河北省邢臺縣談話石墨礦地質(zhì)特征

徐少康* 張青松 焦學濤 康鵬躍張慧敏李洋陳宇凱 宋世超

1. 中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院，河北涿州，072754；2. 中化地質(zhì)礦山總局河南地質(zhì)勘查院，河南鄭州，450000

1 概述

談話石墨礦區(qū)位于河北省邢臺縣西北方向約26km處（圖1d）。20世紀50年代以來，河北省地礦局十一地質(zhì)大隊等單位在本區(qū)進行基礎地質(zhì)和礦產(chǎn)調(diào)查過程中，發(fā)現(xiàn)了較多石墨礦（化）點，并進行了不同程度的地質(zhì)工作。其中，工作程度較高的為張安北石墨礦，提交了初勘（中間）報告。上述工作為我們提供了寶貴的資料。但是，由于工作性質(zhì)所限，其它多數(shù)石墨礦（化）點工作程度相對較低，層位關(guān)系不清，導致資源前景不清。為了進一步查明本區(qū)石墨的成礦前景,中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院于 2010年在本區(qū)進行了針對石墨的專項地質(zhì)勘查工作（河北省地質(zhì)勘查專項資金項目），投入的工作項目主要為地質(zhì)剖面測量、地質(zhì)填圖和槽探工作、少量鉆探工作。

本區(qū)含礦巖組大和莊組為深變質(zhì)的負變質(zhì)巖，層狀特征明顯。石墨礦（化）層賦存于大和莊組中，因此，查明石墨礦（化）點賦存層位及關(guān)系，必須對大和莊組進一步分段。分段標志層確定的主要原則為；層位穩(wěn)定，宏觀特征明顯。根據(jù)以往資料和我們現(xiàn)場踏勘、及剖面測量結(jié)果，發(fā)現(xiàn)大和莊組巖石可分為兩大類：淺灰色的變粒巖（包括淺灰色片麻巖和淺粒巖）類和灰綠色的角閃巖類。其中有一層角閃巖類，厚度大，分布穩(wěn)定，因此，將其作為一個巖性段（大和莊組三段）。大和莊組三段之上，為一層穩(wěn)定、有一定厚度的變粒巖（包括片麻巖和淺粒巖）類，將其作為一個巖性段（大和莊組四段）。大和莊組三段之下，為角閃巖類與變粒巖互層，局部夾黑云母斜長片麻巖，將其作為一個巖性段（大和莊組二段）。大和莊組二段之下，為一層變粒巖類，將其作為一個巖性段（大和莊組一段）。

填圖結(jié)果顯示，上述四個巖性段分布很有規(guī)律。據(jù)地層分布規(guī)律，劃分了四條褶皺。填圖結(jié)果同時顯示，石墨礦（化）層的分布也很有規(guī)律，分布于變粒巖類中，同時離角閃巖類不遠。根據(jù)產(chǎn)出層位對比，連出了7條石墨礦（化）層（段）。根據(jù)褶皺情況分析，7條石墨礦（化）層（段）實質(zhì)上是三層石墨礦（化）層由于地層褶皺造成的重復。

工作結(jié)果顯示，上述對大和莊組的分段思路是正確的。該思路對地質(zhì)條件相似地區(qū)的工作有一定借鑒意義。

本文為本次工作的主要成果。

2 礦區(qū)基本地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地層

礦區(qū)出露地層主要為新太古界大和莊組（Ar3d），次為中元古界長城系常州溝組（Chc）、寒武系(?)及第四系(Q)（圖 1a）。

2.1.1 大和莊組（Ar3d） 厚度約380～930m，為一套深變質(zhì)巖系，分為四個巖性段（Ard1～Ard4，圖 2）。

圖1 河北邢臺談話石墨礦區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.1 Tanhua graphite mining area generalized geoiogic map of Xingtai in Hebei

2.1.2 其它地層 長城系常州溝組（Chc），分布于礦區(qū)東部邊緣和西南角，由紫紅色砂巖組成，與大和莊組呈角度不整合接觸；在礦區(qū)西南部超覆于西黃村變巖漿巖之上。 寒武系(?),分布于礦區(qū)東南角，由碳酸鹽巖組成。 第四系(Q)，主要為松散的黃土，次為松散的砂礫石沉積。

2.2 礦區(qū)構(gòu)造

礦區(qū)構(gòu)造主要為四條褶皺，斷裂不太發(fā)育（圖1a）。

2.2.1 褶皺 礦區(qū)褶皺主要有四條：窯子溝向斜，窯子溝背斜，小河背斜，談話向斜。

窯子溝向斜，位于礦區(qū)西北部，軸向近南北，核部地層為大和莊組四段，兩翼地層為大和莊組三段。東翼地層總體傾向西～北西，傾角 20～32°；西翼地層總體傾向北西～西，傾角21～67°。局部產(chǎn)狀有變化。

