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  锰矿

锰是灰白色的金属,硬而脆,熔点1244℃,沸点2097℃,比重7.3。锰矿石是重要的矿物原料。主要用于冶金工业,特别是钢铁工业中。锰具有脱氧、脱硫及调节作用(如阻止钢的粒缘碳化物的形成),还能增加钢材的强度、韧性、可淬性。各类钢的生产都不能缺少锰。锰对铸铁的生产也是重要的。高锰钢(含Mn7.5~19%)具有特殊性能,如高碳高锰耐磨钢、低炭高锰不锈钢、中碳高锰无磁钢、高锰耐热钢等。锰与铜、镍、铝、镁的合金,也是耐热耐蚀的材料。在其他工业上,锰的用途也很广泛。二氧化锰在干电池中作消极剂;在有色金属湿法冶金、氢醌(对苯二酸)生产、铀的提炼上作氧化剂;在陶瓷和搪瓷生产中作氧化剂和釉色;在玻璃生产中用于消除杂色和制作装饰玻璃。化学工业上生产硫酸锰、高锰酸钾、碳酸锰、氯化锰、硝酸锰、一氧化锰等,是化学试剂、医药、焊接、油漆、合成工业等的重要原料。

锰矿石的自然类型,主要有氢氧化锰—氧化锰矿石、氧化锰矿石、碳酸锰矿石、氧化锰—碳酸锰矿石,次要的有硫化锰—氧化锰矿石、硫化锰—碳酸锰矿石、硅酸锰—碳酸锰矿石、硼酸锰—碳酸锰矿石。

 

 

 

 

 

 

按我国已知锰矿的成因、含矿岩系的岩石特征和矿床的锰矿物特征,划分下述类型:

一、海相沉积矿床类

是工业锰矿床最重要的类型,我国主要锰矿沉积层位有:蓟县系铁岭组,震旦系下统南沱组、上统陡山沱组,奥陶系中统磨刀溪组、上统五峰组,泥盆系上统榴江组、五指山组,石炭系下统大塘阶、阿克沙依组、中统黄龙群,二迭系下统孤峰组、上统龙潭组,三迭系下统菠茨沟组、北泗组、中统法郎组。其次还有长城系高于庄组,寒武系下统邱家河组、中统大茅组等。按含矿岩系和锰矿层特征,分为五个亚类,从储量规模来说,前三个亚类最重要。

1.产于硅质岩、泥质灰岩、硅质灰岩中的碳酸锰矿床:矿床分布于台盆或台槽区,含矿岩系以富含硅质、泥质,出现硅质岩段或夹层的不纯的碳酸盐岩为特征,其周围或旁侧为同期沉积的纯碳酸盐相区。缺乏底栖大个体生物化石,富含浮游生物化石。锰矿层主要产出于含矿岩系的泥质、硅质灰岩段内。纯碳酸盐相内几乎没有锰矿出现。矿石具灰泥结构、结核状、豆状、微层状构造。矿石均属碳酸锰类型,尚未见有原生氧化锰类型。有菱锰矿型、钙菱锰矿—锰方解石型、锰方解石型。有的矿床局部出现锰的硅酸盐—菱锰矿型。脉石矿物主要为石英、玉髓、方解石。大多数属酸性矿石。矿层浅部发育次生氧化带,主要为隐钾锰矿,硬锰矿—软锰矿型矿石。典型矿床有广西下雷、龙头、安徽大通。

2.产于黑色页岩中的碳酸锰矿床:含矿岩系或含矿岩段为黑色含碳页岩、粘土岩,夹灰岩、白云岩层或透镜体,有时夹劣煤或鸡窝状石煤,富含微粒黄铁矿,具水平层理或线理。矿石具泥晶结构、球粒结构及少量鲕状结构,块状、条带状构造,球粒在一些矿区经鉴定为兰绿藻。矿石为碳酸锰类型,尚未见有原生的氧化锰类型。最普遍者是菱锰矿型,其次有钙菱锰矿—锰方解石型、锰方解石型(少数矿区矿石中出现少量锰菱铁矿、黑锰矿、黑镁铁锰矿、方锰矿、硫锰矿等矿物)。脉石矿物主要为石英、方解石及粘土矿物,常见伴有星散状的黄铁矿。以酸性矿石为主。近地表部分不同程度地发育次生氧化带,有隐钾锰矿—恩苏塔矿型和恩苏塔矿—隐钾锰矿型矿石。典型矿床有湖南湘潭、民乐、贵州大松桃、铜锣井、四川高燕。

