0 引言

近年来甘肃省在阿尔金和祁连山地区、青海省在东昆仑地区的沉积型锰矿找矿工作取得了突破性进展（赵保青等，2013a，2013b；刘世宝等，2016； 俞胜等，2022；刘永乐等；2023）。在新发现的锰矿中，位于阿尔金成矿带的青砂沟锰矿达大型规模，苦水泉锰矿达中型规模；位于北祁连的鹰嘴山和黑峡口锰矿也具一定规模；位于东昆仑的三通沟北锰矿、洪水河锰矿和哈莉哈德锰矿规模达中型以上。从空间分布特征看，这些锰矿均沿柴达木盆地（地块）周缘展布。

前人曾就分布于东昆仑、阿尔金和祁连山地区有关沉积锰矿的地质特征、构造环境和成因做过一些研究工作。如刘世宝等（2016）、郭桂兰（2018）和王生明等（2018）认为东昆仑洪水河矿床产于中元古代蓟县系狼牙山组，矿体受地层层位和岩性控制，铁锰矿床的形成经历了热水沉积和变质作用，矿床成因属于沉积变质型。赵静纯等（2020）通过对三通沟北锰矿的研究，认为该锰矿床成岩成矿时代为中－新元古代，与区域万宝沟群沉积地层有关。谢升浪等（2021）报道，在纳赤台－驼路沟成矿带菜园子沟锰异常区圈出了锰矿体，异常区出露的地层主要为中—晚元古代万宝沟群碳酸盐岩建造。赵保青等（2013a，2013b）、俞胜等（2022）对阿尔金地区的苦水河锰矿、青砂沟锰矿和赛马沟锰矿的初步研究，表明该地区的锰矿主要形成于中元古代蓟县系的细碎屑岩-碳酸盐岩建造。周亚丽等（2023）对北祁连西段的鹰嘴山、黑峡口等锰矿开展了初步的研究，表明主要锰矿的形成与寒武－奥陶纪含锰硅质岩有关。但对于柴达木盆地周缘锰矿为什么主要形成于中新元古代－早古生代，这些沉积锰矿是否存在相互联系，它们与柴达木地块及周缘的阿尔金、东昆仑及祁连山造山带演化之间的关系等，尚缺少深入的研究与总结。本文从东昆仑、阿尔金、祁连山等环柴达木盆地周缘造山带的视角，分析中-新元古代、早古生代沉积锰矿床地质特征和产出规律，重塑地质历史时期原特提斯洋在青藏东北部的演化过程，为深入理解原特提斯构造演化与沉积锰矿成矿作用的关系提供帮助。

1 地质背景

许志琴等（1996）认为柴达木盆地及其周边位于青藏高原东北边缘与中央造山系复合交接的部位（图1），也是原特提斯洋东段北缘的分支洋盆和古特提斯洋构造体系域复合交织的重要构造部位，具有复杂的拼合历史，是探索中国大陆多期次、多块体拼合、陆壳增生、消减机制的天然实验室。

柴达木盆地周缘主要是由柴达木盆地基底及周边各造山带不同地层单元组成（表1）。关于柴达木盆地基底的认识，在 20世纪 50—60年代，一些学者一直把柴达木作为秦—祁—昆地槽褶皱系的一个中间地块来认识（黄汲清，1977；任纪舜等，1980； Teng et al，2020）；黄汲清（1984）认为柴达木原来很可能就与塔里木直接相连，只是后来被阿尔金断裂分开；许志琴等（1996）依据对柴达木蛇绿岩带和地块地质特征的研究，认为柴达木、中祁连地块属于被多岛弧—小洋盆分隔的微陆块，它们是在古生代期间分隔开来的，并各自独立发展；北祁连俯冲增生杂岩带中除具有典型的蛇绿岩外，还发育早古生代岛弧岩浆杂岩及弧后盆地岩石组合，构成完整的 “弧-沟-盆”古板块构造体系。

a—柴达木盆地周缘地形地质简图；b—柴达木盆地及周缘锰矿带构造格架简图

在柴达木盆地南缘东昆仑出露的变质岩体为下元古界受区域变质的金水口群和达肯大坂群（表1）。金水口群变质程度属角闪岩相，局部麻粒岩相，其下岩组分布于东昆仑山北坡的凯木都、塔西尔、白沙河、天台山、金水口及清水泉一带，是柴达木盆地所见最老的变质地层；达肯大坂群则主要分布于达肯大坂一带、锡铁山和绿梁山地区、小赛什腾山、阿尔金山南坡的青新界山、鄂博梁北山及牛鼻子梁等地，全吉山—欧龙布鲁克一带也有分布。除古元古界结晶岩系外，还分布有中—新元古界长城系小庙群、蓟县系冰沟群和狼牙山组以及青白口系丘吉东沟群。在东昆仑的蓟县狼牙山组沉积岩区产出有洪水河和浪木日锰矿。

柴达木盆地北缘阿尔金安南坝地区位于塔里木地台—敦煌地块与秦祁昆造山系结合带，经历了复杂的地质演化（蒙轸等，2015），在太古宙—古元古代陆核和结晶基底阿尔金群形成后，在中新元古代被动大陆边缘沉积了碎屑岩-碳酸盐岩过渡部位的含锰岩系，虽后期经历了陆壳裂解和汇聚、抬升、陆内走滑变形等多期多旋回的地质构造运动和岩浆热液事件，至今依然在阿尔金走滑断裂北侧安南坝一带，保留着中新元古界“残块”，即蓟县系含锰层位（表1）。区域出露地层自老到新依次为太古宇 —中元古界敦煌岩群、阿尔金群、蓟县系、青白口系；蓟县系呈岛弧状出露于研究区中部，其与太古宇—中元古界敦煌岩群为断层接触关系。分两个岩性组，第一岩性组为粗碎屑岩，主要岩性有紫红色中厚层状石英砂岩；第二岩性组主要为硅质条带白云岩及燧石结核白云岩，其中含叠层石，底部为白云质砂岩和粉砂岩，两岩性组之间为连续沉积，与上覆地层青白口系为断层接触。青砂沟锰矿、苦水泉锰矿、赛马沟锰矿均分布在中元古界蓟县系地层中（表1）。

