贵州新元古代锰、重晶石等矿床成矿系列及找矿突破
周琦1,2,6，袁良军1,3，吴冲龙1,4，陶平2，杨炳南1,3,6，张遂1,3，杜远生1,5，刘雨6，谢兴友1,3，陈启飞2，刘灵7
1 自然资源部基岩区矿产资源勘查工程技术创新中心
2 贵州省地质调查院
3 贵州省地质矿产勘查开发局一〇三地质大队
4 中国地质大学(武汉)地质信息科技研究所
5 中国地质大学(武汉)地球科学学院
6 贵州大学资源与环境工程学院
7 贵州省地质矿产勘查开发局一〇一地质大队
第一作者：周琦，博士，研究员。长期从事锰矿等矿产成矿规律与找矿预测研究。
贵州南华纪“大塘坡式”锰矿、震旦纪“大河边式”重晶石矿和“开阳式”磷矿全国闻名，其成矿规律和找矿突破成果业界高度关注。在新元古代末期Rodinia超大陆裂解背景下，南华裂谷盆地的形成演化与贵州大规模锰、磷、重晶石等成矿作用密切相关，在特定时空域内形成的有成因联系的矿床组合自然体。在黔东及毗邻区形成了松桃普觉、松桃高地、松桃道坨、松桃桃子坪等超大型锰矿床和全球最大的天柱大河边重晶石矿床；在黔中地区形成了全球著名的开阳式富磷矿和一批超大型磷矿床。研究认为，新发现的北西向中元古代基底中北北西向铜仁古裂谷是区域性导矿构造，在该裂谷与近东西向南华裂谷盆地同生断裂、次级地堑盆地交汇处形成含矿流体底劈通道，控制了系列超大型锰矿、超大型重晶石矿床的形成。文中对相关成矿作用及其区域成矿规律进行了论述，建立了新元古代锰矿、重晶石矿区域成矿模式，介绍了成矿模式在锰矿、重晶石矿勘查中的应用指导作用和取得的重大找矿突破成果。研究成果丰富了矿床学理论，具有找导锰矿、重晶石矿等矿产勘查实际意义。4.1.2 震旦纪南华裂谷盆地控制重晶石矿形成分布4.1.3 铜仁古裂谷与南华裂谷盆地联合控制锰矿重晶石矿形成分布矿床成矿系列是在地球存在的历史中，特定时空域内形成的有成因联系的矿床组合自然体。新元古代末期，在Rodinia超大陆裂解背景下，黔东及毗邻区发生锰矿、重晶石超大规模的成矿作用，形成了松桃普觉、松桃高地、松桃道坨、松桃桃子坪超大型锰矿床和全球最大的天柱大河边重晶石矿床。黔中地区发生磷矿超大规模的成矿作用，形成了全球著名的开阳式富磷矿和一批超大型磷矿床。根据《中国矿产地质志·贵州卷》(2021，出版中)，贵州南华纪“大塘坡式”锰矿、震旦纪“大河边式”重晶石矿和“开阳式”磷矿，归属于Pt3-Pz1-1上扬子中东部与新元古代至早古生代沉积作用有关的锰、磷、铁、镍、钼、钒、铀、稀土、重晶石、石膏、石盐、石灰岩、白云岩、砂岩、页岩气等矿床成矿系列。该矿床成矿系列包含两个亚系列：Pt3-Pz1-11黔北-黔东与新元古代至早古生代黑色岩系有关的重晶石、锰、磷、镍、钼、钒、铀、页岩气等矿床成矿亚系列；Pt3-Pz1-12黔北-黔东北与震旦纪-志留纪碳酸盐岩及碎屑岩沉积有关的石灰岩、白云岩、冶镁白云岩、页岩、砂岩等矿床成矿亚系列。Pt3-Pz1-11成矿亚系列，是Rodinia超大陆裂解背景下、南华裂谷盆地形成演化过程中，来自岩石圈深部的富含锰、钡、镍、钼、钒、铀、磷的流体，在特定的时间段，通过底劈通道(导矿构造)、系列同生断裂(配矿构造)上升至盆地中心(容矿构造)而形成，是通过流体成矿作用形成的有成因联系的矿床组合自然体，构成了全球矿床世界中的基本组成单元——“细胞”。