河南魯山縣水底溝石墨礦床地質(zhì)特征及成因淺析

王紀(jì)平，于吉林，李永良，徐德潮，張 磊，宋 鵬

（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心河南總隊(duì)，河南 信陽(yáng) 464000）

河南省魯山石墨礦化帶自西馬樓經(jīng)石坡頭、竹園、水底溝、背孜櫻桃莊、石板河至拉臺(tái)一帶，長(zhǎng)約28km，寬數(shù)百米至千米的范圍內(nèi)均有石墨礦分布。查明該地區(qū)石墨礦床的成因及分布規(guī)律對(duì)礦區(qū)外圍的石墨礦勘查具有重要意義。

通過(guò)對(duì)水底溝晶質(zhì)石墨礦開(kāi)展勘查工作，從地層、構(gòu)造、含礦巖系、礦體特征、礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造等方面有了認(rèn)知，結(jié)合前人研究成果，本文總結(jié)了該礦的地質(zhì)特征，初步分析了礦床成因，指出了石墨礦體的找礦標(biāo)志。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

礦區(qū)大地構(gòu)造位置位于華北地臺(tái)南緣華熊臺(tái)緣坳陷，崤山—魯山拱褶斷束。地層區(qū)劃屬華北地層區(qū)豫西分區(qū)澠池—確山小區(qū)。區(qū)域構(gòu)造呈北西—南東向延伸，向西北收斂，向東南張開(kāi)展寬的波狀撓曲狀態(tài)。區(qū)內(nèi)地層有中太古界太華群、中元古界熊耳群、汝陽(yáng)群。

區(qū)域內(nèi)主要以背孜—岳村倒轉(zhuǎn)背斜為主體構(gòu)造，主要見(jiàn)于斷裂兩側(cè)，其他褶皺構(gòu)造不發(fā)育。斷裂構(gòu)造較發(fā)育，主要為北西向斷裂，規(guī)模較大，其次為北東向斷裂，尚有不甚發(fā)育的近東西向和近南北向兩組斷裂，規(guī)模很小。區(qū)域中部出露一些閃長(zhǎng)巖脈、花崗巖脈、偉晶巖脈、石英脈等小規(guī)模的巖脈。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地層

出露地層從老到新主要為中太古界太華群鐵山嶺組(Ar2t)、水底溝組(Ar2s)、雪花溝組(Ar2x)變質(zhì)巖，在河床及溝谷有第四系地層分布，地質(zhì)簡(jiǎn)圖見(jiàn)下頁(yè)。

2.1.1 鐵山嶺組

分布于礦區(qū)東北部邊緣。巖性以黑云斜長(zhǎng)片麻巖和角閃斜長(zhǎng)片麻巖為主，斜長(zhǎng)角閃片麻巖次之，夾少量含角閃石二長(zhǎng)片麻巖、石榴角閃巖和斜長(zhǎng)角閃巖，局部夾磁鐵石英巖及磁鐵礦。

2.1.2 水底溝組

13例急性腦卒中患者各個(gè)時(shí)間段治療發(fā)病越早到療效越好，致殘率越低。并且不需要長(zhǎng)期治療。三到五個(gè)療效治愈，并發(fā)癥患者除外。需要康復(fù)36例患者，完全康復(fù)4例，病情改善26例其中需要治療肌力增加7例，無(wú)效3例，3例放棄治療，急性期1例死亡因年齡87歲，心臟，肺臟退形改變，心衰死亡。

分布于礦區(qū)中部，為石墨礦賦存層位。該組地層的巖石主要為含石墨透輝斜長(zhǎng)片麻巖、含石墨黑云斜長(zhǎng)片麻巖、含石墨斜長(zhǎng)片麻巖、含石墨透閃斜長(zhǎng)片麻巖、角閃斜長(zhǎng)片麻巖、斜長(zhǎng)角閃片麻巖、大理巖、含石墨透輝(透閃)石大理巖、含石墨大理巖，夾有蛇紋石化大理巖、石英大理巖等，局部地段分布有少量斜長(zhǎng)變粒巖、斜長(zhǎng)角閃巖。石墨礦體賦存于各類(lèi)含石墨片麻巖中。

