棗陽市石墨礦地質(zhì)特征及成礦規(guī)律

摘要：湖北省棗陽市的晶質(zhì)石墨礦以區(qū)域變質(zhì)型為主，礦體產(chǎn)出受震旦系尚家店組地層控制。本文通過野外勘查對研究區(qū)晶質(zhì)石墨礦床地質(zhì)特征進(jìn)行分析，系統(tǒng)總結(jié)棗陽市晶質(zhì)石墨的成礦規(guī)律，以推進(jìn)石墨礦開發(fā)利用。

關(guān)鍵詞：石墨礦；地質(zhì)特征；成礦規(guī)律

中圖分類號：P619.252 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2023）05-00-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.05.020

Abstract： The crystalline graphite deposits in Zaoyang City， Hubei Province are mainly of regional metamorphic type， and the occurrence of ore bodies is controlled by the Sinian Shangjiadian Formation. This paper analyzes the geological characteristics of crystalline graphite deposits in the research area through field exploration， systematically summarizes the mineralization laws of crystalline graphite in Zaoyang City， in order to promote the development and utilization of"graphite deposits.

Keywords： graphite deposits; geological characteristics; mineralization laws

湖北省棗陽市擁有豐富的晶質(zhì)石墨礦，礦區(qū)大地構(gòu)造處于青峰-廣濟(jì)斷裂的北部邊緣。礦區(qū)地層屬秦嶺-大別地層大區(qū)之十堰-隨州地層區(qū)之隨南地層小區(qū)。出露的地層有中元古界武當(dāng)巖群變火山巖組（Pt2wh）、武當(dāng)巖群變沉積巖組（Pt2wc），南華系耀嶺河組（Nhy），震旦系尚家店組（Zsh）及第四系（Q）。

1 地質(zhì)背景

1.1 地層

如圖1所示，礦區(qū)出露地層較簡單，除第四系外，主要出露震旦系尚家店組（Zsh）地層，其中尚家店組中段為主要賦礦層位[1]。尚家店組中段巖性由下至上可細(xì)分為三層。尚家店組中段第一層（Zsh2-1）主要巖性為灰黃色、灰綠色石英絹云片巖、絹云納長片巖、灰黃色變質(zhì)砂巖和含碳泥質(zhì)板巖，尚家店組中段第二層（Zsh2-2）主要巖性為黑色含石墨絹云鈉長片巖、含石墨石英二云片巖、碳質(zhì)石英二云片巖和含石墨碳泥質(zhì)板巖，尚家店組中段第三層（Zsh2-3）主要巖性為灰白色、灰黃色絹云鈉長片巖，灰黑色含碳質(zhì)石英二云片巖和含石墨絹云鈉長片巖。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)總體呈向北西傾斜的單斜構(gòu)造，構(gòu)造線總體呈北東向，產(chǎn)狀變化較大。北部傾向?yàn)?70°～300°，傾角為20°～35°；南部傾向?yàn)?10°～320°，傾角為20°～30°。礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，主要為北東向和北西向兩組，其中北西向斷層為F1，北東向斷層為F2、F3、F4。F2、F4斷層規(guī)模較大，長度可達(dá)數(shù)千米，寬度多小于10 m，斷層中具有明顯的破裂面，破碎帶中發(fā)育有不同類型的碎裂巖系，伴有硅化、高嶺石化、褐鐵礦化等蝕變現(xiàn)象，具多期活動特點(diǎn)。

1.3 地球物理特征

1.3.1 物性特征

通過測量礦體及圍巖的電性參數(shù)，石墨礦體呈低電阻率和高極化的電性特征，自然電位負(fù)異常[2]，圍巖則相反，兩者電性參數(shù)差異顯著（見表1）。礦區(qū)勘查采用自然電場法，對自電負(fù)異常帶施工鉆探工程進(jìn)行異常查證，發(fā)現(xiàn)了石墨礦體，取得較好的找礦效果。

1.3.2 異常推斷解譯

通過自然電場法測量，在礦區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)自然電位負(fù)異常帶SP1。異常帶呈窄條帶狀，貫穿整個礦區(qū)，走向北東，長度約為9.5 km，寬度為200～300 m。異常峰值為500～1 000 mV，南北兩端較低，中部較高，極值達(dá)到1 102 mV。負(fù)異常帶隨尚家店組中段地層走向展布，受地層控制。礦區(qū)內(nèi)發(fā)育的多條斷裂對自電負(fù)異常帶有明顯的改造作用，致使帶內(nèi)局部高值負(fù)異常呈現(xiàn)形態(tài)錯位和變形的特征。

2 礦床特征

2.1 礦體特征

礦區(qū)內(nèi)礦體賦存于震旦系尚家店組中段第二層中，礦體大部被上部地層及第四系覆蓋，近地表有數(shù)米至十余米的低碳風(fēng)化帶。地層呈層狀單斜構(gòu)造，礦體沿走向延伸約8 km，礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致，北部傾向?yàn)?80°～300°，傾角為20°～30°，往南部傾向逐漸轉(zhuǎn)為300°～320°，傾角為20°～30°。石墨礦體海拔標(biāo)高為16.32～204.00 m，距地表高度為12.66～192.28 m。

根據(jù)鉆孔施工情況，礦區(qū)內(nèi)共有3個石墨礦體。其中，Ⅰ號礦體由ZK332鉆孔控制，礦體真厚度為87.69 m，固定碳品位為2.04%～4.76%，平均品位為3.42%，傾角為5°～40°，主要含礦巖性為炭質(zhì)二云片巖；Ⅱ號礦體由ZK332鉆孔和ZK1051鉆孔控制，礦體真厚度為36.36～56.00 m，固定碳品位為1.43%～6.74%，平均品位為3.65%，傾角為10°～40°，主要含礦巖性為炭質(zhì)二云片巖；Ⅲ號礦體由ZK332鉆孔和ZK1051鉆孔控制，礦體真厚度為3.73～25.99 m，固定碳品位為1.66%～6.16%，平均品位為3.90%，傾角為15°～30°，主要含礦巖性為炭質(zhì)二云片巖。