前人（潘裕生和张玉泉，1996；任军虎等，2009） 研究发现，东昆仑造山带及相邻的祁连造山带、柴北缘构造带以及塔里木克拉通东缘在新元古代早期发育强烈的构造岩浆事件，是中国西部陆块在新元古代早期对Rodinia超大陆汇聚碰撞的响应，新元古代晚期开始在已形成的 Rodinia 超大陆基底上拉张裂解，从而使西秦岭、东昆仑及巴颜喀拉地区整体处于离散状态。新元古代万宝沟群中的基性火山岩地球化学显示板内拉斑玄武岩性质，印证了东昆仑地区新元古代裂解事件（潘裕生和张玉泉， 1996）；在东昆仑诺木洪南侧金水口地区万宝沟岩群中获得变余辉长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为 （796±41） Ma，认为其形成于大陆裂谷环境，这是东昆仑地区原特提斯洋初始裂解的有力证据（任军虎等，2009）。新元古代万宝沟群沉积岩段产出菜园子锰矿和三通沟VI-VII锰矿带。

北祁连西段寒武系—奥陶系黑茨沟群和阴沟群属裂谷深海槽环境，已发现黑峡口锰矿、扁马沟锰矿和牛毛泉子锰矿。这些锰矿赋存于寒武纪— 奥陶纪裂谷环境的含锰硅质岩-火山岩建造中（表1）。

在早古生代早期，东昆仑南侧以得力斯坦寒武纪蛇绿岩为代表的原特提斯洋进一步扩张，其北缘向北俯冲，使东昆仑地区形成了岛弧和弧后盆地。在拉张环境的局限盆地形成纳赤台群碎屑岩-碳酸盐岩建造，在细碎屑岩及硅质岩发育区产出沉积型三通沟北锰矿和哈莉哈德锰矿。

2 锰矿带与典型锰矿床地质特征

2.1 柴达木盆地南缘东昆仑锰矿带

2.1.1 矿带地质概况

东昆仑造山带的东部以共和盆地与西秦岭造山带相隔，北部与昆北断裂及柴达木盆地相邻，南部为布青山—阿尼玛卿构造混杂岩带，将其与可可西里—巴颜喀拉造山带分开（图2）。目前初步在三通沟北、菜园子、洪水河、浪木日等锰矿区获得一定工业储量的锰矿体，初步探明的锰矿储量大约1000 万t。

东昆仑造山带具有多旋回碰撞造山作用的特征（殷鸿福和张克信，1997；许志琴等，2007），对研究原—古特提斯北缘分支洋盆和东古特提斯洋陆演化及中国西部大陆间拼合具有非常重要的地质意义。青海东昆仑区域断裂构造主要包括昆北断裂、昆中断裂和昆南断裂带（青海地质矿产勘查开发局，1997）。区域构造带可划分为昆北构造带、昆南构造带以及布青山—阿尼玛卿构造混杂岩带3个构造单元（图2）。

其中昆北断裂是东昆仑与柴达木地块的分界断裂，分布范围西端起始于祁漫塔格南坡，经过格尔木、香日德等地，东侧被温泉哇洪山断裂所截止，走向整体为近东西向，局部北西西向，长度约 700 km。昆中断裂带是分割昆北构造带与昆南构造带的一条区域性巨型构造变形带，该断裂带呈近东西向展布，长度近1000 km，断面总体北倾，局部南倾，倾角较陡，大量的前寒武纪中深变质岩系、晚古生代—早中生代沉积地层及加里东期、海西—印支期侵入岩卷入断裂带内，并表现出多期变形叠加的特征。昆南断裂带西起布喀达坂峰南坡，往东经西大滩、阿拉克湖、托索河、玛沁一直延伸至甘肃境内的玛曲地区，全长约 1000 km。该断裂带呈东西向夹持于布青山—阿尼玛卿构造带与东昆南构造带之间，区域上该断裂带也是一条非常著名的具左行走滑为主兼逆冲的巨型边界断裂带，可能是华北与华南板块的碰撞缝合带。东昆仑造山带位于中央造山系的中段，近些年来的研究成果表明东昆仑造山带至少记录了新元古代—早古生代和晚古生代— 早中生代两个世代的洋陆旋回信息。区域经历了加里东期、华力西期、印支期等多期次的构造活动 （许志琴等，2007）。东昆仑区域地层主要包括古元古界金水口岩群，中元古界蓟县系狼牙山组，中— 新元古界万宝沟群，奥陶系—志留系纳赤台群，下石炭统哈拉郭勒组，中—下三叠统洪水川组，上三叠统八宝山组，中侏罗统羊曲组和第四系等。古元古界金水口岩群是本区域上最古老的地层，在区内主要分布于东北部，呈北西—南东向或近东西向条带状展布，主要岩性为黑云斜长角闪岩、矽线黑云斜长片麻岩、斜长角闪岩及少量大理岩。中元古界蓟县系狼牙山组，主要出露于东昆南构造带，主要岩性有白云质灰岩、生物灰岩、灰岩及少量的粉砂岩、粉砂质板岩、硅质岩等，富含微古植物化石和叠层石。狼牙山组地层分布区赋存有洪水河和浪木日锰矿。中—新元古界万宝沟群大面积出露于昆南构造带，主要为一套绿片岩相浅变质的碳酸盐岩、碎屑岩、火山岩组合，其下部以碎屑岩、火山岩为主，中部以火山岩为主夹少量碎屑岩，上部以碳酸盐岩为主夹碎屑岩。根据岩石组合特征和接触关系可将万宝沟群分为火山-沉积岩组和碳酸盐岩组。赋存在万宝沟群中的锰矿包括菜园子锰矿和三通沟VI-VII矿带。奥陶—志留系纳赤台群，是从原万宝沟群（青海地质矿产勘查开发局，1997；赵静纯等，2020）中分离出来的地质单元，该群主要在区域中部及东南部大面积出露，总体呈北西—南东向不规则带状分布，岩性主要为灰色、灰绿色石英绢云母千枚岩、板岩、变粉砂岩夹硅质岩、变砂岩等，该套地层是区内主要含锰岩系，代表性锰矿为三通沟北沉积锰矿。区域地层还有下石炭统哈拉郭勒组沉积岩、中—下三叠统洪水川组沉积岩、上三叠统八宝山组火山岩及中侏罗统羊曲组沉积岩等。东昆仑造山带岩浆活动非常频繁，从晋宁期到印支期均有不同规模的岩浆出露，其中印支晚期花岗岩主要发育于三叠纪地层的分布区，而晋宁期花岗质片麻岩、加里东期—印支期的侵入岩的展布与东昆仑造山带变质岩系展布区相同。

