河南省南召縣棉溝石墨礦地質(zhì)特征與找礦標(biāo)志研究

李甜甜

摘要：棉溝石墨礦區(qū)屬華北板塊南緣構(gòu)造帶，出露地層主要為太古界太華群、中元古界欒川群，構(gòu)造形跡以斷裂為主，巖漿巖受斷裂控制，巖石類型主要以基性→中酸性為主，圍巖蝕變類型主要有黃鐵礦化、硅化、綠泥石化、絹云母化。礦床成因類型為沉積變質(zhì)礦床，并具有后期熱液疊加富集特征，礦區(qū)石墨礦賦存于太華群地層中，含礦地層巖性為含石墨混合片麻巖，研究結(jié)果為本地區(qū)以后同類礦床勘查具有一個(gè)的參考。

關(guān)鍵詞：南召縣；棉溝石墨礦；地質(zhì)特征；找礦標(biāo)志

1.地層

研究區(qū)屬華北地層區(qū)，出露地層基巖主要為太古界太華群、中元古界欒川群。分述如下：

1.1太華群

太古界太華群在研究區(qū)廣為分布，為一套區(qū)域性中深變質(zhì)巖系，屬層狀無(wú)序變質(zhì)巖系，故多稱為太華巖群。主要巖性為花崗片麻巖、混合片麻巖、角閃斜長(zhǎng)片麻巖

（1）花崗片麻巖

主要出露在研究區(qū)的北部、中東部和西南部的一小部分。風(fēng)化面呈灰黃色、灰黑色，新鮮面呈灰黃色、灰白色、灰白—肉紅色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造。主要礦物成分為長(zhǎng)石、石英、云母、角閃石等。礦物呈細(xì)—中粒狀，粒徑1mm～4mm，半自形—他形。長(zhǎng)石主要由斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石組成，約占50%～60%，石英含量約占20%～40%，云母、角閃石等暗色礦物約占5%～20%。片麻理發(fā)育，礦物定向排列，局部可見(jiàn)條帶狀分布。局部可見(jiàn)綠泥石、綠簾石化現(xiàn)象。暗色礦物條帶約1cm～2cm。部分巖石中可見(jiàn)石英團(tuán)塊、長(zhǎng)石團(tuán)塊。部分巖石中可見(jiàn)石英細(xì)脈發(fā)育，脈寬1cm～10cm。

（2）混合片麻巖

主要出露在研究區(qū)的中部和中南部，呈帶狀分布。風(fēng)化強(qiáng)烈，風(fēng)化面灰黑色，新鮮面灰白色、灰黃—灰紅色，鱗片狀粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻理構(gòu)造，脈體約占20%～45%，基體約占55%～80%。脈體主要成分為鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英。其中鉀長(zhǎng)石約占45%，自形粒狀。石英約占40%～60%，半自形粒狀。斜長(zhǎng)石少量，約占15%～40%，呈半自形粒狀?；w主要成分為斜長(zhǎng)石、石英、角閃石、黑云母等。其中斜長(zhǎng)石約占30%～50%，呈半自形粒狀、石英約占15%～40%，半自形粒狀。角閃石等暗色礦物約占30%～45%，呈片狀。其中可觀察到斜長(zhǎng)石和角閃石明顯被拉伸。

中西部部分裂隙面可見(jiàn)金云母脈體，寬6cm～7cm，表面黑色—金色。金云母含量65%左右，鱗片狀。角閃石25%左右，呈片狀。其他礦物10%左右。金云母脈體向下延伸4m～5m。

該巖層中可見(jiàn)多條細(xì)小石英脈，寬1cm～2cm，主要成分為石英。經(jīng)野外觀察，該細(xì)小石英脈體中無(wú)礦化現(xiàn)象。

該層巖石為區(qū)域內(nèi)石墨的主要含礦巖層，礦石主要為含石墨混合片麻巖，風(fēng)化面成黃褐色，新鮮面成鉛灰色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造。脈石礦物主要有：石英、斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、黑云母、輝石、絹云母、角閃石等。石英為他形粒狀，粒徑大小不一，多在0.1cm～1cm之間；斜長(zhǎng)石偶見(jiàn)聚片雙晶，表面分解少量絹云母；鉀長(zhǎng)石偶見(jiàn)卡式雙晶，有的具格狀雙晶，屬微斜長(zhǎng)石，巖石中可見(jiàn)蠕蟲(chóng)結(jié)構(gòu)；石英、斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石相間分布；黑云母呈細(xì)小鱗片狀，單偏光鏡下呈褐色，具完全解理，無(wú)定向分布在巖石之中，有的已發(fā)生綠泥石化現(xiàn)象，巖石中含少量輝石；角閃石呈細(xì)柱狀，具角閃石式解理；石墨成鱗片狀或聚片狀，均勻分布于長(zhǎng)石、石英等礦物粒間。少量充填于礦物縫隙之間呈細(xì)脈狀分布，在反光下，呈鉛灰色，具金屬光色；條痕為黑色，手表本易污手呈灰黑色。礦體頂?shù)装寰鶠榛旌掀閹r。

