锰矿床类型、特征及资源评价.ppt

第三章锰矿床类型 特征及资源评价 第一节锰矿资源概述第二节锰矿床主要类型及其特点第三节我国锰矿床地质及找矿问题 第一节锰矿资源概述 一 锰矿资源概况二 锰的成矿地质作用 第一节锰矿资源概述 一 锰矿资源概况1 世界锰矿资源锰是钢铁工业的重要辅助原料 可以说 无锰不成钢 全球锰矿石约36 30亿吨 海洋锰结核除外 锰金属量9 07亿吨 地区分布不均衡 南非 前苏联占世界总储量的80 2 我国锰矿资源1990年止 矿产地209处 探明矿石量6 48亿吨 保有5 66亿 主要分布于中南 西南地区 占国内总储量的86 4 我国锰矿以中 小型居多 矿石质量普遍差 其中 碳酸锰矿石3 94亿吨 氧化锰矿石1 44亿吨 金属锰1 187亿吨 居世界第五位 二 锰的成矿地质作用 风化 沉积作用过程和火山作用过程可形成锰矿 内生岩浆及热液作用过程中一般不形成锰的独立矿物 也不能形成锰矿化 沉积锰矿的规模大小不等 富集程度不同 一般海相沉积的锰矿规模大 且富集程度高 第二节锰矿床主要类型及其特点 一 古海相沉积型锰矿床二 现代深海沉积锰结核矿床三 风化型锰矿床四 火山喷发 沉积型锰矿床 海相沉积型锰矿床是当前锰矿中已知的最重要成因类型 如 世界著名的前苏联尼科波尔 Nikopol 锰矿床 奇阿图拉 Chiaturi 墨西哥等地的锰矿床等均属于此类 成矿时代 震旦纪 泥盆纪 三叠纪等我国著名的有辽宁瓦房子 震旦系 湖南湘潭 震旦系 广西木圭 上泥盆统 广西下雷 泥盆统 贵州遵义 二叠系 等矿床也属于此类 成矿时代 主要在震旦纪 泥盆纪 一 古海相沉积型锰矿床 1 矿床地质特征 1 大地构造环境这类矿床沿古陆边缘呈带状分布 形成于海湾浅海陆棚地带 2 含矿岩系常由粉砂岩 粘土岩 硅质岩或硅质灰岩组成 一般位于沉积间断面之上的海侵层序下部或底部 层位较稳定 3 矿体特征矿体呈层状或透镜状 4 矿石构造矿石具有鲕状 饼状 块状构造等 一 古海相沉积型锰矿床 4 矿石矿物特征原生碳酸锰矿 以菱锰矿和锰方解石为主 原生氧化锰矿 以软锰矿 硬锰矿为主 原生 次生过渡型锰矿 水锰矿 硬锰矿 锰方解石及菱锰矿 上述 以氧化锰矿石质量最佳 碳酸盐锰矿石含S P Si等杂质较多 但经氧化后可变为质量较好的次生氧化矿石 4 矿床规模一般为中型 超大型 是当前锰矿中已知最重要成因类型 一 古海相沉积型锰矿床 2 海相沉积锰矿床亚类按含锰岩系特征 锰矿石类型不同 有学者将海相沉积锰矿床分为四个亚类 硅质岩 泥质岩 灰岩型碳酸锰矿床 黑色页岩型碳酸锰矿床 细碎屑岩氧化锰 碳酸锰矿床 白云岩 白云质灰岩型氧化锰 碳酸锰矿床 一 古海相沉积型锰矿床 硅质岩 泥质岩 灰岩型碳酸锰矿床分布 大陆边缘深海环境含矿岩系 以硅质岩 泥质岩及不纯碳酸盐岩类为主矿体 产于含矿岩系的泥质或硅质灰岩段内 呈多层产出 矿石矿物 主要为碳酸锰矿 规模以大 中型居多 矿例 广西下雷锰矿床 黑色页岩型碳酸锰矿床分布 于地台边缘长期凹陷区 属近海浅水半封闭海湾或滞留盆地环境沉积 含矿岩系 黑色炭质页岩 粘土岩夹灰岩 白云岩透镜体 有时夹劣质煤或鸡窝状石煤 矿体 呈层状 扁豆状 矿石类型为碳酸锰型 常伴生有星散状黄铁矿 规模中型居多 矿例 湖南湘潭锰矿床 一 古海相沉积型锰矿床 细碎屑岩氧化锰 碳酸锰矿床形成环境 古陆边缘浅海环境含矿岩系 为杂色粉砂岩或粉沙质页岩 夹泥灰岩 灰岩 锰矿层 产于碎屑岩和碳酸盐岩过渡带矿体 呈透镜体状原生矿石 为氧化锰 碳酸锰两种构造 条带 块状 鲕状及球状构造等 矿例 辽宁瓦房子锰矿床 白云岩 白云质灰岩型氧化锰 碳酸锰矿床 含矿岩系为白云岩 粉砂质白云岩及白云质灰岩 矿体呈层状 矿石以菱锰矿为主 