2.1.2 典型锰矿床地质

（1）三通沟北锰矿

三通沟北锰矿床所处大地构造位置为柴达木盆地南缘、东昆南构造带中段（图2）。区域地层主要包括古元古界金水口岩群、中—新元古界万宝沟群、奥陶系—志留系纳赤台群、下石炭统哈拉郭勒组、中—下三叠统洪水川组和上三叠统八宝山组等 （图3）。区域岩浆岩发育，可见三叠纪花岗岩类大面积出露于区域南部和中部，而震旦纪超鎂铁质岩有小范围出露。下元古界金水口岩群主要分布于区域东北部，主要岩性为黑云斜长角闪岩、矽线黑云斜长片麻岩及少量大理岩。中—新元古界万宝沟群大面积出露于区域中部及北部，主要由火山-沉积岩和碳酸盐岩组成。奥陶系—志留系纳赤台群，集中分布于区域中部及东南部，总体呈北西— 南东向不规则带状分布（图3），主要由沉积碎屑岩、硅质岩和碳酸盐岩组成，是区内主要含锰岩系。纳赤台群常被上三叠统八宝山组火山岩覆盖，二者呈角度不整合接触或断层接触关系。

三通沟北锰矿赋矿岩系主要由纳赤台群硅质岩和细碎屑岩组成，矿区由 3 条锰矿带及 2 条锰矿化带组成（图3）。依据切穿矿区地质剖面的岩性组合，可将该套地层分为4段：第一段岩性以一套灰黑色粉砂岩、硅质岩、炭质粉砂岩夹薄层细砂岩组合为主，厚度约300 m；第二段岩性以一套灰色中细粒长石砂岩夹透镜状角砾白云岩组合为主，厚度约 700 m；第三段岩性以一套灰黑色粉砂岩夹中细粒长石砂岩为主，厚度约280 m；第四段岩性以一套灰色中细粒长石砂岩、白云岩，夹凝灰质粉砂岩、中细粒岩屑长石砂岩组合为主，厚度约 250 m。沉积型锰矿主要赋存于第一和第三岩性段。矿区地层产状较陡，总体倾向北，局部南倾。含锰岩系在矿区南部形成一处背形构造，I、III号锰矿带产于其两侧中部被后期辉长岩侵入（图3）。

1—第四系；2—上三叠统八宝山组火山岩段；3—上三叠统八宝山组砂砾岩段；4—灰岩；5—砂岩；6—粉砂岩；7—含砾岩屑砂岩；8—炭质粉砂岩；9—硅质岩；10—凝灰岩；11—英安岩；12—辉长岩；13—蛇纹岩；14—地质界线；15—不整合界线；16—断层；17—锰矿带位置及编号；18— 锰矿化带位置及编号

I和III为矿区主矿带，单个矿体最长达1000 m，矿体厚 0.8~12. 0 m，锰矿石品位为 10.9%~23.5%。矿石矿物以菱锰矿为主，含少量的锰方解石、铁菱锰矿、菱铁矿和草莓状黄铁矿等（镜下照片见后），脉石矿物主要有石英、黏土矿物、少量方解石和有机碳等（刘永乐等，2023）。原生锰矿石主要呈泥晶 —微晶、细晶—粉晶和砂屑泥晶结构，呈块状和条带状—纹层状构造。地表常见氧化矿石，主要有褐锰矿、水锰矿和褐铁矿等。总体看，成矿过程有原始沉积成矿与表生氧化叠加 2 期，但以原始沉积成矿为主。

基于三通沟北锰矿区主干地质剖面岩性分析，结合矿区地表露头和钻孔岩心的观察，按照岩石组合和沉积特征，将三通沟北锰矿赋矿岩系的沉积相划分为4种类型：盆地相、斜坡相、陆棚-局限洼地相和碳酸盐台地相（图4），总体看该锰矿赋矿岩系为一套深水盆地相向浅海陆棚相过渡的海退型沉积演化序列，可以看出本区的 I~Ⅲ号带锰矿带均位于南部深水盆地相带，相对海平面较高，形成于海退系列的高水位期；随后水体逐渐降低，沉积陆棚相，其沉积厚度较大，受古地貌影响局部地段出现次级洼陷区，形成Ⅳ和Ⅴ号锰矿化带；最后碎屑陆棚沉积结束，地层最顶部形成碳酸盐台地相。

（2）哈莉哈德锰矿

哈莉哈德锰矿床地处柴达木盆地东南缘，大地构造位置地处秦祁昆（北秦岭—祁连—东昆仑）晚加里东造山系和东昆仑造山带的东端北缘。区域地质构造复杂，岩浆活动强烈，地层分布零星，地层主要为寒武系—奥陶系碎屑岩及中基性火山岩组合，构造线展布方向为北西向，局部北东向