本文以“每一个矿床成矿系列均是地球存在的时空域中唯一的一个不可分割的实体，由四个要素组成：特定的时间段、特定的地质构造环境、特定的成矿作用和由此形成的矿床组合自然体，是同时段、同地质构造环境、同成矿作用下形成的有成因联系的矿床组合自然体”成矿系列理论为基础，重点对Pt3-Pz1-Є11亚系列中的锰矿、重晶石矿矿床成矿系列进行讨论。Rodinia超大陆是从约820Ma开始的全球性大陆裂谷活动，最终导致超大陆裂解和南华裂谷的形成。南华裂谷是Rodinia超大陆裂解过程中的一幕，并先后发生了锰矿、重晶石矿等短时大规模流体喷溢沉积成矿作用(图1)。该裂谷一直延续到早古生代。南华裂谷盆地的闭合和陆内碰撞造山导致了华南板块的最终形成。图1 湘黔地区新元古代大地构造背景与锰重晶石磷矿主要矿床分布图
贵州南华裂谷盆地区和扬子地块区南华纪—震旦纪的地层系统和时空关系(图2)。在贵州的扬子地块区，南华纪地层大部缺失，仅在瓮安—铜仁一线有南沱组陆相-近岸海相冰碛岩地层。而南华裂谷盆地发育南沱组的海相冰碛岩地层。震旦纪全区地层均发育连续。扬子地块区靠近黔中古陆的开阳一带发育洋水组，底部由碎屑岩、含锰白云岩逐渐变为磷矿层，而黔中古陆东侧的瓮安一带陡山沱组发育盖帽白云岩—A磷矿—夹层白云岩—B磷矿的地层序列，其它地区为陡山沱组的白云岩。南华裂谷盆地的同期地层虽然仍称为陡山沱组，但和扬子地块与陡山沱组层型剖面(宜昌九龙湾剖面)均有岩性和岩相的差别。南华裂谷盆地的陡山沱组底部为白云岩或砂泥岩，上部为泥质岩和白云岩，总体为浅海－半深海的沉积组合，而扬子地块的陡山沱组为滨浅海白云岩和磷矿沉积。留茶坡组为半深海深海硅质岩和重晶石、钒、铀、磷沉积。图2 贵州南华纪—震旦纪地层对比图
贵州新元古代锰重晶石等矿床成矿系列，是新元古代至早古生代黑色岩系有关的锰、重晶石、磷、镍、钼、钒、铀、页岩气等矿床成矿亚系列，即Pt3-Pz1-Є11亚系列的重要组成部分。该矿床成矿系列形成，与Rodinia超大陆裂解背景下，南华裂谷盆地的形成演化密切相关，在特定时空域内形成的有成因联系的矿床组合自然体。中元古代末期(1300～1000Ma)全球形成Rodinia超大陆，而在新元古代后期(820～700Ma)超大陆裂解发生全球性裂谷作用。随着Rodinia超大陆的裂解，华南古大陆也发生裂解作用，形成南华裂谷盆地。新元古代南华纪时期，随着华南古大陆的进一步裂解，沿扬子地块大陆边缘发育一系列次级裂谷盆地。南华纪时期的南华裂谷盆地(I级)西段分别由武陵、雪峰次级裂谷盆地、天柱—衡山地垒三个Ⅱ级构造单元构成。武陵次级裂谷，由石阡—松桃—古丈、玉屏—芷江和溪口—小茶园3个Ⅲ级地堑和多个Ⅳ级地堑，以及多条同生断裂组成(周琦等，2016)。石阡—松桃—古丈Ⅲ级地堑是武陵次级裂谷(Ⅱ级)的裂陷中心，南华系的主要沉积物是陆源碎屑，其岩石地层单元自下而上为两界河组(Nh2l)、铁丝坳组(Nh2t)、大塘坡组(Nh2d)和南沱组(Nh3n)(图2)。