《Journal of Geochemical Exploration》：A hybrid sedimentary–hydrothermal origin for the black shale-hosted Lannitian Mn Deposit, South China
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•Mn矿化以菱锰矿和富锰白云石为主。•拉曼数据显示大塘坡型Mn矿床中存在富甲烷流体。•地球化学证据证实了海底热液Mn来源。•凝灰岩层揭示了火山-热液影响。•烂泥滩记录了热液-沉积混合系统。引言锰（Mn）具有多种价态和优异的合金化性能，是支撑现代工业和技术发展的战略性关键金属。
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Mn矿化以菱锰矿和富锰白云石为主。
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拉曼数据显示大塘坡型Mn矿床中存在富甲烷流体。
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地球化学证据证实了海底热液Mn来源。
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凝灰岩层揭示了火山-热液影响。
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烂泥滩记录了热液-沉积混合系统。
引言
锰（Mn）具有多种价态和优异的合金化性能，是支撑现代工业和技术发展的战略性关键金属。全球范围内，沉积型Mn矿床在Mn储量和产量中占主导地位（Xiao等，2017）。这些矿床是在古海洋或湖盆的缺氧环境下，Mn来自陆源碎屑或海底热液输入，通过化学或生物化学沉淀形成的，通常以层状或透镜状菱锰矿矿体形式出现。然而，并非所有沉积型或沉积型伴生Mn矿床都纯粹源于成岩或后生作用。众多与活跃大陆边缘相关的Fe-Mn矿床表现出火山和热液输入的特征，显示出爆炸性火山活动、热液蚀变和多阶段流体演化的贡献（Berdnikov等，2023）。这些实例表明，Mn矿化作用覆盖了一个从纯沉积端到岩浆-热液端的连续谱系，受火山活动、热液流体和盆地控制氧化还原过程之间相互作用的调控。
沉积型Mn矿床成因解释的进展在很大程度上是通过非传统同位素系统的应用及其在地球系统演化背景下的解释来实现的，具体包括海洋氧化还原条件的变化、大气氧化过程和生物地球化学循环，这些为Mn的来源、路径和沉积机制提供了关键约束（Li等，2012；Wang等，2019；Ma等，2025）。这些进展将主要Mn成矿期与全球生物地球化学过程联系起来，如冰后期海洋氧化作用和氧化还原界面波动（Ai等，2023），同时也有助于隐蔽矿化的勘查目标圈定。尽管取得了这些认识，关于经济Mn富集所需的具体古海洋化学阈值、Mn沉淀和成岩过程中微生物活动的范围和途径，以及同一成矿期矿床规模巨大差异的控制因素等基本问题仍然存在。
华南地区拥有世界上最重要的新元古代沉积型Mn矿床之一，形成于南华裂陷盆地，该盆地在罗迪尼亚超大陆解体后约800 Ma开始发育（Hoffman，1991；Wang等，2001；Du等，2023）。裂陷作用产生了受构造控制的受限沉积中心，作为关键的沉积和成矿陷阱。在此框架下，湖南、贵州和重庆毗邻地区构成了著名的"锰三角"，以其丰富的大塘坡型Mn矿床著称，平均品位为16.68–24.33%（Fu和Xie，2010；Qin等，2013）。这些矿石在层序上局限于Sturtian（717–661 Ma）和Marinoan冰川事件（639–635 Ma）之间的间冰期区间（~658–651 Ma）（Cao等，2024；Thomas等，2025）。矿化以菱锰矿（MnCO?）为主，始终与大塘坡组富有机质黑色页岩和粉砂岩相关联。
