贵州省松桃大塘坡组含锰岩系的形成环境分析

贵州黔东断裂坳陷带是我国重要的锰矿成矿区,发育了新元古代大塘坡早期富锰黑色页岩。一般认为,锰矿是氧化环境下沉积的MnO2在早成岩过程中与有机质之间发生氧化—还原反应形成的;但最近研究显示,也有可能直接从缺氧海水中沉淀而成。本文对贵州省松桃县西溪堡锰矿区大塘坡组一段含锰岩系和大塘坡锰矿区铁矿坪锰矿床的大塘坡组一段含锰岩系中的样品,采用总有机碳、总硫、显微镜薄片鉴定、扫描电镜、电感耦合等离子体质谱等研究方法,探讨了大塘坡组一段的沉积环境,为锰矿成因提供新的线索。本研究分别提取和测试了碳酸盐矿物和残余物(主要为粘土矿物)微量元素、稀土元素的含量后发现,去除碳酸盐矿物后余样Sr/Ba比值为0.06~0.19、B/Ga比值为1.44~5.01,碳酸盐矿物成分中Y/Ho比值为16.18~29.78,均指示锰矿层沉积于Sturtian冰期后冰川消融而成的淡水—半咸水的环境。锰矿的稀土总量高,类似于大洋铁锰氧化壳的“帽型”稀土元素配分模式,具有Ce/Ce^(*)正异常;氧化还原敏感元素双原子比U/Th比值为0.16~0.35、V/Cr比值主要为0.35~5.84、Ni/Co比值介于0.64~12.45。这些值中绝大部分都低于氧化—还原临界值,表明西溪堡和铁矿坪含锰岩系都沉积于氧化环境。于是,锰以氧化态形式(锰氧化物)从水沉淀下来,后期在成岩过程中被还原而形成碳酸锰矿床。