这套地层由形成于Sturtian冰期、Marinoan冰期及其中的间冰期地层组成，也称成冰系，开始于716Ma，而结束于635Ma。岩心和露头资料表明，各组间均为连续沉积。该Ⅲ级地堑各Ⅳ级地堑均呈现下同步的粗→中细→上粗变化，构成完整的裂谷型充填序列。南华裂谷盆地演化过程中，约在664—667Ma，来自岩石圈深部的含锰流体沿底劈通道、同生断裂，在武陵次级裂谷盆地中的若干Ⅳ级地堑盆地中心发生了锰矿短时大规模流体喷溢沉积成矿作用，形成若干著名的“大塘坡式”大型-超大型锰矿床，菱锰矿体的赋存层位在南华系大塘坡组一段(Nh2d1)底部。黔东及毗邻区著名的“大河边式”重晶石矿床，同样受南华裂谷盆地结构控制。震旦纪时期，南华裂谷盆地进一步裂解、沉降，进一步形成多个震旦纪地堑盆地，这些震旦纪地堑盆地控制形成了“大河边式”重晶石矿。主要分布在贵州天柱、玉屏、镇远和湖南新晃一带。与“大塘坡式”锰矿相似，控制重晶石矿形成分布次级地堑盆地同样呈近东西向展布。富含重晶石等成矿物质的流体沿控制地堑盆地边界的同生断裂上升，发生重晶石矿短时大规模喷溢沉积成矿作用，形成了贵州天柱大河边、湖南新晃贡溪超大型重晶石矿床和贵州玉屏丙溪、镇远老文溪等重晶石矿床。关于重晶石的地层层位，产于震旦纪—寒武纪的留茶坡组硅质岩地层中，虽然多数人认为含重晶石的地层层位为寒武系底部，目前并不能排除属于震旦系顶部，有待进一步研究厘定。震旦纪时期，南华裂谷盆地进一步裂解和演化。扬子地块滨浅海碳酸盐岩和南华裂谷盆地深水泥质岩、硅质岩的沉积分异仍然存在。陡山沱期，由于南沱冰期逐步消融，沉积环境呈水体逐渐变深的趋势。扬子地块的黔中地区陡山沱组厚度较小，而南华裂谷盆地的黔东南地区陡山沱组沉积厚度较大。灯影期沉积分异更加明显，黔中地区以浅水碳酸盐岩为主，黔东南地区以深水沉积为主。贵州磷、镍、钼、钒、铀、页岩气等矿床形成，主要与震旦纪—寒武纪南华裂谷盆地演化相关。在靠近黔中古陆的开阳一带，陡山沱组为从底部的细砂岩、含锰白云岩变为磷矿层，灯影组为浅水白云岩。瓮安白岩地区，陡山沱组底部为1.5m左右的盖帽白云岩，之上为A磷矿、浅水白云岩夹层、B磷矿，灯影组为浅水白云岩。瓮安朵丁一带，陡山沱组为浅水白云岩和磷矿，灯影组为浅水白云岩。向南到台江戎因沟、镇远老文溪一带，陡山沱组地层加厚，底部为白云岩，向上以灰黑色泥质岩为主，夹暗色泥质白云岩，内具水平层理。之上灯影期相当地层留茶坡组为硅质岩和灰黑色泥质岩，水平层理发育，顶部具重晶石矿。由此向南到榕江、黎平一带，陡山沱组均为深水泥质岩、泥质白云岩，发育水平层理，老堡组主要为深水硅质岩夹泥质岩和泥质白云岩。因此，从黔中到黔东南陡山沱期—灯影期存在一个明显的浅水沉积和深水沉积的相变带，相变带的位置大致位于贵阳—松桃断裂一线。在南华裂谷盆地形成演化，即离散阶段成矿环境下，贵州新元古代—早寒武世主要形成了流体成矿作用有关矿床，具体包括Mn、重晶石、V、Ni、Mo、U、REE等矿床，流体成矿作用与海相化学生物化学沉积成矿作用共同形成的P、REE、I等矿床。