尽管经过数十年研究，大塘坡型Mn矿床的成因仍然存在争议，主要围绕两个关键问题：(1) Mn的来源和途径——是以海底热液来源为主，还是热液、海水和大陆风化贡献的混合来源（Wu等，2016；Yu等，2016；Xiao等，2017；Ma等，2019；Ai等，2021）；(2) 沉淀机制——矿化是反映同生成岩过程中Mn(III/IV)氧化物的沉积，随后在早期成岩过程中发生还原溶解（Zhang等，2015；Yu等，2016；Xiao等，2017；Yu等，2022；Ai等，2023；Ma等，2025），还是直接从缺氧还原性底层水中MnCO?沉淀而成（Chen等，2008；Chen等，2024；Zhou等，2016；Zhou等，2022）。Mn的氧化还原敏感特性使其活动性和矿物学对Eh-pH条件高度敏感（Roy，2006；Johnson等，2016）。因此，结合两种途径的混合模型——微生物在表层水中氧化热液Mn(II)，随后进行还原成岩——已获得越来越多的支持（Ai等，2023）。此外，菱锰矿一致的负δ13C值也引发了关于有机碳循环和甲烷氧化在矿化过程中作用的问题（Zhou等，2013；Zhou等，2017；Cheng等，2021；Ai等，2023）。
本研究聚焦于湖南西部的烂泥滩Mn矿床，这是华南锰三角中一个具有代表性但研究尚不充分的实例（图1）。我们采用综合研究方法，结合岩石学、矿物学（扫描电子显微镜-能量色散能谱[SEM-EDS]和电子探针显微分析[EPMA]）、流体包裹体分析（激光拉曼光谱）和地球化学方法，以阐明新元古代Mn富集的沉积-热液成因，以及氧化还原界面和早期成岩作用在Mn碳酸盐形成中的关键作用。
章节摘要
地质背景和样品
华南地块在新元古代早期是罗迪尼亚超大陆的一部分（Li等，1999；Wang和Li，2003；Cawood等，2016；Cawood等，2018）。经过晋宁造山运动后，华南地块经历了新元古代伸展构造作用（Li等，1999；Wu等，2026）。南华裂陷盆地被认为在约820 Ma开始形成，并在815–800 Ma期间进入裂陷和火山-沉积充填的主要阶段。到南华纪早期（~720 Ma），
SEM-EDS分析
SEM-EDS矿物学分析在广州海洋科学与工程广东省实验室（珠海）进行。本研究共对13个薄片进行了SEM-EDS分析。
SEM-EDS分析采用FEI NOVA NanoSEM 450扫描电子显微镜（美国FEI公司）进行。该仪器配备了Gatan MonoCL4阴极发光（CL）探测器和Oxford X-Max 50 mm2 EDS探测器。表面形貌和相对成分分布为
岩石学和矿物学观察
在烂泥滩Mn矿区，大塘坡组Mn碳酸盐矿上部矿层具有明显的条带状结构（图3c–d）。它主要由深灰色菱锰矿条带与灰色泥质条带互层组成，并显示出发育的水平层理。相比之下，下部矿层以块状结构为主（图3a–b）。块状和层状Mn碳酸盐均被石英脉置换，其中存在丰富的自形黄铁矿（
南华盆地的氧化还原条件
烂泥滩Mn矿床区域的地层岩性变化记录了南华系中与冰期-间冰期循环相关的系统性相变。地层序列始于古城乡组，该组由冰川条件下沉积的砾岩、含砾砂岩和含砾白云岩组成。在此期间，裂陷盆地边缘坝体的存在与全球海平面低位的共同作用导致了一个高度
结论
- (1)
烂泥滩Mn矿床主要由菱锰矿和富锰白云石组成，在层状和块状矿石中均伴有黏土矿物、石英和黄铁矿。
- (2)
含甲烷流体包裹体和地球化学特征表明，在Sturtian冰期后间冰期的受限氧化还原分层盆地中，存在海底热液Mn来源。
- (3)
凝灰岩层和区域构造-岩浆活动表明，热液循环部分受
CRediT作者贡献声明
王怡：写作–审稿与编辑，写作–原稿撰写，方法论，调查研究，数据管理，概念构思。张雨之：写作–审稿与编辑，写作–原稿撰写，资金获取，数据管理，概念构思。隋智恒：方法论，调查研究，资金获取。喻鹏鹏：写作–审稿与编辑，方法论，调查研究。陈曦：写作–审稿与编辑，方法论，调查研究。欧凯：方法论，调查研究。戴润生：
利益冲突声明
作者声明不存在已知的可能影响本文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本研究得到国家自然科学基金委员会（42372250，92462306，42022020）和国家重点研发计划（2021YFC2900300），以及湖南省科技创新计划（2024RC4030）和广东省引进创新研发团队计划（2021ZT09H399）的资助。我们感谢南方海洋科学与工程实验室的王崇明博士和周美玲女士
王怡|张雨之|隋智恒|喻鹏鹏|陈曦|欧凯|戴润生|郑怡
