湖北省大別山西段晶質(zhì)石墨礦的地質(zhì)特征及成因淺析

王書春

摘要：通過對湖北省大別山西段的七角山-上新集、呂王-彭店、蘆花灣-周家灣三個調(diào)查區(qū)開展石墨礦調(diào)查工作，認(rèn)為該地區(qū)晶質(zhì)石墨礦含礦層主要為：中元古代紅安巖群黃麥嶺組下巖段和七角山組下巖段，對這兩個含礦層位礦石類型、礦床成因和找礦標(biāo)志進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：大別山西段；晶質(zhì)石墨；礦床成因；找礦標(biāo)志

通過對湖北省大別山西段的七角山-上新集、呂王-彭店、蘆花灣-周家灣三個調(diào)查區(qū)，位于我國重要的“武當(dāng)-桐柏-大別山成礦帶”，大地構(gòu)造位置處于高橋-浠水?dāng)嗔训奈鞑?，一、二、三級?gòu)造單元分別為秦嶺-大別造山帶、桐柏-大別構(gòu)造帶及桐柏構(gòu)造亞帶，同時也位于我國主要石墨成礦帶桐柏-大別成礦帶上。

該地區(qū)雖然有前人關(guān)于石墨礦的研究和報道[1-6]，但對于該地區(qū)的晶質(zhì)石墨礦的礦體特征、質(zhì)量及成礦規(guī)律、找礦標(biāo)志等方面仍缺乏深入的研究。

1.礦區(qū)地質(zhì)特征

湖北省大別山西段七角山-上新集、呂王-彭店、蘆花灣-周家灣石墨成礦作用類型為區(qū)域變質(zhì)型石墨礦床，成礦地質(zhì)條件基本一致。

1.1地層及含礦層系

調(diào)查區(qū)出露的主要為變質(zhì)巖、其次為巖漿巖及少量的沉積巖（第四系）。

侵入巖發(fā)育程度不同，其中蘆花灣-周家灣巖漿巖較發(fā)育，七角山-上新集及呂王-彭店巖漿巖不發(fā)育。調(diào)查區(qū)出露的侵入巖劃分為燕山晚期的酸性巖漿巖巖體，加里東期及晉寧期基性侵入巖。

沉積巖主要為第四系沖積砂礫石、沙土建造（Q），主要分布在河谷及支流沿岸，倒水兩側(cè)的低級階地上，巖性為灰黃色沖積的砂礫石、沙土、亞粘土等，厚度0m～20m。

變質(zhì)巖從老至新依次為晚太古-早元古代桐柏山巖群，中元古代紅安巖群黃麥嶺組、天臺山組、七角山組，建造構(gòu)造綜合柱狀圖見圖1。

其中晶質(zhì)石墨礦含礦層主要為：中元古代紅安巖群黃麥嶺組下巖段和七角山組下巖段。

中元古代紅安巖群黃麥嶺組下段白云鈉長片麻巖夾鈉長角閃巖、白云石大理巖建造（Pt2h1）：主要巖性為白云鈉長片巖、白云鈉長淺粒巖，含石墨白云鈉長片麻巖及少量的石墨片巖，下部夾有一層白云石大理巖，變質(zhì)相為中壓低角閃巖相，其原巖為砂泥質(zhì)、粘土質(zhì)及含有機(jī)碳的泥灰質(zhì)的濱-淺海相碎屑沉積巖，該組地層在區(qū)域上為磷礦含礦層位，其成礦環(huán)境為較好的缺氧還原環(huán)境。

中元古代紅安巖群七角山組下段白云石英片巖夾鈉長角閃巖建造（Pt2q1）：主要巖性為白云鈉長片麻巖、白云石英片巖、含石墨白云石英片巖、白云片巖、含石榴白云鈉長片麻巖、含石榴白云石英片巖，變質(zhì)相為中-高壓的綠片巖相，其原巖為一套泥砂巖、含碳泥巖、泥灰?guī)r等陸源碎屑巖，該組地層中局部可見硫鐵礦，成礦環(huán)境為缺氧環(huán)境。

