“大塘坡”锰矿成因评述
1984期间,高兴基等人分别从岩相古地理、沉积环境分析、矿床地球化学和成矿机制等方面对松桃地区早期南华锰矿的成矿条件及找矿方向进行了详细研究,提出锰来自海底火山,并进行了成矿预测[81]。
从65438到0985,王、王来兴等。应用多重地层划分的概念,对该区南华系大塘坡组进行了详细研究,进一步查明了该区大塘坡组的空间分布及变化。运用沉积学理论,对大塘斜坡期的沉积环境进行了研究,认为其属于海洋深水环境,菱锰矿在成岩阶段富集,黄铁矿形成后还原。认为有机质在氧化锰到碳酸锰的整个过程中起着非常重要的作用[77]。
在1990中,赵认为“大塘坡”锰矿由软锰矿内部碎屑和碳质泥质基质组成,并提出软锰矿内部碎屑是在浅水沉积环境下被锰矿床破碎的观点。它们沿盆地斜坡流入深水,与碳、粘土和淤泥一起沉积,形成内部碎屑菱锰矿。认为部分矿石具有渐变层理和浊积岩沉积特征[143]。
在1992中,陈多福等人提出了该类锰矿沉积于地热场较高的近海盆地,锰矿沉积于热水中的观点[112];同时,-冯等人[93,144]认为锰矿中硅、钡、铁、锶含量低,而钛、铝含量高,与热水沉积特征相矛盾,认为锰矿主要分布于浅水低洼地,与潮坪沉积(藻坪)关系密切,属于藻类生物成矿。
2002年,杨瑞东等人[145]对贵州松桃大塘斜坡期锰矿的碳硫同位素和藻类化石进行了研究,认为南华纪大塘斜坡期锰矿形成于700 ~ 695 Ma的全球Sturtian冰川作用之后,由于大气中CO2含量较高,与海洋中的Ca2+和Mn2+发生反应,大量CaCO3和MnCO3迅速沉淀,形成了”。认为冰期后没有菱锰矿矿床分布于世界各地,这很可能是由于富锰环境分布有限,只有局部地区因深大断裂和热水提供的大量Mn2+而有碳酸锰矿床。通过对大塘坡组藻类化石的研究,认为含锰层位中藻类化石较少,但含锰层位上下有丰富的显微藻类化石。指出锰矿化与藻类的关系并不密切。
杨等人[84]认为,南华早期,该区地壳拉张和裂谷作用发育,形成一系列裂陷槽或地堑盆地并触发大规模海底火山运动,喷发中心分布在湘西南-湘中地区。沿深断裂带在花垣、凤凰、古丈等地也有坳拉槽分布,在坳拉槽或地堑盆地中形成了一些大小不一的民乐锰矿床(点)。根据成矿的全过程,建立了该矿床的成矿模式。指出火山喷发时,锰和细火山物质迅速堆积成含锰凝灰质矿床。由于火山衍生的气液或被气液加热的海水进一步淋滤这些松散的沉积物,使含锰物质富集并搬运到最适合它们停留的裂陷槽,沉积富集形成锰矿床。因此,该区锰矿属于海底火山喷发-远离火山喷发中心的沉积型锰矿。
从以往的研究成果可以看出,两者之间存在诸多矛盾:如从黑色岩系中有机质含量高、菱锰矿产出等因素分析,菱锰矿的形成环境必然是一个相对封闭的还原环境;通过对水平层理、条痕等沉积构造和下伏的两界河组、铁索组落石等冰水沉积构造的分析,菱锰矿的形成环境为深部。但在菱锰矿中发现了许多生物学特征(主要是微生物和藻类),似乎是在浅层环境中形成的。所以这类锰矿一直存在深水沉积和浅水沉积的矛盾。为了解决这一矛盾,-冯等人[93]提出了海湾和泻湖的潮滩(藻滩)以浅水沉积为主的观点;王等人认为菱锰矿属于海洋深水环境,但菱锰矿在成岩阶段富集[77];赵认为部分矿石具有递变层理和浊积岩沉积特征,提出菱锰矿沉积于浅水环境,然后沿盆地斜坡流入深水,与碳、粘土、粉砂沉积形成内部碎屑菱锰矿的折中观点[143];杨瑞东等人认为锰矿化与藻类关系不密切,提出含锰层位中藻类化石很少,但含锰层位上下有丰富的显微藻类化石。取样用“雪球地球”形成“碳酸盐帽”的观点解释锰矿的形成[145]。从而避免锰矿浅水沉积和深水沉积的争论。
关于锰的来源,主要有大陆风化源、海底火山、渗透热卤水源或多种来源。
因此,“大塘坡”锰矿的成因和形成环境一直没有统一的认识。受现代天然气渗漏理论——冷泉和冷泉碳酸盐岩的系统分析启发,本文将探讨天然气渗漏的典型构造、冷泉碳酸盐岩的渗漏构造和矿物特征、碳同位素负向、硫同位素异常高值和古时期特别是菱锰矿中的有机地球化学特征,以及古天然气渗漏形成的冷泉碳酸盐岩成岩成矿的概念模式, 是“大塘坡”锰矿研究的重要进展,不仅发现了古老的冷泉碳酸盐岩,而且解决了锰矿深水沉积与浅水沉积的矛盾,打开了天然气泄漏导致金属成矿作用研究的大门,有望形成一门新的前沿学科。