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0 引言
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南华纪大塘坡期锰矿主要分布于扬子地块东南缘黔湘渝毗邻区，近年来，该区域锰矿勘查取得了重大突破，新发现贵州松桃西溪堡、道坨、高地、桃子坪 4 个隐伏超大型锰矿床和湖南花垣、重庆秀山等一批大中型锰矿床（周琦等，2016a；张遂等， 2018）。鄂西地区与上述区域均位于Rodinia超大陆裂解背景下形成的南华裂谷盆地内，具有相似的成矿地质背景，但在锰矿成矿控制条件、成矿特征等方面存在一定的差异（周琦等，2016b，2017；杨宏伟等，2017；杜远生等，2023）。鄂西南华系大塘坡组锰矿广泛发育，目前在神农架、长阳、鹤峰等地均有发现，以长阳古城锰矿规模最大且最为典型，因此，鄂西南华系锰矿也称为“古城式”锰矿。2013 年以来，湖北省地勘基金先后在宜昌长阳、恩施鹤峰、神农架等地设置锰矿整装勘查、矿产调查等项目，新增加了锰矿资源储量，取得了较大找矿突破（刘海等，2020①）。
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以往勘查和研究表明，当前鄂西地区南华系锰矿重点找矿方向为埋藏于地下一定深度的全隐伏锰矿床，因含锰岩系厚度变化大、矿层与围岩物性差异小、地表找矿标志不明显，深部找矿难度较大。从深部找矿预测方面而言，空间上显著的 Mn 富集差异强调了对该时期锰矿床成矿机理及成矿规律研究的必要性和重要性。前人研究重点主要在沉积环境与沉积相、成锰盆地分析、沉积盆地形成与划分等（王砚耕，1990；周琦等，2016b；杨宏伟等， 2017；刘海等，2020①；刘海等，2024），部分学者从地球化学的角度对区内锰矿沉淀形式、锰矿成因及古气候环境做过研究（谭满堂等，2009；赵小明等， 2011；张飞飞等，2013；吴黎军等，2019；李明龙等， 2019，2021；赵军等，2021，2023；曹文胜等，2022），关于鄂西地区南华纪锰矿成矿规律的研究较少（姚培慧，1991；祝寿泉，1999；付勇等，2014）。
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本文以鄂西长阳县胡家湾—樟木岩整装勘查区（东经111°01'10″~111°06'24″，北纬30°31'42″~30° 34'27″）典型锰矿床（古城、跑马坪）、代表性的沉积剖面及钻孔为研究对象，通过系统的岩石学、矿床地球化学分析，重点解析锰矿成矿物质来源和地球化学障，探讨锰的富集过程、富集规律及主控因素，总结成矿规律（李俊峰和胡伟，2021），建立成矿模式，分析大塘坡期沉积环境，结合以往勘查成果，分析了长阳胡家湾—樟木岩一带找矿潜力，以期为该区锰矿勘查实现新的找矿突破提供科学建议，同时进一步提高鄂西地区以及扬子地块东南缘南华纪锰矿成矿机理与成矿规律的认识。
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1 成矿地质背景
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研究区大地构造位置处于上扬子地块东南缘长阳褶皱束东段，位于湘西—鄂西成矿带，属于神农架—黄陵背斜—鹤峰磷锰石墨成矿区。从锰矿形成时的岩相古地理来看，本区位于南华裂谷盆地 （Ⅰ级）神—长—鹤断陷盆地（Ⅱ级）之长阳断陷盆地内（杨宏伟等，2017）。区域内岩石地层除缺失侏罗系外，南华系—第四系均有出露。其中，震旦系和寒武系海相碳酸盐岩和碎屑岩广泛发育，南华系主要出露于胡家湾—樟木岩普查区及外围一定范围，其他地层零星出露（图1）。受加里东期及之后多期构造运动的影响，区域内发育一系列褶皱和断裂构造，使本区形成背向斜相间出现的构造线呈近东西向分布的长阳复式背斜，次级褶皱轴向呈北西—南东向或近东西向展布，平行相间排列，背斜轴部为南华系或震旦系，向斜核部为寒武系。两翼不对称，多南翼缓而北翼较陡，表现为箱状形态特征。褶皱构造往往控制了区域范围内沉积型矿产的分布，如流溪背斜轴部分布有古城锰矿、向家岭银钒矿、流溪钒钼矿等。断裂走向以北西向为主，次为北东向、东西向和近南北向，断裂对区内锰矿床后期保存及开采造成一定影响。岩浆岩不发育，仅局部可见少量新元古界板溪群变质岩。南华系大塘坡组是区内唯一含锰岩系，其岩性为灰黑色、黑色炭质页岩、含黄铁矿粉砂质泥岩、炭质泥岩、炭质砂质灰岩及炭质砂岩和碳酸锰矿层。含锰岩系各地发育程度相差较大。
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图1 研究区大地构造位置（a）及地质简图（b）（据杨宏伟等，2017修改）