1.2構(gòu)造

調(diào)查區(qū)位于桐柏-大別中間隆起帶北部，各時代地層均經(jīng)歷多次構(gòu)造變形和強(qiáng)烈的變質(zhì)作用，構(gòu)造較發(fā)育，略復(fù)雜，區(qū)內(nèi)主要發(fā)育一系列的褶皺、斷層及韌性剪切帶（見圖2）。從東至西發(fā)育有三個大型褶皺、7個小型褶皺，褶皺主軸向均為近南北向，近似平行分布。區(qū)域斷層主要以北東向為主、次為近南北向。韌性剪切帶（f1）主要分布在七角山-上新集調(diào)查區(qū)西部，向北少量延伸至呂王-彭店調(diào)查區(qū)。

其中黃麥嶺組下段石墨礦體主要分布在雞公山巖體南側(cè)梅家崗向南延伸至田兒灣處，平面上呈條狀分布，礦化體多呈層狀、似層狀、透鏡狀分布，分布方向與地層走向一直，北北東-南南西向，傾向向東。

七角山組下段石墨礦化體主要分布在周官橋倒轉(zhuǎn)褶皺帶兩翼、仙居頂背斜的兩翼、呂王向斜的兩翼，七角山一帶，主要呈條帶狀、透鏡狀分布，分布方向與地層方向一致，大部分北北西或近南北向。

1.3變質(zhì)作用

調(diào)查區(qū)內(nèi)由于經(jīng)歷了長期的不同期次的區(qū)域變質(zhì)作用、動力變質(zhì)作用和接觸變質(zhì)作用，形成不同成因的變質(zhì)巖。根據(jù)變質(zhì)礦物及組合特征，調(diào)查區(qū)的變質(zhì)巖相可劃分為中壓低角閃巖相、中高壓綠簾角閃巖相和中高壓綠片巖相。

綠片巖相：主要分布在七角山-上新集調(diào)查區(qū)、呂王-彭店調(diào)查區(qū)及蘆花灣-周家灣調(diào)查區(qū)的東南側(cè)，礦物組合以陽起石+鈉長石+綠簾石礦物組合為標(biāo)志，分布的地層主要為中元古代紅安巖群天臺山組、七角山組。

綠簾角閃巖相：主要分布在蘆花灣-周家灣調(diào)查區(qū)的中部及東部，以變基性巖中普遍出現(xiàn)綠簾石+藍(lán)綠色普通角閃石+鈉長石礦組合為特征，局部殘余有綠片巖相礦物，分布地層主要為晚太古-早元古代桐柏山雜巖群、中元古代紅安巖群黃麥嶺組、天臺組。

角閃巖相：主要分布在蘆花灣-周家灣調(diào)查區(qū)的西北部，以變基性巖石中出現(xiàn)斜長石+普通角閃石+鐵鋁榴石礦物組合為特征，分布地層主要為晚太古-早元古代桐柏山雜巖群、中元古代紅安巖群黃麥嶺組。

2.礦體特征與礦石質(zhì)量

在調(diào)查區(qū)共圈定九條石墨礦體，其礦體特征如表1。

黃麥嶺組石墨礦體的石墨礦石類型主要為石墨片巖型礦石，多呈侵染狀，極少量為含石墨白云鈉長片麻巖型礦石，七角山組的石墨礦體的礦石類型主要為含石墨白云石英片巖。

石墨片巖型礦石呈灰黑-黑色，顯微鱗片變晶結(jié)構(gòu)，柱狀、片狀變晶結(jié)構(gòu)，片狀、稀疏浸染狀構(gòu)造，一般具有定向性排列。主要由石墨、石英、鈉長石、鉀長石、絹云母、白云母、有機(jī)碳等礦物組成，石墨含量一般3%～8%，石墨片徑一般0.003mm～0.03mm，小于100目，固定碳含量一般3.24%～ 7.58%，硫含量一般2%左右。黃麥嶺組下段（Pt2h1）中石墨礦石類型主要為該種礦石類型，七角山組下段（Pt2q1）中位于韌性剪切帶上，變質(zhì)作用強(qiáng)烈處石墨礦石可見該種礦石類型。

