摘要
湖南锰矿资源具有较好的勘探潜力，但是目前对于其成矿地质条件及富集机制仍缺乏系统的认识。近年来，随着国家新一轮找矿突破战略行动的实施，湖南二叠系锰矿成矿理论研究与找矿勘查取得了实质性突破。本文系统梳理了湖南二叠系锰矿成因机制，概括总结了成矿规律、找矿标志与近几年勘查进展。研究认为：区内锰矿矿石矿物主要为锰方解石、含锰方解石、锰白云石、钙菱锰矿等；成矿物质以海底热液来源为主，成矿环境为贫氧—缺氧硫化环境；锰在氧化还原分层海水中迁移富集，最终在缺氧底层水中直接沉淀成矿。区内成矿规律可概括为“层位控矿、岩性控质、向斜控展、界面控富”。理论分析及勘查验证发现，祁零盆地、邵阳盆地和桂阳盆地均具备优越二叠系锰矿成矿条件，其中以祁零盆地资源潜力最优，累计探获锰资源量1.2亿 t，特别是2024年以来，在东湘桥、水埠头和新宅里矿区新增锰资源量达4343万 t。
Abstract
Hunan Province hosts great exploration potential for manganese deposits. However, there is still a lack of systematic understanding of their metallogenic geological conditions and enrichment mechanisms. With the implementation of the new round of national mineral exploration breakthrough strategy, significant advances have been made in both the metallogenic theory and exploration of Permian manganese deposits in Hunan Province in recent years. This paper systematically reviews the genesis mechanisms of Permian manganese deposits in Hunan, and summarizes the metallogenic regularities, prospecting indicators and exploration advances achieved in recent years.This review summarizes that the main ore minerals in the region are Mn-calcite, manganese-bearing calcite, kutnohorite, and calcium-rhodochrosite. The ore-forming materials are predominantly derived from submarine hydrothermal activities, and the metallogenic environment is characterized by weakly anoxic to anoxic sulfidic conditions. Manganese migrated and concentrated in redox-stratified seawater and ultimately precipitated directly in the anoxic bottom water environments. The metallogenic regularities in the study area can be summarized as "strata controlling occurrence, lithology controlling grade, syncline controlling distribution, redox interface controlling enrichment". Theoretical analysis combined with exploration verification indicates that the Qiling, Shaoyang, and Guiyang basins all possess favorable metallogenic conditions for Permian manganese deposits, with the Qiling Basin showing the highest resource potential. The total proven manganese resources in the Qiling Basin stand at 120 million tons, including an additional 43.43 million tons delineated in the Dongxiangqiao, Shuibutou, and Xinzhaili manganese deposits since 2024.