窯子溝背斜，位于礦區(qū)東北部，軸向南西-北東向，核部地層為大和莊組二段，兩翼地層為大和莊組三段。南東翼地層總體傾向北西～南西，傾角一般18～80°。北西翼地層總體傾向北北西，傾角一般20～34°。局部產(chǎn)狀有變化。

談話向斜，位于礦區(qū)中北部，軸向南西-北東向，核部地層為大和莊組四段，兩翼地層為大河莊組三段。南東翼地層總體傾向南東，傾角一般16～ 41°，北西翼地層總體傾向北和北西，傾角一般17～ 21°。局部產(chǎn)狀有變化。

小河背斜，位于礦區(qū)南部，軸向近東西向，核部地層為大和莊組一段，兩翼地層為大和莊組二段和三段。南翼地層總體傾向南西、傾角一般24～69°，北翼地層總體傾向南西，傾角一般27～46°。局部產(chǎn)狀有變化。

2.2.2 斷層 工作區(qū)斷裂不太發(fā)育，僅見兩條規(guī)模較小的斷層。

F01斷層，發(fā)育于礦區(qū)北部，斷面產(chǎn)狀28°∠55°，性質(zhì)為逆斷層。

F02斷層，發(fā)育于礦區(qū)中部，斷面產(chǎn)狀205°∠70°，性質(zhì)為正斷層。

2.3 礦區(qū)變侵入巖

礦區(qū)變侵入巖出露面積較大，包括兩個巖體：西黃村巖體（Ar3Xgn）和豐來峪巖體（Ar3Fgn）。

圖2 河北邢臺談話石墨礦區(qū)大和莊組柱狀圖Fig.2 Dahezhuang formation column of Tanhua Graphite mining area in Xingtai, Hebei

西黃村變巖漿巖體（Ar3Xgn），出露于礦區(qū)西南部，平面形態(tài)不規(guī)則，與大河莊組呈明顯的侵入接觸關(guān)系，在二者的接觸部位，常見其呈細脈狀穿插于大河莊組中。以肉紅色為主、局部呈灰白色，粗中粒-中粗粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造及片麻狀構(gòu)造。礦物成分主要為鉀長石，次為斜長石和石英，少量黑云母、金云母等。巖石類型包括鉀長淺粒巖、斜長淺粒巖、二長淺粒巖、黑云母二長片麻巖，黑云母斜長片麻巖等。

豐來峪變巖漿巖體（Ar3Fgn），出露于礦區(qū)東北部，平面形態(tài)不規(guī)則，與大河莊組呈明顯的侵入接觸關(guān)系，在二者的接觸部位，常見其呈細脈狀穿插于大河莊組中。呈淺肉紅色、灰白色，中粗粒-粗中粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)為主，局部為細粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造及片麻狀構(gòu)造；礦物成分主要為斜長石，次為鉀長石和石英，少量黑云母、白云母，金云母等。巖石類型主要為多云母斜長片麻巖、黑云母二長片麻巖，局部為白云母斜長變粒巖。

3 石墨礦化層位及礦化層

3.1 石墨礦化（含礦）層位

礦區(qū)石墨礦化（含礦）層位有3個（圖2）：

第一礦化層位位于大和莊組二段下部，厚度0.41～13.15m，巖性主要為含石墨黑云斜長變粒巖、局部為含石墨黑云石英片麻巖，固定碳含量一般0.18%～1.42%。底板為黑云斜長變粒巖、含石榴石黑云斜長變粒巖、石榴石斜長角閃（片）巖、斜長角閃巖；頂板為黑云母斜長變粒巖，（含）石榴石斜長角閃（片）巖。

第二礦化（含礦）層位位于大和莊組四段下部,厚度 0.12～21.36m，巖性主要為含石墨黑云（金云）斜長變粒巖、局部為含石墨黑云藍晶石片巖，固定碳含量一般0.29%～5.46%，局部形成礦體。底板為黑云母（金云母）斜長變粒巖，局部為黑云片巖；頂板為金云母斜長變粒巖。

第三礦化層位位于大和莊組四段中部, 厚度0.99～1.16m，巖性主要為含石墨黑云斜長變粒巖，固定碳含量一般0.16%～0.67%。頂?shù)装鍨楹谠颇福ń鹪颇福┬遍L變粒巖。

3.2 石墨礦化層

礦區(qū)共發(fā)現(xiàn)7條石墨含礦（礦化）層（段），分布狀況見圖1a。7條含礦（礦化）層（段）均呈層狀產(chǎn)出，與頂?shù)装宓貙泳收辖佑|。

