华南古天然气渗漏沉积型锰矿

周琦 杜远生 等 著

ISBN 978-7-03-055576-2

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作者以多年对锰矿的研究为基础，运用系统的科学思维对华南地区的南华纪锰矿裂谷盆地古天然气渗漏沉积成矿系统的新理论、勘查系统的新方法进行全面的介绍。书中基于野外观察的地质事实和地球化学等证据，阐明以“内生外成”为核心的锰矿成矿系统理论基础，建立锰矿裂谷盆地古天然气渗漏沉积成矿系统，提出华南南华纪锰矿成矿的新观点；成功实现锰矿成矿系统向勘查系统的转化，建立古天然气渗漏沉积型锰矿床深部找矿预测模型，特别是通过整装勘查区推广应用和实践检验，实现我国锰矿地质找矿有史以来的最大突破。

陈毓川院士：

锰是国家十分紧缺的战略矿产，国务院《找矿突破战略行动纲要（2011—2020年）》将锰矿列为重点矿种之一，提出了三年、五年、八到十年的勘查目标任务。但长期以来，受国外传统的、建立在稳定克拉通背景条件下的外生沉积成锰理论长期影响，缺乏适合我国复杂地质背景条件下锰矿成矿的创新理论与勘查技术，导致我国锰矿找矿一直未能取得较大进展，保有资源量急剧下降，静态保障程度不足15年。

周琦研究员长期在黔渝湘毗邻的武陵山区从事南华纪锰矿地质找矿与研究工作，他干一行、爱一行、钻一行。在野外地质调查研究工作中，他善于观察、肯动脑筋，在贵州松桃大塘坡锰矿区的菱锰矿体中，发现了6亿多年前，古天然气渗漏喷溢导致的如被沥青充填的气泡状构造、底辟构造、渗漏管构造、软沉积变形纹理和渗漏喷溢口群等系列罕见地质现象，找到了创新锰矿成矿理论研究与找矿预测方法的突破口。通过与中国地质大学（武汉）杜远生教授长期的产学研协同创新，取得了一系列锰矿成矿理论与深部锰矿找矿预测方法的原创性成果。特别是近年来在具体指导贵州铜仁松桃及重庆秀山等锰矿国家整装勘查区实现了我国锰矿地质找矿有史以来的最大突破，改变了国家锰矿勘查开发格局。①发现华南南华纪锰矿是一种新的锰矿床类型，锰来源于深部，伴有深部古天然气的上涌，在水体中形成沉积锰矿床，作者称之为“古天然气渗漏沉积型锰矿床”。建立了锰矿裂谷盆地古天然气渗漏沉积成矿模式，揭示了该类型锰矿床“内生外成”成矿规律。②通过构造古地理恢复分析，发现罗迪尼亚（Rodinia）超大陆裂解背景下，南华裂谷盆地内部在大塘坡早期由“一个隆起（天柱会同隆回）、两个次级裂谷（武陵和雪峰）”构成，锰矿形成于次级裂谷盆地中心，查明了华南南华纪大规模锰矿成矿作用地质背景。③结合深部地球物理资料，提出了华南南华纪锰矿成矿区带的划分方案，发现了南华纪武陵巨型锰矿成矿带，为华南南华纪锰矿勘查工作部署和找矿预测提供了理论依据。④研发了古天然气渗漏沉积型锰矿床深部找矿预测的地质找矿模型、地球物理找矿预测模型和地球化学找矿预测模型组合，解决了厚覆盖层条件下深部隐伏锰矿床的找矿预测难题。⑤通过近年具体应用实践，新发现的亚洲最大（世界前五）的松桃普觉（西溪堡）超大型锰矿床和松桃道坨、松桃高地、松桃桃子坪4个世界级超大型锰矿床，新发现超大型锰矿床数约占全球超大型锰矿床总数的1/3，同时，也改变了世界超大型锰矿床主要分布在南半球的格局。古天然气渗漏沉积型锰矿床，已成为我国最重要的锰矿床类型和全球三大主要锰矿床类型之一。

此外，南华纪锰矿裂谷盆地古天然气渗漏沉积成矿理论与找矿预测方法，推广应用到贵州遵义二叠纪锰矿整装勘查区已取得良好效果。相信《华南古天然气渗漏沉积型锰矿》一书的出版，将会对我国锰矿和其他类似矿床的成矿理论研究和找矿提供有益的帮助和借鉴。