奥陶系—志留系滩间山群分布在哈莉哈德山锰矿区周围，为一套层状有序的浅变质岩，层内以脆性—韧性变形为特征。地层呈北东—南西向展布，是区内的含锰矿地层，根据岩性组合，分为下部碎屑岩组和上部火山岩组两个岩组。与古元古界金水口岩群和下石炭统怀头它拉组地层呈断层接触关系，与加里东期和华力西期侵入岩呈侵入接触关系。其中碎屑岩组主要由石英砂岩、长石石英粉砂岩夹粉砂质绿泥绢云千枚岩、千枚状板岩夹石英岩组成。岩层层理发育，产状较稳定，产状 150°~170°∠50°~70°，北部与金水口群断层接触。南部与滩间山群火山岩组渐变接触关系。火山岩组主要由中基性火山岩组成，局部夹碎屑岩。主要岩性包括片理化蚀变玄武岩、安山质凝灰岩夹凝灰质绢云千枚岩、安山质玄武岩夹石英砂岩、黑云石英片岩、斜长角闪片岩。北部与碎屑岩组呈整合接触关系，南部与金水口岩群、华力西期侵入岩断层接触。

哈莉哈德锰矿区主要地层为奥陶系—志留系滩间山群变碎屑岩组，分布在矿区的中部地段，总体呈北东—南西向展布，倾向南东，倾角 54°~80°，主要岩性包括硅质板岩、变砂岩、变粉砂岩和斜长角闪片岩等（图5）。硅质板岩和变砂岩是区内的主要赋矿岩层，区内大多矿体均产于该岩层内。

奥陶系—志留系滩间山群火山岩组，分布在矿区的中部地段，出露面积约为0.16 km²，总体呈北东 —南西向展布，倾向南东，倾角 60°~80°。其中斜长角闪片岩分布于矿区北、中、南部，走向 230°~240°，地层出露厚度50~110 m。

矿区内共圈定41条锰矿体，其中地表及采坑底部27条，深部隐伏矿体14条，矿体均赋存于奥陶系— 志留系滩间山群硅质板岩地层中，长度100~1000 m，已控制倾向延深0~220 m，平均厚度0.51~10.50 m，平均品位15.17%~26.69%，规模较大的主矿体主要以层状—似层状形式展布，规模较小的矿体主要以透镜体形式分布（图5）。矿体走向、倾向上连续，稳定性较好。矿体中主要矿物为蔷薇辉石，矿化蚀变主要为蔷薇石化、锰矿化、褐铁矿化和黄铁矿化等。锰矿体的围岩主要为硅质板岩，主要蚀变有硅化、黑云母化、透闪石化、透辉石化等；主要金属矿化有磁铁矿化、黄铁矿化、黄铜矿化、褐铁矿化等。

主矿体特征叙述如下：

M2锰矿体：该矿体位于矿区北部，呈层状展布，走向北东向，产状 152°~155°∠70°~75°，倾向南，平均厚度 1.93 m，平均品位 20.46%，厚度变化系数 64.59%，品位变化系数 41.10%。矿体地表长度约 1. 04 km。矿体底板围岩为斜长角闪片岩。主要矿物为蔷薇辉石，矿化蚀变主要为蔷薇石化、锰矿化、褐铁矿化和黄铁矿化等。该矿体沿走向上由西向东厚度变窄，品位降低等特征，倾向上厚度变窄，品位增高等特征。

M5锰矿体：该矿体位于矿区北部，呈层状展布，走向北东向，产状 145°~155°∠70°~75°，倾向南，平均厚度 1.66 m，平均品位 18.99%，厚度变化系数 54.41%，品位变化系数 39.85%。主要矿物为蔷薇辉石，矿化蚀变主要为蔷薇石化、锰矿化、褐铁矿化和黄铁矿化等。该矿体沿走向上由西向东整体表现为厚度变宽，局部变窄，品位增高等特征，倾向上表现为厚度变窄，品位增高等特征。

矿石结构主要有半自形—他形、半自形—自形粒状结构和粉末状—隐晶质结构；半自形—他形、半自形—自形粒状结构主要见于以磁铁矿、黄铁矿与石英的自形晶镶嵌，在其晶隙间充填有他形晶的锰矿及黄铜矿等而构成的结构，此结构在矿石中较为普遍；粉末状—隐晶质结构主要见于硬锰矿呈粉末状集合体沿原岩表面或裂隙分布，部分硬锰矿集合体呈不规则细小粒状、浸染状分布在围岩中。

矿石构造主要有条带状、网状—网脉状构造； 矿石中软锰矿多呈条带状构造，硬锰矿多呈网状— 网脉状构造，而其他金属矿物（磁铁矿、黄铁矿、黄铜矿）多呈浸染状构造，浸染状构造疏密不一。矿区内矿石自然类型较简单，主要以蔷薇辉石为主的原生锰矿石，地表浅部氧化锰矿石为次。

从锰矿围岩及含矿岩性来看，本区奥陶系—志留系滩间山群为一套层状有序的浅变质岩。其中变粉砂质、硅质板岩、含硅质条带的泥砂质板岩为含矿岩石。其中硅质板岩为主要控矿地层，主要矿物成分为重结晶长石、石英等，含少量绿泥石和有机质等，对 Mn元素具有极强的吸附作用，成为区域内赋含锰元素的岩性层位。

研究表明，该矿区含锰岩系以中厚层砂岩、薄层粉砂岩与硅质岩互层为特征。其中砂岩以长石石英砂岩为主，分选和磨圆均较差。含锰岩系主体由灰黑色薄层硅质岩和粉砂岩组成，夹硅质泥岩和锰矿层，体现陆棚洼地相的岩相古地理特征（图6）。

伴随加里东区域变质作用，矿区地层及矿石发生了绿片岩相变质，原含锰地层在变质流体的作用下与硅质板岩发生反应形成蔷薇辉石等硅酸锰型矿石，是蔷薇辉石的主要形成期。当海西—印支期花岗岩浆上升时，侵入到奥陶系—志留系滩间山群硅质板岩中使原地层中分散沉积的锰元素溶解— 析出、迁移，在层间裂隙、构造裂隙中沉淀、富集，从而形成局部富矿体。通过以上分析认为哈莉哈德锰矿床成因应属沉积-变质型锰矿床。

