赤城縣雀溝一帶石墨礦床地質特征

門三貴（中國建筑材料工業地質勘查中心河北總隊，河北 保定 071051）

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赤城縣雀溝一帶石墨礦床地質特征

門三貴
（中國建筑材料工業地質勘查中心河北總隊，河北 保定 071051）

【摘 要】河北省赤城縣雀溝一帶石墨礦床分布于赤城縣城西南，隸屬于赤城縣炮梁鄉艾家溝及雀溝一帶。礦體賦存于太古界谷嘴子組(Arg)第三巖性段的石墨黑云斜長片麻巖、石墨斜長片麻巖中，具有明顯的找礦標志。

【關鍵詞】石墨；地質特征；找礦標志

20世紀80年代后期，中國建筑材料工業地質勘查中心河北總隊在赤城縣龍關東水泉一帶找到一處優質石墨礦產地，之后通過理論分析結合物探方法又在雀溝、艾家溝相繼找到兩個石墨礦產地，為大型晶質鱗片石墨礦，為國民經濟的發展做出很大貢獻。

赤城縣雀溝一帶石墨礦地質圖

1　礦區地質

1.1 地層

礦區內出露的主要地層包括太古界谷嘴子組(Arg)、中生界中侏羅統白旗組(J2b)以及新生界第四系(見右圖)。

1.1.1 太古界谷嘴子組(Arg)

分布于礦區的大部分地區。根據巖性自下而上可分為5個巖性段。

第一段(str-mi)：主要為條帶狀混合巖，局部夾石榴斜長角閃巖透鏡體。該層位于含礦層底板以下，廣泛出露。該層厚度＞50m。

第二段(Ga-amp)：主要為石榴斜長角閃巖夾大理巖透鏡體。石榴斜長角閃巖呈灰黑色、暗紅色斑點，粒柱狀變晶結構，塊狀構造。主要礦物成分為普通角閃石20%～65%，斜長石15%～40%，鐵鋁榴石5%～28%，含有少量的透輝石、綠簾石、磷灰石、鋯石、石英和石墨等。厚度23.5～85m。

大理巖一般呈透鏡狀或似層狀沿含礦層斷續有規律的順層分布，為重要的找礦標志。巖石為灰白色，中粗粒變晶結構、嵌晶結構，塊狀構造。

第三段(Gph-Bi-Gn)：為含礦層。本層主要巖性以片麻巖類為主夾變粒巖和角閃巖、大理巖，賦存兩層石墨礦體。厚52～170m。其詳細巖性特征敘述如下：

(1) 石墨黑云斜長片麻巖、含石墨黑云斜長片麻巖：灰白、灰褐色，鱗片粒狀變晶結構，片麻狀構造。主要礦物成分：斜長石、黑云母、鉀長石、石墨，其次含少量透閃石、普通輝石、磷灰石、鋯石、綠簾石、矽線石、金紅石、榍石等。石墨呈鱗片狀集合體不均勻分布，含量2%～5%，高者可達10%，石墨片度按1.0～2.0mm、0.5～1.0mm、＜0.5mm，其比例近似于3∶5∶2。

(2) 石墨斜長片麻巖：主要分布于含礦層底部。為組成礦體的重要類型。巖石為灰白、灰褐色，粒狀變晶結構，片麻狀構造。主要礦物成分：石英、斜長石、鉀長石、透閃石、透輝石、綠泥石、石墨，其次含少量磷灰石、鋯石、榍石等。石墨呈集合體狀分布，含量5%～8%，其片度按1.0～2.0mm、0.5～1.0mm、＜0.5mm，其比例近似于5∶4∶1。

(3) 含石墨變粒巖和石榴斜長角閃巖及大理巖，三者均夾于片麻巖中。含石墨變粒巖分布于含礦層上部。巖性為褐色，粒狀變晶結構，塊狀構造。礦物成分為：石英、斜長石、鉀長石、透閃石、透輝石、方解石、石墨，磷灰石、榍石少量。石墨呈集合體狀分布，含量＜5%，其片度按1.0～2.0mm、0.5～1.0mm、＜0.5mm，其比例近似于5∶3∶2。石榴斜長角閃巖和大理巖分布無明顯規律。多以透鏡體狀出現，形成夾石。

第四段(Ga-amp)：巖性為石榴斜長角閃巖夾大理巖。構成含礦層頂板。厚度18～46m。

第五段(str-mi)：巖性為條帶狀混合巖夾石榴斜長角閃巖、大理巖透鏡體。其巖性特征與第一層基本相同，出露厚度＞34m。

1.1.2 中生界中侏羅統白旗組(J2b)

上部為紫灰、黃綠色安山巖夾安山質熔巖角礫巖、角礫狀安山巖，強蝕變，局部為粗安巖。中部紫灰、灰綠色流紋質晶屑凝灰熔巖、流紋質凝灰角礫巖。下部磚紅色凝灰質粉砂巖、灰綠色凝灰角礫巖。厚度＞839m。

