南灣石墨礦地質(zhì)特征及成因初步探討

李鋒

摘要：南灣石墨礦賦存于中太古代集寧巖群黃土窯巖組，屬于區(qū)域變質(zhì)型礦床。本文通過對(duì)礦床地質(zhì)特征進(jìn)行分析研究，初步探討本區(qū)石墨礦床的主要成因及找礦標(biāo)志。

關(guān)鍵詞：石墨礦;黃土窯巖組;區(qū)域變質(zhì);礦床地質(zhì);找礦標(biāo)志

南灣石墨礦位于華北地臺(tái)北緣內(nèi)蒙古臺(tái)隆涼城斷隆東部，大同-尚義北東向構(gòu)造-巖漿巖帶中段，大同-尚義北東向構(gòu)造-巖漿巖帶與商都-蔚縣北西向構(gòu)造-巖漿巖帶交匯部位西南側(cè)。

1 、 礦區(qū)地質(zhì)特征

1.1 地層

區(qū)內(nèi)地層主要為集寧巖群黃土窯巖組下段和第四系。

黃土窯巖組下段，按巖石組合分為上、中、下三層巖石組合。下層巖性有黑云斜長(zhǎng)片麻巖、角閃二長(zhǎng)變粒巖、二長(zhǎng)變粒巖;中層巖性有石榴鉀長(zhǎng)片麻巖、石墨鉀長(zhǎng)片麻巖;上層巖性有黑云鉀長(zhǎng)片麻巖，黑云二長(zhǎng)片麻巖，其中，中層底部的石墨鉀長(zhǎng)片麻巖為本區(qū)主要賦礦巖石。

第四系主要由更新統(tǒng)風(fēng)積物和全新統(tǒng)沖積和沖洪積物組成，主要分布于區(qū)內(nèi)河谷地帶及其兩側(cè)階地。

1.2 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖主要形成于古元古代和中生代，呈小巖株或巖脈產(chǎn)出。

古元古代巖漿巖主要為輝綠巖脈，呈NW-SE走向斜貫全區(qū)，傾角一般75～80°左右，脈寬一般2～20m。巖石灰黑色，輝綠結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成分以斜長(zhǎng)石、輝石為主，其次為角閃石，巖石表面風(fēng)化具褐鐵礦化。

中生代巖漿巖呈小巖株或巖脈產(chǎn)出。小巖株巖性有閃長(zhǎng)巖、斑狀閃長(zhǎng)巖、安山玢巖、霏細(xì)斑巖、花崗斑巖;巖脈有花崗斑巖脈、鈉長(zhǎng)斑巖脈。

1.3 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要為褶皺構(gòu)造，斷裂構(gòu)造不發(fā)育。褶皺構(gòu)造主要為二臺(tái)子背斜，褶皺樞紐西起二臺(tái)子，東至頭臺(tái)子向東延出區(qū)外，走向55°～75°。南翼巖層傾向200°～230°，傾角22°～31°，北翼巖層傾向290°～310°，傾角30°～45°，為一不對(duì)稱背斜。本區(qū)巖層及礦體分布、產(chǎn)狀受其控制。

斷裂構(gòu)造主要有北東向和北西向兩組構(gòu)造。其中，北西向斷裂構(gòu)造主要發(fā)育在本區(qū)的中部，傾向南西，傾角75～80°左右。該組構(gòu)造形成時(shí)代早，斷裂規(guī)模大，為壓扭性構(gòu)造，具多期次活動(dòng)的特點(diǎn)，它在很大程度上控制了區(qū)內(nèi)輝綠巖脈的分布，多被輝綠巖脈充填;北北東向斷裂構(gòu)造規(guī)模較小，形成時(shí)代晚，為一系列張性斷裂構(gòu)造，多被花崗斑巖脈充填。

2 、 礦體特征

礦區(qū)石墨含礦帶出露于背斜兩翼。南翼控制長(zhǎng)度1035m，北翼露頭長(zhǎng)度500m左右。主礦體Ⅰ號(hào)礦體位于礦區(qū)東南部，二臺(tái)子背斜南翼，呈層狀、似層狀，有分枝復(fù)合現(xiàn)象，賦存于下含礦帶含石墨鉀長(zhǎng)片麻巖中。礦體傾向200°-230°，平均傾角23°。礦體埋深0-346m。礦體控制長(zhǎng)度1035m，控制最大延深1113m。礦體厚度2.29-26.03m，平均厚度12.93m，礦體厚度變化系數(shù)62.44%，厚度較穩(wěn)定。礦體固定碳品位2.80-5.54%，平均品位3.98%，品位變化系數(shù)19.01%，品位穩(wěn)定。

3、 ?礦石質(zhì)量

3.1 礦石結(jié)構(gòu)與構(gòu)造

石墨主要為半自形鱗片結(jié)構(gòu)，脈石礦物主要為斑狀變晶結(jié)構(gòu)、它形晶粒狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)。構(gòu)造主要為片麻狀構(gòu)造、稀疏浸染構(gòu)造、浸染條帶狀構(gòu)造。

3.2 礦石的礦物成分

礦石礦物主要為石墨;脈石礦物主要為鉀長(zhǎng)石、石英、石榴石，其次為單斜輝石、斜長(zhǎng)石、黑云母等。此外，礦石中還有黃鐵礦、方解石、綠泥石、綠簾石等，分布不廣或含量少。

