锰土是一种含水的氧化锰的混合物。Wash Load冲泻质泥沙河流中比河床物质更细的固体径流。通常由悬浮在河水中粒径最细小的微粒组成。

化学成分不确知、一般呈黑色土状或块状的不纯的含水氧化锰和氢氧化锰物质。含水量最高可达25%。其组成大致以软锰矿和钡硬锰矿为主，通常混有钴、铜、铅、铁、铝等的氢氧化物，并可吸附有锂和钾。钴含量高的称为钴土，其中常含镍。锰土呈黑、蓝黑或褐黑色；条痕为不同色调的黑色或褐色。硬度通常低，能污手，块状的硬度较高。锰土形成于表生氧化条件下，作为湖沼沉积物产于粘土和浅海沉积物中；作为残留的风化产物，产于含锰岩石的风化壳中，它常与软锰矿、钡硬锰矿共同产出，可一起作为锰矿石利用。钴土则是钴和镍的重要来源之一。

锰矿田锰土地质特征及成因

在南非Bishop、Paling两处矿权区的工程施工，识别出了6个岩性单元，其中锰土发育于白云岩的侵蚀不整合面上。锰土有2种形态: 一种是层状或似层状，覆盖于平坦白云岩基底之上，为自然形态；另一种是泥状，内部多包裹有孤立岩块，为受扰动形态。根据锰土的地质特征，将其发育过程划分基底溶蚀、溶洞坍塌、沉积压实3 个阶段。锰土由富锰白云岩的溶蚀残余物组成，后期沉积序列的压实作用使锰土固结。

锰土是一种密度小、质软、松散的风化残余物，一般为黄褐色、灰黑色，外观呈土状。主要的矿物成分为软锰矿，含量可达80% ，因而触摸易污手。研究区内锰土广泛发育，但由于埋藏较深，出露较为局限，常见于已采空的采坑或白云岩溶蚀坑道内。

( 1) 层状或似层状。锰土呈灰黑色，因与红土混杂而带红褐色。层厚不均，一般为20～30cm，层间往往夹有高岭土薄层，层厚2～5cm。土体内部无大型岩块，局部含红泥团块，块体直径约10cm。锰土层产状基本稳定，厚度为1～3m，侧向延伸可达10m以上。多发育于地势平坦处，其底部为富锰白云岩，或覆于白云岩溶隙充填物之上。

( 2) 泥状。锰土呈灰红色或红棕色，局部因红土含量较多而呈红色。形态极不规则，土体呈烂泥团状，直径最大可达2m，内部常见包裹物，多为白云岩或红泥团块。其中白云岩为圆状块体，直径为0.3～1.5m，表面刀砍痕十分发育，表明被包裹后继续受到水体的化学淋滤作用。红泥团块则松散，无固定形态，边部与锰土发生了轻度的混染。

锰土的形成与白云岩的岩溶系统有关，溶蚀构造的底部形成盆状的结构，成为富锰不溶物质的富集空间。锰土层则不整合覆盖于白云岩上，并接纳了外来的岩块，从而具有了不同的形态。

( 1) 覆盖原生基岩。被锰土覆盖或包绕的原生基岩为富锰白云岩。如果白云岩基底较为平坦，或起伏不大，锰土以层状的形态覆盖于其上；如果白云岩基底起伏较大，或形成了较深的溶沟，突起的白云岩柱通常为层状或似层状的锰土所包裹。这种情况仅出现于富锰白云岩，藻白云岩的顶部、周围均无锰土出现。锰土的形成与藻白云岩关系不大，其锰质来源于富锰白云岩，系富锰白云岩遭受溶蚀后，富锰的不溶物质在溶蚀构造底部沉积形成。层状锰土体为自然形态，表明沉积环境较为稳定，富锰物质在低水动力条件下沉积富集。

( 2) 包裹孤立岩块。孤立岩块表层的锰土略呈同心壳状，因后期风化呈现一定的多孔状结构。而外部的锰土则呈泥状，略带层状或似层状锰土的扭曲特征，显然为受到包裹物的强烈扰动所致。包裹物中含大量的藻白云岩岩块和红泥团块，表明层状锰土形成后，溶蚀构造顶部的藻白云岩和红土层破碎坍塌，而后落入锰土层被包裹。泥状锰土不规则的形态以及同心壳层均为侧壁岩块滚动落入溶坑底部所致。