（3）角閃斜長(zhǎng)片麻巖

主要出露在研究區(qū)的中部，大體上呈帶狀分布。風(fēng)化面呈灰白色、灰黃色、黃褐色，新鮮面為灰黑色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造。其中斜長(zhǎng)石約占20%～40%，呈半自形粒狀。角閃石約占10%～30%，大小1mm～3mm，呈半自形—它形粒狀。石英約占20%～25%，呈它形粒狀結(jié)構(gòu)，粒徑1mm～ 3mm。暗色礦物約占10%～30%，呈條帶狀定向分布。沿片麻理方向，巖石中局部夾有細(xì)小石英脈和硅質(zhì)細(xì)脈。

1.2欒川群

主要分布在研究區(qū)中南部、欒川—維摩寺斷裂南側(cè)。該地層屬華北地層區(qū)，但位于分界斷裂南側(cè)，說(shuō)明欒川—維摩寺斷裂具有超強(qiáng)逆沖掩覆作用，因而與下伏太華群之間呈斷層接觸關(guān)系，此外被晚元古時(shí)代石英正長(zhǎng)斑巖體（晉寧期）和燕山晚期似斑狀花崗巖等巖體侵入所破壞，地表多呈孤島狀分布，展布受欒川—維摩寺斷裂控制。主要巖性為淺灰—灰白色的厚—巨厚層狀大理巖（產(chǎn)疊層石）、石英云母片巖、綠泥石英片巖。

（1）大理巖

主要分布在研究區(qū)中南部，呈近乎帶狀分布。沿?cái)鄬用娣植?。風(fēng)化面灰黑色，新鮮面白色，中粗粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物為方解石，方解石呈半自形—他形粒狀。在巖石表面可見(jiàn)淋濾溝。

（2）石英云母片巖

主要分布在研究區(qū)東南部，出露面積較小。巖石新鮮面灰黑色，鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造，主要礦物有石英、黑云母、絹云母、長(zhǎng)石等。其中石英約占35%，絹云母約占20%，長(zhǎng)石主要包括鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石，約占25%。

（3）綠泥石英片巖

主要分布在研究區(qū)中南部，出露面積較小?；揖G色、灰白色，細(xì)粒鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造。主要有長(zhǎng)石、石英、綠泥石等。其中長(zhǎng)石約占50%～70%，粒狀。石英約占30%，他形粒狀。綠泥石約占15%，鱗片狀。其他礦物約占5%。

2.構(gòu)造

本區(qū)構(gòu)造形跡以斷裂為主，褶皺發(fā)育在欒川—維摩寺斷裂北側(cè)太華群內(nèi)。該褶皺沿東南方向延伸，樞紐方向與欒川—維摩寺斷裂基本一致。礦區(qū)位于昭君垛—黑石頂復(fù)背斜的南西翼，總體為一單斜構(gòu)造，地層展布與區(qū)域構(gòu)造線方向一致，呈北西西—南東東向。

2.1褶皺

礦區(qū)位于昭君垛—黑石頂復(fù)背斜的南西翼，總體為一單斜構(gòu)造，地層展布與區(qū)域構(gòu)造線方向一致，呈北西西—南東東向。主體產(chǎn)狀為傾向172°～230°，傾角34°～80°，該褶皺樞紐位于研究區(qū)外。巖性主要為花崗片麻巖、混合片麻巖等。

2.2斷層

研究區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，主要發(fā)育兩組斷層，一組受區(qū)域欒川—維摩寺斷裂帶影響，呈NWW-SEE向展布；一組NWW-SSE向展布。

F1斷層：該斷層位于研究區(qū)的中西部，東至獅子河，西出研究區(qū)，長(zhǎng)約1km，寬約15m～30m，斷裂面傾向北，斷層走向110°，傾角約60°～75°。該斷層位于溝底，地勢(shì)上北高南低，為逆斷層。該斷層內(nèi)巖石破碎，切割較深，在溝底可見(jiàn)角礫巖。角礫巖呈次棱角狀、次圓狀，斷面有擦痕和階步。為一張扭性斷裂。