2.2 礦石質(zhì)量

2.2.1 礦石的礦物成分

組成石墨礦的礦石礦物主要為石墨，脈石礦物主要有炭質(zhì)、石英、白云母、黑云母、絹云母和黃鐵礦等。石墨多沿片理面分布，含量為3%～10%，呈顯微-細(xì)鱗片狀，片徑大部分小于0.1 mm，片徑主要在0.01～0.05 mm，呈定向排列；炭質(zhì)含量為30%～55%，為隱晶質(zhì)，集合體呈細(xì)小的透鏡狀或條狀；石英含量約在10%，呈自形或半自形細(xì)粒狀，部分變形拉長，零散分布在片理中，集合體呈透鏡狀沿片理分布，粒徑為0.05～0.15 mm；白云母、黑云母和絹云母總含量在30%～45%，呈微細(xì)鱗片狀，定向密集分布，多見褶曲，片徑為0.03～0.10 mm；黃鐵礦含量為2%～4%，呈不規(guī)則粒狀零星分布在白云母片理內(nèi)的石英中。

2.2.2 礦石結(jié)構(gòu)與構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)主要有粒狀鱗片變晶結(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造主要有片狀構(gòu)造。

2.3 礦石工業(yè)類型

根據(jù)石墨片度統(tǒng)計(jì)結(jié)果，礦區(qū)石墨鱗片粒徑主要分布在0.01～0.05 mm，呈晶質(zhì)鱗片狀，但石墨鱗片片徑較小，屬細(xì)鱗片狀晶質(zhì)石墨礦石。

3 成礦規(guī)律

3.1 成礦物質(zhì)來源

礦區(qū)的含礦建造沉積于近陸源淺海濱海地帶，其還原條件良好，有機(jī)質(zhì)豐富，為石墨成礦提供了最初的物源。資料顯示，震旦系尚家店組微古植物化石豐富，碳質(zhì)來源豐富，其地層原巖年齡為693±66 Ma[3]。

3.2 成礦機(jī)制

礦區(qū)內(nèi)石墨礦床的形成經(jīng)過三個階段。一是沉積成巖階段。隨南小區(qū)早元古代為淺海與陸棚邊緣海-濱海帶交替沉積環(huán)境，以陸源碎屑沉積為主，早期沉積以泥質(zhì)粉砂巖為主，中期和晚期沉積以含碳泥質(zhì)粉砂巖為主，中期碳質(zhì)成分較晚期高，為石墨的主要礦源層。二是區(qū)域變質(zhì)作用階段。加里東-印支期的水平剪切、伸展滑覆和逆沖推覆運(yùn)動形成區(qū)域變質(zhì)作用[4]，在一定的溫壓條件下，碳質(zhì)組分發(fā)生了變質(zhì)并相對富集結(jié)晶，形成含石墨片巖，進(jìn)而形成具有一定層位分布的不同品級的石墨礦床。因此，研究區(qū)石墨礦床類型為區(qū)域變質(zhì)型晶質(zhì)石墨礦。三是混合巖化作用階段。后期由于構(gòu)造運(yùn)動和熱液侵入發(fā)生混合巖化作用[5]，使部分石墨礦體受到一定的破壞，但由于混合巖化脈巖的滲入，石墨礦體在混合巖化過程中再度發(fā)生重結(jié)晶，提高了石墨鱗片片徑和礦石質(zhì)量。

3.3 找礦方向及標(biāo)志

尚家店組中段是礦區(qū)石墨礦的賦礦地層，白云母碳質(zhì)片巖、碳質(zhì)白云石英片巖、碳質(zhì)白云母片巖是礦區(qū)內(nèi)主要石墨礦賦礦巖性。石墨礦具有典型低阻高極化的物性特征，物探自然電場法自電負(fù)異常帶（低電阻率）是尋找石墨礦的有利地段。

4 結(jié)語

棗陽市晶質(zhì)石墨礦體受地層控制，主要賦礦層位為尚家店組中段，含礦巖性為含石墨石英二云片巖和含石墨絹云鈉長片巖，其原巖為一套富含有機(jī)碳的陸源碎屑沉積巖。研究區(qū)石墨礦床成因類型為區(qū)域變質(zhì)型礦床，成礦階段分為沉積成巖階段、區(qū)域變質(zhì)作用階段和混合巖化作用階段，但區(qū)域變質(zhì)程度不高，造成礦區(qū)的晶質(zhì)石墨鱗片較小，它屬于細(xì)鱗片狀晶質(zhì)石墨。

參考文獻(xiàn)

1 秦 璞，戴紹華，許 濤，等.湖北省棗陽－隨縣南部石墨礦調(diào)查評價報(bào)告[R].襄陽：湖北省地質(zhì)局第八地質(zhì)大隊(duì)，2018.

2 王書春，王 翔.湖北廣水—紅安一帶晶質(zhì)石墨成礦地質(zhì)特征及成因探討[J].中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊，2021（3）：34-37.

3 湖北省地質(zhì)礦產(chǎn)局.湖北省巖石地層[M].武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1996：1-284.

4 易承生.湖北省石墨礦礦產(chǎn)特征及成礦規(guī)律[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2019（3）：361-369.

5 高樹學(xué)，顏玲亞，陳正國，等.中國石墨礦床類型、成礦區(qū)帶劃分及成礦規(guī)律[J].中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊，2019（1）：18-24.