在早古生代末期，逐渐转为海相碳酸盐岩及碎屑岩沉积成矿(石灰岩、白云岩、页岩、砂岩)。因此，贵州新元古代至早古生代与流体成矿作用、沉积作用有关的矿床整体上构成了一个成矿系列，即：Pt3-Pz1-1上扬子中东部与新元古代至早古生代沉积作用有关的锰、重晶石、磷、镍、钼、钒、铀、铁、稀土、石膏、石盐、石灰岩、白云岩、砂岩、页岩气等矿床成矿系列。该成矿系列细分为两个亚系列，即：(1)Pt3-Pz1-11黔北-黔东与新元古代至早古生代黑色岩系有关的重晶石、锰、磷、镍、钼、钒、铀、铁、页岩气等矿床成矿亚系列；(2)Pt3-Pz1-12黔北-黔东北与震旦纪-志留纪碳酸盐岩及碎屑岩沉积有关的石灰岩、白云岩、冶镁白云岩、页岩、砂岩等矿床成矿亚系列。成矿作用是矿床成矿系列划定的关键因素。根据陈毓川等(2006，2015)划分方案，成矿作用分成五类，即岩浆成矿作用、沉积成矿作用、变质成矿作用、表生成矿作用和流体成矿作用。其中表生成矿作用是从传统的沉积成矿作用中分出作为独立的一类，指在地表大气圈范围内风化淋滤等物理、化学、生物作用有关的成矿作用。而沉积成矿作用限于在水体中的成矿作用。流体成矿作用为新增，是指在地壳中与岩浆、变质作用无关的流体成矿作用，一般是中低温的含矿流体成矿。并指出贵州的锰矿、重晶石矿等，既有深部流体作用，又有沉积作用。贵州南华纪“大塘坡式”锰矿床被认为是一种新的锰矿床类型，即气液喷溢沉积型锰矿床，在成矿物质来源、成矿作用机制、成矿就位空间、矿石矿物成分和矿石相分带等主要矿床地质特征方面，均不同于传统的沉积型锰矿床以及表生风化型锰矿床。在研究总结“大塘坡式”锰矿床野外系列气液流体底劈喷溢构造特征的基础上，结合菱锰矿87Sr/86Sr比值低于0.7075，显示锰质与富锰气液流体较为强烈的深源属性。菱锰矿δ13C值集中在–7‰～–10‰，说明C来源稳定，具共同源区，与幔源碳同位素组成相似(–3‰～–9‰)。锰矿床中含锰岩系底部黑色碳质页岩的Mn/Cr微量元素比值约为40，反映了Cr、Mn共同来自深部的信息等，认为锰质可能来自岩石圈深部，应是“裂谷盆地—同生断裂—气液流体”三元共控的锰矿成矿作用下，来自深部富锰气液流体沿同生断裂，在次级裂谷盆地中心喷溢沉积作用而形成的菱锰矿矿床，建立了南华纪“大塘坡式”锰矿气液喷溢沉积成矿模式。该锰矿成矿系统由地内系统与表层系统耦合构成，深断裂、深部底劈通道与同生断裂系统，沟通连接地内系统与表层系统，构成一个锰矿气液喷溢沉积成矿系统。“大塘坡式”锰矿成矿作用与成矿特征可概括为：(1)新元古代Rodinia超大陆裂解，导致南华裂谷盆地开始形成，形成一系列的次级地堑盆地。(2)深部富锰气液流体，沿传输通道(如深部底劈构造、深断裂等导矿构造)上升，进入表层同生断裂以及次级地堑盆地系统，在各次级地堑盆地中心发生大规模喷溢沉积成矿作用，形成多个超大型锰矿床。(3)各喷溢口中心向外，形成中心相、过渡相和边缘相的同心环状分带。从中心相→过渡相→边缘相，依次出现气泡状富菱锰矿体→块状中品位菱锰矿体→条带状贫菱锰矿体的环带状矿石相分带，矿体品位、矿体厚度逐渐降低。同时，异常高的δ34S正值、δ13C负偏值也逐渐降低。