“大塘坡式”锰矿成因研究评述

中国南方南华纪大塘坡早期是重要的锰矿成矿期。20世纪50年代末贵州省地矿局103地质大队在贵州松桃大塘坡地区的南华纪早期地层中率先发现菱锰矿床以来，先后发现和探明了松桃杨立掌、大屋，湖南花垣民乐、重庆秀山小茶园、革里坳等一批大中型锰矿床，使黔、渝、湘“三角”地区成为我国最重要的锰矿资源富集区之一。同时，鄂、桂、赣等省(区)的南华系大塘坡组或相当地层都见有菱锰矿分布，故把产于南华系大塘坡组底部黑色岩系中的菱锰矿床，称为“大塘坡式”锰矿。因此，该类型锰矿在华南地区分布广泛。关于“大塘坡式”锰矿的成因，前人作过较多研究，主要集中在20世纪80年代。但一直存在热水成因、生物成因或化学成因的争议。

1984年，高兴基等对松桃地区南华系早期锰矿成矿条件及找矿方向进行了较为详细的研究，分别从岩相古地理、沉积环境分析、矿床地球化学、成矿机理等方面进行了研究，提出锰质来源于海底火山，并进行了成矿预测［81］。

1985年，王砚耕、王来兴等，运用多重地层划分的概念，对本地区南华系大塘坡组进行详细研究，进一步查明了该地区大塘坡组的空间分布和变化情况。并运用沉积学的有关理论，对大塘坡时期的沉积环境进行了研究，认为属海相深水环境，菱锰矿富集于成岩阶段，是继黄铁矿形成之后经还原而成的。并认为氧化锰转变为碳酸锰的全过程中，有机质起了相当重要的作用［77］。

1990年，赵东旭认为“大塘坡式”锰矿的锰矿石是由菱锰矿内碎屑和碳泥质基质组成，提出菱锰矿内碎屑是浅水沉积环境中的锰质沉积物破碎而成。它们沿着盆地斜坡流入深水地区与碳、粘土和粉砂沉积在一起形成内碎屑菱锰矿。且认为一部分矿石有递变层理，具有浊流沉积特征［143］。

1992年，陈多福等提出该类锰矿产于具有高地热场的近岸盆地，锰矿为热水沉积的观点［112］;与此同时，刘巽锋等［93，144］则认为锰矿Si、Ba、Fe、Sr含量较低，而Ti、Al含量较高，这与热水沉积特征相矛盾，认为锰矿主要分布在浅水低凹地区，与潮坪沉积(藻坪)关系密切，属于藻类生物成矿。

2002年，杨瑞东等［145］通过对贵州松桃大塘坡期锰矿的碳、硫同位素和藻类化石的研究，认为南华纪大塘坡期锰矿是在700～695Ma全球性Sturtian冰期后形成，由于大气中含有很高的CO2与海洋中的Ca2+、Mn2+反应，造成大量CaCO3和MnCO3快速沉淀，形成“碳酸盐岩帽”(碳酸锰)所致的认识，即用“雪球地球”的观点进行解释。并认为冰期后没有形成世界分布的菱锰矿矿层，很可能是富锰环境分布有限，只有局部地区由于深大断裂和热水提供了大量的Mn2+，才有碳酸锰沉积。通过对大塘坡组藻类化石研究，认为在含锰矿的层位，藻类化石很少，而锰矿层上下，微体藻类化石都很丰富，提出锰矿成矿与藻类关系并不那么密切的观点。

杨绍祥等［84］认为在南华纪早期，该地区地壳拉张裂陷发育，形成了一系列裂陷槽或地堑盆地并引发大规模的海底火山运动，喷发中心区分布于湘西南—湘中一带。在花垣、凤凰、古丈等地沿深断裂带也有裂陷槽分布，并在裂陷槽或地堑盆地中形成了一些规模大小不等的民乐式锰矿床(点)。根据矿床的成矿作用和成矿的全过程建立了矿床的成矿模式:提出火山喷发时，锰质和细粒火山物质迅速堆积成为含锰的凝灰质沉积物，由于火山派生的气液或被气液烘热的海水进一步溶滤这些疏松的沉积物，使含锰物质富集起来并运移到该区最合适其停集的裂陷槽中沉积下来富集形成了锰矿床。因此，该区的锰矿属离火山喷发中心较远的海底火山喷发—沉积锰矿床。

从上述前人研究成果可知，彼此认识之间存在很多矛盾:如从有机质含量很高，菱锰矿产于黑色岩系之中等因素分析，菱锰矿的形成环境肯定是较为封闭的还原环境;从主要发育水平层理、纹层状等沉积构造，下伏的两界河组和铁丝坳组中存在的“落石”等冰水沉积构造分析，菱锰矿的形成环境是较深的。但菱锰矿中又发现很多生物(主要是微生物、藻类)特征，似乎其形成又是较浅的环境。因此，该类型锰矿一直存在深水沉积与浅水沉积的矛盾。为解决这一矛盾，刘巽锋等［93］提出了海湾和泻湖潮坪沉积(藻坪)的浅水沉积为主的观点;王砚耕等则认为菱锰矿属海相深水环境，但菱锰矿是富集于成岩阶段［77］;赵东旭认为一部分矿石有递变层理，具有浊流沉积特征出发，提出了一个折中的观点，认为菱锰矿是浅水环境中沉积，然后它们沿着盆地斜坡流入深水地区与碳质、粘土和粉砂沉积在一起形成内碎屑菱锰矿［143］;杨瑞东等认为锰矿成矿与藻类关系并不密切，提出在含锰矿的层位，藻类化石很少，而锰矿层上下，微体藻类化石都很丰富。采样用“雪球地球”形成“碳酸盐岩帽”的观点解释锰矿形成［145］。从而回避锰矿浅水与深水沉积的争论。

关于锰质来源，主要有大陆风化来源、海底火山来源、渗流热卤水来源或多来源等观点。

因此，“大塘坡式”锰矿的成因和形成环境一直未能形成较为统一的认识。在系统分析研究现代天然气渗漏———冷泉和冷泉碳酸盐岩的理论中得到启示，将今论古，特别是菱锰矿中具有较为典型的天然气渗漏的结构、渗漏构造和冷泉碳酸盐岩矿物特征及碳同位素负偏、异常高的硫同位素值、有机地球化学特征，本人提出的古天然气渗漏导致菱锰矿形成的冷泉碳酸盐岩的成岩成矿的概念模式，是“大塘坡式”锰矿研究的重要进展，不但发现了古老的冷泉碳酸盐岩，较好地解决了锰矿的深水沉积与浅水沉积的矛盾，而且叩开了天然气渗漏导致金属成矿研究的大门，可望形成一新的边缘学科。