太白縣油房溝石墨礦地質特征及成因淺析

張曉龍

（中國建筑材料工業地質勘查中心陜西總隊， 陜西 西安 710003）

1 地層構造

1.1 研究區地層

油房溝石墨礦位于太白縣縣城西南240°方位直距25Km處，區域上屬南秦嶺褶皺帶（Ⅱ32）南秦嶺印支褶皺帶太白—商縣褶皺束。在研究區范圍內地層出露比較簡單，主要為石炭系中統草涼驛組及第四系殘坡積沉積物。由于礦區南側海西期花崗巖體侵入草涼驛組下部地層，形成一條走向近東西向、傾向北東、傾角約20～30°、長約2800m的構造接觸帶，并使周圍遭受不同程度的蝕變。礦區主要的圍巖蝕變為使得草涼驛組底部地層煤系地層石墨礦化、硅化、黃鐵礦化。研究區地層格架為陸相沉積-巖漿侵入-熱接觸變質建造。草涼驛組在區域上以向北傾斜的單斜產出，原巖屬典型的陸相河流反韻律沉積體系，自下而上可分為三層。C2c3：巖性以黑色千枚狀炭質板巖為主，夾煤層、石墨礦層。厚度80～120m左右，產狀25°∠65°。其原巖為泥巖及細粒泥質粉砂巖。C2c2：灰色—深灰色粉砂巖，局部夾有灰白色長石砂巖。屬陸相河流沉積沉積及河漫灘沉積的混合體，沉積物粒度變粗，但仍以細粒為主，沉積組分為懸浮和跳躍的兩段式為主，跳躍組分占主要比例。C2c1：灰白色粗粒長石砂巖、石英巖局部夾礫巖。為陸相河流沉積，沉積物粒度較大，礦物顆粒磨圓度較好，分選性一般。砂巖中厚層狀，發育平行層理、板狀交錯層理。產狀2°∠81°。

1.2 研究區構造

研究區草涼驛組地層整體呈向北東方向展布的單斜形態產出，產狀 2°～45°∠22°～81°，在單斜層狀硬的巖層間見有小的層間褶皺。海西期花崗巖侵入體呈包覆形態發育于草涼驛組南部。除此外見到的均為巖體內節理、裂隙，是主要構造形跡。從硐探工程及路線地質調查可知，裂隙多發育在巖體近地表部位，以風化裂隙、坡角卸荷裂隙為主，節理發育與區域構造密切相關，根據野外多點統計，礦區內主要發育二組節理。其一，走向50°～60°，傾向北西，傾角一般在43°～57°；其二，走向300°～320°，傾向南西，傾角70°～85°。兩組節理之間夾角約100°，構成共軛節理。兩組節理均屬于剪切節理，指示區域應力為北東南西方向的擠壓，與區域主應力方向一致。兩組節理的節理面較平直，偶見水平擦痕，近地表處節理面因風化溶蝕多形成較大的石縫，被粘土充填。

2 礦床體征

2.1 礦床形態規模及產狀

礦床為草涼驛組陸相含煤碎屑建造，在燕山期侵入酸性花崗巖體俘虜后，經歷了動力接觸變質作用促使煤在高溫、高壓下變為石墨礦（化）體。礦體主要分布在杏樹溝、浦碳溝和東溝，礦體呈似層狀、透鏡狀分布，地表未見礦體，深部工程知呈東西向分布。根據工程及系統的采樣分析控制，礦區共發現礦體 6條。礦層總體產狀為2-45°∠45-75°，產狀變化較大，受后期擠壓、牽曳影響，局部巖層有扭曲、折斷現象。在轉折部位往往形成囊狀或雞窩狀礦體。根據目前工程布置，現主要查明6條礦體及14條礦化體，各礦體特征見表1。

表1 礦體特征

56-80 K5 48 0.2 似層狀20°∠70°47.81 晶質+土狀石墨K6 66 0.3 透鏡體20°∠64°8.95 晶質石墨

2.2 礦石結構構造及類型

根據各礦層（體）的厚度，礦石的結構、構造，礦物成分、化學成份及物理性能等特征，研究區石墨礦石主要有兩種類型。

①灰黑色土狀石墨（隱晶質石墨）：

礦石呈灰黑色，塊狀、隱晶質結構、韌性變形結構，主要由隱晶質石墨組成，含量占60～75%，隱晶質石墨基本以拔絲結構為主，見有團塊狀集合體。其中可見沿變形線理分布的微粒石墨存在，隱晶質石墨由碳質變質而成。在其內見有較多的碳質成分。其內見有石英3%、綠泥石5%、伊利石2%、黃鐵礦2%。K4-K6礦層（體）的礦石屬于該類型。礦石中固定碳含量高，在 55.51～75.59%，平均為56.93-64.37%。該類礦石為礦床的主要礦石類型。

②鱗片狀石墨

礦石呈灰黑色-剛灰色，塊狀、鱗片變晶結構，主要粗粒鱗片-碎粒狀石墨組成，多數以碎粒集合體形式出現，含量在7～86%之間，含隱晶質石墨7%、石英3%、綠泥石8%、伊利石2%，黃鐵礦2%。石墨粒徑0.02～1mm，最大可達12.mm，極少量的黃鐵礦、石英呈星點狀分布。據光片鑒定，石墨片晶集合體多呈板狀，團塊狀，團塊內的石墨鱗片定向排列和動力作用有關。該類型礦石主要分布在K1-K3礦體，在其他以土狀石墨礦為主的礦體內局部地段由于受后期構造擠壓變形而存在鱗片狀石墨

3 礦床成因分析

研究區含礦層位為草涼驛組第三巖性段千枚狀炭質板巖，其原巖為一套陸相沉積的含煤地層。由于其后期受到海西期花崗巖體的侵入，使得原來所含煤層經歷熱傳導以及后期構造擠壓，引起煤層的熱動力變質。

研究區煤層變質不充分，在鏡下可見到團塊狀炭質。石墨主要以鱗片狀石墨和隱晶質石墨為主。鱗片狀石墨具有兩種結構。一種以韌性變形形成的脆性折曲形式產出，另一種以碎粒集合體形式產出。隱晶質石墨以拔絲結構為主，以團塊狀集合體形式產出。通過顯微鏡下觀察分析認為，本區隱晶質石墨為后期形成，即由鱗片狀石墨受到后期構造擠壓破碎化變形形成。發育土狀石墨與鱗片狀晶質石墨的 K2、K4、K5礦體，通過硐探工程發現，其含礦層破碎較為嚴重，節理遠比僅發育鱗片狀晶質石墨的 K1、K3、K6礦體發育的多，表明其經歷的后期構造較劇烈，使得先期形成的鱗片狀晶質石墨擠壓變形繼而發生動力變質形成土狀隱晶質石墨。

4 結論

油房溝石墨礦通過目前普查硐探、鉆探、槽探工程，揭露共發現六條礦體。礦體厚度多介于0.2～3.8m，礦體長度20～212m,礦體規模較小。其礦體為陸相煤系地層經歷海西期巖漿侵位后發生熱動力變質作用所致。礦體石墨分為灰黑色土狀石墨（隱晶質石墨）和鱗片狀石墨兩種類型。由于構造作用的不均一性，使得構造發育的部位其先期形成的鱗片狀石墨受到擠壓發生動力變質形成土狀隱晶質石墨。