Keywords
0 引言
锰（Mn）是现代工业重要的金属资源，凭借其良好的抗氧化性和合金化特性，广泛应用于钢铁、化肥、冶金化工等多个工业领域，尤其在钢铁生产中作为合金元素不可或缺。同时，锰在锂电池、催化剂和电子设备等高新技术领域中的应用也日益增多，成为支持现代工业和技术发展的战略性新兴产业矿产（鞠建华等，2022）。全球范围内，锰资源的分布相对集中，主要分布在澳大利亚、南非、巴西、中国等国家，中国锰矿资源储量为 2.6 亿 t，占全球总储量的14.4%，居世界第四位（U.S. Geological Survey，2026①）。然而，随着中国对锰资源需求的持续增加，国内高品位锰矿的储量逐渐减少，中国锰矿资源的对外依存度不断攀升，为确保锰矿资源的安全供给，推动中国钢铁工业和新能源产业的持续发展，迫切需要深入研究锰矿的成矿机制，加强矿产资源勘探与开发。这不仅关乎国家矿产资源安全的保障，也是推动经济高质量发展的关键基础。
湖南省锰资源在全国占有重要地位，据自然资源部发布的《中国矿产资源报告（2023）》统计数据，湖南资源储量位列全国第四位。湖南锰矿含锰岩系主要有下南华统大塘坡组、中奥陶统烟溪组以及中二叠统孤峰组（石少华等，2016；王勇等，2025；曾凯等，2025）。其中，二叠纪时期为锰矿的沉积高峰期（Yu et al.，2024；黄乐清等，2025；廖凤初等， 2025）。矿床类型以海相沉积型碳酸锰矿为绝对主体，地表氧化带经次生淋滤富集形成次生氧化锰矿 （石少华等，2016）。
近年来，在国家新一轮找矿突破战略行动中，湖南在二叠系锰矿成矿物质来源、沉积环境及成矿机制等方面取得了一系列研究进展，并在祁零盆地实现了找矿重大突破，2024年以来，在东湘桥、水埠头和新宅里3个矿区探获大型矿床1处、中型矿床2 处，累计新增锰资源量 4343 万 t。本文系统梳理了湖南锰矿科技创新团队，近几年在二叠系锰矿成矿机制的研究成果，以及在祁零、邵阳和桂阳盆地的勘查进展，可为湖南省乃至全国同类型锰矿提供参考。
1 地质背景
湖南位于扬子—华夏板块接触部位（图1a），区域自古生代以来经历了多次构造运动，包括加里东运动、海西—印支运动和燕山运动等，这些构造运动形成了 3 个不同的构造层（湖南省地质调查院， 2017）。区域构造演化先后受古特提斯洋构造域与太平洋构造域叠加控制，构造变形样式复杂，构造-岩浆-沉积-成矿耦合关系密切。中二叠世时期，受区域拉张应力场及峨眉山大火成岩省巨型岩浆事件共同影响，区域进入强烈陆内裂陷演化阶段，深部物质上涌、地壳减薄、断裂强烈活动，形成一系列呈带状展布的裂陷盆地群，祁零盆地为其中最具代表性的含锰盆地（廖凤初和罗益周，2016；廖凤初等，2024b；黄乐清等，2025）。北东向深断裂控制盆地总体展布方向，北西向深断裂控制沉积中心与台盆边界，两组断裂共同制约盆地形态、沉积厚度、岩相分异及热液活动路径。深大断裂长期活动，既为盆地提供了可容纳空间，也构成了深部热液与成矿物质上升的关键通道，是本区二叠系沉积型锰矿大规模富集的根本构造前提。
研究区地表出露地层时代跨度较大，自老至新依次发育新元古代冷家溪群、板溪群（含同期异相高涧群）、南华系—震旦系、下古生界、上古生界— 中三叠统、上三叠统—中侏罗统、白垩系—古近系及第四系等多时代地层单元（湖南省地质调查院， 2017；柏道远等，2022）。研究区与碳酸锰矿有关的二叠系地层分布于各向斜核部，整体以浅海-台地相碳酸盐岩为主，夹硅泥质岩及滨海相不含煤碎屑岩系。自下而上依次发育栖霞组、孤峰组、龙潭组及大隆组等。二叠系孤峰组锰矿主要产于湘中地区，区内主要分布有永州成锰沉积盆地、邵阳成锰沉积盆地、桂阳成锰沉积盆地、衡东成锰沉积盆地，除衡东盆地之外，其他 3 个盆地内均分布有较多的锰矿床（点）（石少华等，2016）（图1b）。
图1华南地区卡匹敦期（中二叠世）古地理图（a，据Wei et al.，2016；Tan et al.，2025修改）和湖南二叠系岩相古地理及锰矿床分布图（b，据石少华等，2016；廖凤初等，2025修改）
1—古陆；2—碎屑岩台地；3—碳酸盐岩台地；4—盆地；5—锰矿床（点）；6—碳酸盐开阔台地相；7—台缘斜坡相；8—海盆相；9—成锰沉积盆地； 10—中二叠世孤峰期矿床（点）；11—中奥陶世烟溪期矿床（点）；12—早南华世大塘坡期矿床（点）
2 湖南二叠系锰矿研究进展
