东昆仑都兰县三通沟北地区中—新元古界万宝沟群沉积岩系中近年来探明沉积型碳酸锰成矿带,是青海地区重要的锰矿找矿新发现,前人未针对该区域内锰矿做过细致的研究。本文系统分析了含锰岩系沉积相及演化特征、锰矿石的显微结构及围岩的矿物共生组合特征和含锰岩系的元素地球化学特征,初步探讨了锰矿成矿过程中的控制因素及成因机理,并建立了适用于研究区沉积型锰矿的成矿模式。研究区万宝沟群主要沉积一套被动大陆边缘的浅海陆棚相和深水盆地相的组合,夹部分斜坡相砂质沉积,陆源碎屑陆棚可细分为浅水陆棚、深水陆棚、局限深水陆棚。万宝沟群发育两个含锰段,下段(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ锰矿带)沉积于盆地相内,上段(Ⅳ,Ⅴ锰矿化带)沉积于局限深水陆棚亚相内,含矿岩系特征可归为硅质岩—泥岩沉积型锰矿,且沉积于盆地相内的锰矿品位明显高于局限深水陆棚亚相内的锰矿品位。锰矿床类型属海相沉积型锰矿,电子探针分析表明锰矿石矿物类型多为钙菱锰矿,其次是在近地表碳酸锰矿物经后期氧化所形成的氧化锰,偶见少量的锰方解石、铁菱锰矿相伴生。锰矿石的构造主要显示条带状纹层构造,矿石结构主要有泥晶—细晶结构、显微凝块结构、砂屑泥晶结构。对含锰岩系主微量元素特征分析表明:含锰岩系的K₂O/Na₂O—Si O₂、La/Ce—Al₂O₃/(Al₂O₃+Fe₂O₃)关系图解以及Al₂O₃/(Al₂O₃+Fe₂O₃)的比值均指示属被动大陆边缘沉积。含锰段的Fe—Mn—(Cu+Co+Ni)×10三端元判别图解、Co/Zn–(Co+Ni+Cu)图解以及Si O₂/Al₂O₃值、Al/(Al+Fe+Mn)值、(Fe+Mn)/Ti值、Fe/Ti值、Co/Zn值、Co/Ni值、部分样品Ba元素显著富集、Eu正异常、Y正异常这一系列判别指标,一致表明锰矿石在形成过程中与海底热液作用密不可分。锰矿石的Th/U、V/Cr、V/(V+Ni)、Ce正异常以及菱锰矿层伴生的草莓状黄铁矿粒度特征,均指示锰矿石形成时水体处于氧化—次氧化环境。锰矿石的Ce/Ce*—(Y/Ho)_PAAS图解、Ce/Ce*—Nd图解、稀土元素标准化特征及强烈Ce元素正异常,与海底水成Fe-Mn结核/结壳具有高度相似性,表明锰矿石在含氧量较高的水体中形成,进一步结合锰矿石δ¹³C分析结果发现:锰矿石的δ¹³C值(-5.2‰~-19.92‰)与Mn含量存在明显的负相关性,表明最初是沉淀出锰氧化物,然后在埋藏过程的早成岩阶段被有机质还原成Mn²⁺,并且这一反应过程中可极大提高孔隙水中Mn²⁺的浓度,有机质被氧化创造出碱性环境,有利于碳酸锰矿物的沉淀。针对万宝沟群发育的两套含锰段分别建立了不同的锰成矿模式:(1)局限深水陆棚锰成矿模式,该模式较为符合前人所提出的“浴缸边”模型。海底热液排放出大量的Mn²⁺至海水中,在成矿早期沿海洋底流或是浓度梯度上涌运移至盆地边缘的浅海陆棚环境,由于次级洼陷的存在,Mn²⁺进入富集阶段。随着海侵作用发生,溶解的Mn²⁺上涌至氧化还原界面与斜坡交界地带,首先沉淀出锰氧化物,而海侵更进一步发生,水体中有机物的总量显著增加,有机质和锰氧化物迅速下沉掩埋,在成岩过程中两者相互作用促使碳酸锰矿的形成。(2)盆地相锰成矿模式,该模式较为符合前人所提出的幕式充氧模式。其距离深海热液喷口相对更近,还原环境下水体中赋存较多的Mn²⁺。而此时若是发育有密度流将浅部含氧水体幕式灌入深水盆地中,则会造成海水底部形成短暂的氧化环境,会迅速沉淀出锰氧化物颗粒,而后埋藏进入底部沉积物中,同时将海水浅层有机质成分带入深水盆地,与有机质在早成岩阶段发生化学作用导致大量次生锰碳酸矿沉淀下来。