摘 要：重庆城口高燕锰矿床位于大巴山深大断裂南侧，扬子地台与秦岭地槽接合部位，具有良好的成矿条件，震旦纪-寒武纪时期形成了许多大型金属矿床。本文通过详细描述该矿床的矿区地质背景、矿床地质特征，并对其成矿过程进行较深入的分析，得出以下认识：矿体呈层状产出，赋存于震旦系上统陡山沱组顶部与灯影组之间，陡山沱组上段为主要的含矿层位。矿石成分上属于高磷中铁的贫锰矿石，矿石矿物主要为菱锰矿和锰白云石。成矿过程较为复杂，自早震旦世后期到陡山沱早期，先后经历了原生沉积、生物作用和碳酸盐还原等成矿过程。
关键词：矿业工程论文发表,地质特征,成矿过程,城口高燕锰矿
1 矿区地质背景
重庆城口高燕锰矿是我国西南地区的大型碳酸盐型锰矿床，位于大巴山深大断裂南侧，扬子地台与秦岭地槽接合部位，扬子准地台北缘巨大坳陷带内。此处不仅是构造上的活动带同时也是良好的成矿带，特别在震旦-寒武纪形成了不少大型金属(铜、铅、锌、汞、锰等)矿床[1，2，3]。
矿区内出露的主要地层有：震旦系上统陡山沱组第二岩性段、灯影组第一至第三岩性段及寒武系下统。地层总体走向310°，倾向NE或SW为主。高燕锰矿位于其西矿区，矿体赋存于震旦系上统陡山沱组顶部与灯影组之间，即碎屑岩向化学沉积岩过渡地带。
矿区受大巴山深大断裂及坪坝-修齐逆断层的影响，构造较为发育。断层走向NW向，为主要控矿构造，同时少量发育SN向构造，相互交切，使矿体的空间展布与地层完整性受到破坏。主要褶皱为城口-高燕-修齐复向斜，其南翼为震旦系地层，轴部为下寒武统，北翼被大巴山断裂断失，两翼北陡南缓，有向南倒转之势。向斜轴部被坪坝-修齐断层斜切，次级构造十分发育，使整个向斜更加复杂。高燕矿区由四个不完整的向斜组成，东部为杜二垭向斜，西部由猫儿寨、轿顶石、寨包三个向斜组成。
2 矿床地质特征
2.1 含矿岩系
陡山沱组上段为矿区含矿层位，为一套潮坪相-滞流海湾相的沉积，岩性主要为互层状的砂岩、页岩、黑色炭质页岩、锰矿层等。含矿层顶板为灯影组第一岩性段灰黑色含锰泥质白云岩，底板为陡山组下段顶部的灰黑色页岩，顶板、矿层及底板之间分层界线清楚。
2.2 矿体特征
矿体呈层状或似层状产出，为浅海相沉积菱锰矿床，层位稳定。锰矿露头分布于孙家坝复向斜的两翼。南西翼露头长4200m，北东翼露头长3850m，其中常因断层重复或局部断失。根据矿层产出的构造特征和总的连续性，全矿区分为1，3，6，7四个矿段：南西翼以李家沟为界，西边为1矿段，东边为6矿段;比西翼以杨家沟为界，西边为3矿段，东边7矿段。1矿段规模最大，构造亦相对较简单，是最主要的矿段;3矿段面积0.8km2，构造比较复杂，且绝大部份矿层均在最低侵蚀基面下，是一个小型矿段;6段是一个十分破碎的向斜，断层破坏严重，矿层多次重复出露，厚度变化大，仅个别块段符合工业指标;7矿段是个极度复杂的断裂带，矿层薄，品位低，变化大，不具工业价值。以下就矿段1做具体描述，如表1所示。
2.3 矿石特征
2.3.1 化学成分
本次研究选取高燕锰矿区原矿样品对其进行多元素化学成分分析。所得结果为，矿石中主要有用元素Mn品位平均值为13.72%，低于国家标准中的单工程平均品位，属于贫锰矿石。伴生元素Fe品位平均值为2.83%，且Mn/Fe比值为5.765，含铁量中等。有害元素P品位平均值为0.19%，且P/Mn为0.0138，含磷较高。综上高燕锰矿区锰矿石为高磷中铁的贫锰矿石，同时所含其他主要有SiO2和CaO，其次是MgO、Al2O3和K2O。
2.3.2 矿物组成
通过透/反光显微镜下鉴定，高燕锰矿区中矿石矿物主要为菱锰矿和锰白云石，少量硫锰矿;脉石矿物主要为石英、白云石、伊利、斜长石、石膏及石墨;同时可见少量硫化物，黄铁矿、白铁矿、闪锌矿等分布。具体矿物成分如表2所示。