希望周琦研究员及其所率领的团队，以南华纪锰矿研究思路和方法，对贵州及毗邻区震旦纪、寒武纪超大型磷矿、重晶石矿及镍钼钒矿等成矿系列继续进行深入研究，争取取得新的创新性成果。

翟裕生院士：

锰是我国十分紧缺的战略矿产之一。找寻新的锰矿基地一直是地勘部门的重点工作。周琦研究员长期从事华南南华纪锰矿勘查与研究，在其丰富的实践经验的基础上，多年来一直与中国地质大学（武汉）杜远生教授进行产学研合作，以华南黔东地区南华纪“大塘坡式”锰矿为主要研究基地，进行深入系统的调查研究。在研究中，他们发现，传统的理论观点难以解释华南锰矿成矿特点。通过多年的现场精细观察、分析、研究、论证，终于发现华南南华纪“大塘坡式”锰矿是一种新的锰矿床类型——古天然气渗漏沉积型锰矿床。

通过近20年的艰苦努力，终于形成了原创性的锰矿成矿理论和通过锰矿国家整装勘查区实践检验的重大成果：

一是查明了华南南华纪大规模锰矿成矿作用的独特地质背景。通过构造古地理恢复分析，提出了在罗迪尼亚（Rodinia）超大陆裂解背景下，南华裂谷盆地在大塘坡早期是由“一个隆起（天柱会同隆回）、两个次级裂谷（武陵和雪峰）”构成，锰矿形成于次级裂谷盆地中心。

二是建立了锰矿裂谷盆地古天然气渗漏沉积成矿系统模式。提出该成矿系统是由地内子系统与表层子系统耦合作用形成，同沉积断层是两个子系统联系的纽带和通道。锰质来自壳幔深部，成矿作用与深部富含无机成因烃类气（流）体密切相关。

三是实现锰矿成矿系统向锰矿勘查系统的转换。依托锰矿成矿系统，建立了古天然气渗漏沉积型锰矿床深部找矿预测的地质、地球物理、地球化学等关键技术组合，即锰矿勘查系统。解决了厚覆盖层条件下深部隐伏锰矿床的找矿预测难题。

四是在国家整装勘查区实践中，新发现武陵山锰矿巨型成矿带。新发现4个超大型锰矿床和6个大中型锰矿床，新增资源量达6.6亿t，实现我国锰矿地质找矿史上的最大突破。同时，古天然气渗漏沉积型锰矿床已成为我国最重要的锰矿床类型和全球三大主要锰矿床类型之一。

《华南古天然气渗漏沉积型锰矿》一书系统介绍了对华南南华纪古天然气渗漏沉积型锰矿成矿理论研究与整装勘查实践应用所取得的主要成果，这是一个实践理论再实践再理论的成功范例，也是进行“地球系统成矿系统勘查系统”整合研究的典型例证。相信该书的出版，对我国类似成矿背景的锰矿床及其他矿床的成矿理论研究和找矿会提供有益的启发和借鉴。

我祝贺本书的出版，并向作者致以敬意。

前 言

“无锰不成钢”，同时锰在动力电池、磁性材料等战略新兴产业不断拓展，已成为居铁、铝之后排位第三的大宗金属。虽然我国是全球最大的锰矿石及锰系材料生产、消费大国，但锰矿石对外依存度超过60%，因此锰矿成为国家十分紧缺的战略矿产之一。作为一名在华南武陵山区从事南华纪锰矿成矿与找矿研究已逾30年的地质科技工作者，深感责任重大，期望通过自己与团队的艰苦努力，在锰矿找矿方面，实现为祖国“多找矿、找大矿、找富矿”的梦想。

20世纪80年代以来，露头的锰矿体发现殆尽，寻找深部隐伏锰矿又缺乏创新理论支撑，传统的成矿理论与常规技术方法难以奏效，深部找矿技术难度很大，导致锰矿资源量一直负增长，多数矿山面临关闭。国外的一些锰矿成矿理论与成矿模式，如别捷赫金的“沉积锰矿相变模式”、Force的“浴缸边”模式、Roy的“锰泵”模式等，均建立在稳定克拉通背景的外生沉积成锰作用条件下，难以解释华南地区南华纪锰矿不在大陆边缘成矿，而是在次级裂谷盆地中心成矿的现象，故不能具体指导华南地区锰矿的找矿预测工作。

