福建老鷹山礦區(qū)石墨礦床特征及成因

張蔚語

(福建省 196煤田地質(zhì)勘探隊(duì),福建 沙縣 365500)

福建老鷹山礦區(qū)石墨礦床特征及成因

張蔚語

(福建省 196煤田地質(zhì)勘探隊(duì),福建 沙縣 365500)

福建老鷹山礦區(qū)石墨礦主要賦存于二疊系童子巖組一段 (P1t1)地層中,屬隱晶質(zhì)石墨礦,其產(chǎn)狀總體呈層狀、似層狀及透鏡狀分布。一層穩(wěn)定可采,局部二層至三層可采,石墨礦固定碳含量較高,達(dá)到工業(yè)品位以上,礦石質(zhì)量相對較好。區(qū)內(nèi)花崗斑巖較發(fā)育,為煤層變質(zhì)成為石墨礦提供了熱液來源。經(jīng)過分析認(rèn)為,礦層為煤層受熱液變質(zhì)作用形成,其成因類型為接觸變質(zhì)型,應(yīng)屬于后期熱液接觸變質(zhì)層控礦床。

石墨礦;特征;成因;老鷹山;福建永安

0 引 言

老鷹山礦區(qū)石墨礦位于永安市正東方位 32km處,隸屬福建省永安市槐南鄉(xiāng)管轄。礦區(qū)有鄉(xiāng)鎮(zhèn)至各村的水泥路相通,交通條件好。

1 區(qū)域與礦區(qū)地質(zhì)特征

1.1 區(qū)域地質(zhì)

礦區(qū)處于政和—大埔北北東向斷裂帶附近,巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈。同時(shí),該區(qū)及周圍為煤系地層暴露或半隱伏區(qū),周圍已有煤礦開采,具備較好的含煤條件。為石墨礦的形成提供了物源和熱源。

1.2 礦區(qū)地層

礦區(qū)出露的地層從老至新有：石炭系下統(tǒng)林地組 (C1l)、石炭系上統(tǒng)船山組 -二疊系下統(tǒng)棲霞組(C3c-P1q)、二疊系下統(tǒng)童子巖組 (P1t)、上統(tǒng)翠屏山組 (P2cp)及中生界侏羅系長林組 (J3c)及第四系(Q)。

礦區(qū)由于侵入巖發(fā)育,巖石蝕變強(qiáng)烈,化石基本不可見,根據(jù)鄰近礦山地質(zhì)資料,區(qū)內(nèi)主要含礦層位應(yīng)為二疊系下統(tǒng)童子巖組第一段 (P1)。一層至三層可采,均為薄煤層。

1.3 巖漿巖

本區(qū)巖漿侵入活動(dòng)強(qiáng)烈,礦區(qū)南東部出露一系列呈脈狀的酸性巖脈,巖性主要為石英斑巖 (λ π)。根據(jù)鉆孔揭露,礦區(qū)深部巖漿巖發(fā)育,幾乎孔孔有見,主要呈脈狀侵入,單層厚度可達(dá)數(shù)十米,圍巖蝕變強(qiáng)烈,造成煤層的強(qiáng)烈石墨化。大致可分為兩期,早期沿 F0斷層侵入,發(fā)育在船山組 -棲霞組灰?guī)r中,二期沿 F1斷層侵入,發(fā)育在 F1與 F2斷層之間,穿過童子組、翠屏山組砂巖、粉砂巖,巖漿巖根據(jù)鏡下鑒定均為花崗斑巖,上部為長林組凝灰質(zhì)砂礫巖覆蓋,地表未見出露 (圖 1)。

1.4 地質(zhì)構(gòu)造

礦區(qū)位于廣平倒轉(zhuǎn)向斜西南部轉(zhuǎn)折端的南西側(cè),屬倒轉(zhuǎn)向斜的正常翼的西翼,構(gòu)造相對較簡單。

區(qū)內(nèi)地層總體為中緩傾角的向斜構(gòu)造,局部呈舒緩波狀起伏。軸向北北西,向南南東傾伏,兩翼傾角較緩,約為 15°～30°,局部略陡。

區(qū)內(nèi)斷層較發(fā)育,主要為北東向的緩傾角的滑脫斷層,局部呈北北東向。此外發(fā)育一條近南北向陡傾角的正斷層。主要有 F0、F1、F2和 F4。(圖 1、圖 2)。

