淅川—西峽縣龍頭石墨礦床地質(zhì)特征及找礦前景

胡 偉，楊賀杰，趙景武，李 菁

（河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第三地質(zhì)大隊(duì)，河南 鄭州 450016）

1 礦區(qū)地質(zhì)背景

礦區(qū)地處于伏牛山南麓，大地構(gòu)造位置處于東西向秦嶺褶皺造山帶南秦嶺褶皺亞帶，構(gòu)造單元屬于荊紫關(guān)—師崗復(fù)向斜北翼，商南—西峽大斷裂之南，區(qū)域構(gòu)造呈北西—南東向展布，成礦區(qū)劃屬陜西商南—西峽，鐵、鉻、鎳、銅及非金屬礦床重要成礦帶見圖1。

1.1 地層

礦區(qū)出露地層為下元古界陡嶺群瓦屋場(chǎng)組(Pt1w)和大溝組(Pt1d)。

瓦屋場(chǎng)組(Pt1w)：主要為紫云斜長混合片麻巖、混合質(zhì)斜長角閃片麻巖、眼球狀混合巖、大理巖夾透輝變粒巖等，上覆地層為大溝組(Pt1d)混合質(zhì)斜長角閃片麻巖。原巖為一套濱?！獪\海相泥砂質(zhì)、泥鈣質(zhì)和鈣質(zhì)沉積巖，出露于礦區(qū)北東側(cè)。

大溝組(Pt1d)：主要巖性為混合質(zhì)角閃斜長片麻巖、黑云斜長片麻巖、斜長角閃條帶狀混合巖夾石墨片巖、大理巖、石英巖等，下伏地層為瓦屋場(chǎng)組(Pt1w)厚層大理巖，出露于礦區(qū)的中、南部，傾向北北東。下元古界陡嶺群大溝組為礦區(qū)的主要含礦層位，石墨礦體主要賦存在各類含石墨片麻巖中。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)位于東西向秦嶺褶皺造山帶南秦嶺褶皺亞帶，在本區(qū)地層表現(xiàn)為單斜構(gòu)造。由于經(jīng)受多期構(gòu)造變動(dòng)，區(qū)內(nèi)次級(jí)斷裂構(gòu)造較發(fā)育。從鉆探深部巖心來看，礦體在深部受小構(gòu)造影響，局部有少量的擠壓、壓扭性特征。

1.3 巖漿巖

在礦區(qū)的南部出露大面積的晉寧期花崗閃長巖，與大溝組地層呈侵入接觸。礦區(qū)巖漿巖分布廣泛，有元古宙花崗閃長巖、加里東期片理化石英閃長巖和燕山期花崗斑巖類，出露基性—超基性巖體。

圖1 龍頭石墨礦區(qū)地質(zhì)略圖

(1) 花崗閃長巖(γδ22)：為巖基，分布礦區(qū)南部，屬晉寧期巖漿巖。

(2) 斜長花崗巖(γO22)：分布于礦區(qū)西北部，屬晉寧期巖漿巖。

(3) 閃長巖(δ3)：零星分布于礦區(qū)東中部及西南部，侵入于大溝組地層或瓦屋場(chǎng)組地層中，為加里東期巖漿巖。

(4) 基性—超基性巖體：基性—超基性巖體巖石主要有橄欖巖、輝石、閃長巖、蛇紋石等。呈帶狀零星出露，各巖相之間有的可見清楚的界線，有的則呈漸變過渡關(guān)系。巖體內(nèi)常見大小不等殘影體。巖體具蛇紋石或透閃石化，具多期侵入特點(diǎn)。

2 礦體地質(zhì)

2.1 礦體特征

區(qū)內(nèi)石墨礦體均賦存于下元古界陡嶺群大溝組地層中，呈以NW－SE向產(chǎn)出。根據(jù)已有工作，區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)4條石墨礦帶，分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號(hào)，從中共圈出21個(gè)石墨礦體(層)，其中以Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-5、Ⅱ-6、Ⅲ-Ⅳ-1號(hào)礦體規(guī)模最大，為本區(qū)的主要礦體，主要礦體特征見表1。

(1) Ⅱ-1礦體：該礦體西起礦區(qū)最西部探槽ⅡTC33-1，東至探槽ⅡTC15-1以東附近，賦存標(biāo)高640～327m，礦體長1 100m，傾向最大延伸315m。礦體厚度4.62～23.84m，平均真厚度13.59m，厚度變化系數(shù)48.5%。礦體形態(tài)呈層狀、似層狀產(chǎn)出，傾向北東40～55°，傾角45～73°，礦石品位固定碳2.71%～9.02%，礦體平均品位5.57%，品位變化系數(shù)35.0%。礦體頂、底板圍巖為斜長角閃片麻巖，石墨鱗片變晶結(jié)構(gòu)，呈鱗片狀集合體，大小為[(0.002～0.03)×0.15]mm2，部分片理彎曲，局部石墨聚集呈團(tuán)狀分布。部分石墨分散狀分布于石英粒間。