20世纪80年代，我在贵州松桃大塘坡矿区锰矿体中发现了很多难以解释的地质现象，长期百思不得其解。通过现代海底甲烷渗漏喷溢现象的发现获得启发：意识到这些罕见的地质现象(如被沥青充填的气泡状构造、底辟构造、渗漏管构造、软沉积变形纹理等)正是6亿多年前天然气渗漏喷溢留下的证据，菱锰矿可能是古天然气渗漏喷溢形成的产物。这一想法得到了导师——中国地质大学(武汉)杜远生教授的支持，并于2008年完成了“黔东地区新元古代南华纪早期冷泉碳酸盐岩地质地球化学特征及其对锰矿的控制意义”的博士学位论文。

进而，我们以黔东为主要研究基地，并拓展到渝东南、湘西、湘中、鄂西南和黔东南等地区。特别是牵头实施的贵州省铜仁地区锰矿国家整装勘查，于2012年列入了国家找矿突破战略行动计划——贵州铜仁松桃锰矿国家整装勘查区。如何进一步建立和完善锰矿裂谷盆地古天然气渗漏沉积成矿系统，研发深部隐伏矿找矿预测模型，并通过整装勘查区的实践检验找到锰矿，实现预期目标，是我们团队面临的巨大考验。我们通过近十年的努力，取得了成功，实现了为祖国“多找矿、找大矿、找富矿”的梦想。

本书的主要特色和重点：①发现新的锰矿床类型——古天然气渗漏沉积型锰矿床；②华南南华纪早期锰矿大规模成矿地质背景的研究；③揭示华南南华纪早期特殊的构造古地理格架特征；④锰矿大规模成矿作用与南华纪Sturtian冰期—间冰期古全球变化的关系探讨；⑤华南南华纪锰矿成矿区带的划分，特别是新发现的武陵巨型锰矿成矿带特征；⑥运用成矿系统的研究思路，建立“锰矿裂谷盆地古天然气渗漏沉积成矿系统与成矿模式”，提出锰矿成矿系统是由地内子系统与表层子系统耦合作用形成的，揭示锰矿独特的“内生外成”成矿规律；⑦基于古天然气渗漏沉积型锰矿床成矿系统，研发了一套适合华南南华纪古天然气渗漏沉积型锰矿床找矿预测的地质地球化学地球物理找矿预测模型；⑧依托锰矿科技创新成果和贵州铜仁松桃锰矿国家整装勘查区实践检验平台，带动商业性勘查资金投入验证圈定的深部找矿预测靶区，团队成功发现了以亚洲最大的锰矿床——松桃普觉(西溪堡)超大型锰矿床为代表的松桃道坨、松桃高地、松桃桃子坪4个世界级超大型锰矿床和一批大中型锰矿床，新发现的超大型锰矿床数，约占世界超大型锰矿床总数(13个)的1/3，实现了我国锰矿找矿有史以来的最大突破，改变了我国乃至世界的锰矿勘查开发格局。

本书源于国土资源部公益性行业科研专项“上扬子地块东南缘锰矿国家级整装勘查区成矿系统与深部找矿关键技术研究及示范”(201411051)；中国地质调查局“贵州铜仁松桃锰矿整装勘查区关键基础地质研究”(〔2014〕04-025-054)、“贵州铜仁松桃锰矿整装勘查区专项填图与技术应用示范”(〔2015〕02-09-01-054)、“黔东地区大塘坡期锰矿成矿地质背景综合研究”(基〔2011〕01-02)；贵州省科学技术基金项目“黔东地区南华纪冷泉碳酸盐岩特征研究”(黔科合J字〔2007〕2160号)；中国科学院矿床地球化学国家重点实验室开放研究基金项目“黔东古天然气渗漏沉积型锰矿床黄铁矿地球化学特征研究”(201207)和贵州省地质矿产勘查开发局103地质大队松桃西溪堡(普觉)、道坨、高地、桃子坪超大型锰矿等大型商业性勘查项目等。

