黃陵背斜石墨礦地質(zhì)特征及成礦規(guī)律

邱 鳳, 高建營, 裴 銀, 張美云

(湖北省地質(zhì)局 第七地質(zhì)大隊,湖北 宜昌 443100)

黃陵背斜石墨礦地質(zhì)特征及成礦規(guī)律

邱 鳳, 高建營, 裴 銀, 張美云

(湖北省地質(zhì)局 第七地質(zhì)大隊,湖北 宜昌 443100)

黃陵背斜石墨礦產(chǎn)于水月寺(巖)群第二、四巖組中,是由早元古代海陸交互相環(huán)境或淺海瀉湖(尤其是還原性的)環(huán)境沉積的一套富含有機質(zhì)(或薄煤層)的泥(頁)巖、粉砂質(zhì)泥巖以及碳酸鹽巖,經(jīng)中—高級區(qū)域變質(zhì)作用而形成。后期褶皺變形對石墨礦體的厚度具有改造作用,常使礦體在褶皺的轉(zhuǎn)折端加厚,而在翼部發(fā)生不同程度的拉薄或構(gòu)造透鏡化。下一步找礦工作要關(guān)注復(fù)背形、復(fù)向形、花邊狀褶皺軸部和轉(zhuǎn)折端等含礦巖系加厚的部位,尤其是與自電異常套合性好的地段。

黃陵背斜;石墨礦;沉積變質(zhì)型;成礦規(guī)律

黃陵背斜石墨礦分布于揚子臺坪黃陵背斜(斷穹)核北部變質(zhì)巖區(qū),礦床類型屬沉積變質(zhì)型[1],該類型的礦床受層位控制,有明顯的地層找礦標(biāo)志,且黃陵背斜石墨礦工業(yè)類型為晶質(zhì)(鱗片狀)石墨礦,晶質(zhì)石墨片徑0.15～2 mm者占60%以上,最大片徑達4～5 mm,為優(yōu)質(zhì)鱗片狀石墨礦,近年來該類型石墨礦市場發(fā)展也較好,故研究該區(qū)石墨礦成礦規(guī)律,進一步開展石墨礦找礦工作是鄂西一帶的重要地質(zhì)工作。

1 區(qū)域含石墨巖系地質(zhì)特征

圖1 黃陵背斜核北部石墨礦地質(zhì)略圖Fig.1 Geological sketch map of graphite ore of Northern Huangling anticlinal nucleus1.寒武系地層;2.南華系—震旦系地層;3.水月寺(巖)群黑云斜長、二長片麻巖(巖)組;4.水月寺(巖)群石墨片麻巖、片巖鈣硅酸鹽巖(巖)組;5.水月寺(巖)群石墨片麻巖、片巖含鐵巖組;6.水月寺(巖)群富鋁質(zhì)片巖、大理巖(巖)組;7.水月寺(巖)群片麻巖、變粒巖(巖)組;8.輝綠巖;9.輝長巖;10.圈椅埫超單元龔家灣單元鉀長花崗巖;11.圈椅埫超單元下陽坡單元二長花崗巖;12.黃陵廟超單元鷹子咀單元閃長巖;13.黃陵廟超單元路溪坪單元斜長花崗巖;14.肖家嘴單元輝長巖;15.木梓樹單元輝橄巖;16.大坪單元超基性巖未分;17.偉晶巖脈;18.花崗斑巖脈;19.斷層;20.中型石墨礦床;21.小型石墨礦床;22.石墨礦(化)點。

2 典型礦床地質(zhì)特征

本文以圈椅埫背斜南東翼的二郎廟石墨礦為典型礦床來說明區(qū)內(nèi)礦床地質(zhì)特征。

2.1 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1.1 地層及含礦巖系(見圖3)

-------------- 整 合 --------------

厚度405.88 m

20 白云質(zhì)大理巖,層位穩(wěn)定

9.16 m

19 云母片巖

6.75 m

18 石墨片巖(Ⅳ礦層—主礦層)

7.22 m

17 白云質(zhì)大理巖

22.44 m

16 含石墨斜長片麻巖

35.98 m

15 石英巖

30.67 m

14 石墨片巖,中部夾白云石大理巖(Ⅲ礦層)

5.20 m

13 二長混合巖

9.35 m

12 含石墨混合質(zhì)黑云斜長片麻巖

18.27 m

11 石墨片巖(Ⅱ礦層)

5.20 m

10 含橄欖石大理巖

33.19 m

圖2 黃陵背斜核北部含石墨巖系柱狀圖Fig.2 Columnar section of graphite bearing rock series of Northern Huangling anticlinal nucleus

9 上部為含石墨黑云斜長片麻巖,下部為二長混合巖

50.55 m

8 白云質(zhì)大理巖

10.43 m

7 二長混合巖

21.76 m

6 蛇紋石化含橄欖石白云質(zhì)大理巖、透閃巖

7.37 m

5 黑云斜長片麻巖

57.34 m

4 石墨片巖(Ⅰ-2礦層)