Ⅰ號含礦（礦化）層（段），層位屬大和莊組四段下部含礦（礦化）層，巖性主要為含石墨黑云斜長變粒巖，水平延伸長度約 2.2km，厚度7.87～21.36m，石墨(固定碳)含量0.35%～2.93%，局部形成石墨礦體。

Ⅱ號含礦（礦化）層（段），層位屬大和莊組四段下部含礦（礦化）層，巖性主要為含石墨黑云（金云）斜長變粒巖、局部為含石墨黑云藍晶石片巖，水平延伸長度約 2.2km±，厚度 0.34～4.28m，石墨(固定碳)含量 0.30%～5.46%，局部形成石墨礦體。

Ⅲ號礦化層（段），層位屬大和莊組四段中部礦化層，巖性主要為含石墨黑云斜長變粒巖，水平延伸約400m±，厚度0.99m±，石墨(固定碳)含量0.16%～0.67%，沒有形成石墨礦體。

Ⅳ號礦化層（段），層位屬大和莊組四段中部礦化層，巖性主要為含石墨黑云斜長變粒巖，水平延伸約400m±，厚度1.16m±，石墨(固定碳)含量0.16%～0.19%，沒有形成石墨礦體。

Ⅴ號礦化層（段），層位屬大和莊組四段下部含礦（礦化）層，巖性主要為含石墨黑云斜長變粒巖，水平延伸長度約3300m，厚度0.12～2.41m，石墨(固定碳)含量一般0.29%～1.28%，沒有形成石墨礦體。

Ⅵ號礦化層（段），層位屬大和莊組二段下部礦化層，巖性主要為含石墨黑云斜長變粒巖，水平伸長度約3300m，厚度0.41～5.82m±，石墨(固定碳)含量0.18%～1.42%，沒有形成石墨礦體。

Ⅶ號礦化層（段），層位屬大和莊組二段下部礦化層，巖性主要為含石墨黑云斜長變粒巖，局部為含石墨黑云石英片麻巖，水平延伸長度約1800m，厚度 0.41～13.15m，石墨(固定碳)含量0.28%～1.37%，沒有形成石墨礦體。

4 礦體

以固定碳含量≥2.50%、厚度≥2m為原則，圈出了兩個石墨礦體。

①號礦體，有兩條探槽（均見礦）和一個鉆孔（未見礦）控制，沿走向延伸約400m±，沿傾向斜伸約55m±，傾向0～91°，傾角43～74°。單工程礦體厚度2.11～2.69m，均厚2.40m。單工程平均品位(固定碳)2.51%～2.63%，整個礦體平均品位(固定碳) 2.59% 。礦體頂、底板均為含石墨黑云斜長變粒巖（圖1b，圖3）。

圖3 河北邢臺談話石墨礦區(qū)320線剖面圖Fig.3 The 320 line profile of Tanhua graphite mining area in Xingtai, Hebei

②號礦體，有兩條探槽（均見礦）和一個鉆孔（未見礦）控制，沿走向延伸約560m±，沿傾向斜伸約55m。單工程礦體厚度2.34～2.66m，均厚2.50m。單工程平均品位(固定碳)3.53%～4.05%，整個礦體平均品位(固定碳) 3.78%。由于局部褶皺的影響，產(chǎn)狀變化較大，西段產(chǎn)狀為300°∠45°，東段產(chǎn)狀為60°∠19°。西段礦體頂?shù)装鍨楹鹪颇福ê谠颇福┬遍L變粒巖，東段礦體頂?shù)装鍨楹袷谠菩遍L變粒巖（圖1c）

兩個礦體中均沒有夾石。

5 礦石自然類型

據(jù)主要礦物成分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造，礦石自然類型分為兩種：斜長石型塊狀礦石和藍晶石型片狀礦石。前者分布于①號礦體，后者分布于②號礦體。

斜長石型塊狀礦石, 淺灰色，黃褐色，深度風化，松散易碎，細中粒-中粒鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦石礦物石墨，半自形片狀，片度一般0.15～2.1mm±，分布于黑云母、斜長石等晶間，含量2.02%～2.93%。脈石礦物，主要為斜長石（35%～70%），次為石英（8%～20%）和黑云母(金云母)（15%～18%），少量鉀長石（≤20%）、角閃石（≤15%）、綠簾石（≤6%）、藍晶石（≤5%）、綠泥石（＜5%）、磷灰石（＜3%）、金紅石（＜1%）、石榴石（＜1%）（照片1～3）。