水底溝晶質(zhì)石墨礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

2.1.3 雪花溝組

分布于礦區(qū)南部，該層上部為灰褐色、灰黃色黑云斜長(zhǎng)片麻巖、斜長(zhǎng)角閃片麻巖、黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖、含石墨輝石斜長(zhǎng)片麻巖；中部黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖含石榴石斜長(zhǎng)片麻巖、條帶狀混合巖、混合花崗巖；下部斜長(zhǎng)角閃片麻巖、角閃二長(zhǎng)片麻巖，含角閃石二云斜長(zhǎng)片麻巖。

2.2 礦區(qū)構(gòu)造

礦區(qū)構(gòu)造多是隨背孜街—岳村倒轉(zhuǎn)背斜的形成而同期生成，以斷裂為主，褶皺不發(fā)育。斷裂對(duì)礦體破壞不大，僅使礦體產(chǎn)生很小的錯(cuò)斷。

2.2.1 褶皺

南坡根向斜：位于礦區(qū)最南部南坡根一帶，為鐵山嶺向斜西延部分。長(zhǎng)度＞1km，軸向北東，北東端揚(yáng)起，樞紐向南西傾伏，核部及兩翼均為水底溝組地層，北翼地層傾向南、南東，傾角70～ 80°，南翼地層傾向北、北西，傾角42～ 55°。該向斜使礦區(qū)最南部大理巖和片麻巖地層發(fā)生不同程度褶曲。

喬莊背斜：位于礦區(qū)南部喬莊一帶，為喬莊—許家溝背斜的傾伏端。長(zhǎng)度＞1km，軸向近南北向，褶皺北端揚(yáng)起，樞紐向南、南南西傾伏，核部為蕩澤河組地層，兩翼為鐵山嶺組及水底溝組地層。西翼地層傾向南西，傾角45～ 65°，東翼地層傾向東、南東，傾角35～ 60°，傾伏端產(chǎn)狀傾向南，傾角55～75°。該背斜使礦區(qū)南部喬莊一帶地層走向由北西折向北東。另外，礦區(qū)局部地段片麻巖中發(fā)育有小型的背、向斜構(gòu)造，在斷裂帶及其兩側(cè)，見(jiàn)有揉皺和小型牽引褶皺。礦區(qū)北部褶皺構(gòu)造不發(fā)育，主要見(jiàn)于斷裂兩側(cè)，規(guī)模很小，表現(xiàn)為巖層的局部彎曲。由于北西向構(gòu)造應(yīng)力作用大小不同，加之石墨的易滑動(dòng)性，礦區(qū)巖層、礦體沿走向和傾向表現(xiàn)出不同程度的彎曲。

2.2.2 斷裂

F2：位于礦區(qū)銀貨溝一帶。長(zhǎng)度＞600m，呈向西突出的弧形彎曲，斷裂走向近南北，傾向220～290°，局部北傾，傾角52～75°。破碎帶寬3～4m，角礫巖呈次楞角狀、次圓狀，斷面有擦痕。該斷裂錯(cuò)斷礦體及水底溝組地層，東盤(pán)向南錯(cuò)動(dòng)，斷距約120m。為張扭性斷裂。

F3：位于礦區(qū)南部小樂(lè)壇—東三岔口。斷裂長(zhǎng)900m，走向北東，呈“S”形彎曲。 斷裂附近巖石破碎凌亂，斷面傾向178°，傾角70～81°。該斷裂將礦體及水底溝、鐵山嶺、蕩澤河組地層錯(cuò)斷，南東盤(pán)向南西方向錯(cuò)動(dòng)，斷距約170m。為扭性斷裂。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)巖漿巖不發(fā)育，為一些小規(guī)模的巖脈，主要有花崗偉晶巖脈、安山巖脈及一些小的石英脈等，脈體內(nèi)外未發(fā)現(xiàn)礦化蝕變現(xiàn)象。

3 礦體地質(zhì)特征

3.1 礦體形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模

石墨礦體賦存于太華群水底溝組中，礦體呈似層狀、透鏡狀，沿走向和傾向局部有分枝復(fù)合現(xiàn)象，產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀一致，傾向一般190～245°，傾角一般55～80°，局部直立或倒轉(zhuǎn)。含礦巖石為各類(lèi)含石墨斜長(zhǎng)片麻巖，礦體與大理巖關(guān)系較為密切，規(guī)模較大的礦體多靠近大理巖。主要礦體特征見(jiàn)表1。

