太白縣油房溝石墨礦地質(zhì)特征及成因淺析

張曉龍

（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心陜西總隊(duì)， 陜西 西安 710003）

1 地層構(gòu)造

1.1 研究區(qū)地層

油房溝石墨礦位于太白縣縣城西南240°方位直距25Km處，區(qū)域上屬南秦嶺褶皺帶（Ⅱ32）南秦嶺印支褶皺帶太白—商縣褶皺束。在研究區(qū)范圍內(nèi)地層出露比較簡(jiǎn)單，主要為石炭系中統(tǒng)草涼驛組及第四系殘坡積沉積物。由于礦區(qū)南側(cè)海西期花崗巖體侵入草涼驛組下部地層，形成一條走向近東西向、傾向北東、傾角約20～30°、長(zhǎng)約2800m的構(gòu)造接觸帶，并使周?chē)馐懿煌潭鹊奈g變。礦區(qū)主要的圍巖蝕變?yōu)槭沟貌輿鲶A組底部地層煤系地層石墨礦化、硅化、黃鐵礦化。研究區(qū)地層格架為陸相沉積-巖漿侵入-熱接觸變質(zhì)建造。草涼驛組在區(qū)域上以向北傾斜的單斜產(chǎn)出，原巖屬典型的陸相河流反韻律沉積體系，自下而上可分為三層。C2c3：巖性以黑色千枚狀炭質(zhì)板巖為主，夾煤層、石墨礦層。厚度80～120m左右，產(chǎn)狀25°∠65°。其原巖為泥巖及細(xì)粒泥質(zhì)粉砂巖。C2c2：灰色—深灰色粉砂巖，局部夾有灰白色長(zhǎng)石砂巖。屬陸相河流沉積沉積及河漫灘沉積的混合體，沉積物粒度變粗，但仍以細(xì)粒為主，沉積組分為懸浮和跳躍的兩段式為主，跳躍組分占主要比例。C2c1：灰白色粗粒長(zhǎng)石砂巖、石英巖局部夾礫巖。為陸相河流沉積，沉積物粒度較大，礦物顆粒磨圓度較好，分選性一般。砂巖中厚層狀，發(fā)育平行層理、板狀交錯(cuò)層理。產(chǎn)狀2°∠81°。

1.2 研究區(qū)構(gòu)造

研究區(qū)草涼驛組地層整體呈向北東方向展布的單斜形態(tài)產(chǎn)出，產(chǎn)狀 2°～45°∠22°～81°，在單斜層狀硬的巖層間見(jiàn)有小的層間褶皺。海西期花崗巖侵入體呈包覆形態(tài)發(fā)育于草涼驛組南部。除此外見(jiàn)到的均為巖體內(nèi)節(jié)理、裂隙，是主要構(gòu)造形跡。從硐探工程及路線地質(zhì)調(diào)查可知，裂隙多發(fā)育在巖體近地表部位，以風(fēng)化裂隙、坡角卸荷裂隙為主，節(jié)理發(fā)育與區(qū)域構(gòu)造密切相關(guān)，根據(jù)野外多點(diǎn)統(tǒng)計(jì)，礦區(qū)內(nèi)主要發(fā)育二組節(jié)理。其一，走向50°～60°，傾向北西，傾角一般在43°～57°；其二，走向300°～320°，傾向南西，傾角70°～85°。兩組節(jié)理之間夾角約100°，構(gòu)成共軛節(jié)理。兩組節(jié)理均屬于剪切節(jié)理，指示區(qū)域應(yīng)力為北東南西方向的擠壓，與區(qū)域主應(yīng)力方向一致。兩組節(jié)理的節(jié)理面較平直，偶見(jiàn)水平擦痕，近地表處節(jié)理面因風(fēng)化溶蝕多形成較大的石縫，被粘土充填。

2 礦床體征

2.1 礦床形態(tài)規(guī)模及產(chǎn)狀

礦床為草涼驛組陸相含煤碎屑建造，在燕山期侵入酸性花崗巖體俘虜后，經(jīng)歷了動(dòng)力接觸變質(zhì)作用促使煤在高溫、高壓下變?yōu)槭V（化）體。礦體主要分布在杏樹(shù)溝、浦碳溝和東溝，礦體呈似層狀、透鏡狀分布，地表未見(jiàn)礦體，深部工程知呈東西向分布。根據(jù)工程及系統(tǒng)的采樣分析控制，礦區(qū)共發(fā)現(xiàn)礦體 6條。礦層總體產(chǎn)狀為2-45°∠45-75°，產(chǎn)狀變化較大，受后期擠壓、牽曳影響，局部巖層有扭曲、折斷現(xiàn)象。在轉(zhuǎn)折部位往往形成囊狀或雞窩狀礦體。根據(jù)目前工程布置，現(xiàn)主要查明6條礦體及14條礦化體，各礦體特征見(jiàn)表1。