含石墨白云石英片巖型礦石呈黑色、灰黑色，鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造。主要由石英、鈉長石、石墨、絹云母、白云母或黑云母等礦物組成，含有少量黃鐵礦。石墨含量一般3%～6%，石墨片徑一般0.002mm～0.05mm，小于100目，固定碳含量一般2.5%～5.24%。七角山組下段（Pt2q1）中石墨礦石類型主要為該種類型。

調(diào)查區(qū)的石墨礦石固定碳含量一般3%～5%，鱗片較小，為小鱗片晶質(zhì)石墨，鱗片一般都小于100目；其中黃麥嶺組礦石質(zhì)量略好于七角山組，黃麥嶺組晶質(zhì)石墨的固定碳含量一般在3.24%～7.58%，鱗片一般在0.003mm～0.03mm；七角山組晶質(zhì)石墨的固定碳含量一般在2.5%～5.24%，鱗片一般在0.04mm～0.05mm。

3.礦床成因及找礦標(biāo)志

3.1礦床成因

根據(jù)調(diào)查區(qū)石墨礦成礦地質(zhì)特征，將石墨成礦劃分為3個階段：沉積成巖階段、區(qū)域變質(zhì)作用階段、混合巖化階段（圖3）。

沉積成巖階段：在淺海穩(wěn)定的沉積環(huán)境中，砂泥質(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)生相對富集，出現(xiàn)某些含碳成分較高的巖段。

區(qū)域變質(zhì)作用階段：在中、高區(qū)域變質(zhì)作用過程中，碳質(zhì)組分發(fā)生了自組織作用和重結(jié)晶作用，并相對集中，形成石墨片巖、含石墨二云鈉長片巖等，形成一定品位的石墨含礦層。

混合巖化作用階段：該階段區(qū)域變質(zhì)作用進(jìn)一步加強(qiáng)，同時發(fā)生多期次的巖漿活動，使石墨礦石再度發(fā)生重結(jié)晶，提高石墨鱗片的片度。

黃麥嶺組下段和七角山組下段的前兩個成礦階段類似，區(qū)別在于黃麥嶺組下段中壓低角閃巖相指示高變質(zhì)程度，而七角山組下段中-高壓的綠片巖相指示中等-弱變質(zhì)程度，故后者可能未經(jīng)歷混合巖化作用階段。

3.2找礦標(biāo)志

黃麥嶺組下段含礦地層為白云鈉長片麻巖夾鈉長角閃巖、白云石大理巖建造（Pt2h1），找礦構(gòu)造位于燕山晚期花崗巖侵入巖體附近或褶皺發(fā)育處。其找礦標(biāo)志為下部一般發(fā)育白云石大理巖，呈薄層狀。

七角山組下段含礦地層為白云石英片巖夾鈉長角閃巖建造（Pt2q1），挖礦構(gòu)造位于晉寧期基性侵入巖巖體附近或呂王向斜、仙居頂背斜的核部及兩翼。其找礦標(biāo)志為底部一般發(fā)育方解石大理巖，呈長透鏡狀、似層狀。

參考文獻(xiàn)：

[1]李遠(yuǎn)，劉貽燦，楊陽，等.大別山宿松變質(zhì)帶花崗片麻巖的鋯石U-Pb年齡和Hf同位素成分[J].地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報， 2018， 40（01）：61-75.

[2]顏玲亞，高樹學(xué)，孫莉，等.我國區(qū)域變質(zhì)型石墨礦成礦特征及成礦要素[J].中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊， 2018（03）：21-24.

[3]陳鵬，陳鑫，蘇業(yè)良.西峽縣大路溝石墨礦床地質(zhì)特征及找礦前景[J].中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊， 2016（03）：51-53.

[4]薛天闖，楊士輝，沈坤，等.河南省石墨礦床分布特征及找礦方向[J].中州煤炭， 2016（09）：155-158.

[5]郭甲一.西峽縣軍馬河石墨礦床地質(zhì)特征及成因淺析[J].中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊， 2014（03）：37-39.

[6]李松生.重新認(rèn)識鄂東北地區(qū)前寒武紀(jì)地層[J].湖北地質(zhì)， 1989（01）：30-42.