表1 主要礦體特征

3.2 礦石類(lèi)型

該區(qū)石墨礦為片麻巖型晶質(zhì)石墨礦。根據(jù)礦石礦物組合不同，礦石類(lèi)型可分為黑云斜長(zhǎng)片麻巖型晶質(zhì)石墨礦、透輝斜長(zhǎng)片麻巖型晶質(zhì)石墨礦、斜長(zhǎng)片麻巖型晶質(zhì)石墨礦、透閃斜長(zhǎng)片麻巖型晶質(zhì)石墨礦、角閃斜長(zhǎng)片麻巖型晶質(zhì)石墨礦，前兩種為主要類(lèi)型。

根據(jù)礦石特征看出，粒度較粗者因遭受有混合巖化作用，石墨片徑增大且富集成塊，混合巖化及熱液作用促使局部石墨聚集成斑塊狀。因而，構(gòu)成主要的工業(yè)礦體。

3.3 礦石特征

礦石礦物為石墨，另外有少量黃鐵礦、褐鐵礦等。石墨呈銀灰色，晶質(zhì)鱗片狀，片徑0.01～1.725mm，多呈單晶，部分呈聚晶或連晶產(chǎn)出，且晶體多有彎曲、撓曲，鱗片長(zhǎng)軸定向，略平行片麻理方向出現(xiàn)，分布較均勻，局部富集成條帶或條紋狀分布。石墨鱗片質(zhì)軟，手摸有滑感，黑色污手。

礦石結(jié)構(gòu)為鱗片狀、柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)，局部為碎裂結(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造為片麻狀構(gòu)造，局部呈塊狀、條帶狀構(gòu)造。

4 礦床成因及找礦標(biāo)志

4.1 礦床成因

本區(qū)礦石以含透輝石的片麻巖型石墨礦為主，石墨碳質(zhì)來(lái)自碳酸鹽礦物，碳酸鹽在區(qū)域變質(zhì)過(guò)程中形成大理巖，同時(shí)釋放出大量CO2，其CO2在復(fù)雜的物理化學(xué)條件下分解成一定數(shù)量的游離碳，在后期變質(zhì)作用不斷增強(qiáng)下，其游離碳及原來(lái)的石墨晶體發(fā)生交代和重結(jié)晶作用，致使石墨鱗片富集和增大。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期復(fù)雜的變質(zhì)作用形成現(xiàn)在的石墨礦體，成礦要素分析見(jiàn)表2。

4.2 成礦模式

本區(qū)石墨礦床成因類(lèi)型為沉積變質(zhì)型礦床，經(jīng)過(guò)分析可劃分為以下三個(gè)階段。

(1) 沉積成巖階段：太古代在淺海穩(wěn)定的沉積環(huán)境中，泥沙質(zhì)、半粘土質(zhì)、粘土質(zhì)及含有機(jī)碳的泥灰質(zhì)、富鎂碳酸鹽形成有序的沉積，在成巖過(guò)程中有機(jī)質(zhì)發(fā)生分解、遷移，使碳質(zhì)成分發(fā)生相對(duì)富集，出現(xiàn)某些含碳成分較高的巖段。

(2) 混合巖化作用階段：混合巖化的重結(jié)晶作用，使片麻狀礦石中石墨鱗片片徑加大(粗大)，混合巖化的重熔作用，使部分碳質(zhì)遷移，形成石墨脈；重熔作用產(chǎn)生的長(zhǎng)英質(zhì)脈體注入石墨片麻巖之片麻理中，引起近脈壁兩旁石墨鱗片粗化。

表2 魯山地區(qū)晶質(zhì)石墨礦區(qū)域成礦要素

(3) 區(qū)域變質(zhì)作用階段：在中、高區(qū)域變質(zhì)作用過(guò)程中，碳質(zhì)組分發(fā)生了自組織作用和重結(jié)晶作用，并相對(duì)集中，形成含石墨片麻巖及具有一定層位分布的不同品級(jí)的石墨礦床。

4.3 找礦標(biāo)志

區(qū)內(nèi)石墨礦均分布在中太古界太華群的水底溝組地層中，層位連續(xù)穩(wěn)定出現(xiàn)，所以可將其作為區(qū)域找礦標(biāo)志。

該區(qū)含礦巖系內(nèi)碳酸巖走向延伸長(zhǎng)度較大，且較穩(wěn)定出現(xiàn)，一般位于為石墨礦體的底板附近，碳酸巖鹽中一般也含有少量石墨，與石墨礦體具有同期性及同源性。所以大理巖、含石墨透輝斜長(zhǎng)片麻巖可作為直接找礦標(biāo)志。