祁零盆地东湘桥、水埠头锰矿床为湖南二叠系锰矿典型代表，能够反映区内主要成矿特征，具有重要的理论研究价值和找矿现实意义。近年来，依托东湘桥、水埠头、新宅里、石灰冲等矿床实施了槽探、钻探等勘查工作，在湖南二叠系锰矿成因机制方面，取得了一系列研究进展。
2.1 岩石学、矿物学与地球化学特征
钻孔剖面结果显示，栖霞组为灰黑色中厚—巨厚层含燧石结核灰岩；小江边组底部发育灰黑色薄层硅质岩，向上过渡为中厚层砖红色、青灰色含铁锰质灰岩，地层顶部发育锰矿石层；孤峰组可划分为上、下两段，下段为条带状浅灰黑色含锰灰岩夹硅质灰岩，上段岩性由细纹层状和薄层状含锰钙质页岩、含锰泥质灰岩、含锰生物碎屑灰岩构成，顶部为钙质泥岩，为锰矿石层；龙潭组为一套富含有机质的薄—厚层砂页岩地层（廖凤初和罗益周，2016； 廖凤初等，2024b；Tan et al.，2025；谭昭昭等，2025）。其中，二叠系锰矿主要赋存在孤峰组和小江边组碳酸盐岩地层内，矿体多以层状、似层状产出。
总体而言，研究区各矿区矿石矿物组成整体具有一致性。锰质矿物主要是锰方解石，含锰方解石、锰白云石、钙菱锰矿次之，含少量—微量菱锰矿、含锰白云石等。碳酸锰矿石多见球粒结构、微晶结构及含生物屑结构等（谭昭昭等，2025），不同矿区锰矿的结构特征略有差异，东湘桥矿区锰碳酸盐内部多包裹不规则方解石，部分方解石内核被溶解并被锰方解石或锰白云石不同程度交代（Tan et al.，2025； 谭昭昭等，2025），水埠头矿区孤峰组锰碳酸盐除少数以有孔虫壳或成岩黄铁矿晶体为成核中心，无固有矿物核心（Huang et al.，2026）。脉石矿物以石英、方解石和黄铁矿为主，其次为黏土矿物、其他硫化物矿物、有机质、长石和磷灰石等。值得注意的是，东湘桥锰矿中系统识别出黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、重晶石及镍钴硫化物等一套完整的热液矿物组合；黄铁矿发育草莓状结构、自形结构以及他形粒状结构等多种结构类型（谭昭昭等，2025）。
研究区不同岩石类型样品锰含量差异显著，为便于对数据进行统一描述与讨论，本文依据MnO含量对样品进行类型划分：将 MnO 含量高于 9.0% 的样品划归为锰矿石层；MnO 含量介于 5.0% 至 9.0% 之间的样品定义为含锰岩层；MnO含量低于5.0%的样品归为围岩。主量元素特征显示，锰矿石层样品与围岩样品差异明显，含锰岩层则表现为二者的过渡属性。锰矿石层样品相对富集Ca、Mg，而Si、Al、K 和 Ti 元素含量相对较低；相比之下，硅质围岩样品则富含 Si、K、Al和 Ti，贫 Mg、Ca（廖凤初等，2024b）。微量元素特征方面，湖南二叠系锰矿不同矿区氧化还原敏感元素Mo和U的含量特征具有一定的差异，其中，东湘桥矿区不同岩石类型的 Mo、U、V 含量无显著变化（廖凤初等，2024b），水埠头矿区碳酸锰矿石比围岩相对富集Mo和U元素（刘湘华等，2025）。
2.2 成矿物质来源
海相沉积型锰矿中的锰质来源有多种。一种观点认为海相沉积型锰矿成矿物质主要来源于陆源风化输入（赵振明等，2020）。与此同时，全球对比研究发现，海相沉积型锰矿的形成时代与构造运动引起的火山热液活跃期高度对应，海底热液释放的锰质是不可忽视的关键成矿物质来源（付勇和郭川，2021）。此外，部分学者认为成矿锰质可能由风化输入和海底热液共同提供（Yu et al.，2016；Duan et al.，2020）。
矿石中元素含量以及不同元素含量比值是判别Mn成矿物质来源的重要依据（Hein et al.，2008）。其中，Al、Ti元素主要赋存于黏土矿物与陆源碎屑矿物中，其含量可反映陆源输入强度与水体深浅 （Boström，1983；Rona et al.，1983）；Mn/Fe 可作为判别成矿物质来源的重要指标，因 Mn溶解度更高，热液喷流型锰矿 Mn/Fe 比值通常较低；水成沉积型锰矿该比值接近 1（Nicholson et al.，1997；Zarasvandi et al.，2016；Maynard，2021）。此外，多种元素判别图解常被用来判别热液沉积与正常海相沉积作用。东湘桥、水埠头，以及新宅里和石灰冲等矿床的样品数据显示，在 Fe/Ti与 Al/（Al+Fe+Mn）图解中，热液流体对锰矿石样品的贡献程度最高，对含锰岩层样品的贡献中等，对围岩样品的贡献最弱（图2a）；在Fe-Mn-（Ni+Cu+Co）×10和lgTh vs. lgU图解中，绝大多数矿石样品主要投入热液成因区间，仅有少量样品偏离热液范围（图2b、c）。综合以上地球化学特征，湖南二叠系锰矿床具有热液沉积地球化学特征，成矿物质 Mn 主要来源于海底热液流体（廖凤初等， 2024b；刘湘华等，2025；Tan et al.，2025；Huang et al.，2026）。矿物学方面，多个钻孔中识别出的方铅矿、黄铜矿等热液成因矿物组合，更为热液作用提供了证据（Tan et al.，2025；谭昭昭等，2025）。
