湖北古城锰矿的沉淀形式及其古环境意义

古城锰矿是扬子地台北缘典型的"大塘坡"式锰矿,赋存于南华系大塘坡组含锰黑色岩系中,含锰矿物主要为菱锰矿。古城锰矿稀土总量高、类似现代海底铁锰结核的"帽式"稀土元素配分模式和Ce的正异常等地球化学指标指示古城锰矿Mn是以锰氧化物或氢氧化物形式沉淀,锰碳酸盐是后期转化而成。Fe/Mn比值低,较低的V、U含量和中等程度的Mo富集以及氧化还原敏感元素对Th/U、V/Cr、V/(V+Ni)比值等地球化学指标指示古城锰矿沉积环境为一种氧化—次氧化的状态,与锰是以锰氧化物或氢氧化物形式沉淀的结论一致。综合认为,古城锰矿成矿机制包括沉淀和转化两个过程,在氧化还原分层的海洋系统中,Mn在上部氧化性的水体中以氧化物或氢氧化物形式沉淀,之后下沉被掩埋在缺氧带之下,在成岩过程中和有机物质相互作用,锰氧化物或氢氧化物被还原释放出的Mn2+和有机碳被氧化释放出的CO23-结合形成锰碳酸盐,其转化可以方程2MnO2+CH2O+HCO-3=2MnCO3+H2O+OH-简单表示。

黔东北西溪堡锰矿的沉淀形式与含锰层位中黄铁矿异常高δ^(34)S值的成因

笔者等对黔东北松桃县的西溪堡锰矿床中锰矿石进行了元素含量分析,对含锰层位中黄铁矿进行了S同位素和微量元素分析。锰矿石稀土元素和微量元素特征表明,Mn是以氧化物或氢氧化物的形式沉淀,锰碳酸岩是在成岩过程中转化而成。黄铁矿形态学、微量元素和稀土元素特征指示黄铁矿形成于强还原、偏碱性的成岩环境。黄铁矿异常高的δ34S值反映了新元古代间冰期海洋深部低硫酸盐浓度和高的硫酸盐细菌还原速率,表明南华纪(成冰纪)大塘坡早期阶段深部海洋并没有被完全氧化。含锰层位中黄铁矿异常高的δ34S值存在两种可能的形成机制:①在极低SO2-4浓度下,通过BSR即可产生δ34SCDT高达58.7‰的黄铁矿;②海洋深部硫酸盐虽然具有很高的δ34S值,但却并没有高达58.7‰,δ34SCDT高达58.7‰的黄铁矿的形成是BSR和H2S与MnO2之间发生厌氧歧化氧化反应两个过程综合作用的结果,即在水体中SO2-4浓度极低的情况下,硫酸盐和还原产物H2S之间硫同位素分馏达到最小,H2S的δ34S值接近母体硫酸盐,BSR产生的H2S被活性铁矿物固定形成的FeS与MnO2之间发生歧化氧化反应所产生的同位素动力学分馏效应使FeS相对硫酸盐富集34S。