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1—下寒武统天河板组；2—下寒武统石牌组；3—下寒武统牛蹄塘组；4—上震旦统灯影组；5—下震旦统陡山沱组；6—南华系南沱组；7—南华系大塘坡组；8—南华系古城组；9—南华系莲沱组；10—新元古界板溪群；11—主裂谷系断裂带；12—次级盆地支裂谷系断裂带；13—古大陆边界；14—Ⅳ级成锰断陷盆地；15—部分已施工钻孔；16—锰矿床；17—河流；18—研究区范围
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2 成矿特征
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2.1 含锰岩系空间分布特征
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含锰岩系大塘坡组为南华冰期中南沱冰期、古城冰期间冰期产物，它与上下冰碛层分别为平行不整合、整合接触。以长阳胡家湾—樟木岩勘查区 ZK2001钻孔为例说明其垂向上地质特征（图2），含锰岩系均呈黑色，局部含碳量较高，普遍含浸染状黄铁矿，岩性主要为泥岩、页岩和粉砂质泥岩，Mn在含锰岩系中、下部相对富集。
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根据已有勘查成果，长阳地区含锰岩系零星出露，主要见于古城锰矿、张家窝子、张家湾等地，以古城矿区出露较好。区内含锰岩系分布区域可分为两部分：古城矿区及外延部分（古城盆地）以及新发现的跑马坪盆地。受古地壳运动影响，含锰岩系呈现凹凸起伏变化，其中古城盆地最厚达 19.54 m，一般为 12～14 m，跑马坪盆地含锰岩系最厚为 15.51 m，一般8～12 m（图3）。
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古城盆地含锰岩系总体为长轴呈东西向展布的似层状透镜体，长宽较稳定，东西长2850 m，南北宽约 1600 m，总体产状平缓，倾角一般 3°～14°，面积约 4.9 km2，见矿钻孔（Mn≥15%）含锰岩系最薄 4.42 m，最厚 19.54 m，平均 11.81 m。跑马坪盆地含锰岩系整体呈三角形展布，为层状透镜体夹于冰碛岩中。含锰岩系产状平缓，倾角 5°～23°，平均 14°，向南西产状有变陡趋势，东西长 2400 m，南北宽2000 m，面积约 4.7 km2，含锰岩系厚度 1.91～15.51 m。其中 ZKP02孔含锰岩系厚度达到 15.51 m，位于含锰岩系发育范围的中心，厚度最大，含锰岩系呈现中间厚向四周变薄或尖灭的特点。
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图2 研究区含锰岩系垂向上地质特征及锰含量特征
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图3 长阳胡家湾—樟木岩一带已控制含锰岩系厚度等值线图
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1 —等值线及厚度值；2—钻孔位置、编号及含锰岩系厚度值
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2.2 典型矿床特征
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研究区已有 1 处中型规模锰矿床（古城），位于研究区中部古城村一带。古城锰矿所处的古构造位置为长阳断陷盆地古城凹陷，区内断裂构造较简单，呈北西向展布，矿区出露地层有第四系、震旦系和南华系，古构造和地层控矿明显，锰矿赋存于南华系大塘坡组（含锰岩系），有多个赋矿部位，共划分出 10 个矿体，其中Ⅰ号矿体为主矿体，位于含锰岩系中部略偏下部位（图4）。矿体呈层状、似层状产出，东西长约2025 m，南北宽约1550 m，平面积约 1.19 km2。矿层（体）倾向北或北东，走向近东西，倾角 2°～16°，平均 7°。矿体已控制部分矿层底板标高 391.11～214.82 m，以陈家湾以北四户坪一带埋藏较深，一般在 200 m 左右，最大埋深为 246.26 m； 向北西埋深减小，在矿区南部陈家湾及北西部周家湾一带出露于地表，埋深为0 m。矿层（体）较连续，分布面积大，具南东厚北西薄的特点。矿层最大厚度 6.19 m，最小厚度 0.70 m，平均厚度 2.41 m。锰品位含量也相对较稳定，最高 Mn 品位 22.52％，最低 15.20％，平均 18.67％。矿石主要矿石矿物为碳酸锰矿（MnCO3），一般单体粒度在 0.002～0.007 mm，常以隐晶粒状，团块状（椭圆-透镜状）或扁豆状、藕节（条带）状等各种集合体呈定向排列产出，集合体大小在 0.05～2 mm，其次有少量硬锰矿、软锰矿；脉石矿物有石英、长石、方解石、岩屑磷灰石、水云母及炭质等。锰矿石具胶结结构、磷片粒状结构、不等粒粒状结构，块状、条带状构造。矿层顶底板均为黑色粉砂质泥岩（王建雄等，2017②）。