这两种包覆关系均出现于白云岩岩溶系统中，锰土的形成建立在富锰白云岩遭受溶蚀的基础上，二者之间为不整合接触关系，中间存在一个侵蚀、沉积的时期。

Postmasburg锰矿田锰土的形成是一个连续的过程，根据锰土层的特征及围岩的溶蚀面貌，可以识别出3个形成阶段。

( 1) 基底溶蚀阶段。在沉积过程中由于受到溶解速率、沉积速率以及水体化学成分的影响，锰质软泥层中夹杂了其他沉积物质的薄层。

( 2) 溶洞坍塌阶段。顶板的白云岩和红土直接落入坑底，对锰质软泥层造成局部破坏的同时，松散的红土与锰质软泥成分相互混杂，降低了原有锰质软泥的锰质富集程度。

( 3) 沉积压实阶段。相继建造了泥质粉砂岩单元、石英砂岩单元和页岩单元，直到沉积序列建造结束。锰质软泥受到沉积序列的压实作用而固结成为锰土。

新型路面基层材料稀锰土的开发研制过程中，稀锰土稳定碎石的抗压强度等试验过程及结果，以及稀锰土碎石路面基层的工程应用情况。

为了提高石灰粉煤灰碎石路面基层材料的早期强度，必须采取措施促进早期生成较多的水化产物，如在石灰粉煤灰碎石中加入适量水玻璃，促进C-S-H凝胶的生成，以工业废渣磷石膏取代部分石灰促使钙矾石生成 ;或采用硫酸盐复合化学外加剂，促进钙矾石在早期迅速生成。但是，这些方法会增大工程成本，而强度提高效果不明显。由于添加的组合数量较少，外加剂用量又很难控制。为此，选择研制新型水硬性胶结剂，代替石灰粉煤灰碎石中的石灰粉煤灰和水泥碎石中的水泥。考虑到胶结剂的使用环境，采用石膏一矿渣系列为胶结剂的研制基础是合理的，并尽可能以各种更为廉价的工业废渣取代部分矿渣。由于道路施工的特殊性，为保证足够长的施工作业时间，凝结要求慢，且对7d以前强度要求也不高。对于一级公路和高速公路用水泥稳定土做基层时，7d浸水抗压强度为3～4MPa，二级和二级以下公路为2～3MPa。因此采用工业废渣磷石膏代替天然二水石膏，并进行了新型胶结剂一稀锰土的试验研究。

稀锰土中的硅盐水泥熟料及其他可作为碱性激发剂的组分含量虽小，但其作用是很大的。由于稀锰土中含相当数量的矿渣，矿渣水沦速度的快慢直接关系到稀锰土强度的增长速度，水淬粒化矿渣的玻璃相无规则网络是由[SiO4]四面体和[AIO4]四面体组成的。稀锰土中的磷石膏可以激发硫酸盐。添加了硅酸盐水泥熟料及其他可作为碱性激发剂的组分后，矿渣则处于碱性激发和硫酸盐激发的双重作用下，其玻璃网络的破坏就会加速，从而可以加快水化硅酸钙、钙矾石等水化产物生长，提高早期强度。

按标准击实试验确定的最大干密度和最佳含水量，按98%的压实度成型150mm×150mm的圆柱体试件。回弹模量测定按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTJ057-94)中规定的顶面法(T0808-94)，养生90d，养生 温度20℃，养生期的最后一天浸水24h后，测定稀锰土稳定碎石的回弹模量。

从试验结果知，稀锰土稳定碎石回弹模量平均值大于《公路沥青路面设计规范》所推荐5%～6%水泥稳定碎石的抗压回弹模量，且回弹模量随着用量的增加而增加。

通过试验确定稀锰土稳定碎石温缩系数，试验结果表明：稀锰土稳定碎石的温缩系数与水泥稳定碎石的温缩系数相比没有多大的变化。据此推测，稀锰土稳定碎石的温缩现象基本与水泥稳定碎石的温缩现象相当。随着稀锰土剂量的变化，温缩系数发生一定的变化。从试验采用的几个用量的试验结果来看，6%的用量稳定碎石试件的温缩系数与5%用量基本持平，且略有降低，但当用量增加至7%时，温缩系数有较明显的提高。由此可知，当采用稀锰土稳定碎石时，为了避免温缩裂缝的发生，用量不宜超过6%。稀锰土稳定碎石强度不应在冻融后显著降低。试验采用28d 龄期的圆柱体试件，先在20±2℃的水中饱水16h，然后放入-18℃的冰箱中，8h后取出放入20±2℃水中饱水16h，再放入-18℃的冰箱8h。如此循环5 次，测得试件的抗压强度作为冻融评价指标。