与此同时，大多数样品显示落入热液与水成混合曲线上（图2a），这表明热液来源的 Mn 可能在海洋中经历了一定距离的迁移，并最终在热液口远端 CO32- 过饱和的沉积环境中富集成矿（廖凤初等， 2024b；刘湘华等，2025）。Sr 同位素组成特征同样对成矿物质来源具有指示意义（Xu et al.，2021）。东湘桥锰矿石样品87Sr/86Sr与Mn元素含量呈现出较好的负相关关系，表明成矿体系中有深源热液Sr组分的参与，且整体介于二叠纪海水和峨眉山大火成岩省之间，进一步证明东湘桥锰矿成矿过程同时受富含锰深源热液流体与二叠纪海水共同作用（图2d） （Tan et al.，2025）。因此，湖南二叠系锰矿成矿物质来源以热液流体为主，同时受海水混合影响。
2.3 沉积环境
锰作为典型变价金属元素，其在海洋中的循环受到Eh-pH条件的严格控制，水体氧化还原分层对锰的成矿富集具有双重调控作用，既可在缺氧水体中保存溶解态 Mn2+，促进锰碳酸盐直接沉淀（Herndon et al.，2018；Wittkop et al.，2020；Gao et al.，2021；Chen et al.，2023），也可以在氧化还原振荡过程中，驱动锰氧化物还原并转化为锰碳酸盐（Yu et al.， 2016；Dong et al.，2023）。因此，反演锰矿形成时的氧化还原条件，对于揭示海相地层中锰元素的富集过程至关重要。
钒（V）、铀（U）和钼（Mo）等氧化还原敏感元素是反演古海洋沉积环境的常用地球化学指标，Mo与 U元素虽然均倾向于在还原环境下富集，但Mo更倾向于在硫化条件下富集，其富集因子（MoEF和UEF，其中XEF表示元素X的自生组分含量）可有效判别沉积水体的氧化还原程度及硫化状态（Tribovillard et al.， 2012；Bennett and Canfield，2020；Chen et al.，2023）。随着氧化程度逐步降低，沉积环境可以划分为氧化、贫氧、缺氧环境，当底层水体中无氧且持续存在游离溶解态硫化氢（H2S），则为缺氧硫化环境（Bennett and Canfield，2020）。一般认为，Mo/Al>5（10-6 / wt%），且 V/Al介于 23~46（10-6 /wt%）可指示缺氧-硫化盆地环境；若V/Al>46（10-6 /wt%），且U/Al与Mo/Al 均大于 5（10-6 /wt%），代表水体处于缺氧条件，若 V/Al<23（10-6 /wt%）且 Mo/Al<5（10-6 /wt%），则表明沉积发生于氧化水体中（Bennett and Canfield，2020）。湖南二叠系锰矿样品微量元素数据表明，所有锰矿石层及其围岩均一致记录了贫氧-缺氧沉积环境（图3），具体表现为栖霞组为缺氧环境；小江边组整体为贫氧环境；孤峰组为贫氧-缺氧硫化环境；龙潭组水体由缺氧逐渐向氧化转变（图3）。
根据廖凤初等（2024b）和 Tan et al.（2025）对于东湘桥矿床地层剖面及草莓状黄铁矿的粒度、形态及粒径参数的详细研究，小江边组低品位含锰岩层形成于氧化环境，高品位锰矿石层形成于氧化还原界面在沉积水界面附近频繁波动的氧化-缺氧过渡环境，并存在 Fe-Mn 氧化颗粒穿梭效应；孤峰组下段为弱缺氧环境，氧化还原界面略高于沉积水界面，同样存在 Fe-Mn氧化颗粒穿梭效应，上段则为强缺氧硫化环境，氧化还原界面明显高于沉积水界面，且不存在穿梭效应（图3d）。综上，以东湘桥为代表的湖南二叠系锰矿，高品位锰矿形成于氧化向缺氧转变阶段，低品位含锰岩层形成于氧化或强缺氧环境。
图2湖南二叠系锰矿床锰源地球化学判别图解
a—Al/（Al+Fe+Mn）-Fe/Ti判别图解（底图据Boström et al.，1976②；Toth，1980；Marchig et al.，1982）；b—log（Th）与log（U）双变量图解（底图据 Boström，1983）；c—Mn-Fe-（Ni+Cu+Co）×10三元图解（底图据Toth，1980）；d—87Sr/86Sr比值与MnO含量的关系图（底图据Tan et al.，2025；峨眉山大火成岩省外带玄武岩87Sr/86Sr值为0.704800~0.706900，数据据Fan et al.，2008；Lai et al.，2012）；二叠纪瓜德鲁普世晚期华南板块的海水87Sr/86Sr值为0.707073~0.707560，数据据田景春和曾允孚，1995；湘桥数据据廖凤初等，2024b；Tan et al.，2025；水埠头数据据刘湘华等， 2025；Huang et al.，2026；石灰冲和新宅里数据据Huang et al.，2026）
图3湖南二叠系锰矿床沉积环境地球化学判别图解