表1 礦體特征

(2) Ⅱ-2礦體：該礦體西起礦區(qū)最西部探槽ⅡTC33-1，東至探槽ⅡTC13-1以東附近，賦存標(biāo)高643～381m，礦體長1 040m，傾向最大延伸317m。礦體真厚度1.05～10.1m，平均真厚度5.76m，厚度變化系數(shù)49.1%。礦體形態(tài)呈層狀、似層狀產(chǎn)出，傾向北東35～55°，傾角55～73°，礦石品位固定碳2.47%～12.8%，礦體平均品位6.90%，品位變化系數(shù)46.4%。礦體頂、底板圍巖為斜長角閃片麻巖，石墨礦石具片麻狀構(gòu)造，主要礦石礦物為石墨和磁鐵礦等礦物。石墨粒度0.01～0.25mm，大部分石墨分布在0.05mm以下和0.1～0.2mm，0.1mm以上占34.8%。石墨晶型較好，多呈片麻狀定向分布。

(3) Ⅱ-5礦體：該礦體西起礦區(qū)中部探槽ⅡTC11-1，東至礦區(qū)東部探槽ⅡTC22-1以東附近，賦存標(biāo)高596～289m，礦體長2 060m，傾向最大延伸295m。礦體厚度0.75～27.21m，平均真厚度9.12m，厚度變化系數(shù)96.9%。礦體形態(tài)呈層狀、似層狀產(chǎn)出，在0～7線之間經(jīng)鉆探驗(yàn)證礦體延深較淺，傾向北北東35～355°，傾角35～75°，礦石品位固定碳2.54%～11.77%，礦體平均品位6.90%，品位變化系數(shù)49.5%。礦體頂、底板圍巖為斜長角閃片麻巖，石墨礦石具片麻狀構(gòu)造，主要礦石礦物為石墨等礦物。石墨粒度0.01～0.15mm，大部分石墨分布在0.03mm以下和0.05～0.1mm，0.1mm以上占27.6%。石墨晶型較好，多呈片麻狀定向分布。

(4)Ⅱ-6礦體：該礦體西起礦區(qū)中部探槽ⅡTC13-1，東至礦區(qū)中東部探槽ⅡTC0-1尖滅，賦存標(biāo)高583～371m，礦體長1 000m，傾向最大延伸240m。礦體厚度0.64～10.19m，平均真厚度4.90m，厚度變化系數(shù)71.5%。礦體形態(tài)呈透鏡狀產(chǎn)出，在0～7線之間經(jīng)鉆探驗(yàn)證礦體延深較淺，傾向北東35～60°，傾角35～75°，礦石品位固定碳2.71%～9.89%，礦體平均品位4.80%，品位變化系數(shù)58.3%。礦體頂、底板圍巖為斜長角閃片麻巖，石墨礦石具片麻狀構(gòu)造，主要礦石礦物為石墨等礦物。石墨粒度0.01～0.15mm，大部分石墨分布在0.03mm以下和0.05～0.1mm。石墨晶型較好，多呈片麻狀定向分布。

(5) Ⅲ-1礦體：該礦體位于礦區(qū)石墨礦帶的最南端，西起礦區(qū)中部探槽ⅢTC3-1，東至礦區(qū)東部探槽ⅢTC6-1以東附近，賦存標(biāo)高453～229m，礦體長700m，傾向最大延伸260m。礦體厚度2.66～9.89m，平均真厚度6.39m，厚度變化系數(shù)35.1%。礦體形態(tài)呈層狀、似層狀產(chǎn)出，傾向北東45～55°，傾角55～70°，礦石品位固定碳3.02%～11.68%，礦體平均品位5.91%，品位變化系數(shù)47.2%。礦體頂、底板圍巖為斜長角閃片麻巖，石墨礦石具片麻狀構(gòu)造，主要礦石礦物為石墨和褐鐵礦等礦物。石墨粒度0.01～0.05mm，少量為0.08～0.12mm，0.1mm以上占5.9%。石墨晶型較差，多呈片麻狀定向分布。褐鐵礦含量1%左右，粒度0.01～0.08mm，多為他形粒狀，星點(diǎn)狀分布。

(6) Ⅳ-1礦體：該礦體位于礦區(qū)Ⅱ號(hào)石墨礦帶北部，西起礦區(qū)中東部的探槽ⅡTC0-3以西附近，東至礦區(qū)東部探槽ⅣTC6-1以東，賦存標(biāo)高603～418m，礦體厚度2.67～10.00m，平均真厚度6.23m，厚度變化系數(shù)48.3%。礦體形態(tài)呈層狀、似層狀產(chǎn)出，傾向北東45～50°，傾角45～57°，礦石品位固定碳4.14%～12.84%，礦體平均品位5.99%，品位變化系數(shù)69.1%。礦體頂、底板圍巖為斜長角閃片麻巖，石墨礦石具片麻狀構(gòu)造，主要礦石礦物為石墨和褐鐵礦等。石墨粒度多為0.01～0.05mm，少量為0.08～0.15mm，石墨晶型較差，多呈片麻狀定向分布。