3.3 礦物粒度、晶粒形態(tài)和嵌布方式

（1）礦石礦物

石墨：含量4～10%。鋼灰色，風(fēng)化面呈黃褐色，反射色為淺褐灰色，低硬度，強(qiáng)非均質(zhì)性。石墨結(jié)晶較好，形態(tài)為葉片狀、鱗片狀，大致排列方向與片麻理方向一致，有些受力彎曲，鱗片大小不一，片徑0.15～2.00mm，多為1.0～1.5mm，屬粗鱗片狀石墨。鏡下觀察石墨粒度0.08×0.015mm～1.6×0.24mm左右，分布于長(zhǎng)英質(zhì)礦物粒間，和黑云母一同構(gòu)成片麻狀構(gòu)造，可與云母礦物連生，有些呈彎曲的片狀集合體。

（2）主要脈石礦物

鉀長(zhǎng)石：含量38-62%，鉀長(zhǎng)石多數(shù)呈它形粒狀，少數(shù)呈半自形板狀，顆粒有定向拉長(zhǎng)現(xiàn)象，顆粒長(zhǎng)軸的排列方向同片麻理，粒度為3.2×0.4～0.8mm，正低突起，二軸晶，負(fù)光性，見有條紋結(jié)構(gòu)，多數(shù)為條紋長(zhǎng)石，個(gè)別顆粒有粘土化，呈臟濁的土褐色。

石英：含量2-25%，呈它形粒狀，粒徑為0.2～2.6mm，正低突起，一軸晶，正光性，裂紋發(fā)育，沿裂紋充填有細(xì)小的包體，和鉀長(zhǎng)石、單斜輝石緊密嵌生，或包于石榴石和鉀長(zhǎng)石顆粒中。

石榴石：含量0-15%，局部占30%，變斑晶等軸粒狀，粒度大致均勻，粒徑約1.2～3.0mm，淡褐色，正極高突起，裂紋發(fā)育，正交偏光顯微鏡下全消光，含有少量的石英、金紅石包裹體，零星分布于顆粒中，形成包含嵌晶變晶結(jié)構(gòu)，顆粒邊緣有基質(zhì)成分嵌入，石榴石在巖石中做定向、斷續(xù)的平行排列，與片麻理的方向一致。

3.4 石墨片度

本次研究共采集石墨光片50件，均進(jìn)行了石墨片度測(cè)定，>50目平均占75.56%，50～80目平均占18.69%，80～100目平均占2.70%，<100目平均占3.04%，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表10。礦石中石墨鱗片直徑較大，因此，該礦石屬于大鱗片晶質(zhì)石墨礦。

4 、 礦體圍巖和夾石

4.1 礦體圍巖

礦體賦存圍巖為石榴鉀長(zhǎng)片麻巖和二長(zhǎng)變粒巖，其中石榴鉀長(zhǎng)片麻巖為頂板，二長(zhǎng)變粒巖為底板。礦體與底板界線清晰，巖性差異較大，固定碳品位一般較低，一般均為0.02%;礦體與頂板界線肉眼不可分，為漸變式接觸。

4.2 礦體夾石

僅有Ⅰ號(hào)主礦體中存在夾石，礦體內(nèi)夾石主要有含石墨石榴鉀長(zhǎng)片麻巖、石榴鉀長(zhǎng)片麻巖和長(zhǎng)英質(zhì)脈體。其中，長(zhǎng)英質(zhì)脈體呈透鏡狀，規(guī)模小，但分布不穩(wěn)定，本次共采集夾石樣品43件，固定碳品位最低0.02%，最高2.48%，平均品位1.13%。

5 、 礦床成因及找礦標(biāo)志

5.1 礦床成因

礦床賦存于中太古代集寧巖群黃土窯巖組，主要巖性為片麻巖、變粒巖類，變質(zhì)程度普遍達(dá)到角閃巖相—麻粒巖相。含礦巖系原巖為含碳沉積巖，富含大量有機(jī)質(zhì)，給石墨礦形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。經(jīng)過區(qū)域變質(zhì)作用，在富含碳層位、地段重結(jié)晶形成石墨礦床，礦床類型屬區(qū)域變質(zhì)石墨礦床。

5.2 礦化富集規(guī)律和找礦標(biāo)志

（1）礦化富集規(guī)律

區(qū)內(nèi)石墨礦富集規(guī)律明顯，礦體產(chǎn)于黃土窯巖組下段中層含石墨石榴鉀長(zhǎng)片麻巖中。走向上礦體厚度較穩(wěn)定，傾向上礦體向深部有變薄趨勢(shì)。

（2）找礦標(biāo)志

①地層標(biāo)志

本區(qū)石墨礦屬沉積-變質(zhì)型礦床，均產(chǎn)出在黃土窯巖組下段地層中，黃土窯巖組是區(qū)域找礦標(biāo)志。

②巖石標(biāo)志

賦礦巖石含石墨石榴鉀長(zhǎng)片麻巖，顏色為淺粉色。含石墨石榴鉀長(zhǎng)片麻巖是直接找礦標(biāo)志。

③地貌標(biāo)志

礦體下部巖石致密堅(jiān)硬，抗風(fēng)化，與上部石墨礦層易于識(shí)別，地形都略為平緩或呈負(fù)地形。因此，緩坡與負(fù)地形是間接找礦標(biāo)志。

參考文獻(xiàn)：

1.《內(nèi)蒙古自治區(qū)興和縣南灣石墨礦詳查報(bào)告》，河北省地質(zhì)工程勘查院，2016年。

作者簡(jiǎn)介：李鋒（1986-），男，礦產(chǎn)地質(zhì)工程師，長(zhǎng)期從事礦產(chǎn)地質(zhì)勘查工作。