a—V/Al-Mo/Al相关图（现代环境沉积物对比数据据Bennett and Canfield，2020）；b—V/Al-U/Al相关图（现代环境沉积物对比数据据Bennett and Canfield，2020）；c—Th/U-V/（V+Ni）相关图（各区域划分数据据Calvert and Pedersen，1993；Kimura and Watanabe，2001；Algeo and Maynard， 2004）；d—MoEF-UEF相关图（各区域划分数据据Algeo and Tribovillard，2009。元素下标EF表示富集因子，XEF计算公式为[（X/Al）样品/（X/Al）PAAS]，其中X为所选元素的重量百分比，PAAS为Taylor and McLennan（1985）定义的后太古代澳大利亚平均页岩。湖南二叠系锰矿床数据据廖凤初等，2024b；Tan et al.，2025；刘湘华等，2025；Huang et al.，2026）
2.4 成矿机制
受锰元素海洋地球化学行为控制，海相沉积型锰矿主要存在两种成矿模式：多数矿床先在氧化水体中以锰氧化物形式沉淀，再经早期成岩作用与有机质反应转化为碳酸锰（Zhang et al.，2020；Dong et al.，2022；张连昌等，2024），该模式下，常发育锰氧化物被碳酸锰交代的微观结构，地球化学上以显著 Ce 正异常、δ13Ccarb明显偏负为特征（Maynard，2010； Yu et al.，2016；Dong et al.，2023）；少数矿床则在缺氧水体或孔隙水中，由 Mn2+ 与过饱和碳酸根直接沉淀形成碳酸锰（Herndon et al.，2018；Wittkop et al.， 2020），其δ13Ccarb多与同期海水同位素组成相近（Gao et al.，2021；Chen et al.，2023）。
沉积环境分析表明，湖南二叠系高品位含锰岩系形成于贫氧至缺氧硫化的底水环境，没有记录氧化的底水特征，排除了锰先以氧化物、氢氧化物形式沉淀的可能性。此外，湖南二叠系锰矿样品的碳酸盐碳同位素相对偏正，与奥尔托喀讷什、大塘坡、 Úrkút等锰氧化物经后期成岩转化形成的典型碳酸锰矿床地球化学特征差异显著，而与广西下雷、龙头和东平锰矿特征相似（图4），反映本区锰矿并未受到有机质成岩转换作用的影响（Chen et al.，2022，2023）。扫描电镜结果显示，锰碳酸盐多围绕具有溶蚀结构的方解石内核生长（廖凤初等，2024b；Tan et al.，2025），指示方解石在穿越氧化还原界面后为锰碳酸盐提供了重要成核位点（Herndon et al.， 2018；Chen et al.，2023），支持贫氧-缺氧水体中原生锰碳酸盐直接沉淀的成因机制。
氧化还原界面处锰氧化物发生还原溶解，使底层水体 Mn2+ 浓度显著升高；同时富锰水体中的方解石可为锰碳酸盐提供成核位点，提升矿物饱和度并促进其直接沉淀（Herndon et al.，2018；Wittkop et al.，2020）。锰矿石样品中大量同生草莓状黄铁矿记录了同期活跃的硫酸盐还原作用，该过程可提升水体碱度，进一步推动锰碳酸盐在钙质成核位点上快速沉淀（Wittkop et al.，2020）。研究区锰矿 Mn 含量与 δ13Ccarb呈负相关（图5），随锰富集程度升高，碳同位素逐渐偏负，结合Sr同位素与MnO的负相关关系（图2d）推测，盆地内存在富锰热液输入，热液不仅提供成矿锰质，还携带具有轻碳同位素特征的热液溶解无机碳（δ13C 平均值约为−6.5‰），共同参与锰碳酸盐沉淀（Tan et al.，2025）。
图4湖南二叠系锰矿床及世界其他重要锰矿床中锰碳酸盐矿石的碳同位素组成特征
（湖南二叠系锰矿床中，东湘桥数据据廖凤初等，2024b；Tan et al.， 2025；水埠头数据据刘湘华等，2025；Huang et al.，2026；石灰冲和新宅里数据据 Huang et al.，2026。世界其他锰矿床中，奥尔托喀讷什数据据 Zhang et al.，2020；Dong et al.，2023；大塘坡数据据 Wu et al.， 2016；Tan et al.，2021；玛尔坎苏数据据Dong et al.，2023；Nikopol数据据 Kuleshov，2003；Úrkúts 数据据 Polgári et al.，2012；遵义数据据徐海，2021；下雷、东平及龙头数据据Chen et al.，2023）
图5湖南二叠系锰矿床δ13Ccarb-Mn相关性图解