1.00 m

3 透閃石化大理巖夾斜長片麻巖

9.99 m

2 含石墨黑云斜長片麻巖夾云母片巖

51.20 m

1 上部為石墨片巖(Ⅰ-1礦層),下部為大理巖

2.26 m

-------------- 整 合 --------------

2.1.2 礦區(qū)構(gòu)造

礦區(qū)地層為單斜構(gòu)造,總體傾向南東(120°～170°),傾角40°～70°。區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造不明顯,斷裂構(gòu)造較發(fā)育,有近東西向、北西向二組。近東西向斷層交切主礦層(Ⅳ),但影響不大,礦層位移小。北西向斷層破碎帶內(nèi)有輝長輝綠巖充填,脈寬10～20 m,對礦層影響小。

2.1.3 巖漿巖及混合巖化作用

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖有透閃石化橄欖巖、輝長輝綠巖、閃長玢巖、花崗斑巖等,均呈脈狀產(chǎn)出,尤以輝長輝綠巖脈分布最廣。礦區(qū)內(nèi)混合巖化作用較普遍,常形成混合質(zhì)巖石或條痕、條帶狀混合巖。石墨礦受混合巖化作用,主要生成混合質(zhì)石墨片巖、混合質(zhì)石墨片麻巖。一方面使礦層厚度增大,品位貧化;另一方面混合巖化作用使石墨碳進一步富集,石墨晶質(zhì)鱗片再生加大形成粗大晶體,提高礦石質(zhì)量。

2.2 礦床地質(zhì)特征

2.2.1 礦體特征

圖3 二郎廟石墨礦地質(zhì)圖Fig.3 Geological map of Erlangmiao graphite ore 1.第四系;2.水月寺(巖)群富鋁質(zhì)片巖大理巖(巖)組上段;3.水月寺(巖)群富鋁質(zhì)片巖大理巖(巖)組下段上亞段第四層;4.水月寺(巖)群富鋁質(zhì)片巖大理巖(巖)組下段上亞段第三層;5.水月寺(巖)群富鋁質(zhì)片巖大理巖(巖)組下段上亞段第二層;6.水月寺(巖)群富鋁質(zhì)片巖大理巖(巖)組下段上亞段第一層;7.水月寺(巖)群富鋁質(zhì)片巖大理巖(巖)組下段下亞段;8.礦層(體)及編號;9.輝長巖;10.蛇紋石化橄欖巖;11.勘探線剖面位置及編號;12.鉆孔位置及編號;13.探槽位置及編號。

圖4 二郎廟石墨礦24線勘探線剖面圖Fig.4 Profile of No.24 prospecting line of Erlangmiao graphite ore1.礦體及編號;2.白云石大理巖;3.二云片巖;4.石英巖;5.黑云斜長片麻巖;6.輝長輝綠巖;7.石墨;8.石榴子石。

2.2.2 礦石特征

礦石自然類型有云母石墨片巖型、石墨云母片巖型、石墨黑云斜長片麻巖型三種,均遭受不同程度混合巖化作用,在礦層中呈過渡關(guān)系,無明顯的分布規(guī)律,大體上來看,Ⅳ礦層?xùn)|礦體以云母石墨片巖型為主,Ⅳ礦層西礦體和Ⅲ礦層則以石墨云母片巖型、石墨黑云斜長片麻巖型為主。礦石具花崗鱗片變晶結(jié)構(gòu),片狀構(gòu)造、紋狀構(gòu)造。主要礦物組成見表2,另含少量矽線石、金紅石、榍石、獨居石等。

3 成礦規(guī)律及找礦方向

從成礦地質(zhì)構(gòu)造背景、礦床成因及找礦方向三方面提出如下看法。

3.1 成礦地質(zhì)構(gòu)造背景

3.1.1 大地構(gòu)造位置

本區(qū)石墨礦為沉積變質(zhì)型礦床。大地構(gòu)造位置屬上揚子古陸塊黃陵臺坪變形帶—黃陵背斜核北部。在晚太古代—早元古代時期,陸核(陸塊)形成后,本區(qū)以表殼巖沉積和火山凝灰?guī)r沉積為特點,后經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用以及鈣、堿性巖的侵入,使沉積物質(zhì)發(fā)生高角閃巖相局部麻粒巖相變質(zhì)作用。在晉寧運動結(jié)束后,本區(qū)進入了蓋層沉積和發(fā)展階段。

表1 礦層基本特征表

表2 礦石自然類型礦物組成表

3.1.2 成礦環(huán)境

在早元古代時期,本區(qū)可能處于相對穩(wěn)定的陸緣海沉積盆地邊緣,接受了富含有機質(zhì)、炭質(zhì)的陸源碎屑沉積和碳酸鹽巖沉積,沉積環(huán)境以海陸交互相或以瀉湖相為主。成巖后經(jīng)歷了角閃巖相—麻粒巖相中—深程度的區(qū)域變質(zhì)作用和混合巖化作用,使有機質(zhì)形成石墨礦。

