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黔东北铜仁市松桃地区是我国锰矿分布最为集中的区域之一,锰矿远景资源储量达1×109t,占全国锰矿总资源储量的十分之一。锰矿床主要分布于松桃县孟溪-冷水溪-乌罗一带,主要属于沉积型锰矿床。在系统总结前人研究成果的基础上,本论文通过对黔东北铜仁市松桃地区南华系下统大塘坡组下部含锰岩系进行系统的野外调查、剖面测制和典型锰矿床解剖以及室内综合研究等工作,并运用沉积相分析以及地球化学和电子探针等分析测试手段,系统查明本区含锰岩系的沉积环境特征和锰矿成因,主要取得了以下几点新的认识和新成果: 1.黔东北松桃地区聚锰沉积盆地中,南东侧孟溪镇龙头山至冷水溪镇徐家河一带与北西侧石梁镇凉风坳-乌罗镇李家湾-冷水溪镇杨家湾一带的沉积序列存在明显区别。有矿地区与无矿地区最主要的区别在于含锰岩系下部铁丝坳组中是否出现中-厚层的纯石英砂岩,纯石英砂岩的出现且岩石中发育有较大型的交错层理,表明沉积环境为浅水、水动力较强,不利于锰矿的沉积。此外,在含锰岩系中,含矿性较好的地段夹有较多的碳酸盐岩夹层或透镜体,且见有凝灰岩或凝灰质粘土岩伴随分布,含矿性不好的的部位凝灰岩或凝灰质粘土岩较多,说明锰矿的产生与火山活动有密切的联系。 2.对典型锰矿床的解剖研究表明,本区锰矿床的锰矿石主要结构有泥晶结构、砂屑结构、碎裂结构等;主要构造有块状构造、条带状构造和鲕粒球状构造等。主要矿物为菱锰矿和钙菱锰矿,主要脉石矿物为锰白云石、锰方解石、黄铁矿、石英等。 3.矿物学和矿物化学研究显示,锰矿石中常含有草莓状的黄铁矿,揭示锰矿形成时的沉积环境处于还原条件;通过对锰矿物Mn/Fe比值的研究表明,锰矿床中锰矿物属于成岩成因类型。此外,部分锰矿石中往往含有火山碎屑物,且 MnO2+FeO与CoO+NiO呈极差的负相关关系,与大洋锰结核中的正相关明显不同,表明锰矿床中大部分的Mn、Fe是非水成成因的,可能为陆源、火山和热液等成因。 4.主量元素特征分析结果表明,研究区岩矿石的形成与热水和生物活动有密切关系;研究区锰矿成矿环境为大陆边缘的构造活动地区;成矿物质来源具多源性质。 5.微量元素特征分析结果表明,锰矿石的Fe-Mn-(Cu+Co+Ni)×10判别图解以及Y/Ho、Nb/Ta和U/Th比值均指示研究区的锰矿具有热水沉积的特征;而V/(V+Ni)和 Sr/Ba比值则指示研究区锰矿床的形成环境属于浅海、干燥的还原环境;根据La-Th-Sc和 Th-Sc-Zr/10构造环境判别图解,研究区属于被动大陆边缘环境,指示本区的锰矿物质来源于被动陆边缘环境。 6.稀土元素特征分析结果表明,研究区岩矿石的重稀土元素和轻稀土元素分异较明显,总体显示出HREE相对亏损而LREE相对富集的特征,并具Eu和Ce弱的正异常,δ Ce值特征指示研究区处于大陆边缘构造环境;而La/Yb—ΣREE和La/Yb—Ce/La判别图解显示,本区岩矿石的形成过程受到了热水沉积和正常海水沉积的混合影响。各种构造环境判别图解得出成矿物质主要来源于火山弧,火山作用影响锰矿的形成。