中二叠世瓜德鲁普期，峨眉山大火成岩省 （ELIP）的隆升引发华南板块大规模海底火山作用与热液活动（Sun et al.，2010；张柏林，2019；Yan et al.，2020；Wang et al.，2024），祁零盆地孤峰组锰矿床成矿年龄集中于262.5～261.6 Ma（Yan et al.，2020），因此含锰地层发育时代与 ELIP 早期海底枕状玄武岩喷发、镁铁质火山碎屑沉积时限（约 263 Ma，Sun et al.，2010）高度吻合，区内孤峰组火山灰层在形成时代与物质组成上均与 ELIP 岩浆活动具有亲缘性 （张柏林，2019），且含锰地层发育典型热液矿物组合，指示祁零盆地二叠纪锰成矿流体主要受控于 ELIP早期海底火山热液事件。Tan et al.（2025）重建了祁零盆地小江边组至孤峰组锰元素富集演化过程：由于 Fe2+ 比 Mn2+ 更易氧化，氧化还原分层水体中，氧化-亚氧化界面附近，缺氧环境下铁易形成铁 （Ⅲ）氧化物沉淀，而锰仍以溶解态 Mn2+ 稳定留存于水体；小江边组沉积期盆地底水处于氧化-弱缺氧过渡环境，Fe2+ 以铁（Ⅲ）氧化物形式先期沉淀，Mn2+ 则依托水体中溶解方解石颗粒作为成核载体，直接沉淀形成锰碳酸盐；至孤峰组沉积阶段，盆地整体转变为弱缺氧-缺氧硫化水体环境，Mn2+ 持续与溶解方解石结合并沉淀富集成矿，共同构成了祁零盆地二叠系锰矿沉淀成矿过程。
3 湖南二叠系锰矿成矿规律与勘查新进展
湖南锰矿地质勘查与矿产评价工作起步较早，先后部署多项地质勘查项目，勘查重心由浅表氧化锰逐渐转向深部原生碳酸锰，资源成果持续突破，为后续二叠系锰矿成因研究与资源潜力评价奠定了重要基础。近年来，根据以祁零盆地为典型的湖南二叠系锰矿研究成果，系统厘清了祁零盆地成矿规律，并实现了祁零盆地重大找矿突破；邵阳盆地和桂阳盆地具有可以类比祁零盆地的锰矿成矿规律和控矿因素，具有较好的二叠系锰矿找矿潜力。
3.1 成矿规律与找矿标志
3.1.1 成矿规律
地层层位、构造、岩相古地理等是控制碳酸锰矿产出和分布的关键地质因素（廖凤初和罗益周， 2016；廖凤初等，2024a）。以祁零盆地为例，基于湖南省二叠系锰矿成矿机制，本文系统梳理了地层、岩性、构造及沉积环境对碳酸锰矿成矿的控制。
地层方面，研究区内碳酸锰矿主要赋存于二叠系孤峰组上段地层中，含锰岩系垂向上具有明显的分带性：下部为含硅质较纯灰岩，锰含量低，构成稳定的矿系底板；中上部为含锰灰岩、泥灰岩及钙质页岩，是锰质大规模富集的核心层位；顶部为富有机质条纹状泥灰岩，可作为区域矿层顶板识别标志。
矿化强度与岩性密切相关，高品位矿体主要赋存于富炭质、富生物碎屑、具微层纹构造的泥晶碳酸盐岩中，而纯灰岩、厚层灰岩段普遍矿化微弱。受沉积相变影响，矿体多呈似层状、透镜状、鸡窝状产出，厚度与品位沿走向、倾向变化较大，体现了岩性相变对矿化空间展布的直接约束。
构造对碳酸锰矿床具有分级控制的特点，不仅表现在对特定矿床的控制，而且表现在区域成矿上。在区域上，深大断裂控制了盆地的发育和形成。盆地内呈雁列产出的次级向斜构造控制了锰矿层的产出、空间分布、产状及形态，小规模平移逆断层虽不直接控制成矿，但常切错矿层、造成断距，导致矿体断续分布。向斜提供了赋矿空间与保存条件，断裂主要改造矿体连续性，共同构成“向斜控矿、断层破矿”的构造规律。
沉积环境方面，成矿作用与孤峰期台地—台盆格局密切相关。锰质大规模沉淀富集于台内盆地及台缘斜坡的深水、缺氧环境中，该环境有机质丰度高、草莓状黄铁矿发育、水动力条件弱，有利于锰离子吸附、还原与沉淀成矿。同时，氧化-还原界面在沉积水界面附近频繁波动、水体由氧化向缺氧转换的过渡区间，是锰质富集成矿、形成高品位矿体的核心条件。与之相对，浅水高能碳酸盐岩台地环境氧化作用强、陆源碎屑干扰少，难以形成大规模锰矿堆积，仅见零星低品位矿化。沉积相带直接控制矿体规模与品位，台内盆地中心矿体厚大、品位较高，向台地方向逐渐变薄变贫，呈现明显的“相控分带”特征，揭示了还原环境对锰矿形成的决定性作用。
综合地层、构造、沉积环境等要素，祁零盆地锰矿成矿规律可概括为“层位控矿、岩性控质、向斜控展、界面控富”。中二叠统孤峰组上段为必备成矿层位，富有机质不纯碳酸盐岩为核心赋矿岩性，北东向次级向斜为主要控矿构造，缺氧还原的台内盆地-斜坡环境为成矿关键条件。多重因素耦合形成了区域稳定的成矿系统，既决定了锰矿的空间分布规律，也为找矿预测提供了明确标志，对区域同类型矿床的勘查与潜力评价具有重要指导意义。
3.1.2 找矿标志
沉积型锰矿床主要受地层、构造和古地理环境 3 个条件的制约，因而它们是找矿的主要条件。此外，物、化探异常能为寻找该类矿床提供良好的信息，是进行成矿预测的重要依据，而已有矿点和地表氧化带是寻找碳酸锰矿的直接标志，也是找矿分析的重要依据。本文系统梳理了具体找矿标志如下：
（1）地层标志：本区主要赋矿层位为二叠系孤峰组，碳酸锰矿层赋存于孤峰组上段上部一套含有机质、生物屑和泥较高的泥质灰岩、泥灰岩及灰岩中，该套岩性组合具有生物屑结构，泥晶—微晶结构，薄—中厚层状、条纹状，受层位控制明显。