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图4 古城锰矿3号勘探线剖面及Ⅰ号矿体剖面形态图
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1—泥质白云岩；2—泥质灰岩；3—细晶灰岩；4—白云岩夹页岩；5—冰碛砾岩；6—锰矿体；7—下冰碛层；8—震旦系灯影组；9—震旦系陡山沱组上段；10—震旦系陡山沱组下段；11—南华系南沱组；12—南华系大塘坡组；13—南华系古城组；14—南华系莲沱组；15—岩层产状
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2.3 含锰岩系岩石矿物成分与结构构造
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以新发现的跑马坪锰矿为例，矿区含锰岩系岩性主要为灰黑色、黑色含黄铁矿粉砂质泥岩，含锰炭质泥岩等。大塘坡组含锰炭质泥岩主要由含炭泥质组成，含少量石英，属典型的黑色岩系（范德廉等，1991），岩石呈黑色、灰黑色，鳞片微粒结构或泥质结构，条带状构造或块状构造（图5a、b），局部可见波状沉积构造（图5c）和锰质结核（图5d）。镜下可见纺锤状菱锰矿团块沿纹层分布（图5e）。条带状碳酸锰矿石呈隐晶质，微晶质菱锰矿与碳质混杂组成条带（黑色），与泥质条带相间（浅色），菱锰矿条带有藕节状膨缩现象（图5f）。
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为进一步研究菱锰矿、黄铁矿等矿物赋存形态，对区内碳酸锰矿石、含锰泥岩做了大量电子探针能谱分析。能谱显示黄铁矿主要有絮状、草莓状、自形、半自形、他形、包含等结构。其中草莓状结构（图5g）是黄铁矿主要的结构类型，呈现出大小不一的草莓状，每个草莓状颗粒由更小的黄铁矿颗粒组成，草莓状颗粒一般小于 10 μm，介于 3～8 μm。大量的石英、黄铁矿呈自形、半自形以及他形结构，镜下为较好的正方形、正六边形结构。菱锰矿主要为显微隐晶质结构（图5h、i），少量呈鱼籽状结构，结晶较好，近菱形。包含结构主要体现在石英、黄铁矿以及菱锰矿之间，可见黄铁矿中包含有石英颗粒，石英中包含有黄铁矿、菱锰矿（图5j）。黄铁矿、菱锰矿集合体呈条带状、团块状、透镜状构造，发育于黏土矿物之间。总之，长阳地区含锰岩系中含锰矿物主要为显微隐晶质菱锰矿，脉石矿物主要为黄铁矿、斜长石、方解石等，陆源碎屑以黏土矿物为主，含有少量有机质。
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图5 长阳地区含锰岩系岩石手标本及显微照片
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a—灰黑色条带状构造岩石；b—灰黑色块状构造岩石；c—波状沉积构造；d—锰质结核；e—纺锤状菱锰矿团块；f—藕节状膨缩现象；g—草莓状结构；h、i—显微隐晶质结构菱锰矿；j—石英中包含有黄铁矿、菱锰矿
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3 成矿控制条件
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3.1 锰质来源
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根据含锰岩系及顶底板岩性特征，对研究区 3 个钻孔所采集的样品均做了相同的分类，分别为南沱组冰碛岩、大塘坡组含锰泥岩、大塘坡组碳酸锰贫矿、大塘坡组菱锰矿、古城组冰碛岩，统计每一类岩性主量、微量和稀土元素含量平均值作为研究的基础数据（杨宏伟等，2016③）。
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通常情况下，陆源碎屑化学成分主要为 SiO2、 Al2O3，其含量可代表陆源碎屑的比例。对跑马坪盆地菱锰矿采集有代表性的样品做了主量元素测试 （表1），其中 SiO2、Al2O3含量较高，表示陆源碎屑部分所占比例较大，指示沉积水体深度相对较浅或者距离物源较近。将古城锰矿和跑马坪菱锰矿 MnO 与 Al2O3 含量绘制相关性图（点数 n＞5，具有代表性），数据显示菱锰矿中 MnO、Al2O3协同性较高，其中随着 MnO 的含量变高，协同性有变低的趋势，表明大塘坡组 Mn 质除了有陆源成分，还可能有其它来源，使得 MnO 含量变高，协同性变低的现象出现 （图6）。