2.2 礦石質(zhì)量

2.2.1 礦石的礦物成分

本區(qū)石墨礦礦石礦物為石墨，另外有少量褐鐵礦、磁鐵礦、黃鐵礦等。石墨含量多在10%～15%，石墨多呈片麻狀定向分布，或呈鱗片狀和鱗片狀集合體，部分片理彎曲，局部石墨聚集呈團(tuán)狀分布。部分石墨分散狀分布于石英粒間。單晶鱗片直徑一般0.01～0.15mm，最大0.3mm。石墨鱗片質(zhì)軟，手摸有滑感，黑色污手。褐鐵礦呈膠狀，交代黃鐵礦，部分呈其外形假象，大小為0.02～0.2mm，不均勻分布。赤鐵礦呈粒狀，大小為0.1～0.35mm，不均勻分布。黃鐵礦呈粒狀，大小為0.02mm，呈小包體狀分布于石英中。

2.2.2 礦石的化學(xué)成分

礦石中主要有用組分為固定碳，以晶質(zhì)石墨形態(tài)存在，呈鱗片狀，片徑0.01～0.15mm，屬細(xì)鱗片晶質(zhì)石墨，賦礦巖石為各類片麻巖，因此，礦石類型為片麻巖型晶質(zhì)石墨礦。其余根據(jù)化學(xué)多元素分析和光譜全分析來看，礦石化學(xué)成分主要為SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、K2O、MgO。礦石中的有害組分主要為Fe、S，其含量較低，對(duì)礦石質(zhì)量影響不大，化學(xué)成分見表2。

2.2.3 礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造

根據(jù)鏡下鑒定及野外觀察，礦石結(jié)構(gòu)主要為鱗片狀結(jié)構(gòu)，石墨呈顯微鱗片狀、多呈集合體聚集，大致定向排列、斷續(xù)定向分布；交代結(jié)構(gòu)：褐鐵礦交代黃鐵礦；微細(xì)粒結(jié)構(gòu)、鱗片粒狀、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。片麻狀構(gòu)造主要是片麻巖中暗色礦物呈定向排列；塊狀構(gòu)造是指礦石中的黃鐵礦等金屬硫化物呈團(tuán)塊分布；條帶狀構(gòu)造是指礦石中金屬礦物與脈石礦物呈條帶狀沿礦脈走向相間分布。

表2 龍頭礦區(qū)礦石多元素分析結(jié)果 (單位：%)

根據(jù)地表出露和鉆孔巖心觀察，風(fēng)化深度不超過20m，其中強(qiáng)風(fēng)化淋濾帶2～5m。礦石中主要有用組分為固定碳，以晶質(zhì)石墨形態(tài)存在，呈鱗片狀，片徑0.01～0.15mm，屬晶質(zhì)石墨，賦礦巖石為各類片麻巖。因此，礦石類型為片麻巖型晶質(zhì)石墨礦。

3 找礦前景分析

本區(qū)主要為細(xì)鱗片晶質(zhì)石墨礦，查明石墨礦物量125.4萬t，平均品位6.06%，為一大型晶質(zhì)石墨礦產(chǎn)地，能滿足礦山建設(shè)規(guī)模的需要。此區(qū)域礦帶上的石墨礦已有生產(chǎn)，但大多為私人的粗放開發(fā)，也有做過選礦試驗(yàn)的，得到了可選性的評(píng)價(jià)，但細(xì)鱗片晶質(zhì)石墨礦從目前市場(chǎng)來看選礦中精礦基本都為中碳石墨，篩余量也僅達(dá)到中碳石墨標(biāo)準(zhǔn)，建議在石墨礦后續(xù)開發(fā)生產(chǎn)中研究如何提高細(xì)鱗片晶質(zhì)石墨礦的價(jià)值。

本區(qū)石墨礦體賦存在下元古界陡嶺群大溝組以片麻巖為主的變質(zhì)巖系中，主要含礦巖性為角閃斜長片麻巖、黑云斜長片麻巖、含石墨片麻巖、石墨片巖及石墨片巖透鏡體。礦區(qū)的東部大溝組地層中發(fā)現(xiàn)多個(gè)礦點(diǎn)，經(jīng)踏勘發(fā)現(xiàn)礦體規(guī)模較大，其中尹家溝、九槽溝一帶已申請(qǐng)省地勘基金項(xiàng)目獲批并取得了較好的找礦成果，顯示了良好的找礦前景，陡嶺群大溝組石墨礦帶可作為下一步的工作方向，預(yù)測(cè)礦床規(guī)模為特大型。