2.2 柴达木盆地北缘阿尔金锰矿带

2.2.1 矿带地质概况

阿尔金锰矿带位于阿尔金走滑断裂北侧（赵保青等，2013a，2013b），自 1998 年发现苦水泉锰矿以来，有关地质勘查单位在该区陆续开展了不同程度的锰矿地质勘查工作，在岛弧状分布的蓟县系中自西向东依次发现有安南坝西锰异常、苦水泉锰矿、青砂沟锰矿和赛马沟锰矿（图7）。该锰矿带呈东西向条带状分布，西起安南坝，东至红柳沟，在本矿带出露长度大于80 km，初步探明锰矿储量2000万t。

阿尔金锰矿带处于塔里木地台—敦煌地块与柴达木—祁连板块结合带，为安南坝—红柳沟构造带的组成部分，经历了复杂的地质演化历史。区内出露地层主要为新太古界深变质岩、中元古界碳酸盐岩、古生界火山-沉积岩系以及中新生界的河湖相碎屑沉积岩，区域性断裂构造主要为阿尔金大断裂及其伴生断裂，具有韧性—韧脆性剪切构造的特征。

l—第四系；2—石炭系；3—青白口系；4—蓟县系；5—太古宇—中元古界敦煌岩群；6—花岗岩；7—超基性；8—断裂；9—锰矿床；10—铁矿床

区域含锰岩系为蓟县系第二岩组含锰白云质砂岩、含锰砂质、硅质白云岩，局部夹锰矿层。蓟县系第二岩组钙泥质细碎屑岩-碳酸盐岩建造控制着矿化带的空间展布，钙泥质细碎屑岩向碳酸盐岩过渡带控制着具体矿体的产出。

2.2.2 典型锰矿地质

（1）青砂沟锰矿

青砂沟锰矿位于阿尔金山北麓山前大断裂北侧，为中元古代大型海相沉积型锰矿床（图7）。矿区出露地层主要为蓟县系第二岩组、次为青白口系第一岩组（图8）。蓟县系第二岩组分布在矿区大部分地区，少量青白口系第一岩组在矿区南东部分布，两者为断层接触关系。区域地层近东西向展布，与区域构造线走向基本一致。其中蓟县系第二岩组按岩性组合及含矿层特征可划分为 6 个岩性段，每一个岩性段构成一个从碎屑岩到碳酸盐岩的沉积韵律，第四岩性段和第六岩性段发育有不纯碳酸盐岩过渡带，形成含锰矿层；青白口系第一岩组由碳酸盐岩和碎屑岩组成，其岩性组合底部为碳酸盐岩，上部为碎屑岩，反映了一套由海进到海退的沉积韵律（赵保青等，2013a；蒙轸等，2015）。

1—第四系；2—青白口系；3—蓟县系白云岩；4—蓟县系硅质白云岩；5—蓟县系含锰白云质砂岩；6—蓟县系石英粉砂岩；7—二长花岗岩； 8—地质界线；9—断层；10—锰矿体

据赵保青等（2013a）和蒙轸等（2015），在地表长 2800 m地段内可划分 3个含矿层（图8），其中Ⅰ、Ⅱ 含矿层控制着Ⅰ、Ⅱ号矿体群的分布，Ⅲ号含矿层地表仅为矿化。Ⅰ、Ⅱ含矿层大致平行展布。Ⅰ号矿体群分布在矿区的中部，长 1900 m，控制最大斜深 556 m。Ⅰ号矿体群均呈较规则的层状—似层状，共圈出 22条矿体，长度为 86~1900 m不等，矿体平均厚度一般为 0.58~8. 02 m 不等。Mn 平均品位为8.3%~14.58%。其中Ⅰ-1号为主矿体，长1950 m，矿体平均厚度为 4.55 m，平均品位为 10.23%。其他矿体均平行于Ⅰ-1号主矿体展布。

Ⅱ号矿体群分布在Ⅰ号矿体群南 300 m 处，长 1300 m，控制斜深 425 m。Ⅱ号矿体群均呈层状— 似层状，共圈出 11 条矿体，矿体长度为 200~1900 m 不等，矿体平均厚度为 0.52~4.24 m，Mn 平均品位为8. 09~11.59%。其中Ⅱ-1号为主矿体，长1900 m，矿体平均厚度为 3.65 m，平均品位为 10.53%。其他矿体均平行于Ⅱ-1号主矿体展布。

矿石中锰矿物主要是硬锰矿，次为菱锰矿（镁菱锰矿、钙铁菱锰矿等）；含铁矿物含量很少，见有黄铁矿和褐铁矿；脉石矿物以石英为主，其次是长石、绿泥石、绢云母和白云石（锰白云石），其他少量矿物尚见榍石、磷灰石和锆石等。矿石主要呈为胶状、隐晶和粒状变晶结构，块状、微脉浸染状和网格状构造。矿石自然类型在近地表主要为氧化锰矿石，深部为碳酸锰矿石。

青砂沟含矿层顶板为含硬锰矿化的硅质白云岩、粉微晶白云岩，底板为碎裂状钙质粉砂岩、硅质粉砂岩及硅质岩。矿体赋存在碳酸盐岩与细碎屑过渡带不纯的含锰白云质砂岩和含锰砂质白云岩中。

成矿地质背景及岩石组合特征表明（蒙轸等， 2015），青砂沟锰矿体严格受蓟县系第二岩性组碎屑岩-碳酸盐岩控制，锰矿赋存于钙泥质细碎屑岩向碳酸盐岩过渡的微晶白云岩、白云质砂岩中。青砂沟锰矿主要形成环境为高Fe、Ti、P元素的浅海区向高（Ca、Mg）CO₃ 的潟湖区过渡的沉积环境（图9）。

（2）苦水泉锰矿

据张凤霞等（2016）报道，苦水泉锰矿区地层主要为青白口系第一岩组和蓟县系第二岩组，在矿区中部断层破碎带内及其北侧见有蓟县系第一岩组上部的零星露头。地层均呈近东西向分布，与区域构造线方向基本一致（图10）。

蓟县系第二岩组第一岩性段是主要容矿地层，根据岩性特征可分为上下两层，其中上部为硅质白云岩，呈褐色—灰褐色薄层状产出，矿物成分以白云石为主，锰质含量<5%，最大出露宽度 250 m 左右；下部为含锰砂质白云岩，呈褐黑色薄层状产出，细粒结构和块状构造，矿物成分以白云石、石英为主，其次为长石、硅质和硬锰矿等，锰质含量一般>5%，部分地段富集形成锰矿体，最大出露宽度100 m 左右（张凤霞等，2016）。