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注：分析测试单位为澳实分析检测（广州）有限公司（2017年），单位为%。
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图6 区内锰矿床菱锰矿Al2O3与MnO相关性图
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a—PZK601菱锰矿；b—古城锰矿菱锰矿
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ZK1401 锰矿石 Nb/Ta 比值为 20.87（图7），大于原始地幔或球粒陨石的比值（17.4左右），更远大于大陆地壳的值 11~12（Taylor and McLennan，1985）或 12~13（Barthetal.，2000）。而 Zr/Hf 比值为 39.00，大于原始地幔或球粒陨石的比值而略接近于海水的比值，但小于海相水成的铁锰壳的 Zr/Hf比值 50~90 （Bau，1996）。另外 Y/Ho 比值为 28.65，与大陆地壳或原始地幔的Y/Ho比值较为接近，但高于海相水成的铁锰壳的 Y/Ho比值 17~25（Bau，1996），而与海底黑烟囱流体的 Y/Ho 比值 25~28（Bau，1999）更为接近。这些特征综合反映出“古城式”锰矿并非完全的海相沉积作用成因，成矿时有较强的海底热流作用参与（谭满堂等，2009）。
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本次对古城锰矿西侧跑马坪盆地 ZK2001、 ZK1401、PZK601孔进行了稀土元素分析，主要岩性有含锰泥岩、碳酸锰矿，以后太古代澳大利亚平均页岩（PostArchean Australia Shale，PAAS）标准化做 REE 配分模式。其中 δLa=LaN/（3Pr-2Nd）N、δCe=CeN/（2Pr-Nd）N、δEu=EuN/（0.67SmN+0.33TbN）、δY=2YN（Dy+ Ho）N、δGd=GdN/（2Tb-Dy）N、δLu=LuN/（2Yb-Tm）N，N为PAAS标注化以后的值（Bau，1996）。
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图7 ZK1401孔Nb/Ta（a）、Zr/Hf（b）、Y/Ho（c）比值与Mn含量相关图
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跑马坪盆地 ZK1401 孔含锰泥岩∑REE 平均为 180.1×10-6，碳酸锰贫矿∑REE 平均为 305.6×10-6。 PZK601 孔含锰泥岩∑REE 平均为 139.8×10-6，碳酸锰贫矿∑REE 平均为 303.1×10-6，菱锰矿∑REE 平均为284.9×10-6。ZK2001孔含锰泥岩∑REE平均为 271.0×10-6，碳酸锰贫矿∑REE 平均为 300.1×10-6。而古城锰矿菱锰矿∑REE 平均为 285.0×10-6，与跑马坪盆地菱锰矿∑REE 基本相同，都明显高于 PAAS 以及古元古代 kalahari 锰碳酸盐（Chettyand Gutzme，2012），低于现代海底锰结核（蔡毅华， 2002）
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跑马坪盆地 ZK1401 孔含锰泥岩 ∑ LREE/∑ HREE 平均值为 7.80，碳酸锰贫矿∑LREE/∑HREE 平均值为 7.26。 PZK601 孔含锰泥岩 ∑ LREE/∑ HREE 值为 6.60，碳酸锰贫矿∑LREE/∑HREE 平均值为 5.49，菱锰矿∑LREE/∑HREE 平均值为 5.82。 ZK2001 孔含锰泥岩 ∑ LREE/∑ HREE 平均值为 7.51，碳酸锰贫矿∑LREE/∑HREE 平均值为 6.01。古城锰矿菱锰矿∑LREE/∑HREE平均值为4.25，与跑马坪盆地相近，均与北美页岩值相近，表明古城锰矿、跑马坪盆地锰矿轻重稀土分异不明显。
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配分模式上，跑马坪盆地含锰泥岩没有特定的模式，少数钻孔呈现出左倾的特征，个别钻孔呈现为“帽式”配分特征。而跑马坪盆地、古城锰矿碳酸锰贫矿、菱锰矿则均呈现出“帽式”配分特征，轻、重稀土亏损、中稀土富集（图8c）。
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图8 扬子陆快周缘典型锰矿稀土元素PASS标准化配分模式图