1.1.3 新生界第四系(Q)

第四系腐植土、坡積物、殘坡積物及黃土。

1.2 構造

礦區內地層總體呈單斜產出，傾向290～30°，傾角8～60°。局部產狀變化較大。礦區內發育有3條斷層，艾家溝北山發育有波狀褶曲。

(1) 斷層。

F1斷層：分布于礦區西北部。斷層兩側巖層明顯不對應，巖層產狀相差較大。斷層呈北北西—南東東向展布，礦區內出露長3.8km。斷層傾向80～85°，傾角多為50～60°，斷層性質不明。

F2斷層：分布于礦區西北部小雀溝一帶。斷層破碎帶寬4～5m，兩側巖層明顯不對應，巖層產狀相差較大。斷層呈北東—南西向延伸，傾向310～325°，傾角55～65°，局部較陡變為70°。礦區內出露長3.4km，斷距＞50m。斷層性質為北西盤下降，南東盤上升的正斷層。

F3斷層：分布于礦區中部的雀溝、艾家溝一帶。斷層標志：破碎帶寬3～7m，其內為角礫巖和碎裂巖；斷層面具擦痕；兩盤地層不對應且地層產狀相差較大。斷層呈北東—南西向延伸，傾向300～315°，傾角50～65°，局部較陡變為80°。礦區內出露長5.3km，斷距＞55m。斷層性質為北西盤下降，南東盤上升的正斷層。該斷層對礦體的連續性有一定影響，斷層附近泥化現象明顯，對石墨礦起到破壞作用。

(2) 褶曲。

礦區內艾家溝南山礦段地層總體呈單斜產出，褶曲不發育；艾家溝村北山褶曲較為發育，對礦體的形態有一定的影響；F3斷層以西褶皺分布于艾家溝村西北F2與F3之間，由一個向斜和兩個背斜組成，軸向為南東東—北西西，褶曲的兩翼不對稱，軸面北傾；除上述褶曲外，礦區內小揉皺比較發育。

1.3 巖漿巖

礦區內巖漿巖不甚發育，主要以巖脈形式沿北東及北西兩組方向產出。脈巖種類主要有石英脈、花崗細晶巖脈及閃長巖脈。石英脈分布較廣泛，寬一般＜0.5m，長幾米至幾十米。閃長巖脈僅在艾家溝南山礦段有所出露，寬5～10m，長約105m。區內規模最大的為花崗細晶巖脈，分布在艾家溝南山礦段南，出露寬14～16m，長約900m。

2　礦體特征

2.1 礦體的總體特征

石墨礦體賦存于太古界谷嘴子組的第三巖性段中，共由5個礦體構成。由西向東由北向南依次編號為K1、K2、K3、K4、K5。其中，K1、K2、K5分布于含礦層上部，K3、K4礦體分布于含礦層下部。各礦體特征分述如下：

(1) K1礦體：分布于礦區北部小雀溝村附近，賦存于太古界谷嘴子組第三巖性層上部。礦體呈似層狀產出。礦體產狀：南部傾向50～70°∠28～30°。東西長177m，南北寬約94m。北部產狀150～160°∠3～8°。東西長440m，南北寬約109m。礦體厚度3.20～5.90m，平均4.46m。礦體平均品位為5.74%。

(2) K2礦體：分布于礦區北部雀溝礦段北部，賦存于太古界谷嘴子組的第三巖性層上部。礦體呈似層狀產出。礦體產狀：5～35°∠28～40°。東西長1 020m，南北寬約72m。礦體厚度為4.70～25.01m，平均14.71m。礦體平均品位為4.20%。

(3) K3礦體：分布于礦區北部雀溝礦段南部，賦存于太古界谷嘴子組的第三巖性層下部。礦體呈似層狀產出。礦體的形態受巖層和褶曲構造控制。礦體僅在褶曲核部有所出露。礦體產狀：北部35～45°∠28～35°，南部220～250°∠8～60°。礦體東西長約480m，南北寬約140m。礦體厚度為16.46～17.35m，平均16.91m。礦體平均品位為5.76%。

(4) K4礦體：分布于礦區中南部艾家溝南山礦段，賦存于太古界谷嘴子組的第三巖性層下部。礦體呈似層狀產出。因剝蝕礦體被切割成西、中、東三塊。大致呈北東—南西向展布，東西延伸累計長約500m，南北平均寬224m。礦體產狀：295～37°∠8～22°。礦體厚度為2.00～17.95m，平均5.17m。從13線向西礦體尖滅，沿傾向礦體厚度變化不大。礦體平均品位為3.64%。

(5) K5礦體：分布于礦區中南部艾家溝南山礦段中部，賦存于太古界谷嘴子組的第三巖性層上部。因剝蝕礦體僅在1 274.5高地處孤零出露。礦體呈似層狀產出。礦體南北長約180m，東西平均寬103m。礦體產狀：295～350°∠8～30°。礦體厚度為3.25m。礦體平均品位為3.38%。