圖1 礦區(qū)地質(zhì)略圖

圖2 礦區(qū) 8線剖面略圖

2 礦體地質(zhì)特征

2.1 礦體形態(tài)、產(chǎn)狀及規(guī)模

礦區(qū)內(nèi)石墨礦體共有 3個(gè)礦層,礦體均賦存于二疊系童子巖組一段 (P1t1)地層中。礦體主要位于礦區(qū)中、東部巖后壟一帶,礦體產(chǎn)狀與圍巖地層層理產(chǎn)狀一致,為中緩傾角的向斜構(gòu)造,局部呈舒緩波狀起伏。軸向北北西,向南南東傾伏,兩翼傾角較緩,約為 15°～30°,局部略陡。礦層由碳質(zhì)泥巖或煤層受熱液變質(zhì)作用形成的,礦石類型屬隱晶質(zhì)石墨礦?？傮w呈層狀、似層狀、帶狀及透鏡狀分布,具有膨脹收縮現(xiàn)象。礦體具擠壓特征,產(chǎn)生片理化,局部夾有透鏡狀碳質(zhì)泥巖,頂板為細(xì)粉砂巖,局部見高碳泥巖,底板為灰色細(xì)粉砂巖或細(xì)砂巖。沉積圍巖普遍具硅化、空晶石角巖化和紅柱石角巖化等熱液蝕變。含礦層位中可見石墨礦化層一至數(shù)層,一層可采,局部二層至三層可采,已揭示可采厚度 0.78m～1.07m,地表未見出露,為隱伏礦床。鉆孔 ZK402、ZK403、ZK405,ZK801、ZK802、ZK803和 ZK805均有揭露,其中 ZK403和 ZK405見兩層可采。

2.2 礦石質(zhì)量特征

本次基本分析項(xiàng)目為 ：Mad、Ad、Vad、FCd、Std,多元素分析項(xiàng)目主要為 SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O、SO3、TiO2(表 1)。

表1 礦區(qū)石墨礦分析測試成果表

從以上分析結(jié)果可以看出,礦區(qū)石墨礦固定碳(FCd)均大于 76%,平均含量為 80.09%;礦石有益成分全部達(dá)到工業(yè)指標(biāo)要求,其有害雜質(zhì)含量均在允許范圍內(nèi),礦石質(zhì)量相對較好。

2.3 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及礦石類型

礦石由隱晶及微晶石墨鱗片構(gòu)成集合體,以隱晶石墨為主,呈鐵黑色或銀灰色,塊狀,局部呈土狀、碎塊狀或鱗片狀,條痕灰黑色,硬度為 1,具滑感、染手。共生礦物有石英、粘土礦物、黃鐵礦及紅柱石、堇青石、夕線石、黑云母等。

礦石結(jié)構(gòu)：隱晶質(zhì)、微、細(xì)晶鱗片狀結(jié)構(gòu)。

礦石構(gòu)造：礦石外觀呈塊狀、碎塊狀或粉末狀構(gòu)造。

2.4 圍巖蝕變

受侵入巖體影響,礦區(qū)內(nèi)圍巖蝕變有矽卡巖化、硅化、綠泥石化及與熱變質(zhì)作用有關(guān)的角巖化、大理巖化、石墨化等,局部見鉛、鋅礦化現(xiàn)象。

3 石墨礦床成因分析

中國目前已知的具有工業(yè)價(jià)值的石墨礦床按其成因可分為：區(qū)域變質(zhì)型石墨礦床、接觸變質(zhì)型石墨礦床以及巖漿熱液型石墨礦床 3種類型。