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a—湖南古丈锰矿；b—重庆秀山锰矿；c—跑马坪PZK601锰矿；d—湖北古城锰矿
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鄂西长阳地区锰矿稀土元素配分模式主要特征：①稀土元素总量大，接近或者高于 PAAS 页岩，明显高于南非古元古代 kalahari锰碳酸盐岩和新元古代晚期的盖帽碳酸盐岩；②PAAS 标准化稀土元素配分模式图上呈现出一定程度的中稀土富集，稀土元素的配分模式明显有别于现代海水；③与现代海底铁锰结壳相似，具有明显的 Ce 的正异常，没有明显的 Y 异常。对比发现，长阳地区锰矿与湖南古丈锰矿、重庆秀山锰矿稀土元素特征相似，均呈现上述 3 个明显的特征，表明扬子地块周缘大塘坡式锰矿稀土元素特征具有相似性（图8）。
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通过对长阳地区典型锰矿微量元素、稀土元素地球化学分析，结合前人研究成果（谭满堂等， 2009）以及研究区锰矿石产出特征，并与扬子地块周边锰矿特征对比，认为长阳地区大塘坡式锰矿锰质来源与扬子地块周边其他典型锰矿具有一定的相似性，均受南华裂谷盆地的次级断陷盆地控制，锰质主要来源于地壳深部，但从矿床野外地质特征方面来看又表现出明显的差异，如研究区锰矿石中并未见到沥青质气泡以及古天然气渗漏而出现的特征的沉积构造等（周琦等，2017），认为研究区锰质表现为多来源，既有陆源来源，也有热水来源，并以后者为主。
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3.2 沉积环境
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3.2.1 古构造环境
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古构造是区内锰矿形成的重要条件，控制着锰矿的产出和空间分布（张连昌等，2024）。前人对黔湘渝毗邻区南华纪武陵裂谷盆地结构与锰矿成矿的关系研究表明，南华裂谷盆地（Ⅰ级）控制华南地区南华纪锰矿成矿区，次级裂谷盆地（Ⅱ级）控制锰矿成矿带，Ⅲ级断陷（地堑）盆地控制形成锰矿成矿亚带，Ⅳ级断陷（地堑）盆地控制形成锰矿床（周琦等，2016b；王萍，2020）。研究区位于扬子地块东南缘神—长—鹤断陷盆地（Ⅱ级）之长阳断陷盆地（Ⅲ 级）内（图1），根据已有的勘查和研究成果，在长阳断陷盆地内划分出跑马坪凹陷、古城凹陷、杨树坳凹陷和黄家坪凹陷等Ⅳ级断陷盆地，分别控制了区内跑马坪锰矿、古城锰矿等主要锰矿床的产出和分布。
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3.2.2 大塘坡期岩相古地理
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长阳背斜大塘坡组平行不整合于古城组之上，主要为黑色薄层状粉砂质泥岩、含锰质页岩与菱锰矿互层的岩石组合，为还原环境下的局限浅海陆棚盆地相。含锰岩系厚度变化为 0～19.54 m，厚度最大的地区为当时的沉积中心，通过分析跑马坪、古城、杨树坳以及三渔冲等地含锰岩系的分布，发现含锰岩系沿近东西向展布，基本与天阳坪古断裂走向平行。杨溪古断裂、天阳坪古断裂均为逆冲推覆断裂，区内由北东向南西地貌特征应为阶梯状，两条断裂带间形成类似于前陆盆地的沉积区，局部形成聚锰的断陷盆地（张予杰等，2020；邹光均等， 2020）。该期古地貌格局为靠近断裂带附近较高，研究区中部较低，局部有隆起。而在大塘坡期出现过短暂的海侵，海侵方向为北东向，因此沿北东向海侵通道应为寻找成锰盆地重要靶区（图9）。
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3.2.3 古氧化还原条件
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V、Ni元素在不同的氧化还原环境中沉淀机制不同，V 更易在氧化条件中沉淀，而 Ni 则在还原环境中被析出（石创等，2020），因此，在还原环境下，沉积水体中 V 的含量在 V、Ni 总含量占比更高。多数学者认为，V/（V+Ni）>0.84 时，沉积水体处于强还原环境中，V/（V+Ni）<0.6时，沉积水体处于氧化环境 （Jones and Manning，1994；Wignall and Twitchett， 1996）。长阳地区大塘坡组含锰泥岩、碳酸锰贫矿、菱锰矿微量元素分析统计（表2）显示，V/（V+Ni）值处于 0.67~0.74，结合本区岩相古地理研究，大塘坡期沉积为黑色岩系（有机碳含量2%~5%），锰主要以碳酸锰的形式产出，未见处于氧化界面附近沉积锰矿中出现的褐锰矿和水锰矿，且普遍有草莓状黄铁矿出现，认为本区锰矿应形成于贫氧-还原的环境。