Ⅰ号矿体随地层呈波状弯曲，全长 1388 m，矿体最大厚度 5.6 m，最小厚度 0.67 m，平均厚度 2.44 m，锰最高品位 22.46%，最低品位 15.66%，平均品位 19. 03%。Ⅱ号矿体位于 Ⅰ号矿体南侧，矿体长度 295 m，厚度 3. 0 m，锰最高品位 19.78%，最低品位16.51%，平均品位18.14%，Ⅲ号矿体东西两侧被第四系覆盖，矿体长度315 m，厚度5.3 m，锰最高品位 23. 01%，最低品位 19. 05%，平均品位 21.38%。矿石一般呈褐黑色薄层状产出，微细粒结构、块状和条带状构造。

矿石矿物主要为硬锰矿，其次为软锰矿、褐锰矿，另有少量锰白云岩、菱锰铁矿、褐铁矿、黄铁矿等。硬锰矿多呈微晶—隐晶状不规则集合体，沿碎屑间隙和裂隙充填，局部富集成团块状，后生胶状硬锰矿呈细脉状沿裂隙分布，其边部多有软锰矿、褐锰矿等非均匀分布。软锰矿多沿硬锰矿的边部非均匀分布。褐锰矿多呈隐晶—微晶状不规则集合体，与褐铁矿伴生，沿硬锰矿、碎屑物间隙及边部呈星散状非均匀分布。锰白云岩呈微晶—半自形粒状，多呈不规则集合体，与褐铁矿和褐锰矿伴生，或沿硬锰矿、碎屑物间隙及裂隙星散状非均匀分布，少量菱锰铁矿呈他形—半自形粒状，沿石英、长石间隙星散状分布。脉石矿物主要为白云石、石英、钠长石、钾长石，其次为高岭土、水白云母。按矿石矿物组分不同可划分为氧化锰矿石和原生矿石。向深部原生碳酸锰含量增加，有变为碳酸锰矿石的趋势（张凤霞等，2016）。

1—第四系冲、洪积砂砾石；2—青白口系云母石英片岩、石英岩和大理岩；3—蓟县系第二岩组第三岩性段暗紫红色硅质白云岩；4—蓟县系第二岩组第二岩性段黄褐色中薄层状硅质白云岩；5—蓟县系第二岩组第二岩性段上部烟紫色含锰硅质白云岩；6—蓟县系第二岩组第一岩性段下部烟紫色含锰砂质白云岩；7—蓟县系第一岩组下部为碎裂状白云岩、碎裂状细晶灰岩，上部为砂岩；8—斜长花岗岩；9—断层破碎带；10— 锰矿体（Mn≥10%）；11—地质界线；12—断层

2.3 柴达木盆地东北缘北祁连西段锰矿带

2.3.1 锰矿带概况

北祁连西段锰矿资源丰富，是甘肃西部重要的矿产资源基地，其中寒武纪—奥陶纪锰成矿带是本地区的重点矿带（周亚丽等，2023）。已发现的黑峡口锰矿和扁马沟锰矿，赋存于中寒武统黑茨沟群裂谷带含锰硅质岩建造中；牛毛泉子式锰矿赋矿围岩主要为下奥陶统阴沟群沉积岩；寺大隆锰矿、柴俄卜锰矿和斑大口灰条沟锰矿赋存于上奥陶统扣门子组，容矿围岩为安山凝灰岩、安山玄武质熔岩、砂质板岩、碧玉岩和含锰硅质岩。据不完全统计，矿带内已控制锰矿资源储量约468.74万t（周亚丽等， 2023），锰矿类型以沉积变质-热液改造型为主。该锰矿成矿带，东西长约 450 km，西段南北宽 30 km，东段南北宽 25 km，总体呈一个三角形展布格局 （图11）。

2.3.2 典型锰矿床地质

（1）黑峡口锰矿

黑峡口锰矿区内赋矿地层主要为中寒武统黑茨沟群上岩组，岩性以凝灰岩、板岩、石英砂岩、紫红色含锰硅质岩为主。矿区内锰矿体大致分为西大山、西大沟、黑峡口及东大山4个矿段（周亚丽等，2023）。其中共圈定14个矿体，均产于含锰硅质岩中，富矿平均品位为 35%，贫矿平均品位为 20%。矿体多呈似层状、透镜状产出，与围岩产状一致，矿体最大长度为 222 m，最大厚度 5.12 m，倾向南，倾角71°~78°。

矿石自然类型为氧化锰矿石。矿石中金属氧化物主要为水锰矿、硬锰矿和软锰矿，脉石矿物以石英和硅质为主，有时可见微量—少量硬石膏、重晶石、斜长石和方解石。矿石构造主要有块状和肾状构造，主要见于富锰矿中；蜂窝状构造、条带状、网脉状构造、角砾状构造主要见于矿体内部或贫矿石中。黑峡口锰矿床成矿过程可划分为2个主要阶段，即火山喷溢沉积（热水沉积）阶段与后期的次生风化淋滤阶段（周亚丽等，2023）。

1—第四系；2—志留系砂岩；3—奥陶系火山岩；4—寒武系碎屑岩、板岩和火山岩；5—太古宇—古元古界深变质岩；6—加里东期超基性岩； 7—加里东期花岗岩；8—华力西中期花岗闪长岩；9—锰矿床；10—地质界线；11—断层

周亚丽等（2023）认为，黑峡口锰矿主要赋存于中寒武统黑茨沟组上岩段中基性火山沉积岩中，直接含矿岩系为含锰硅质岩建造，其自然岩石组合为黑色含锰硅质岩（夹碧玉岩条带）-石英岩-含铁硅质岩-条带状硅质岩组成。锰矿基本特征受海底火山喷气作用控制，属深成热水沉积作用与火山沉积建造密切共生的海底热水沉积矿床。其沉积环境相当于岛弧-弧后盆地海相火山沉积建造。