3.1 石墨的形成條件

據(jù)實(shí)驗(yàn),用無煙煤在電爐中隔絕空氣加熱至2 500℃可獲得工業(yè)石墨;用煙煤與 CaF2混入硅酸熔融體中,然后緩慢冷卻也可形成六方板狀石墨晶體。這說明石墨可在碳濃度很高和相當(dāng)高的溫度下還原而成。因此,石墨的形成至少需要 2個(gè)條件：一個(gè)是碳的來源,另一個(gè)是熱源。礦區(qū)內(nèi)具備石墨礦形成首要的 2個(gè)條件：一是煤系地層中含高碳質(zhì)的煤層,二是巖漿巖發(fā)育。

3.2 成礦母巖

礦區(qū)東部為一套海陸相交互相的含煤巖系。由砂巖—粉砂巖—泥巖及煤組成的,韻律十分明顯,并常見鐵質(zhì)結(jié)核及砂巖透鏡體,三分性明顯,可劃分下、中、上 3個(gè)巖性段。下、上段為含煤段,下段含煤性較好。中段為海相泥巖、粉砂巖夾細(xì)砂巖,常含黃鐵礦及鈣質(zhì)結(jié)核。本組是區(qū)內(nèi)重要的經(jīng)濟(jì)底層 (即福建省主要含煤地層),與下伏船山組—棲霞組呈斷層接觸。

本區(qū)主要保留下段地層,即童子巖組一段(P1t1)地層,巖性主要為深灰、灰黑色薄—中厚層狀細(xì)砂巖 (硅化強(qiáng)烈)、細(xì)粉砂巖 (角巖化強(qiáng)烈)及煤層(石墨化強(qiáng)烈),次為粗粉砂巖、砂質(zhì)泥巖,硅質(zhì)膠結(jié),水平層理發(fā)育。

該層位即為本區(qū)石墨礦的成礦母巖,煤層為石墨的形成提供了豐富的碳質(zhì)。

3.3 巖漿熱液改造

前述區(qū)內(nèi)巖漿巖體發(fā)育,據(jù)鉆孔揭露及巖礦鑒定,礦區(qū)侵入巖主要為花崗斑巖 (或二長、長石斑巖),為中、酸性巖。巖性呈灰夾淺灰綠色,斑狀結(jié)構(gòu),基質(zhì)為顯微文象結(jié)構(gòu),斑晶由斜長石、石英和黑云母組成,自形粒狀,巖石具弱蝕變,以碳酸鹽化為主,次為絹云母化。局部見黃鐵礦散晶分布。巖體常沿向、背斜軸部或斷層等構(gòu)造有利部位侵入,上覆翠屏山組 (P2cp)或長興組 (P2c)地層為其蓋層,封閉條件良好,熔融巖漿的高溫不易擴(kuò)散,為石墨礦的形成提供熱源保證?；◢弾r多與圍巖呈齒狀或枝叉狀侵入接觸,由于巖體侵入熱力影響和褶皺斷裂機(jī)理的聯(lián)合作用,促使巖體兩側(cè)外接觸帶的地層變質(zhì),靠近巖體的無煙煤變質(zhì)成石墨,形成隱晶質(zhì)石墨礦床。

3.4 石墨礦床的接觸變質(zhì)特征

接觸變質(zhì)型石墨礦床是中國石墨礦床中較主要的工業(yè)類型。此類礦床是由于巖體侵入煤系地層引起煤層接觸變質(zhì)而成。其特征主要有：侵入巖體一般為酸性或中、酸性花崗巖、閃長巖。受變質(zhì)的煤層一般為優(yōu)質(zhì)無煙煤,煤巖性質(zhì)多屬鏡煤質(zhì)亮煤類型;礦體呈層狀、似層狀、帶狀及透鏡狀分布;礦石品位一般較高,固定碳含量多為 60%～80%,高者可達(dá)90%以上。