矿石组构为条带状 块状构造 豆状 鲕状结构 矿例 云南白显锰矿床 一 古海相沉积型锰矿床 尼科波尔 Nikopol 锰矿床剖面图 据Stanton等 1972 1 氧化锰矿石 2 氧化锰 碳酸锰混合矿石 3 碳酸锰矿石 4 砂 5 粉砂 6 粘土 7 泥灰岩 8 煤 9 结晶基底 实例 前苏联尼科波尔 Nikopol 锰矿床 形成环境 第三纪内陆的凹陷或滨海的盆地和泻湖中 沉积间断面之上的海侵层序下部或底部 矿体形态 简单 很薄的透镜状 与围岩整合接触 含锰岩系 是砂岩 粉砂岩 粘土岩 海绿石层 泥灰岩和灰岩 矿石 氧化锰矿石为主 其次是碳酸锰矿石和氧化锰 碳酸锰混合矿石 实例 前苏联尼科波尔 Nikopol 锰矿床 实例 辽宁瓦房子锰矿床 辽宁瓦房子锰矿床剖面图 转引自姚凤良等 1983 1 震旦纪石灰岩 页岩 白云岩 2 震旦纪含锰岩系 3 下寒武统页岩 4 中寒武统灰岩 页岩 5 上寒武统石灰岩 1 含锰岩系属于震旦系 层位相当稳定 其中含有三层锰矿层 上层 情况更差 矿饼小而零星 中层 矿多由较小的矿饼群组成 下层 矿由较大的矿饼群组成 质量也较好 上述矿体实际上是由众多的大小不等 断断续续和重叠分布的透镜体 俗称为 矿饼群 组成 单个矿饼长度一般在五米以内 厚度在0 5米以内 2 矿石原生矿石 分氧化锰矿石和碳酸锰矿石两种 实例 辽宁瓦房子锰矿床 A 氧化锰矿石 以水锰矿为主 呈鲕状 块状等构造 含锰高 B 碳酸锰矿石 以菱锰矿和锰方解石为主 含锰低 呈块状 竹叶状 云雾状等构造 次生氧化矿石碳酸锰矿石在地表和近地表处往往被氧化成多孔状次生氧化矿石 当地称之为 花矿 经风化后生成的 花矿 的Mn含量 要比原生碳酸锰矿石的Mn的含量大为提高 矿物成分主要是软锰矿和硬锰矿 伴生矿物为碳酸盐 蛋白石 玉髓等 实例 辽宁瓦房子锰矿床 二 现代深海沉积锰结核矿床 自1870年挑战者探险队首次于海底发现锰质结核以来 许多学者对其成因 分布进行过大量的研究工作 锰结核中除了Cu Co NI Mn可供利用外 还含有Fe Ba Zn和Mo等20余种有用金属 还浓集了10余种稀有元素及放射性元素 如铀 铈 铌等 估计锰资源量超过3万亿吨 大洋锰结核是世界上潜在的巨大金属宝库 锰结核储量估计就有16000多亿吨 约含有Mn 2000亿吨 Co 30亿吨 Ni 90亿吨 Cu 50亿吨 它相当于陆地矿山中储有量的200 3000 600 50倍 Mero 1965 太平洋的克拉里昂和克里伯顿断裂带之间的区域 锰结核远景储量达150亿吨 而且仍以每年1000多万吨的速度增长 世界洋底锰结核分布图 据Glasby等 1976简化 为岩芯取样位置 为挖泥船取样位置 1 锰结核分类 陆源碎屑沉积物型 北冰洋 波罗的海 白海 巴伦支海 卡拉海等 陆源碎屑 火山物质型 产在大型海盆地 大西洋 印度洋和太平洋 海底热液型 产在局限海或开阔海 东太平洋山脉附近的海底 锰结核的分布明显地与海底热梯度较大的地带有关 1 形态大小外形呈球状 浑圆状 半球状 板状 皮壳状 饼状及不规则状 表面呈黑色至黄褐色 含铁高者呈红褐色 孔隙度很高 比重只有2 3 大小不一 一般直径在0 5 0 25cm左右者为多 个别大者可达1m以上 二 现代深海沉积锰结核矿床 2 组成主要由核心碎屑物和含矿外壳组成 核心碎屑物 主要为熔岩及火山碎屑岩的碎屑 尤其以晶屑 玻屑和玄武质凝灰岩的岩屑占优势 有时还见有浮岩 火山弹 以及各种生物残骸 如鱼类牙齿 小骨 有孔虫 贝壳等 含矿外壳成分 很不均匀 不同成分的层围绕碎屑核心组成薄薄的同心圆或同心圆球状构造 个别的含矿外壳发育有复杂的胶状 树枝状和溶蚀状结构 二 现代深海沉积锰结核矿床 3 