該斷層?xùn)|段位于混合片麻巖內(nèi)，西段為混合片麻巖與斜長(zhǎng)角閃片麻巖的分界線。

F2斷層：該斷層位于研究區(qū)的中部，祖師爺廟北部50m處，長(zhǎng)約300m，斷層面傾向北西，斷層走向79°，傾角85°。斷層寬約1m，被石英脈充填。該斷層上盤(pán)為混合片麻巖，巖石較破碎，風(fēng)化面淺灰白色，新鮮面灰紅色。鱗片狀粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，脈體約占45%，基體約占55%。脈體主要礦物成分為鉀長(zhǎng)石、石英、斜長(zhǎng)石。其中鉀長(zhǎng)石約占45%，自形粒狀。石英約占40%，半自形粒狀。斜長(zhǎng)石約占15%，呈半自形粒狀?；w主要礦物成分為斜長(zhǎng)石、石英、角閃石、黑云母等。其中斜長(zhǎng)石約占30%，呈半自形粒狀；石英約占40%，半自形粒狀；角閃石等暗色礦物約占30%，呈片狀。下盤(pán)為花崗片麻巖，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造。主要礦物成分為長(zhǎng)石、石英、云母、角閃石等。礦物呈細(xì)—中粒狀，粒徑1mm～4mm，半自形—他形。長(zhǎng)石主要由斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石組成，約占50%，石英含量約占30%，云母、角閃石等暗色礦物約占20%。片麻理發(fā)育，礦物定向排列，局部呈條帶狀分布。局部可見(jiàn)綠泥石、綠簾石化現(xiàn)象。暗色礦物條帶約1cm～2cm。地勢(shì)上北高南低，此斷層為一逆斷層。

此斷層北80m處為石墨礦（化）體，石墨礦（化）體在此處向東延伸約100m后尖滅，推測(cè)與此斷層有關(guān)。

F3斷層：位于研究區(qū)的西南部，該斷層是欒川—維摩寺斷裂在研究區(qū)的西段部分，該斷層西部斷層較破碎，僅可判斷出其為一條斷層，延伸方向約125°；該斷層?xùn)|部被第四系覆蓋。推測(cè)此斷層原與F5連接，后被斷層F4斷開(kāi)。該斷層西段北東為太古界太華群的花崗片麻巖和角閃斜長(zhǎng)片麻巖。南西為欒川群正長(zhǎng)巖。

F4斷層：該斷層位于研究區(qū)的中南部，該處位于山前，多被后期人為開(kāi)墾為耕地，野外可見(jiàn)到斷層沿線，但見(jiàn)不到斷層面，可見(jiàn)到沿?cái)鄬用鏋橐恍《缚?，走向約169°，長(zhǎng)約650m，野外斷層北東盤(pán)為欒川群的綠泥石英片巖，地勢(shì)較高，風(fēng)化破碎嚴(yán)重。南西盤(pán)為太華群的角閃斜長(zhǎng)片麻巖，地勢(shì)較低，野外可見(jiàn)到角閃斜長(zhǎng)片麻巖巖石，零散分布，偶爾可見(jiàn)到小面積基巖，巖性為角閃斜長(zhǎng)片麻巖。

F5斷層：位于研究區(qū)的東南部，該斷層是欒川—維摩寺斷裂在研究區(qū)的東段部分，走向北西—南東向，產(chǎn)狀傾向南西，傾角約為65°，寬約50m，可見(jiàn)碎裂巖?；尹S色，裂隙發(fā)育，塊狀構(gòu)造。巖石主要有石英、長(zhǎng)石組成。該斷層北北東為太古界太華群的混合片麻巖和角閃斜長(zhǎng)片麻巖。南西為變石英正長(zhǎng)斑巖和綠泥石英片巖。

F6斷層：該斷層位于研究區(qū)的東南部，地勢(shì)較低，多被碎石及泥土覆蓋，為以性質(zhì)不明的斷層，寬約20m，長(zhǎng)約700m。斷層內(nèi)可見(jiàn)斷層角礫巖，硅質(zhì)膠結(jié)，角礫主要為似斑狀花崗巖和變石英正長(zhǎng)斑巖。巖石中多見(jiàn)褐鐵礦化現(xiàn)象。

3.巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖主要分布于研究區(qū)南部，斷層F3、F5南部，受斷裂控制，巖石類型主要以基性—中酸性為主。依據(jù)巖漿巖形成時(shí)間的早晚，將研究區(qū)侵入巖分為晚元古期和燕山晚期。其中晚元古期以基性—中酸性侵入巖為特征，燕山晚期以酸性侵入巖為特征。

3.1晚元古期

該期在本區(qū)出露的巖體主要為變石英正長(zhǎng)斑巖、變閃長(zhǎng)巖（斜長(zhǎng)角閃巖）。

（1）變閃長(zhǎng)巖（斜長(zhǎng)角閃巖）

主要分布于研究區(qū)的西南角，出露面積約0.3km2，呈灰綠色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要有角閃石、斜長(zhǎng)石、黑云母、石英等組成。

（2）變石英正長(zhǎng)斑巖主要分布于研究區(qū)的東南部以及中部一小部分，出露面積約1km2，沿?cái)鄬覨4分布，近于長(zhǎng)條狀。巖石呈淺肉紅色，灰白色，變余斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要由鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英及少量的黑云母、絹云母組成。