巖礦鑒定結(jié)果表明：礦區(qū)內(nèi)主要侵入巖為花崗斑巖,為中、酸性巖。鄰近礦區(qū)煤層為灰黑色—鋼灰色,煤巖類型為半暗—半亮型,以粉粒狀塊煤、粉狀煤為主,夾條帶狀塊煤。屬中灰、特低—低硫、低磷、中等發(fā)熱量無煙煤。礦體總體呈層狀、似層狀、帶狀及透鏡狀分布。礦石外觀呈塊狀,局部呈土狀、碎塊狀或粉末狀,由隱晶及微晶石墨鱗片構(gòu)成集合體,以隱晶石墨為主,共生礦物有石英、粘土礦物、黃鐵礦及紅柱石、堇青石、夕線石、黑云母等。區(qū)內(nèi)礦石品位均大于 76%,最高達(dá) 85.01%。礦區(qū)石墨礦床特征與接觸變質(zhì)型石墨礦床的特征基本一致。因此,礦區(qū)石墨礦床應(yīng)為接觸變質(zhì)成因。

4 結(jié) 語

①老鷹山礦區(qū)位于政和—大埔斷裂帶附近,巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈,根據(jù)鉆孔資料表明區(qū)內(nèi)花崗斑巖發(fā)育,主要沿?cái)鄬忧秩?造成部份地層受熱變質(zhì)。

②礦區(qū)為煤系地層半暴露區(qū),其童子巖組一段含煤地層保存較好,可見一至數(shù)層可采煤層賦存。根據(jù)取樣分析,煤層均已石墨化。因此,該段地層為石墨礦的礦源層。

③通過分析認(rèn)為,礦區(qū)石墨礦為二疊系下統(tǒng)童子巖組一段地層中的煤層受后期巖漿熱液的接觸熱變質(zhì)而形成,具備接觸變質(zhì)型石墨礦床的特征,屬于后期熱液接觸變質(zhì)層控礦床。

④礦區(qū)礦石類型為隱晶質(zhì)石墨礦,固定碳含量較高,均達(dá)到工業(yè)品位以上,質(zhì)量相對較好。通過對該礦床的地質(zhì)特征及成礦條件分析,對礦區(qū)及外圍尋找類似成因的礦床具有一定的指導(dǎo)意義。

[1] 福建省地質(zhì)礦產(chǎn)局.福建省區(qū)域地質(zhì)志 [M].北京：地質(zhì)出版社,1985.

[2] 張宏剛.福建省老鷹山礦區(qū)石墨礦普查工作總結(jié)[R].福建省 196煤田地質(zhì)勘探隊(duì),2009.

[3] 中國礦床編委會(huì).中國礦床 [M].北京：地質(zhì)出版社,1996.

[4] 王文杰、王桂梁、周永豐,等.福建省閩西南二疊系含煤區(qū)緩傾角斷裂構(gòu)造研究[R].福建省煤田地質(zhì)勘探公司,中國礦業(yè)學(xué)院地質(zhì)系,1986.

[5] 楊樹亮.福建省永安市南山煤礦 (雪程坑)資源儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告[R].福建省 196煤田地質(zhì)勘探隊(duì),2007.

Geological characteristics and genesis of graphite deposit in LaoyingshanMine in Fujian

ZHANGW ei-yu

(No.196 Coal Geological Party of Fujian Province,Shaxian 365500,Fujian)

The graphite deposit in LaoyingshanMine wasmainly occurred in the first part of Tongziyan Formation of Permian System(P1t1).Its occurrence was of generally stratified,stratoid and lenticular distribution.And the first layerwas stable and can bemined,and some of the second and third layerswere can bemined too.The contentof the fixed carbon in graphite mine was high above the industrial level,and the qualitywas relatively good.Granite-porphyrywas developed in the area;it provided the hydrothermal source for the coal seam for turning into graphitemine.Itwas concluded that the seam was formed by hydrothermalmetamorphism,and the genetic type should be the contactmetamorphic type,belonged to a late contactmetamorphic strata bound hydrothermal deposit.

Graphite mine;Characteristics;Genesis;Laoyingshan;Yongan,Fujian

P611

A

1674-3636(2010)04-0377-05

10.3969/j.issn.1674-3636.2010.04.377

2010-09-08

2010-09-29;編輯：陸李萍

張蔚語 (1967—),男,高級工程師,長期從事礦產(chǎn)地質(zhì)勘查.