（2）构造标志：区内总体由一系列南北向及北东向的背、向斜组成，向斜较为开阔，背斜较为紧闭，向斜构造控制了锰、煤等沉积矿床的产出。断裂构造较发育，以走向压性断裂为主，主要分布于向斜两翼。向斜的大小控制了该类矿床的规模，构造的影响控制了矿床的连续性和完整性。不同大地构造、构造特征、深（大）断裂、浅层构造及其活动特点等，是找矿研究的重要条件。
（3）地球化学异常标志：1∶20 万水系沉积物测量在区内圈出了规模较大的 Mn、Ni 等元素综合异常，异常空间分布与区内已知矿床（点）吻合。Mn元素的异常值强度大、分布广，并伴有Fe2O3异常，高异常区分布范围与本区二叠系孤峰组含锰岩系在分布区域上高度重合，属矿体引起的水系沉积物 Mn 异常。Mn异常富集区也是碳酸锰矿找矿靶区。
（4）地表发育氧化锰矿及锰土是寻找原生碳酸锰矿的重要标志，地表锰帽规模较大，且锰含量较高时，显示该部位及深部可望发现规模较大、品位较高的碳酸锰矿。
（5）老窿、民窿及民采采坑是寻找碳酸锰矿层的直接标志。
3.2 祁零盆地勘查进展
祁零盆地位于华南准地台的桂湘赣褶皱带中，南邻都庞岭—阳明山隆起带，北至越城岭—关帝庙串珠状隆起带，呈北东向槽状分布。区内发育北东向汨罗—新宁、株洲—双牌与北西向邵阳—郴州、怀化—道县共 2组、4条深大断裂，将本区分割成菱形区域（图6）。自 2008 年起，湖南省地球物理地球化学调查所在祁零盆地累计发现锰矿床（点）11个，累计查明锰矿资源量1.2亿 t，预测锰资源量达2亿 t 以上，显示出良好的找矿前景。在盆地内初步划定 5 个锰矿成矿远景区，分别为花桥—石岩头、荞麦冲—东湘桥、东零—老埠头、高溪市—伊塘和石灰冲—白露塘锰矿成矿远景区（图6）。其中，花桥— 石岩头向斜与荞麦冲—东湘桥向斜为最具找矿价值的成锰带。花桥—石岩头向斜内的水埠头矿区见矿效果好，厚度大，虽然锰品位低，但具备找到大型低品位碳酸锰矿床的条件；荞麦冲—东湘桥向斜内的野牛冲矿区，矿石品位高，厚度较大，是祁零盆地内优质锰矿找矿最有利的区域。
2024年以来，湖南省地球物理地球化学调查所在祁零盆地东湘桥、水埠头和新宅里矿区开展了东湘桥矿区资源调查评价、水埠头矿区天晏岭矿段详查及新宅里矿区普查等工作，进一步查明了区内锰矿资源潜力，实现了锰矿找矿突破和资源量提升，采用边界品位 Mn 7%、最低工业品位 Mn 9%的工业指标（《矿产地质勘查规范铁、锰、铬》（DZ/T 0200-2020）、《湖南省永州市零陵区水埠头矿区天晏岭矿段锰矿工业指标论证方案》《湖南省永州市零陵区东湘桥矿区锰矿资源调查评价矿床工业指标论证报告》），累计新增锰资源量达4343万 t。
3.2.1 东湘桥矿区
东湘桥锰矿位于祁零盆地荞麦冲—东湘桥复式向斜的中南部（图6），整体构造为一向斜，地层呈东西两翼基本对称发育（图7a）（廖凤初等，2024a）。区内含锰岩系主要为二叠系孤峰组，其中分布有锰品位不等的碳酸锰矿体（图7b）。全区含锰岩系厚度一般为 7.84～123.69 m，平均厚度 41.56 m。碳酸锰矿层受东湘桥向斜控制呈长条椭圆形展布，其中 Ⅰ、Ⅱ矿层规模较大、延伸（深）较稳定、对比标志较明显。区内氧化锰矿床主要为堆积型氧化锰矿床。矿体分布于向斜盆地两翼之丘陵地带，呈北北东向断续展布（图7a）。矿体主要赋存于坡积的红土层，少数见于洪积层中，矿体底板多为壶天群白云岩、白云质灰岩和坡积黏土层，个别为测水组砂页岩。矿体分布无一定规律，形态受地形控制，常呈透镜状、馒头状和不规则状等。据最新勘探成果，矿区已揭露及控制碳酸锰矿层 5层、氧化锰矿层 1层；圈定碳酸锰矿层 2 层，共圈出碳酸锰矿体 22 个；圈定氧化锰矿层 1层，圈出氧化锰矿体 45个。根据圈定的矿体，估算碳酸锰主矿体 4个、零星矿体 18个；氧化锰主矿体 18 个、零星矿体 27 个。截至 2024 年 12 月31日，东湘桥矿区（11个采矿权和1个详查区）锰矿资源调查评价共探获保有总资源量 1772.8 万 t，其中碳酸锰保有资源量 1061.8 万 t，平均品位 11.11%；氧化锰保有资源量 711.0 万 t，平均品位 20.50%。区内原保有总资源量 1133.1 万 t，新增锰资源量639.7万 t，达到中型矿床规模。
3.2.2 水埠头矿区
矿区位于祁零盆地南西部，北北西向花桥—石岩头复式向斜的中南部（图6），矿区主体为向斜构造，地层东西两翼发育基本对称（图8a）。出露地层主要有石炭—二叠系壶天群，二叠系栖霞组、孤峰组、龙潭组、大隆组，三叠系大冶组及第四系。区内构造较简单，以褶皱为主，断裂次之。褶皱主要为近南北向水埠头向斜，控制了锰矿层的展布（图8b） （罗益周，2013）。断裂主要有北北东、北西向等二组，多切割破坏了锰矿层（体）的连续性。