(4)在中心相区，自下而上出现含锰白云岩透镜体→角砾状锰矿体→树枝状锰矿体→似层状气泡状富菱锰矿体→似层状条带状贫菱锰矿体→龟背构造碳质泥岩的积木式矿石相分带。贵州“大河边式”重晶石矿，受震旦纪—寒武纪时期南华裂谷的控制。对于该重晶石矿床的成因，虽然还有一些分歧，但越来愈多的证据表明，应属于海底热液喷流沉积型，其中可能有甲烷渗漏成因等。与“大塘坡式”锰矿类似，“大河边式”重晶石矿同样在“裂谷盆地—同生断裂—气液流体”三元共控的重晶石成矿作用下，来自深部富含重晶石以及Fe、V、Ni、Mo、U、P、REE等成矿物质的流体沿控制次级地堑盆地边界的同生断裂上升，在次级地堑盆地边部发生喷溢沉积作用而形成的重晶石矿床。该重晶石矿成矿系统由地内系统与表层系统耦合构成，深断裂、深部底劈通道与同生断裂系统，沟通连接地内系统与表层系统，构成一个重晶石流体喷溢沉积成矿系统。“大河边式”重晶石矿既受深部流体成矿作用控制，又受沉积作用影响。目前对于矿床中的重晶石颗粒状碎屑是如何沉淀的？其厚度变化规律如何？受到什么因素控制？有待进一步研究。在天柱寨脚重晶石矿精查的岩(矿)芯中，发现了较多的反映与水下重力流有关的沉积构造，如滑塌构造、碎屑流构造和浊流构造(周琦等，2021)。这正说明富含重晶石等成矿物质的流体，沿控制次级地堑盆地边界的同生断裂上升，在次级地堑盆地边部发生流体喷溢沉积作用后，再迁移至地堑盆地中心沉积的过程。水下重力流是较深水环境时常发生的事件沉积，常见于海底热流体喷溢沉积矿体中。通过盆地原型恢复，南华纪时期南华裂谷(I级)分别由武陵、雪峰两个次级裂谷盆地(II级)和其间的天柱—衡山地垒三个二级构造单元。武陵次级裂谷盆地由2个Ⅲ级地堑盆地、1个Ⅲ级地垒和若干个Ⅳ级地堑盆地组成。雪峰次级裂谷盆地原型是由1个Ⅲ级地堑盆地和5个Ⅳ级地堑盆地组成。南华裂谷盆地控制形成了华南南华纪锰矿成矿区，武陵次级裂谷控制形成了武陵锰矿成矿带。武陵次级裂谷盆地中的3个Ⅲ级地堑，即石阡—松桃—古丈地堑、玉屏—芷江地堑和溪口—小茶园地堑，分别控制形成了3个锰矿成矿亚带。其中，石阡—松桃—古丈锰矿成矿亚带的成矿作用最强烈，是武陵成矿带的核心。Ⅲ级、Ⅳ级地堑的边界断裂和基底断裂均为同生断裂，是深部含锰气液流体底辟喷溢到海底的通道，也是地内系统与地表系统的连接纽带，相当于矿床的“配矿构造”。每个Ⅲ级地堑包含着多个Ⅳ级地堑，Ⅳ级地堑的中心是菱锰矿体的赋存空间，相当于“容矿构造”，控制着松桃道坨、松桃普觉、松桃桃子坪、松桃高地等超大型锰矿床，以及松桃大塘坡、杨立掌、大屋等著名锰矿床的空间分布(图3)。图3 南华纪南华裂谷盆地原型(西段)与黔东地区锰矿床空间分布图