藍晶石型片狀礦石,淺灰色，風化，中粒-中粗粒鱗片柱狀變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造。礦石礦物石墨，半自形片狀，片度一般0.50～2mm，分布于黑云母、藍晶石、綠泥石晶間，長軸有定向趨勢，含量 2.40%～5.46%。脈石礦物主要為藍晶石（5%～40%）和斜長石（23%～25%），次為黑云母（15%～18%）和石英（7%～20%），少量綠泥石（≤7%）、粘土礦物（≤3%）、金紅石（≤1%）、鉀長石（≤10%）、角閃石（≤20%）及石榴石（＜1%）（照片 4～5）。

照片1斜長石型塊狀

照片2

照片3

照片4

照片5

6 礦石品位

①號礦體礦石固定碳品位2.02%～2.93%，平均品位2.59%（表1）。②號礦體礦石固定碳品位2.40%～5.46%，平均品位3.78%（表2）。

表1 ①號礦體厚度及品位計算表Table 1 The thickness and grade computation sheet of No. ① ore body

表2 礦體厚度及品位計算表Table 2 The thickness and grade computation sheet

7 礦石化學成分

7.1 ①號礦體斜長石型塊狀礦石化學成分

有害組分：SiO2（56.09%～59.44%）和Al2O3（16.86%～18.37%）含量較高，F(xiàn)e2O3（5.57%～6.31%）、CaO（1.29%～2.30%）、MgO（1.69%～2.40%）、S（0.034%～0.39%）含量低。

有益組分：TiO2（0.64%～0.82%）(主要以金紅石形式存在)，含量略高，可綜合利用。Cu（0.004%～0.01%），P2O5（0.09%～0.11%）及V（≤0.03%）含量低，無綜合利用價值。

其它組分：K2O（3.48%～3.70%）、Na2O（1.51%～2.19%）及CO2（0.20%～0.74%）含量低。

7.2 ②號礦體藍晶石型片狀礦石化學成分

有害組分：SiO2（54.62%～56.88%）和Al2O3（18.69%～20.54%）含量較高，F(xiàn)e2O36.82%～7.85%）、CaO（0.48%～1.44%）、MgO（1.65%～1.73%）、S（0.062%～0.36%）含量低。

有益組分：TiO2（0.54%～0.84%）(主要以金紅石形式存在)，含量略高，可綜合利用。Cu（0.004%～0.01%）、P2O5（0.0088%～0.11%）及V（≤0.031%）含量低，無綜合利用價值。

其它組分：K2O（3.66%～4.95%）、Na2O（0.62%～0.73%）及CO2（0.14%～0.90%）含量低。

總體上看，①號礦體與②號礦體化學成份無明顯差別。

8 礦石工業(yè)類型品級及礦床規(guī)模

上述兩種自然類型的礦石，均已風化，工業(yè)類型均屬風化型礦石。

斜長石型塊狀礦石, 石墨，呈半自形片狀，片度一般0.15～2.1mm±。藍晶石型片狀礦石，石墨，半自形片狀，片度一般 0.50～2mm±。均屬晶質(zhì)優(yōu)質(zhì)礦石。

本次工作求得資源量：①號礦體，礦石資源量7.02×104t，石墨資源量(固定碳)1841t。②號礦體，礦石資源量 7.92×104t，石墨資源量(固定碳)2997t(334)。全礦區(qū)，礦石資源量14.94×104t，石墨資源量(固定碳)4813t(334)。

9 綜合利用成分和其它礦產(chǎn)

①號礦體中含少量金紅石（＜1%）和藍晶石（≤5%）。②號礦體中含少量金紅石（≤1%），含較多藍晶石（巖礦鑒定和野外觀察，含量 5%～40%）。均可綜合回收利用。

在窯子溝一帶的大和莊組三段中（Ar3d3），石榴石含量較高，一般8%～15%，最高可到20%。石榴石呈棕紅色，半自形-自形粒狀，粒度一般1.8～13mm，含石榴石巖帶長3080m，厚196m，推測深度80m，初步預測有一定資源量（照片6，圖 1a）。

照片6 大和莊組三段石榴石斜長角閃巖，棕紅色粒狀礦物為石榴石，深灰色礦物為角閃石，白色礦物為斜長石，窯子溝

10 討論

礦化層、礦體呈層狀，賦存層位一般位于角閃巖類之上不遠處，因此，分析礦化層和礦體原巖為沉積巖。礦化層和礦體原巖中碳的富集可能與角閃巖類的形成過程有關(guān)。所以，進一步的找礦，應以角閃巖類作為宏觀標志。

窯子溝村周邊一帶，大和莊組三段中石榴石含量較高，分析有一定成礦遠景，可考慮進一步工作和開發(fā)利用，事實上，當?shù)鼐用裾谛∫?guī)模開采、取得較好經(jīng)濟效益。

致謝：本項目工作過程中，得到河北省地質(zhì)學會邯邢監(jiān)理部和邢臺國土資源局有關(guān)領導和專家的大力支持和指導，謹表謝意！