,这种类型的分布可能还存在。浸出锰矿多分布在含锰岩层受到强烈热挤压和褐色褶皱、断裂、破碎的局部地方。在这些构造复杂的地方,有许多空的空隙,浸出的锰容易凝聚富集,在构造空隙中形成复杂多变的矿体,厚度、品位、含矿率变化很大。存款多为中小规模,以小额为主。堆积的锰矿位于第四纪红土层中,一般与构造无直接关系。然而,它是由残积或残积锰矿的矿体原地堆积而成的。因此,堆积锰矿的分布有时受地质构造的制约,往往分布在向斜盆地的两翼,有的在开阔的背斜中。当其他类型的风化锰矿床接近地表,反复出露,经过长期风化,也可孕育成分布广、规模大的堆积锰矿。
(4)地貌标志
各种类型锰矿的分布往往与某些地貌密切相关。我国已知的沉积型锰矿大部分分布在低山丘陵区,少数分布在峰丛洼地或岩溶丘陵洼地。风化锰矿也是如此,只是其分布范围一般在地下水面以上,其产状与地貌关系更为密切。
残留锰矿有明显的顶底板。如果上覆地层大部分被剥蚀,并伴有山谷下切,锰矿层将出露在较高的山坡或山顶,可沿走向延伸很远。在垂直于矿层走向的切割谷中,可以看到矿层沿斜坡出露。如果矿层沿山麓和山谷暴露,由于地下水位高和快速侵蚀,矿体沿倾向将是浅的。丰丛石山地区氧化带浅,残矿不多。无论是在岩溶地区还是低山丘陵地区,如果原生矿床的锰或含锰层埋藏浅且在地下水位以上,且其产状与山坡的坡度、倾角大致一致,次生富集残积矿的分布区域会更广;相反,如果其产状与山坡的倾角相反,氧化带的深度会变浅,特别是倾角越陡,氧化带越浅,形成的残积矿分布面积越浅越窄。
浸出型锰矿床的矿体往往分布在低山丘陵区结构复杂的局部地区,与地形坡度关系不大,而与地下水关系密切。大多数矿体分布在地面的浅部,但也有一部分分布在地下水面以下的深部。
ⅰ型锰矿主要分布在缓坡低山中,大部分矿体分布在缓坡和相对平坦的山顶上。而坡度大于20度的山坡或低谷、岩溶峰丛中矿体较少。矿体常呈层状产出。由于受地貌细节的控制,矿体的分布往往是山脊凸,沟壑凹,形状极不规则,矿体大小悬殊。一个矿区通常由十几个到几十个矿体组成;矿石多为软锰矿和软锰矿,大小不一,品位不均,矿石含量变化大。规模由大到小,易于挑选,均可露天开采;通过简单的水洗和筛分就可以得到干净的矿石。该类型是中国南方锰矿的重要工业类型。
在区域矿产调查中,应注意在一个矿区内,多种类型的锰矿可能共存且紧密共存。因此,在内外实践中,需要综合考虑,全面研究。