区内共控制层状碳酸锰矿层 5 层，其中Ⅱ矿层为主矿层，受水埠头向斜控制。主要矿体沿走向长 980～3264 m，倾向控制宽 179～1250 m，钻孔控制工业矿体厚 0.87～9.10 m，平均厚度 2.36 m；锰品位 9.15%～17.05%，平均品位 11.73%。截至 2025 年 9 月 15 日，经对Ⅱ矿层中主要矿体进行资源量估算， 2025 年共探获锰资源量 2524.4 万 t，达到大型矿床规模，其中西翼推断资源量 1145.8万 t，东翼推断资源量 1378.6 万 t。矿床平均 Mn 品位 11.45%。目前水埠头矿区向斜核部及东翼仍未控制，还有较大找矿空间，区内向斜核部延伸深度预测超 1000 m，深部找矿潜力巨大。
图8水埠头锰矿矿区地质简图（a）及典型地质剖面图（b，3勘探线）
图9新宅里锰矿矿区地质简图（a）及典型地质剖面图（b，3勘探线）
3.2.3 新宅里矿区
新宅里矿区位于祁零盆地北北西向花桥—石岩头向斜的南端（图6）。区内主要出露石炭系—二叠系壶天群，二叠系栖霞组、孤峰组、龙潭组、大隆组，三叠系大冶组及第四系地层（图9）。矿区整体为北东走向向斜构造，西翼被 F6 断层破坏，核部孤峰组与龙潭组地层向深部俯冲，推断埋深在−400～−1000 m。
最新勘查成果显示，区内共识别出两层锰矿层 （编号Ⅱ、Ⅲ），其中Ⅱ矿层为主矿层，长约 5000 m，倾向展布宽 500～1200 m，呈层状、似层状产出于孤峰组上段（P2g2）。共圈定出4个工业矿体，矿体产状与顶、底板围岩一致，其厚度与 Mn 品位总体较稳定，一般厚 0.70～7.70 m，Mn 品位 9.03%～12.37%。对圈定的矿体进行了资源量估算，预期锰资源量 1179.7 万 t，Mn 平均品位 9.34%。但目前区内总体工作程度较低，依据成矿规律及目前钻探工程见矿情况，矿区东、西两翼及核部仍有可能发现厚度较大的碳酸锰矿体。
3.3 邵阳盆地勘查进展
邵阳成锰盆地位于祁阳弧形构造北端，由一系列轴向北东—北东东平行排列的向斜构造组成，锰矿均产于向斜中的二叠纪地层，含锰岩系分布广。
类比祁零盆地锰矿成矿规律和控矿因素，邵阳盆地具有较大的二叠系锰矿找矿潜力，区内向斜较为开阔，背斜较为紧闭，向斜构造控制了锰、煤等沉积矿床的产出，同时为锰矿保存创造了良好的构造条件。断裂构造较发育，以走向压性断裂为主，与褶皱构造近平行分布，主要分布于褶皱两翼。区内共圈定滩头、邓家铺、箍脚底、三比田、枫江溪、短陂桥、牛马司、学堂冲和保和堂向斜 9 处锰矿找矿靶区，锰异常覆盖上述向斜。区内累计查明锰资源量 1300万 t，锰矿预测资源量1亿 t以上。
3.4 桂阳盆地勘查进展
桂阳成锰盆地位于湘桂褶皱带中，湘南—桂中褶皱区与耒—临（印支）褶皱区两个Ⅲ级大地构造单元的接触部位。南起郴州市桂阳县，北至衡阳耒阳市一带。区内锰矿广泛分布，除广泛发育二叠系沉积型锰矿外，还发育有低温热液型和残积型锰矿。与祁零盆地相比，桂阳盆地成矿地质条件与之相近，同样具备一定的二叠系锰矿找矿潜力与大型碳酸锰矿床的勘探前景。目前初步预测桂阳盆地内有樟木冲、和平圩、行廊—车头3个原生碳酸锰找矿重点靶区，各靶区原生碳酸锰矿床规模分别为：樟木冲靶区约 10.0 km×3.0 km，和平圩约 8.6 km× 3.3 km，行廊—车头靶区约12.0 km×3.5 km。初步资源量估算显示，桂阳盆地潜在锰资源量约5000万 t。
4 结论
（1）湖南以东湘桥、水埠头、石灰冲、新宅里为代表的二叠系锰矿成矿物质以海底热液来源为主，沉积环境主要为贫氧—缺氧硫化环境，小江边组及孤峰组高品位锰矿形成于氧化向缺氧转变阶段。矿床成因以原生锰碳酸盐直接沉淀为主，锰成矿流体主要受控于与峨眉山大火成岩省有关的海底火山热液事件。
（2）基于锰矿富集成矿机制，本文总结了“层位控矿、岩性控质、向斜控展、界面控富”的成矿规律，并系统梳理了地层、构造、地球化学异常、地表锰帽等可直接应用的综合找矿标志。
（3）祁零盆地具有最好的资源潜力，其中东湘桥、水埠头、新宅里矿区 2024 年以来新增锰资源量达4343万 t。邵阳盆地及桂阳盆地成矿条件与祁零盆地相近，整体具备可观的锰矿资源远景和勘探潜力。
致谢 感谢两位匿名评审专家对本文提出的宝贵修改建议。
注释
① U.S. Geological Survey.2026. Mineral commodity summaries[R].
② Boström K, Joensuu O, Valdés S, Charm W, Glaccum R.1976. Geochemistry and origin of East Pacific sediments sampled during DSDP Leg34[R]//Yeats R S, Hart S R (Eds.) . Initial Reports of the DSDP, vol.34. Washington: U.S. Government Printing Office, 556-574.