4.1.2 震旦纪南华裂谷盆地控制重晶石矿形成分布南华纪晚期至震旦纪时期，南华裂谷盆地继续发生裂解，整体下降进入接受沉积阶段。控制形成了震旦纪—寒武纪之交的超大规模的重晶石矿流体喷溢沉积成矿作用，形成了全球最大的天柱大河边超大型重晶石矿床等。(1)南华纪时期的天柱—会同—衡山地垒(II级)，在南华纪晚期开始整体下降接受沉积。如南华纪中期的两界河组+铁丝坳组厚度为0～5.31m，大塘坡组厚度仅为0～7.34m。但南华纪晚期的南沱组地层厚度明显增厚，达399～536m。由于南华裂谷盆地演化，特别是多条近东西向的同生断裂开始发育，并形成次级地堑盆地。如玉屏丙溪次级地堑、天柱大河边—贡溪次级地堑，玉屏、天柱及湖南新晃地区重晶石矿床以及菱铁矿、钒矿等则分别产于这些次级地堑中(图4)。从南华系南沱组开始、陡山坨组和留茶坡组的地层厚度异常增厚。在天柱大河边—贡溪次级地堑中，地堑具有北西侧厚度薄、南东侧厚度大的特征。图4 震旦纪南华裂谷盆地原型(西段)与黔东地区重晶石矿床空间分布图
(2)在天柱大河边—贡溪次级地堑中，陡山沱组厚度为：2.88～217m，其中：上覆留茶坡组有重晶石矿产出地段厚度为2.88～30m，无重晶石矿体分布地段的厚度为50～217m；留茶坡组厚度为0.7～199m，其中：有重晶石矿产出地段，留茶坡组厚度为0.7～60m(重晶石矿体厚度为：0.7~14.64m)。无重晶石矿产出地段，留茶坡组厚度为60～199m。进一步说明重晶石矿体并不分布于次级地堑盆地中心，主要受控制次级地堑盆地边缘的同生断裂控制，含重晶石等成矿物质的流体沿同生断裂喷溢沉积成矿。重晶石矿形成分布通过黔东锰矿集区三维地质建模发现并经航磁△T和布格重力异常证实，发现矿集区基底存在一条宽约30～40km的北西向铜仁古裂谷。进一步通过对穿过研究区大塘坡等锰矿区反射地震剖面探测，揭示在北西古裂谷向与近东西向南华裂谷盆地两组构造交汇处的深部，存在一条垂直贯穿地壳、宽度约3km，延深达45km，向上开口的漏斗状异常体。通过分析，该漏斗状异常体的存在，说明该地区深部存在一个罕见的底劈构造。该深部底劈构造应是超巨量锰质喷溢沉积成矿的传输通道。北西向中元古代铜仁古裂谷与近东西向南华裂谷的交汇处，正是多个世界级锰矿床集中出现的位置(图1、图3)。南华裂谷盆地的边界和基底断裂与中元古代的北西向铜仁古裂谷交汇处，成为深部含锰流体的底辟通道和导矿构造，控制了黔东北锰矿集区的整体位置。北西向铜仁古裂谷向南东延伸，与震旦纪南华裂谷盆地的交汇处，又正是天柱大河边超大型重晶石出现的位置(图4)，这不是偶然的。与“大塘坡式”锰矿一样，两组大构造交汇处的深部，应该存在超巨量重晶石等成矿物质喷溢沉积成矿的传输通道，即导矿构造。成矿在地域上的集中性决定于深部成矿源的位置。阶段性的构造运动形成局部与成矿源沟通的通道，成矿流体分期涌入与深断裂交叉的断裂网或有利地层褶皱构造中产出各类矿床。通道不可能到处都有，受深部与表层构造的控制，但可多次活动、多次成矿，可以形成一定量的矿集中心。北西向中元古代铜仁古裂谷与近东西向南华裂谷盆地交叉，正是通过多次活动、多次成矿，联合控制了黔东及毗邻区系列世界级超大型锰矿、超大型重晶石矿形成分布的实例。同时，黔东地区震旦纪-寒武纪时期来自深源的V、Ni、Mo、Fe、U、P、REE等矿床可能是这一特殊构造背景的产物。前已述及，黔东地区新元古代控制超巨量锰矿和重晶石矿的导矿构造，是存在于基底的北西向铜仁古裂谷，而配矿构造是近东西向的南华裂谷中南华纪、震旦纪的同生断裂，容矿构造是东西向分布次级地堑盆地。