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4 成矿规律
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4.1 时空分布规律
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鄂西长阳胡家湾—樟木岩一带锰矿形成于新元古代Sturtian冰期和Marinoan冰期之间的间冰期，起止时间约为 660~650 Ma（Zhao and Zheng，2011； Bao，2016），即南华纪大塘坡期。空间分布上受断陷盆地控制，主要分布于Ⅳ级成锰断陷盆地内，如北西向展布的跑马坪凹陷、古城凹陷、杨树坳凹陷和黄家坪凹陷控制了区内主要锰矿床的产出和空间分布。
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4.2 矿化富集规律
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区内含锰岩系为一套粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩及碳质页岩等碎屑岩建造，锰在泥岩和粉砂质泥岩中相对富集。锰矿层（体）与含锰岩系在厚度变化上具有一定的正相关规律，即含锰岩系厚度大且在产状变缓处锰矿层（体）厚度也大。当含锰岩系厚度大，但产状较陡时，矿层则不厚，如ZK78A含锰岩系厚 18.05 m，而工业矿层（体）厚仅 1.42 m；在 ZK003 含锰岩系厚 11.34 m，而工业矿层厚达 1.86m；到 ZK504时，含锰岩系厚仅 10.31 m，而工业矿层 （体）厚为 3.04 m。因此，说明地层产状变缓为菱锰矿富集的有利地段，反之，产状变陡或产状变化频繁则对矿层富集不利。另外，当含锰岩系处于底板隆起区，富锰矿层（体）变薄或尖灭，甚至缺失。
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图9 长阳背斜大塘坡期岩相古地理图
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1—冰碛砾岩；2—磨拉石建造；3—剖面古断裂；4—平面古断裂；5—物源方向；6—海侵方向；7—实测洼地范围；8—推测洼地方位；9—剖面位置；10—推测隆起区范围
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注：分析测试单位为澳实分析检测（广州）有限公司（2017年），单位%。
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根据区内已施工钻孔分析数据，锰矿层（体）的厚度、品位与含锰岩系的厚度变化一般呈正相关关系，往往上冰碛层（南沱组 Z1n）对锰矿层起破坏作用，含锰岩系厚度太大或太小都不利于成矿，垂向上来看，Mn在含锰岩系中、下部相对富集。平面上来看，含锰岩系在Ⅳ级成锰断陷盆地中心处厚度最大，呈现中心厚向四周变薄或尖灭的特点，锰矿层厚度也具有一致的变化规律。
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锰矿层具三分结构的富集特征，在剖面上形成上、下为贫矿，中间为富矿的“两贫夹一富”的沉积富集特征，富矿带形成于沉积中心，其四周交替出现中、贫矿带，分带富集，与含锰岩系沉积厚度成一定的相关性。
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4.3 成矿机理及成矿模式
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区内锰矿形成于新元古代 Sturtian冰期和 Marinoan 冰期之间的间冰期（田孟等，2020；张遂等， 2022），为海相沉积型锰矿。南华纪大塘坡期，长阳胡家湾—樟木岩一带处于鄂中古岛陆棚边缘海状态，古陆边缘沉积物为浅海陆棚相，在海进过程中滨岸浅海盆地内沉积环境相对稳定，水平静、清洁，有利于锰质与碳酸盐矿物（方解石）和水云母等组成集合体在海盆中心沉积，这种古陆边缘或临近古陆沉积环境为锰矿的形成创造了条件。在这种近岸的静水盆地中，渗入海底的海水（可能混合其它来源水，如北部天阳坪断裂产生的海底火山热液） 在海底之下的岩石中循环升温，并获得以锰为主的成矿元素等，然后喷溢至较封闭盆地，在贫氧-还原的氧化还原环境及合适的物理化学条件下，以化学和生物化学方式快速沉淀成岩成矿。当含锰岩系沉积时，沉积盆地不断下沉并受到滞水-充水-滞水的过程，矿层则形成有多个矿体的成矿组合。通过对典型矿床和前期勘查成果的综合研究，建立了长阳胡家湾—樟木岩一带“古城式”锰矿成矿模式（图10）。