（2）鹰嘴山西铁锰矿床

通过1∶1万地质草测在鹰嘴山西铁锰矿区共圈定了 5 条含铁锰矿化带（杨彦义，2014）。矿化带呈层状、似层状、条带状产出。其中1号矿化带位于矿区西北部，赋存于辉长岩接触带南侧的含铁锰硅质板岩中，矿化较弱，呈细脉状断续出现，走向 175°~187°，倾角 55°~68°。2、3、4 号矿化带位于矿区中部，东西长1500~1800 m，厚约40 m。赋矿岩层均为含铁锰硅质板岩，走向 355°~10°，倾角 68°~82°。5 号矿化带位于测区南部，东西长 1300~1500 m，厚约 30 m，赋矿岩层为含铁锰硅质板岩，地层产状为 345°~15°，倾角 57°~82°（杨彦义等，2014）。4 号铁锰矿带锰矿赋矿层位稳定、矿体界线清晰，沿走向与倾向具明显分支、复合特点。矿化呈层状、囊状、透镜状分布。锰矿体地表长可达200~600 m，矿体厚度可达 1~4 m。锰品位 13. 04%~28. 04%，深部矿体平均厚度 2.41 m，平均锰品位 27.83%。向深部矿体厚度变大、品位增高（豆小刚，2015）。

矿石矿物成分主要以硬锰矿、碳酸锰、磁铁矿为主，其次见少量褐铁矿。脉石矿物成分主要为石英、长石、黑云母及少量方解石。矿石主要呈隐晶质—细粒变晶、半自形—他形细粒变晶结构，条带状、致密块状构造。从矿床地质特征及成矿环境分析，黑峡口西锰矿成因类型主要为海相沉积变质型矿床（豆小刚，2015）。

3 柴达木盆地周缘锰矿成矿规律

3.1 构造演化与成矿期次

依据前人有关区域构造演化的资料（许志琴等，2007；李荣社等，2007；张雪亭等，2007；陈有炘等，2014；李文渊等，2021）和区域沉积锰矿的形成期次，本文将柴达木盆地周缘古元古代—早古生代的构造演化划分为以下4个阶段（时期）（图12）：

（1）古元古代末—中元古代初期裂解阶段：柴达木地块及周缘地区结晶基底主要为古元古界白沙河岩组、金水口群或阿尔金群，古元古界末期开始在结晶基底上拉张裂解形成裂谷，海水侵入以后接受沉积地层，为被动大陆边缘系统。

（2）中元古代中—晚期板块汇聚阶段：柴达木盆地及周缘于中元古代开始响应全球 Rodinia 超大陆汇聚事件（王国灿等，2004）。从中元古代中期开始，在Rodinia超大陆汇聚事件的影响下，东昆仑、阿尔金和祁连地区从伸展裂解体制转化为挤压汇聚。该阶段形成中元古界小庙岩组和狼牙山组，其中小庙岩组为一套较稳定的陆源碎屑沉积物岩系，狼牙山组为一套浅海碎屑岩-碳酸盐岩沉积，形成于稳定的陆缘浅海环境。在中元古界蓟县系狼山组（或塔什达坂群）细碎屑岩-碳酸盐岩建造中，在柴达木盆地北缘阿尔金地区形成青砂沟、赛马沟和苦水泉等锰矿，在柴达木盆地南缘东昆仑地区形成洪水河和浪木日等锰矿。

CDMB—柴达木地块；CKB—中昆仑地块；DKB—东昆仑地块；QTB—羌塘地块；CQLB—中祁连地块；ALB—阿拉善地块

（3）新元古代裂解阶段：东昆仑敦德沙尔郭勒角闪二长岩体形成时代为（543.9±4.5）Ma，为形成于裂谷环境的碱性岩；东昆仑南部分布有新元古界万宝沟岩群，形成时代为 670 Ma 前后，其中基性火山岩地球化学显示为板内拉斑玄武岩，为本次拉张作用产生的火山岩，代表Rodinia超大陆裂解的产物 （潘裕生和张玉泉，1996；李荣社等，2007）。东昆仑地区的菜园子锰矿和三通沟 VI-VII 锰矿带形成于该时期。在阿尔金地区的硝尔库里群沉积岩区和祁连地区的朱龙关群沉积岩区均未发现沉积锰矿。

（4）寒武纪—奥陶纪汇聚阶段：早寒武世古陆裂解，原特提斯洋壳形成；中寒武世-晚奥陶世（或早志留世）俯冲造山，原特提斯洋进一步扩张。东昆仑中带（中昆仑）向北俯冲，使东昆仑地区发育岛弧型花岗岩，在东昆仑东段出现大量微陆块和拉张的局限洋盆，并出现以清水泉蛇绿岩为代表的洋壳。奥陶系—志留系纳赤台群由火山岩和碎屑岩组成，其中基性火山岩地球化学特征显示为岛弧环境，形成时代为（474. 0±7.9）Ma，这与前人在纳赤台群不同岩性段获得的年龄比较接近（丰成友等， 2005；张耀玲等，2010），表明纳赤台群形成时限为中—晚奥陶世；都兰县沟里乡清水泉地区出露辉绿岩脉，岩石地球化学特征指示形成于活动大陆边缘，岩脉LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为（436.4±1.2） Ma（任军虎等，2009），很好地限定了俯冲导致的弧后扩张时限。三通沟北锰矿带和哈里哈德锰矿形成于该时期。北祁连西段的锰矿带处于北祁连早古生代俯冲杂岩及弧前增生带，已发现的鹰嘴山、黑峡口和扁马沟锰矿赋存于中寒武统黑茨沟群裂谷深海槽环境。

（5）中晚志留世碰撞造山阶段：中晚志留世原特提斯构造域由俯冲造山演变为碰撞造山，柴达木盆地及周缘记录有相应的岩浆活动和变形、变质事件。在此以后，柴达木及周缘向相对稳定的陆内构造演化阶段转变。如柴达木盆地南缘发育的牦牛山组是一套伸展型磨拉石建造（许志琴等，2007；李荣社等，2007；张雪亭等，2007），标志着早古生代原特提斯构造演化彻底终结和新一轮古特提斯构造旋回的开启。