3.1.3 含礦巖系

3.1.4 成礦時代

早元古代為本區(qū)重要成礦期。早元古代本區(qū)發(fā)生中深區(qū)域變質(zhì)作用并有大量巖漿巖侵入,含礦巖系遭受區(qū)域變質(zhì)作用使有機碳質(zhì)形成石墨,混合巖化作用使石墨進一步富集、石墨片度增大,質(zhì)量提高。

3.1.5 礦體特征

石墨礦呈層狀、似層狀和透鏡狀產(chǎn)出,與上下巖層呈明顯的整合接觸,產(chǎn)狀一致。多產(chǎn)于片巖、片麻巖與大理巖、透閃—透輝巖及石英巖的過渡部位。

后期褶皺變形對石墨礦體厚度具有一定的改造作用,表現(xiàn)為常在褶皺構(gòu)造的轉(zhuǎn)折端加厚,而在翼部發(fā)生不同程度的拉薄或構(gòu)造透鏡化。

3.1.6 礦石礦物組合

礦石自然類型有:片巖型(包括云母石墨片巖、石墨云母片巖)和片麻巖型(包括石墨黑云斜長片麻巖、含石墨黑云斜長片麻巖)。礦石礦物為鱗片狀石墨。脈石礦物因礦石類型不同而異,常見者有石英、云母(黑云母、白云母、絹云母)、斜長石及少量電氣石、鋯石、榍石、硅線石、紅柱石等。

3.1.7 礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石的結(jié)構(gòu)為花崗鱗片變晶結(jié)構(gòu)、鱗片變晶結(jié)構(gòu),礦石的構(gòu)造有片狀構(gòu)造、紋皺狀構(gòu)造和片麻狀構(gòu)造。

3.2 礦床成因

成礦物質(zhì)來源主要是沉積的有機碳。成礦可分為三個階段:

(1) 沉積階段 在相對穩(wěn)定的淺海邊緣,海陸交互相環(huán)境或淺海瀉湖(尤其是還原性的)環(huán)境中沉積了一套富含有機質(zhì)(或薄煤層)的泥(頁)巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r及碳酸鹽巖。

(2) 區(qū)域變質(zhì)階段 上述沉積巖在中—高級變質(zhì)過程中有機碳發(fā)生重結(jié)晶作用形成石墨。

(3) 混合巖化階段 在發(fā)生混合巖化的情況下,部分礦體可能遭受破壞,由于混合巖化脈巖的滲入,有的可使礦體的厚度增大,使礦石的品位相對變貧,但部分礦體在混合巖化過程中發(fā)生石墨的重結(jié)晶作用,使石墨的片度增大。

3.3 找礦方向及標(biāo)志

(1) 在古老的角閃巖相及麻粒巖相變質(zhì)巖出露區(qū),由片巖、片麻巖、大理巖、變粒巖、透輝巖等組成的變質(zhì)巖系。

(2) 強負(fù)自電異常區(qū)(低電阻率)是尋找石墨礦的有利地段。

4 結(jié)束語

[1] 姜繼圣,劉祥.中國早前寒武紀(jì)沉積變質(zhì)型晶質(zhì)石墨礦床[J].建材地質(zhì),1992(5):18-22.

(責(zé)任編輯：于繼紅)

Geological Characteristics and Metallogenic Regularity ofGraphite Ore of Huangling Anticline

QIU Feng, GAO Jianying, PEI Yin, ZHANG Meiyun

(SeventhGeologicalTeamofHubeiGeologicalBureau,Yichang,Hubei443100)

Graphite ore of Huangling anticline in the Shuiyuesi (rock) stage’s second and four group,is from the early Proterozoic sea-land interaction environment or shallow lagoonal (especially the reductive sedimentary environment) ’s a rich in organic matter (or thin coal seam) mud (shale) rock,silty mudstone and carbonaterock,formed by senior regional metamorphism.The later fold deformation has transformed on the graphite orebody’s thickness,often makes the orebodies in the turn end of fold thickened,and in the wings pulled thin or tectonic lens in different degree.The next prospecting work should pay attention to the mineral-bearing system thickened parts incuding synclinorium,anticlinorium,lacy fold axes and the turning end etc,especially with the SP abnormities sheathed good location.

Huangling anticline; graphite ore; sedimentary metamorphic type; metallogenic regularity

2014-10-10;改回日期:2015-01-16

邱鳳(1982-),女,工程師,資源勘查工程專業(yè),從事地質(zhì)礦產(chǎn)綜合研究及區(qū)劃工作。E-mail:453578946@qq.com

P619.25+2

A

1671-1211(2015)03-0280-06

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.201503008

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20150422.1109.025.html 數(shù)字出版日期:2015-04-22 11:09