3.产于细碎屑中的氧化锰、碳酸锰矿床:含矿岩系为杂色粉砂质页岩、粉砂岩,常夹有泥质灰岩、灰岩,以水平层理为主,或有少量交错纹理。矿层常产在小旋回从碎屑岩到碳酸盐岩的过渡带处。矿石具细粒集合体及鲕状、球粒状结构,条带状、块状构造。原生矿石有氧化锰类型和碳酸锰类型,氧化锰类型主要为水锰矿型;碳酸锰类型有菱锰矿型、钙菱锰矿—锰方解石型。有的矿区主要为锰的氧化物(褐锰矿或水锰矿)与锰的碳酸盐矿物混合类型。脉石矿物有的以石英、玉髓为主,有的以方解石为主。有的属酸性矿石,也有属自熔性或碱性矿石者。近地表有发育程度不等的氧化矿石,主要为软锰矿—硬锰矿型。典型矿床有辽宁瓦房子、云南斗南。

4.产于白云岩、白云质灰岩中的氧化锰、碳酸锰矿床:含矿岩系或含矿段为白云岩、粉砂质白云岩、白云质灰岩。矿层底板的白云岩,具涟痕、浪成凹坑,缓斜层理、水下滑动构造,或含有鲕粒。在燕山地区长城系高于庄组中产出的矿床(如河北前干涧),矿石有菱锰矿型、锰方硼石—菱锰矿型,呈晶粒或隐晶结构,鲕状、豆状、块状、条带状构造。脉石矿物有石英、白云石、方解石,属酸性矿石。次生氧化带以软锰矿型矿石为主。在云南建水地区法郎组中产出的矿床(白显),经次生氧化改造,主要有软锰矿型矿石和水锰矿—复水锰矿型矿石,但前者其中残留有大量黑锰矿,可能原生沉积为氧化锰矿石。脉石矿物以方解石为主。属自熔性矿石。

5.产于火山沉积岩系中的氧化锰、碳酸锰矿床:含矿岩系属火山喷发期后或火山喷发间歇期的正常海相沉积碎屑岩与碳酸盐岩。矿层产在碎屑岩中或碎屑岩向碳酸盐岩过渡处。火山喷发岩属中、基性,沉积碎屑岩含有火山物质的玻屑、晶屑,矿层中常出现碧玉条带或团块。矿石呈晶粒状、球粒状结构,块状、条带状、网脉状构造。在新疆下石炭统阿克沙依组产出的矿床(莫托沙拉),主要为菱锰矿型,褐锰矿和锰的硅酸盐以网脉状出现,并有微弱的方铅矿、闪锌矿化。脉石矿物多为硅质矿物。属酸性矿石。此外,在陕南前寒武系郭家沟组产出的黎家营矿床,原岩也属火山沉积岩系。

二、沉积受变质矿床类

本类矿床系沉积矿床,后来经受了区域变质或接触变质作用,矿石矿物成分有显著的改变。形态、产状与沉积矿层没有差别。围岩变质程度多属轻变质。根据锰矿物成分,分出两个亚类:

1.产于热变质或区域变质岩系中的氧化锰矿床:矿石具变晶或变鲕结构,条带状构造,主要为菱锰矿—褐锰矿型、褐锰矿—黑锰矿型,一般有锰的硅酸盐出现。脉石矿物除石英、方解石外,出现少量钠—奥长石、闪石、辉石、石榴石、云母等。围岩多属千枚岩、绿片岩类。原来的沉积矿床,多属上述海相沉积矿床的3、4、5亚类。典型的矿床有陕西黎家营、河北龙田沟。