因此，下层的北西向导矿构造与上层的近东西向配矿构造、容矿构造，构成了黔东地区新元古代锰矿、重晶石矿“双层立交桥式”控矿构造的空间展布特征。如果再考虑表层锰矿、重晶石矿成矿以后的北北东-北东向燕山期后生构造，则具有“三层立交桥式”控矿构造与后生构造的空间展布规律。这对隐伏锰矿、重晶石矿找矿预测具有重要意义。南华纪“大塘坡式”锰矿主要分布在南华裂谷(I级)西段的武陵次级裂谷盆地(II级)中，南侧为天柱-衡山地垒(II级)。武陵次级裂谷盆地由石阡-松桃-古丈、玉屏-芷江和溪口-小茶园3个Ⅲ级地堑和多个Ⅳ级地堑，以及多条同生断裂组成。北西向的铜仁古裂谷与近东西向武陵次级裂谷盆地中的多个同生断裂、Ⅳ级地堑交汇，来自岩石圈深部含锰气液流体沿交汇处的形成的传输通道(导矿构造)，在各Ⅳ级地堑盆地中心发生锰矿短时大规模流体喷溢沉积成矿作用，形成系列大型-超大型气液喷溢沉积型锰矿床，“大塘坡式”锰矿区域成矿模式见(图5)。' fill='%23FFFFFF'%3E%3Crect x='249' y='126' width='1' height='1'%3E%3C/rect%3E%3C/g%3E%3C/g%3E%3C/svg%3E)
图5 黔东及毗邻区南华纪“大塘坡式”锰矿区域成矿模式图
与南华纪“大塘坡式”锰矿相似，震旦纪-寒武纪“大河边式”重晶石矿同样受震旦纪南华裂谷盆地和北西向的中元古代铜仁古裂谷联合控制。北西向的铜仁古裂谷与近东西向震旦纪南华裂谷盆地中的同生断裂、次级地堑盆地交汇，来自深部含重晶石等成矿物质的流体沿交汇处形成的传输通道(导矿构造)，在次级地堑盆地边缘发生重晶石矿短时大规模流体喷溢沉积成矿作用，形成系列大型-超大型气液喷溢沉积型重晶石矿床，“大河边式”重晶石矿区域成矿模式见(图6)。图6 黔东及毗邻区震旦纪“大河边式”重晶石矿区域成矿模式图
综合南华纪“大塘坡式”锰矿和震旦纪—寒武纪“大河边式”重晶石矿的区域成矿模式，黔东地区新元古代锰矿、重晶石矿区域成矿模式见(图7)。图7 黔东及毗邻区南华纪—震旦纪锰矿重晶石矿区域成矿模式图
矿床成矿系列研究应用于找矿始终是研究的主体目标。研究贵州新元古代锰矿重晶石矿矿床成矿系列，其目的就是为实现找矿突破服务。2012年以来，项目团队具体应用矿床成矿系列概念和理论，作为黔东地区南华纪锰矿、震旦纪重晶石区域成矿规律研究与成矿预测的重要理论基础，应用效果显著，具体体现在以下几个方面：(1)发现黔东地区南华纪“大塘坡式”锰矿，是一种新的锰矿床类型——气液喷溢沉积型锰矿床。成矿作用主要是流体成矿作用，属内生外成锰矿床。而不是传统认为的主要是外生沉积成矿作用，即外生外成锰矿床。(2)成功找到了“大塘坡式”锰矿短时大规模喷溢沉积成矿的底劈通道，即北西向铜仁古裂谷与近东西向南华裂谷盆地同生断裂系列交叉位置，底劈通道深达上地幔顶部。巨量的含锰流体沿底劈通道上涌，再通过浅层的同生断裂在南华裂谷盆地中的若干次级地堑盆地中心，大规模喷溢沉积成矿，并建立了新类型锰矿气液喷溢沉积成矿模式。(3)通过总结区域锰矿床成矿规律、建立了锰矿区域成矿模式，研发新类型隐伏锰矿找矿勘查技术体系，进行找矿预测，圈定找矿靶区。