摘 要 锰矿是我国战略性紧缺矿种,寻找锰矿尤其是富锰矿是我国地质工作者的迫切任务。在西昆仑造山带的西北段玛尔坎苏地区石炭纪沉积岩系中探明的大型碳酸锰成矿带,是我国近年最重要的富锰矿找矿新发现。然而,目前对该富锰矿带的成矿主要控制因素、形成机制及展布规律等地质问题的认识尚不深入,严重制约了该矿带深部及外围进一步找矿预测工作。从成矿地质背景入手,以典型锰矿床地质和地球化学特征的剖析为切入点,通过对比研究国内外典型锰矿的成矿特征,总结出西昆仑玛尔坎苏富锰矿带的控制因素主要包括伸展型边缘盆地、丰富多源的锰质来源、海洋氧化—还原界面的变化、有机质深度参与成岩成矿过程等;初步建立了“玛尔坎苏式”富锰矿的成矿模式,并提出了需要进一步研究的科学问题,这对丰富锰矿成矿理论及进一步找矿预测具有重要意义。
玛尔坎苏大型菱锰矿沉积机制及过程为:在伸展盆地边缘浅层水体因陆表水的大量注入而发生强烈氧化,伴随氧化还原界面的下降,海水中的Mn2+转化为Mn3+或Mn4+以锰的氧化物或氢氧化物形式沉淀(方程式1),锰的氧化物或氢氧化物沉淀之后被掩埋在缺氧带之下,在成岩过程中与有机物质相互作用,锰的氧化物或氢氧化物被还原而释放出Mn2+(方程式2);同时有机物质被锰的氧化物或氢氧化物以及硫酸盐氧化,并在有机质或微生物的参与下发生发酵作用产生部分CO32-;Mn2+与CO32-进一步结合沉淀形成了菱锰矿并被保存下来(方程式3)。主要化学反应过程如下:
氧化条件沉淀积累(氧化锰):
Mn4+ +0.502+H20=MnO2+2H+ (方程式1)
有机质参与下氧化物被还原(Mn2+):
CH2O+2MnO2+3H+=2Mn2++HCO3-+2H2O (方程式2)
进一步,Mn2+与CO2-结合(菱锰矿):
Mn2++HCO3-=MnCO3+H+ (方程式3)
——摘自《地质学报》2022年第9期