2.产于热变质或区域变质岩系中的硫锰矿、碳酸锰矿床:主要是上述海相沉积矿床的第2亚类,受接触变质或其它变质作用,变成硫锰矿—菱锰矿或硫锰矿—锰白云石型矿石,具变晶及球粒状结构,条带状构造。也出现少量的锰的硅酸盐。脉石矿物除石英、方解石、白云石外,出现少量变质硅酸盐矿物。围岩属板岩或绿片岩类。典型的矿床有湖南棠甘山、陕西天台山。

三、层控铅锌铁锰矿床类

本类矿床在锰矿储量中所占比例不大,但常伴有多种有用元素。在某一地区,常产于某些比较固定的层位内,明显受到后期改造作用。如产于湘粤地区的中泥盆统棋子桥组、上泥盆统的佘田桥组或天子岭组,福建、安徽的中下石炭统分界处的矿床。矿体大多呈透镜体产出,产状与围岩近似,但不完全整合,分枝复合、膨缩现象显著,并常伴有穿切围岩层理的矿脉。围岩蚀变不一,一般仅有白云石化、铁锰碳酸盐化。原生矿石有方铅矿—菱锰矿、硫锰矿—磁铁矿型和闪锌矿—锰菱铁矿型,呈粒状、球粒状结构,块状、浸染状、细脉状构造。次生氧化后,锰显著富集,有软锰矿-硬锰矿型的锰矿石和软锰矿、硬锰矿—褐铁矿型的铁锰矿石。铅锌矿物在半氧化带有白铅矿、铅矾等,在氧化带有铅硬锰矿、黑锌锰矿等一类矿物。典型的矿床有湖南后江桥、玛瑙山。

四、风化矿床类

这类锰矿在锰矿储量中的比重,仅次于海相沉积矿床。且埋藏浅,开采容易,广泛地被开采利用。按其地质特征,分为四个亚类。1、4类规模大、中、小型都有,2、3类多为小型。

1.沉积含锰岩层的锰帽矿床:各时代的原生沉积含锰岩层,经次生富集而形成有工业价值的矿床。矿体保持原来含锰岩层的产状,沿走向延续较长,沿倾向延续深浅受氧化带发育深度控制,当含锰岩层产状平缓大面积赋存在氧化带内时,矿体才有很大的延伸。矿石主要由各种次生锰的氧化物、氢氧化物组成,具次生结构和构造。典型的矿床见于广西河洞、东平、云南芦寨。

2.热液或层控锰矿形成的锰帽:这类矿床往往产于某一地区层控矿床产出的地层的风化带内,原来的含锰地质体常被全部改造,无法了解原生矿的面貌。矿体呈透镜体、脉状、囊状。矿石由各种次生的锰的氧化物氢氧化物组成,常见铅硬锰矿、黑锌锰矿、水锌锰矿、黑银锰矿,含铅锌常较高,具次生结构、构造。典型的矿床见于广东高鹤、小带、安徽塔山。

与热液贵金属、多金属矿床有关的铁锰帽,矿石呈土状、角砾状,含大量粘土或岩屑,其铁、锰含量只达一般指标的边界品位,但尚含金、银、铅、锌、铜等多种有用金属,具一定规模,可具有工业利用价值。典型的矿床有湖南七宝山、广东连州。

3. 淋滤锰矿:这类锰矿常产于含锰沉积岩层的构造破碎带、层间剥离带、裂隙、溶洞中,是锰质在地下水运动中被溶解、携带至适合部位而积聚生成的。矿体呈脉状、透镜状、囊状。矿石主要由次生氧化锰、氢氧化锰矿物组成,具胶状、网脉状、空洞状、土状构造。典型的矿床有广西蓬莲冲。

4.第四系中的堆积锰矿:由含锰岩层或锰矿层经次生氧化富集、破碎、短距离搬运、堆积而成。矿石由各种锰的次生氧化物、氢氧化物组成,呈角砾状、次角砾状、豆粒状,积聚于松散的砂质土壤之中。矿体呈层状、似层状,产状与地面坡度基本一致,受含锰层的出露和地貌形态的控制。典型的矿床有广西思荣、凤凰、木圭、平乐、湖南东湘桥。

其它还见有湖相沉积锰矿和脉状热液锰矿,规模小,多属贫矿,开采利用很少。