(4)实现锰矿找矿大突破。通过普查、详查和勘探验证，先后新发现并提交4个超大型锰矿床，新提交锰矿资源储量7.37亿吨。如贵州省地矿局103地质大队通过成果转化应用，2022年新提交了松桃县高地隐伏超大型锰矿床，勘探备案锰矿石资源储量达1.76亿吨，其中富锰矿石资源储量为7535.15万吨，集中分布松桃李家湾-高地-道坨南华纪大塘坡期IV级地堑盆地中心，即含锰流体喷溢沉积中心相区。中心相控制形成了富锰带，具体呈向北西突出、近东西向展布的“蝴蝶状”。向外为过渡相和边缘相，分别控制形成中锰带和贫锰带，呈同心环状分布(图8)。图8 松桃李家湾—高地—道坨南华纪大塘坡期IV级地堑盆地原型与富锰带、中锰带和贫锰带空间分布
南华纪武陵锰矿成矿带4个超大型锰矿床找矿突破关键要素见表1。表1 南华纪武陵锰矿成矿带4个隐伏超大型锰矿床找矿突破关键要素表
(1)黔东地区震旦纪“大河边式”重晶石矿，成矿作用主要是流体成矿作用，属内生外成重晶石矿床。(2)发现北西向中元古代铜仁古裂谷与近东西向震旦纪南华裂谷盆地交叉，形成底劈通道，正是通过多次活动、多次成矿，控制了黔东及毗邻区系列世界级超大型重晶石矿床。(3)通过总结区域重晶石矿床成矿规律、建立了重晶石矿区域成矿模式，进行找矿预测，圈定找矿靶区。(4)实现重晶石找矿新突破。通过普查、详查，新提交锰矿资源储量1.40亿吨。通过学习运用成矿系列核心概念，即矿床是以矿床组合自然体存在，而这种矿床组合是在一定的地质构造环境中，可以由不同矿种、不同成因的矿床所组成，并在区域分布上有一定规律。深化了对黔东及毗邻区新元古代锰矿、重晶石区域成矿规律的认识，可为区域综合找矿工作提供了理论依据：(1)黔东及毗邻区新元古代“大塘坡式”锰矿、“大河边式”重晶石矿成矿作用主要是流体成矿作用，又有沉积成矿作用。(2)黔东及毗邻区新元古代锰矿重晶石等矿床组合形成于南华裂谷盆地不同演化阶段。锰矿和重晶石矿短时超大规模喷溢沉积成矿发生在南华纪中期和震旦纪末期-寒武纪早期。同时伴有Fe、V、Ni、Mo、U、P等矿种成矿作用，形成新元古代至早古生代黑色岩系有关的锰、重晶石、磷、镍、钼、钒、铀、页岩气等矿床成矿亚系列。(3)新发现的北西向中元古代基底中的铜仁古裂谷是导矿构造，与近东西向的南华纪、震旦纪-寒武纪早期的南华裂谷盆地同生断裂、次级地堑盆地等配矿构造的交汇处，形成深达上地幔顶部含矿流体底劈通道，控制形成了系列超大型锰矿、超大型重晶石矿床。(4)通过总结锰矿重晶石矿区域成矿规律，建立区域成矿模式，圈定找矿靶区，通过整装勘查、大精查实践检验，实现了锰矿找矿大突破和重晶石找矿新突破。(5)南华裂谷盆地在南华纪-震旦纪末期，提供锰矿、重晶石等短时超大规模流体喷溢沉积成矿的构造背景，是否在震旦纪末期-寒武纪早期还同时提供了超大规模的磷矿物质来源，通过上升洋流等作用带到扬子地块(黔中古陆)边缘大规模沉积成矿，有待下步探讨。原文来源：地球学报。网络首发时间：2023-03-1611。 
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