锰矿预测评价科技创新人才团队的主要成员有贵州省地质矿产勘查开发局和贵州省地质矿产勘查开发局103地质大队的周琦研究员、袁良军高级工程师、张遂研究员、杨炳南高级工程师、潘文高级工程师、安正泽研究员、杨胜堂高级工程师、陈甲才工程师、张平壹工程师、田景江高级工程师、吕代和高级工程师、覃英研究员、刘雨硕士、姚希财工程师、谢小峰博士、覃永军博士等；中国地质大学(武汉)的杜远生教授、余文超副教授和博士生王萍、徐源、齐靓、周振昊等；中国地质调查局成都地质调查中心马志鑫高级工程师；重庆市地质矿产勘查开发局607地质队凌云研究员等。

本书主要执笔人为周琦和杜远生，参与写作的有袁良军、谢小峰、余文超、杨炳南、张遂、覃永军、齐靓、王萍、刘雨、覃英、潘文、凌云和马志鑫，最后由周琦统稿。图件主要由周振昊、覃永军、袁良军、余文超、刘雨等清绘完成。

在项目研究实施和本书撰写过程中，得到陈毓川、翟裕生、毛景文、侯增谦等院士和原地质矿产部宋瑞祥老部长的关心指导，特此表示衷心的感谢。

本书是我们在20世纪80年代初至21世纪初对华南武陵山区锰矿找矿探索实践的基础上，对华南南华纪古天然气渗漏沉积型锰矿床这一新的锰矿床类型有关成矿理论、深部隐伏矿找矿预测方法和具体指导找矿实践取得的突破性成果的系统总结。希望本书能对锰矿成矿与找矿研究提供有益的借鉴，促进该类型锰矿床在其他时代、其他地区有新的发现和突破。希望能对我国锰矿这一战略紧缺矿产的找矿预测和实现找矿突破有实际帮助。

周琦

2018年10月26日

周琦 杜远生 等 著

定价：239.00元

责任编辑：何 念（henian@mail.sicencep.com）

作者简介

周琦，男，汉族，1964年05月生，贵州石阡人，博士，研究员，中共党员，现任贵州省地质矿产勘查开发局总工程师、自然资源部基岩区矿产勘查工程创新中心主任和贵州省科协技术协会兼职副主席。长期在华南武陵山区从事我国锰矿这一战略关键矿产地质找矿与研究工作。建立了锰矿内生外成裂谷盆地古天然气渗漏沉积成矿的原创理论，攻克了深部锰矿找矿预测关键技术。率领团队新发现4个世界级超大型锰矿床，实现我国锰矿地质找矿有史以来的最大突破，改变了国家锰矿勘查开发格局和世界超大型锰矿床主要分布在南半球的格局。维护了国家资源安全，经济价值巨大。先后获自然资源部和贵州省政府科技进步奖一等奖2项，二等奖3项，中国地质学会十大地质科技进展、十大地质找矿成果奖3项等。先后荣获我国地质科学最高奖——李四光地质科学奖、中国科协周光召科技奖等，是享受国务院政府特殊津贴专家，入选国家百千万人才工程，授予“有突出贡献的中青年专家”称号，入选国土资源部高层次创新型人才培养工程——科技领军人才培养计划和贵州省高层次创新型“十”层次人才等。

周琦

杜远生

杜远生，河南省开封县人，博士，中国地质大学（武汉）二级教授，博士生导师，国务院政府特殊津贴获得者，兼任中国矿物岩石地球化学学会古地理专业委员会委员，《古地理学报》副主编，《地质学报》《地球科学》“Journal of Earth Science”杂志编委等，曾任《地质科技情报》杂志副主编，《地质论评》“Journal of Palaeogeography”杂志编委。长期从事沉积地质和沉积矿产研究，先后主持国家自然科学基金项目8项，国土资源部、中国地质调查局、贵州省、广西自治区、中石油、中石化等单位项目20余项。出版教材和专著10部，发表论文280余篇，包括SCI检索论文40余篇、Ei检索论文20余篇。获得湖北省自然科学奖一等奖1项，国土资源部科学技术奖一等奖1项、二等奖2项，贵州省科技进步奖二等奖1项，贵州省科学技术成果转化奖一等奖1项，中国有色金属地质找矿成果奖二等奖1项。入选中国地质学会2012年度十大地质科技进展、2013年十大地质找矿成果各1项。

目录

本文转自“科学出版社武汉分社”微信公众号，内容来源于《华南古天然气渗漏沉积型锰矿》（周琦 杜远生 等 著. 北京：科学出版社，2019.4）一书“前言”“序”，标题为编者所加。

（本文编辑：刘四旦）

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