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图10 长阳胡家湾—樟木岩一带“古城式”锰矿成矿模式
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1—莲沱组中—细砂岩；2—莲沱组凝灰质砂岩；3—古城组冰碛砾岩；4—基底；5—含锰岩系；6—物质来源；7—海盆；8—古隆起；9—断层；10— 含Mn2+ 热液
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5 找矿潜力分析
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通过上述成矿规律的研究，总结古城式锰矿预测要素和预测模型（王阿特等，2024），矿产预测类型为沉积型矿产，选择模型区（典型矿床），构建预测变量，采用特征分析法（有监督分类模型），以南华系大塘坡组地层（面）、沉积相、已知矿床（点）、已知矿体分布（面）、Mn元素化探异常等5个要素作为预测要素必要条件，采用综合信息地质单元法进行预测单元的圈定（潘彤等，2020；徐巧等，2021；俞胜等，2022），圈定预测区并进行优选和分类（A、B、C 共3类）。在此基础上分析研究区找矿潜力如下：
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（1）“古城式”锰矿主要赋存于南华纪大塘坡期含锰岩系泥岩和粉砂质泥岩中，呈层状产出，在成锰断陷盆地中连续性较好。通过野外调查和前期勘查施工发现，研究区深部及周边含锰岩系仍较发育，岩相古地理、古构造等沉积环境条件有利，区内沉积型锰矿找矿潜力较大。
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（2）长阳跑马坪盆地为A类预测区，锰矿成矿条件好，地表有含矿系建造，有 Mn 分散流异常，在成矿有利岩相单元内，其东侧出露有古城锰矿床。该预测区预测锰矿延深 500 m，已查明资源量 1300 万 t，预测资源量1000万 t。
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（3）近年来已完成胡家湾—樟木岩一带约 29 km2 的锰矿普查工作，累计查明锰矿石推断资源量和潜在矿产资源共计 1075.3 万 t，达到中大型锰矿床规模，结合前期勘查施工的 ZKP702 孔以及长阳背斜岩相古地理研究，认为“古城式”锰矿在胡家湾—樟木岩一带以西（跑马坪盆地西侧）仍有较大的找矿潜力，该区域可作为湖北省大塘坡式锰矿勘查的重点区。
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6 结论
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（1）胡家湾—樟木岩一带通过普查工作累计查明锰矿石推断资源量和潜在矿产资源共计 1075.3 万 t，达到中—大型锰矿床规模。南华纪锰矿的形成主要受锰质来源、沉积环境等因素的控制。锰质表现为多来源，既有陆源来源，也有热水来源，并以后者为主，锰质运移至较封闭的Ⅳ级成锰断陷盆地内局限浅海陆棚盆地相，在贫氧-还原的氧化还原环境及合适的物理化学条件下，以化学和生物化学方式快速沉淀成岩成矿。沉积盆地不断下沉并受到滞水-充水-滞水的过程形成有多个矿体的成矿组合。
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（2）锰矿层具三分结构的富集特征，在剖面上形成上、下为贫矿，中间为富矿的“两贫夹一富”的沉积富集特征，平面上，富矿带形成于盆地沉积中心，其四周交替出现中、贫矿带，分带富集，与含锰岩系沉积厚度呈正相关关系。
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（3）区内深部及周边含锰岩系仍较发育，岩相古地理、古构造等沉积环境条件有利，综合研究认为“古城式”锰矿在胡家湾—樟木岩一带以西（即跑马坪盆地西侧）仍有较大的找矿潜力，该区域可作为湖北省大塘坡式锰矿勘查的重点区。
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注释
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① 刘海，杨宏伟，范玖琳，郭威，陈松林，裴明松，宋澄尘，陈梦杰，王腾，程林.2020. 湖北省长阳县胡家湾—樟木岩矿区锰矿普查报告[R]. 宜昌：湖北冶金地质研究所（中南冶金地质研究所）.