化学成分大洋锰结核的物质组成特点是化学成分和矿物复杂 结核中含有70多种元素 40多种矿物 锰结核的化学成分见表9 1 二 现代深海沉积锰结核矿床 4 矿物组成和形态结核中主要的锰矿物有钡镁锰矿 水羟锰矿和钠水锰矿3种 以钡镁锰矿为主 另有报道还有硬锰矿 软锰矿 纤锌矿 钾锰矿 水黑锰矿 复水锰矿 褐锰矿等 铁矿物主要是针铁矿和赤铁矿 此外还有纤铁矿 磁赤铁矿等 脉石矿物主要是石英 钙十字沸石 伊利石 蒙脱石 高岭石等 另有报道还含有长石 辉石 角闪石 金红石 重晶石 榍石等 矿物粒度极其微细 微米级 亚微米级和纳米级 矿物的结晶程度差 许多元素是以类质同象或隐晶质的形式存在的 二 现代深海沉积锰结核矿床 锰结核的开发利用问题从20世纪80年代以来 美国 俄罗斯 英国 法国 日本 德国 比利时 意大利 瑞典 荷兰 挪威 印度 加拿大 澳大利亚 韩国等国家纷纷卷入锰结核的勘探活动 美国 日本 德国等国矿产企业组成的跨国公司 取得日产锰结核300一500吨的开采成绩 在冶炼技术方面 美 法 德等国也都建成了日处理锰结核80吨以上的试验工厂 总之 锰结核的开采 冶炼 在技术上已不成问题 一旦经济上有利 便可形成新的产业 进入规模生产 二 现代深海沉积锰结核矿床 我国大洋锰结核资源开发状况自上个世纪70年代以来 相继开展了大洋海底资源的勘查活动 制定了大洋多金属结核资源调查开发研究计划 海洋调查船 向阳红5 号 海洋4 号 大洋1 号 向阳红16 号 向阳红9 号等先后在太平洋赤道水域 中太平洋海盆和东太平洋海盆进行了数十个航次的科学考察 调查面积达200万平方千米 采用地质取样 海底照相 多频探测 单道地震测量 重力测量 磁力测量 CTD测量等方法 在北纬7 13 西经138 157 的范围内圈出了有足够的商业价值的30万平方千米的申请区 其中 15万Km2的区域作为国际海底管理局的保留区 15万Km2的区域为我国的开辟区 二 现代深海沉积锰结核矿床 三 风化型锰矿床 1 风化型锰矿床风化型锰矿床是各种原生锰矿或含锰岩石经地表氧化和淋滤等表生作用形成的 在我国锰矿总量中占15 65 居第二位 按形成方式和铲除部位的不同分为 锰帽型淋积型残积型其中 以锰帽型矿床的工业价值最大 该类矿床成矿发生于浅海盆地中火山喷发气后或火山喷发间歇期 成矿物质来自火山喷发的喷气或热液 然后经沉积作用形成 有中酸性和基性两类 含矿岩系 粗面 流纹岩 海相沉积碎屑岩和碳酸盐岩 常见硅质岩 碧玉组分 矿体 呈层状 多产于碎屑岩或碎屑岩向碳酸盐过渡带 矿石矿物为氧化锰或碳酸锰 典型矿例 陕西黎家营 四 火山喷发 沉积型锰矿床 第三节我国锰矿地质 资源评价和找矿问题 一 锰矿床时 空分布规律二 锰矿资源特点三 锰矿资源保证程度及找矿方向 一 锰矿床时 空分布规律1 成矿时代 从元古代至新生代均有 主要有中 晚元古代 泥盆纪 二叠纪 三叠纪及第四纪 2 重要成矿区 空间上五个区 燕辽区 华北地台北缘裂陷带 属海相沉积型 占6 5 湘黔川鄂成矿区 扬子地台南缘 属海相沉积型 占33 桂西南成矿区 左江褶皱带 属海相沉积型 风化型 占37 湘桂粤闽成矿区 表生风化型为主 占16 黔中 滇东南成矿区 多为海相沉积型 二 锰矿资源特点 类型 类型多 以海相沉积型为主 70 35 沉积受变质型 7 85 层控Pb Zn Fe Mn型 5 59 风化型 14 15 其它2 06 规模 一般不大 1亿吨 1处 2000万吨 6处 46 85 2000 200万吨 45 85 平均品位 低 为22 矿石质量差 富锰矿仅占6 71 杂质组分含量偏高 高P型矿石占49 6 高Fe型矿石占73 尚有22 储量 目前不能利用 第三节我国锰矿地质 资源