3.2燕山晚期

主要分布于研究區(qū)的東南部一小部分，出露面積約0.11km2。巖性主要為似斑狀花崗巖，淺肉紅色，灰白色，似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要有鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英、黑云母、角閃石等組成。

4.圍巖蝕變

礦區(qū)圍巖蝕變類型主要有黃鐵礦化、硅化、綠泥石化、絹云母化等?，F(xiàn)將主要蝕變特征簡(jiǎn)述如下：

4.1黃鐵礦化

主要見(jiàn)于鉆孔中，呈星散狀、團(tuán)塊狀、細(xì)脈狀分布于巖石片麻理或節(jié)理裂隙中，脈寬0.5mm～1cm，最長(zhǎng)約3cm，團(tuán)塊直徑最大可達(dá)0.5mm，呈他形、半自形、自形存在。

（1）硅化

分布較普遍，以細(xì)脈狀或小透鏡狀、小團(tuán)塊狀分布于各類巖石中，順層或斜交地層，寬1mm～1m左右，呈白色、煙灰色，成分主要為石英。

（2）綠泥石化

分布比較普遍，在各類巖石及構(gòu)造破碎帶均可見(jiàn)到。主要是巖石中的云母、長(zhǎng)石、角閃石等礦物發(fā)生分解或者交代蝕變而成。它是在成礦過(guò)程中和礦石同時(shí)形成，與礦體密切共生，且分布比礦體更為寬廣。

（3）絹云母化

分布比較普遍，主要是圍巖蝕變形成的。

5.礦床成因及找礦標(biāo)志

研究區(qū)為靈寶—舞陽(yáng)與太古宙變質(zhì)作用有關(guān)的鐵、石墨礦床成礦亞系列。區(qū)內(nèi)石墨礦的控礦因素主要為原巖（建造）性質(zhì)和變質(zhì)作用。石墨含礦地層在魯山地區(qū)主要為太華群水底溝組，原巖為含炭砂泥質(zhì)巖和灰?guī)r，夾長(zhǎng)英質(zhì)和鐵鎂質(zhì)火山巖；在靈寶地區(qū)石墨含礦地層為太華群煥池峪組，原巖為碎屑巖、泥質(zhì)巖、含炭白云質(zhì)灰?guī)r、鐵鎂質(zhì)火山巖。含炭原巖建造嚴(yán)格控制了本區(qū)石墨礦的產(chǎn)出，是石墨礦形成的主要控礦因素之一。在區(qū)域變質(zhì)作用過(guò)程中，含碳原巖建造在溫度、壓力及H2O、CO2等揮發(fā)組分的變化影響下，巖石發(fā)生重結(jié)晶、重組合及變形作用，改變了礦物組成和結(jié)構(gòu)構(gòu)造。在變質(zhì)作用中，變質(zhì)熱液促進(jìn)了石墨的重結(jié)晶富集。

礦區(qū)石墨礦賦存于太華群地層中，含礦地層巖性為含石墨混合片麻巖，原始巖性組合為含炭砂泥質(zhì)巖和碳酸鹽巖夾少量長(zhǎng)英質(zhì)、鐵鎂質(zhì)火山巖，為一套有連續(xù)相序的淺海陸源碎屑-碳酸鹽含炭沉積建造。礦石中脈石礦物組合為長(zhǎng)石、石英、透輝石、黑云母等，石墨呈鱗片狀分布于脈石礦物顆粒之間，沿片麻理分布，可見(jiàn)石墨聚集成的條帶或條紋等原始層紋構(gòu)造，說(shuō)明石墨礦質(zhì)與地層巖石同時(shí)沉積，受一定的地層巖性控制，明顯與含炭質(zhì)、鈣質(zhì)的砂泥質(zhì)巖密切相關(guān)，即上述巖性為石墨成礦的礦源層。

由于后期構(gòu)造作用及以鉀化、硅化為主的混合巖化作用，致使石墨晶片隨脈石礦物顆粒增大過(guò)程中，亦再生增大，并進(jìn)一步遷移富集。

綜上所述，本區(qū)石墨礦床成因類型為沉積變質(zhì)礦床，并具有后期熱液疊加富集特征。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅銘玖，黎世美，盧欣祥，等；河南省主要礦床的成礦系列與成礦作用[M].地質(zhì)出版社. 2000.

[2]于吉林，邱冬生等；河南省石墨成礦地質(zhì)特征及遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)[J].中國(guó)非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊， 2012（04）： 60-62.

[3]白茹玉，查琦等；安徽北淮陽(yáng)地區(qū)石墨礦找礦潛力和找礦方向淺析[J].西部資源， 2018（05）： 71-73.