3.2 成矿规律

通过对柴达木盆地周缘各矿带代表性锰矿床地质特征进行归纳总结（表2），发现位于柴达木盆地南缘的东昆仑三通沟北 VI-VII 锰矿带与菜园子锰矿相似，均形成于新元古代万宝沟组，含碳黑色岩系发育，碳酸盐台地上的局部洼地（裂陷）矿化规模大，但锰矿品位较低。在三通沟北矿床，容矿岩石为奥陶系纳赤台群深海相硅质岩与泥质岩互层，与哈莉哈德锰矿具有相似性。同时发现，洪水河铁锰矿与南非卡拉哈里锰矿（Beukes et al.，2016）有些相似，含锰矿物以氧化物相为主，与铁建造相伴。

位于柴达木盆地北缘的阿尔金东段锰矿带呈近东西向带状展布于安南坝至红柳沟之间，具有良好的锰成矿地质条件。已发现青砂沟、苦水泉、赛马沟等多个锰矿床，其地质特征具有一定的相似性。青砂沟锰矿规模最大，主要赋矿岩系严格受蓟县系第二岩组中的碎屑岩-碳酸盐岩控制，锰矿主要赋存于微晶白云岩与白云质砂岩地层中。

柴达木盆地东北缘的北祁连锰矿带，已发现的黑峡口锰矿和扁马沟锰矿赋存于中寒武统黑茨沟群海槽环境含锰硅质岩建造中；牛毛泉子式锰矿容矿围岩为下奥陶统阴沟群沉积岩系；寺大隆锰矿、柴俄卜锰矿赋存上奥陶统扣门子组，容矿围岩为安山凝灰岩、安山玄武质熔岩、砂质板岩和含锰硅质岩。

通过典型矿床地质特征对比（表2），结合区域地质及构造演化等信息，对柴达木盆地周缘锰矿的区域成矿规律总结如下：

（1）区域黑色页岩（岩系）是重要的矿源层和富矿地层。黑色页岩通常指含炭细粒沉积物或者总有机碳（TOC）含量>1% 的沉积岩，是以富含炭质和有机质为特征的泥岩、粉砂岩和页岩的岩石共生组合（Force and Cannon 1988； Fan et al.，1999； Johnson et al.，2016； Dong et al.，2023）。黑色页岩是深水滞流的富含有机质软泥在缺氧状态下沉积的结果，缺氧事件引起黑色页岩富含有机碳（Fan et al.，1999；陈永清等，2003）。黑色页岩不仅和油气田有关，而且还蕴藏着丰富的有色金属、贵金属及稀有、稀土矿产等，包括Mo、Ni、Co、Mn、Au、U、V、铂族元素（PGE）和 REE 等。黑色页岩在世界各地分布很广，柴达木盆地周缘地区也不例外。在该区发现的黑色岩系包括奥陶系纳赤台群含锰硅质岩和炭质泥砂岩，新元古代万宝沟群炭质板岩和碳酸盐岩，蓟县系狼牙山组含炭砂质板岩等，虽然部分金属元素含量未能达到工业矿床的要求，但是为区内的成矿提供了良好的矿源，有的则构成沉积锰矿的容矿岩系。

（2）区域沉积锰矿构造背景为伸展背景下的大陆边缘，也是最为有利的沉积锰矿成矿条件（Roy， 2006；Yu et al.，2016；董志国等，2020；徐林刚， 2020；余文超等，2020；张连昌等，2020，2022）。含锰岩系以细碎屑岩—碳酸盐岩组合为主，热水沉积硅质岩是有利的容矿岩石。初步研究表明，阿尔金蓟县系的青砂沟锰矿、东昆仑奥陶系的三通沟北锰矿和北祁连黑峡口锰矿的地层剖面及岩石地球化学特征均表明，这几个锰矿的形成构造背景均为大陆边缘环境，其中发育的裂陷盆地是锰矿成矿的最有利条件。

（3）区域锰矿成矿有3个期次：结合前人有关成岩成矿资料，表明柴达木盆地周缘锰矿存在 3 期成矿事件。第一期为中元古代，以青砂沟、浪木日锰矿和洪水河铁锰矿为例；第二期为新元古代，以菜园子和三通沟北VI-VII锰矿带为例；第三期为早古生代寒武纪—奥陶纪，以三通沟北、哈德哈利锰矿和鹰嘴山锰矿为例。

（4）柴达木盆地周缘锰矿的形成与原特提斯洋演化密切相关。奥陶系—志留系纳赤台群是区域锰矿、钴矿和金矿等最为有利的成矿地层，其中锰矿明显受炭质页岩和硅质岩层位控制。

4 结论与展望

近年来的地质找矿勘查表明，阿尔金、北祁连山和东昆仑地区的沉积型锰矿找矿工作取得了突破性进展，从空间分布特征看，这些锰矿均沿柴达木盆地周缘展布。区域沉积锰矿成矿有 3 个期次，主要包括中元古代、新元古代和早古生代，其中中元古代和早古生代锰矿的成矿潜力最大。这3期成矿均与原特提斯洋的构造演化密切相关。

区域黑色页岩（岩系）是重要的矿源层和容矿地层，主要包括富含炭质和有机质的泥页岩、粉砂岩和硅质岩的岩石组合，大型锰矿明显受炭质页岩和硅质岩互层控制。区域锰矿沉积环境以伸展背景下的大陆边缘裂陷盆地为主，细碎屑岩-碳酸盐岩建造是有利的沉积锰矿成矿条件。

在新发现的锰矿中，位于阿尔金成矿带的青砂沟锰矿已达大型规模，苦水泉锰矿为中型规模；位于东昆仑的三通沟北锰矿、洪水河锰矿、哈莉哈德锰矿规模也达中型以上。近年的地质勘查工作表明柴达木盆地周缘具有丰富的锰矿资源，是一个极具找矿前景的沉积锰矿集中区。

参考文献