表1 礦體特征

56-80 K5 48 0.2 似層狀20°∠70°47.81 晶質(zhì)+土狀石墨K6 66 0.3 透鏡體20°∠64°8.95 晶質(zhì)石墨

2.2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造及類型

根據(jù)各礦層（體）的厚度，礦石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造，礦物成分、化學(xué)成份及物理性能等特征，研究區(qū)石墨礦石主要有兩種類型。

①灰黑色土狀石墨（隱晶質(zhì)石墨）：

礦石呈灰黑色，塊狀、隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、韌性變形結(jié)構(gòu)，主要由隱晶質(zhì)石墨組成，含量占60～75%，隱晶質(zhì)石墨基本以拔絲結(jié)構(gòu)為主，見(jiàn)有團(tuán)塊狀集合體。其中可見(jiàn)沿變形線理分布的微粒石墨存在，隱晶質(zhì)石墨由碳質(zhì)變質(zhì)而成。在其內(nèi)見(jiàn)有較多的碳質(zhì)成分。其內(nèi)見(jiàn)有石英3%、綠泥石5%、伊利石2%、黃鐵礦2%。K4-K6礦層（體）的礦石屬于該類型。礦石中固定碳含量高，在 55.51～75.59%，平均為56.93-64.37%。該類礦石為礦床的主要礦石類型。

②鱗片狀石墨

礦石呈灰黑色-剛灰色，塊狀、鱗片變晶結(jié)構(gòu)，主要粗粒鱗片-碎粒狀石墨組成，多數(shù)以碎粒集合體形式出現(xiàn)，含量在7～86%之間，含隱晶質(zhì)石墨7%、石英3%、綠泥石8%、伊利石2%，黃鐵礦2%。石墨粒徑0.02～1mm，最大可達(dá)12.mm，極少量的黃鐵礦、石英呈星點(diǎn)狀分布。據(jù)光片鑒定，石墨片晶集合體多呈板狀，團(tuán)塊狀，團(tuán)塊內(nèi)的石墨鱗片定向排列和動(dòng)力作用有關(guān)。該類型礦石主要分布在K1-K3礦體，在其他以土狀石墨礦為主的礦體內(nèi)局部地段由于受后期構(gòu)造擠壓變形而存在鱗片狀石墨

3 礦床成因分析

研究區(qū)含礦層位為草涼驛組第三巖性段千枚狀炭質(zhì)板巖，其原巖為一套陸相沉積的含煤地層。由于其后期受到海西期花崗巖體的侵入，使得原來(lái)所含煤層經(jīng)歷熱傳導(dǎo)以及后期構(gòu)造擠壓，引起煤層的熱動(dòng)力變質(zhì)。

研究區(qū)煤層變質(zhì)不充分，在鏡下可見(jiàn)到團(tuán)塊狀炭質(zhì)。石墨主要以鱗片狀石墨和隱晶質(zhì)石墨為主。鱗片狀石墨具有兩種結(jié)構(gòu)。一種以韌性變形形成的脆性折曲形式產(chǎn)出，另一種以碎粒集合體形式產(chǎn)出。隱晶質(zhì)石墨以拔絲結(jié)構(gòu)為主，以團(tuán)塊狀集合體形式產(chǎn)出。通過(guò)顯微鏡下觀察分析認(rèn)為，本區(qū)隱晶質(zhì)石墨為后期形成，即由鱗片狀石墨受到后期構(gòu)造擠壓破碎化變形形成。發(fā)育土狀石墨與鱗片狀晶質(zhì)石墨的 K2、K4、K5礦體，通過(guò)硐探工程發(fā)現(xiàn)，其含礦層破碎較為嚴(yán)重，節(jié)理遠(yuǎn)比僅發(fā)育鱗片狀晶質(zhì)石墨的 K1、K3、K6礦體發(fā)育的多，表明其經(jīng)歷的后期構(gòu)造較劇烈，使得先期形成的鱗片狀晶質(zhì)石墨擠壓變形繼而發(fā)生動(dòng)力變質(zhì)形成土狀隱晶質(zhì)石墨。

4 結(jié)論

油房溝石墨礦通過(guò)目前普查硐探、鉆探、槽探工程，揭露共發(fā)現(xiàn)六條礦體。礦體厚度多介于0.2～3.8m，礦體長(zhǎng)度20～212m,礦體規(guī)模較小。其礦體為陸相煤系地層經(jīng)歷海西期巖漿侵位后發(fā)生熱動(dòng)力變質(zhì)作用所致。礦體石墨分為灰黑色土狀石墨（隱晶質(zhì)石墨）和鱗片狀石墨兩種類型。由于構(gòu)造作用的不均一性，使得構(gòu)造發(fā)育的部位其先期形成的鱗片狀石墨受到擠壓發(fā)生動(dòng)力變質(zhì)形成土狀隱晶質(zhì)石墨。