2.2 礦石類型及質量特征

2.2.1 礦石類型

該礦區礦石類型為晶質鱗片石墨。礦石自然類型為片麻巖型。由石墨云母斜長片麻巖、石墨斜長片麻巖組成。礦石為灰白、灰褐、黃褐色，鱗片粒狀變晶結構，片麻狀構造。主要礦物成分：石英、斜長石、鉀長石、黑云母、石墨，部分含透輝石、透閃石，其次有少量榍石、磷灰石、金紅石、鐵礦物等。礦石普遍存在蝕變現象和混合巖化作用。石墨含量5%～10%，片徑一般為0.18～1.5mm。

2.2.2 礦石質量特征

(1) 礦石品位。

通過對全礦區112件樣品(不包括頂底板樣品)的固定碳含量統計，全礦5個礦體總平均品位為4.53%，單樣品位最高達7.45%，最低為2.52%。固定碳含量＞3%的樣品為106件，占樣品總數的95%。

(2) 礦石組分。

礦石組合分析結果平均值(%)為：SiO253.72、Al2O313.61、Fe2O37.12、FeO 0.65、TiO20.59、CaO 4.64、MgO 3.12、K2O 3.33、Na2O 1.92、SO30.52、P2O50.067、C 4.68、V2O50.030。

由以上分析結果來看，TiO2、V2O5、SO3等成分含量低不能綜合回收。

(3) 石墨片度。

根據對礦區30件光片鑒定結果統計，石墨原始片度各級比例為：＞0.5mm占石墨鱗片的50%～70%，0.5～0.3mm占20%～33%，0.3～0.18mm占10%～16%，＜0.18mm極少。

根據對精礦產品統計結果，各目所占平均比例為：40～50目占6.1%，50～80目占18.7%，80～100目占23.4%，＞100目占51.8%。

2.3 礦石加工技術性能

經選礦試驗，礦石可選性好，石墨浮選速度快，藥劑耗量少，中礦量小，選礦指標較高，浮選流程簡單。為易選型石墨礦石。

經選礦后精礦品位92.62%，回收率達90.86%，尾礦品位0.29%。閉路流程最終精礦篩析結果，以片計40～50目占14.02%，50～100目占25.91%，＞100目占60.07%。

3　礦床成因及找礦標志

綜合國內一些區域變質鱗片狀石墨礦床的分布特征和成礦規律，分析本區礦床成因如下：

(1) 礦體呈層狀、似層狀順片麻理方向產出，且具有一定的層位，產狀與圍巖一致，礦石呈斑雜狀或浸染狀構造，石墨沿片理面有集中趨勢。據此認為石墨是區域變質而成的，成礦物質來源于本層位原巖中的有機質。

(2) 隨著后期在混合巖化作用的過程中，由于流動物質的影響，從原巖中分解出的石墨經過交代重結晶，經過重溶和再富集，其石墨鱗片片徑增大，且呈較大的鱗片狀集合體定向分布于巖石中，而不具混合巖化的層位或地段，其石墨多呈小晶單鱗片狀零散分布。故本礦床屬區域變質—混合巖化成因礦床。

(3) 石墨礦體與石榴斜長角閃巖相接觸，而與大理巖相鄰產出，且在角閃巖及大理巖中均見石墨鱗片，因此，就石墨鱗片的含量而言，石墨礦體與圍巖似有漸變過渡關系。據此認為石墨礦體的形成不能排除含碳酸巖鹽類巖石遭受區域變質而成的可能性。

綜上所述，富含有機質的泥質或粘土質沉積巖，在區域變質作用的高溫高壓環境下，形成鱗片狀石墨晶體，而其周圍的含鈣泥質沉積巖及碳酸鹽，在區域變質過程中，形成角閃巖及大理巖，同時釋放出大量CO2，其CO2在復雜的物理化學條件下分解成一定數量的游離碳，在后期混合巖化作用不斷增強下，其游離碳及原來的石墨晶體發生交代和重結晶作用，致使石墨鱗片富集和增大。由此可以說明，本礦區石墨礦床經歷了二次成礦作用：即第一次是在區域變質作用下形成單晶鱗片石墨；第二次是在混合巖化作用下，使其發生交代重結晶作用，形成現在的石墨礦體。

綜合本區石墨礦床的賦存特征，石墨礦體均在條帶狀混合巖附近且與石榴斜長角閃巖、大理巖透鏡體伴生。由此可見，石榴斜長角閃巖和大理巖是該地區太古界谷嘴子組地層中的重要找礦標志。

【礦產資源】

【收稿日期】2015-03-31

【文章編號】1007-9386(2015)03-0035-03

【文獻標識碼】A

【中圖分類號】P619.252