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② 王建雄，陈积岩，张继纯，冀学斌.2007. 湖北省长阳县古城锰矿区（截至 2007年 6月）资源储量重算地质报告[R]. 宜昌：宜昌地质矿产研究所.
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③ 杨宏伟，刘海，郭威，张清才，范玖琳，陈梦杰，江涛，王腾.2016. 湖北省西南部南华系“古城式”锰矿成锰盆地分析与找矿预测研究报告[R]. 宜昌：中南冶金地质研究所.
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摘要
鄂西长阳胡家湾—樟木岩一带位于扬子地块东南缘南华裂谷盆地神—长—鹤断陷盆地内，南华纪含锰岩系较发育，锰矿成矿地质条件优越，相继发现了古城锰矿、跑马坪锰矿等大中型锰矿。本文在详细的矿床学、地球化学工作基础上，对区内锰矿成矿规律进行了系统总结，结合前期勘查成果，分析了锰矿找矿潜力，指出了研究区锰矿找矿有利地段。结果表明，锰质表现为多来源，既有陆源来源，也有热水来源，并以后者为主，锰矿应形成于贫氧-还原的环境。锰矿层具三分结构的富集特征，在剖面上形成上、下为贫矿，中间为富矿的“两贫夹一富”的沉积富集特征，平面上，富矿带形成于盆地沉积中心，其四周交替出现中、贫矿带，分带富集，与含锰岩系沉积厚度呈正相关关系。综合研究认为“古城式”锰矿在胡家湾—樟木岩一带以西仍有较大的找矿潜力，对于已知锰矿床深边部及外围实现找矿突破具有一定的指导意义。
Abstract
The Hujiawan-Zhangmuyan area of Changyang, Western Hubei Province, is located in the Shenchang He fault basin of the Nanhua Rift Valley on the southeastern edge of the Yangtze Block. The Nanhua Period manganese rock system is relatively developed, manganese deposits have superior geological conditions for mineralization, and large and medium-sized manganese deposits such as Gucheng manganese deposit and Paomaping manganese deposit have been discovered successively. On the basis of detailed mineral deposit and geochemical work, the metallogenic regularity of manganese deposits in this area is systematically summarized. Based on the previous exploration results, analyzed the prospecting potential of manganese ore, identifiedfavorable areas for manganese ore exploration in the research area. The results show that manganese comes from many sources, including terrestrial source and hot water source, and the latter is the main source. Manganese ore should be formed in an oxygen deficient reducing environment. The manganese ore bed has the enrichment characteristic of the trisection structure, in the section, the upper and the lower are the lean ore, the middle is the rich ore "Two lean and one rich" sedimentary enrichment characteristic, in the plane, the rich ore belt forms in the basin sedimentary center, the middle and poor ore belts occur alternately and are enriched by zonation, which has a positive correlation with the sedimentary thickness of the manganese bearing rock series. Comprehensive study shows that "Gucheng Type" manganese ore in Hujiawan-Zhangmuyan area west of the greater prospecting potential, it has certain guiding significance for achieving breakthroughs in mineral exploration in the deep and peripheral areas of known manganese deposits.
