华南"大塘坡式"锰矿深部电性结构揭示的流体底辟通道与裂谷控矿机制

本研究针对华南新元古代南华裂谷"大塘坡式"锰矿成矿机制争议，采用大地电磁测深(MT)和音频大地电磁测深(AMT)技术，首次揭示了四级地堑内5条流体底辟通道的三维电性结构特征，证实了锰质流体沿裂谷同生断裂的底涌-沉积成矿模式，为深部隐伏锰矿勘探提供了重要地球物理依据。

　　

在矿产资源领域，华南地区新元古代南华裂谷控制的"大塘坡式"锰矿一直存在成因争议。传统观点认为这类以菱锰矿为主的矿床属于外生沉积型，锰质主要来自大陆风化作用(He, 2001; Liu et al., 1983)；而近年来越来越多的证据显示，深部热液流体可能才是锰质的主要来源(Wu et al., 2016; Yu et al., 2020)。这种理论分歧严重制约了深部隐伏锰矿的勘探工作。更关键的是，这类矿床占我国锰矿总储量的50%以上，其中富锰矿比例超过60%(Zhou et al., 2016)，其成矿机制的研究具有重要战略意义。

针对这一科学难题，中国地质大学(武汉)的研究团队创新性地提出了"底涌-沉积"成矿模型(Zhou et al., 2013, 2017)。该模型认为锰质流体通过深部底辟通道沿裂谷同生断裂向上运移，在南华裂谷次级地堑中心发生海底喷流沉积。为验证这一模型，研究人员采用大地电磁测深(MT)和音频大地电磁测深(AMT)相结合的方法，系统研究了南华裂谷一级构造单元内武陵二级裂谷(二级)中的松桃-古丈三级地堑(三级)及多个四级含锰地堑的深部电性结构特征。

研究主要采用了二维和三维反演技术。通过分析MT测线的维度特征和相位张量结果，虽然深部显示出明显的三维特征，但仍同时进行了2-D和3-D反演以对比模型差异。对于二维性较强的AMT测点则采用2-D反演模型。这些地球物理数据与深地震反射剖面相互验证，确保了结果的可靠性。

研究结果部分的重要发现包括：

电阻率证据揭示流体通道与地堑-地垒结构
通过MT探测发现，含锰四级地堑呈现"高电阻率-低电阻率-中等电阻率"的三层电性结构，而四级地垒则为"低电阻率-高电阻率"的双层结构。同生断裂的电性特征表现为"高电阻率-低电阻率"的梯度过渡带。在松桃县境内，研究团队识别出5条控制锰矿分布的深部流体底辟通道，分别对应已知的梁风坳、李家湾、石塘、大塘坡和举贤锰矿床。

深部通道的三维电性特征
三维反演结果显示，这些底辟通道在深部呈现明显的低阻异常，向上延伸至含矿层位。其中大塘坡矿区发现一个宽约3km、垂向延伸达45km的漏斗状异常体，被认为是超大型锰矿底涌沉积的传输通道(Zhou et al., 2022)。

研究结论部分指出：
(1) 首次从地球物理角度证实了南华裂谷四级含锰地堑的三层电性结构和四级地垒的双层电性结构特征；
(2) 发现了5条控制锰矿分布的深部流体底辟通道，为"底涌-沉积"成矿模型提供了直接证据；
(3) 建立的AMT找矿模型具有"高-低-高"三层电性结构特征，有效指导了松桃高地等4个大型隐伏锰矿床的发现。

这项发表在《Journal of Asian Earth Sciences》的研究具有多重意义：理论上，解决了"大塘坡式"锰矿的成因争议，建立了裂谷控矿的新模型；应用上，形成的地球物理找矿标志已成功指导勘探实践，新增锰矿资源量巨大；方法学上，开创了MT/AMT技术研究深部成矿流体通道的新途径。正如Zhou等(2023)指出的，该模型还可推广至同构造背景的重晶石矿床研究，显示出广泛的适用前景。

该研究获得中央引导地方科技发展资金、国家重点研发计划等多个项目的支持，相关成果已在我国锰矿勘探领域产生显著效益。随着深部探测技术的进步，这一"底涌-沉积"成矿模型有望在更多矿床类型研究中得到验证和应用。