2.3.3 矿石组构特征
通过显微镜下对矿石光薄片鉴定，高燕锰矿区矿石结构有它形晶粒状结构、鲕粒结构、球粒结构、草莓状结构、交代残余结构及重结晶结构。通过对矿石手表本观察，高燕矿区矿石构造主要有条带状构造、块状构造、层状构造、(网)脉状构造等。
2.3.4 矿石类型
矿石自然类型为原生碳酸锰矿石和氧化锰矿石，以原生碳酸锰矿石为主，原生碳酸锰矿石呈层状或似层状分布。矿石的工业类型以高磷中-高铁锰矿石为主。碳酸盐型锰矿石为高燕矿区现阶段主要的矿石工艺类型，作为选冶的主要研究对象。
3 成矿过程探讨
Force等[4]总结了沿黑色岩系盆地分布的浅海锰矿床的成矿模式，指出锰矿在具有分层结构的海洋中沿黑色页岩(及相关)相的边缘沉积，而还原型碳酸盐相是在水体氧化还原界面之下由饱和MnCO3的还原性水体交代钙质物而成。高燕锰矿的沉积背景与Force等研究的锰矿成矿背景相似，但有其特殊性。
早震旦世后期的澄江运动为该区陡山沱期含锰建造的形成奠定了物质基础[5]。在此期间海平面上升，海水水体由浅变深，水体变得清澈，有利于藻类大量的生长发育。藻类通过吸附、粘结海洋中的锰元素，达到锰的初步富集[6]。
沉积作用的进一步发展，缺氧盆地出现短暂的冲氧，微生物通过需氧呼吸作用释放出HCO3-，介质PH质加大，菱锰矿可直接沉淀;同时细菌在硫酸盐的作用下发生还原作用，进一步释放出HCO3-，促使菱锰矿继续沉淀[7]。
陡山沱早期，随着沉积作用进入成岩作用阶段，当生物死亡后可在有氧条件下，形成对锰的吸附和络合能力极强的不溶性腐植质，能使锰含量迅速提高至30%[8]，同时，由于其具有还原性和胶体性，对锰可起良好的保护作用。随着埋深的增加，有机质演化程度增高，对锰起保护作用的腐殖质遭到破坏，新形成的有机质具有活化、迁移锰元素的能力，与封存于腐植质中的粒间水(由于受上覆重荷的影响)一起被排除，向压力较小的具弱碱性的碳酸盐层运移。由于后者具孔隙度大、渗透率高的特点，使得游离态的Mn2+易于交代Ca2+、Mg2+而形成MnCO3沉淀，形成大量的富锰的碳酸盐矿物，如菱锰矿、锰白云石等[9]。综合以上分析，重庆城口高燕城口地区锰矿石的成因应为原生沉积、碳酸盐还原和生物作用三者结合的产物。其具体成矿机理见图2。 4 结束语
(1)城口高燕锰矿区内出露的主要地层有：震旦系上统陡山沱组第二岩性段、灯影组第一至第三岩性段及寒武系下统。矿体赋存于震旦系上统陡山沱组顶部与灯影组之间，即碎屑岩向化学沉积岩过渡地带。矿区构造构造较为发育，走向为NW的断层为矿区的主要控矿构造。
(2)城口高燕锰矿的含矿层为陡山沱组上段，岩性主要为互层状的砂岩、页岩、黑色炭质页岩、锰矿层等。矿体多以层状或似层状产出。化学成分上主要有用元素Mn品位平均值为13.72%，伴生元素Fe品位平均值为2.83%，有害元素P品位平均值为0.19%，属于高磷中铁的贫锰矿石。矿物组成上以菱锰矿和锰白云石为主。矿石结构以沉积成因的它形晶粒、鲕粒、球粒结构等为主，矿石构造以沉积成因的层状、条带状构造为主。矿石类型以原生碳酸锰矿石为主。
(3)城口高燕锰矿的成矿过程与黑色岩系盆地分布的浅海锰矿床的成矿模式较为相似，经历了以下几个过程：a.早震旦世后期，藻类通过吸附、粘结海洋中的锰元素，达到锰的初步富集;b.沉积作用进一步发展，由于微生物的呼吸作用，环境发生改变，导致初步富集的锰沉淀形成菱锰矿;c.陡山沱早期，生物死亡形成了吸附锰能力极强的不溶性腐殖质;d.腐殖质遭到破坏，富锰的有机质、粒间水与弱碱性的碳酸盐层发生作用，形成大量的富锰的碳酸盐矿物，如菱锰矿、锰白云石等。
参考文献
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