黄陵背斜石墨矿地质特征及成矿规律

邱 凤, 高建营, 裴 银, 张美云

(湖北省地质局 第七地质大队,湖北 宜昌 443100)

黄陵背斜石墨矿地质特征及成矿规律

邱 凤, 高建营, 裴 银, 张美云

(湖北省地质局 第七地质大队,湖北 宜昌 443100)

黄陵背斜石墨矿产于水月寺(岩)群第二、四岩组中,是由早元古代海陆交互相环境或浅海泻湖(尤其是还原性的)环境沉积的一套富含有机质(或薄煤层)的泥(页)岩、粉砂质泥岩以及碳酸盐岩,经中—高级区域变质作用而形成。后期褶皱变形对石墨矿体的厚度具有改造作用,常使矿体在褶皱的转折端加厚,而在翼部发生不同程度的拉薄或构造透镜化。下一步找矿工作要关注复背形、复向形、花边状褶皱轴部和转折端等含矿岩系加厚的部位,尤其是与自电异常套合性好的地段。

黄陵背斜;石墨矿;沉积变质型;成矿规律

黄陵背斜石墨矿分布于扬子台坪黄陵背斜(断穹)核北部变质岩区,矿床类型属沉积变质型[1],该类型的矿床受层位控制,有明显的地层找矿标志,且黄陵背斜石墨矿工业类型为晶质(鳞片状)石墨矿,晶质石墨片径0.15～2 mm者占60%以上,最大片径达4～5 mm,为优质鳞片状石墨矿,近年来该类型石墨矿市场发展也较好,故研究该区石墨矿成矿规律,进一步开展石墨矿找矿工作是鄂西一带的重要地质工作。

1 区域含石墨岩系地质特征

图1 黄陵背斜核北部石墨矿地质略图Fig.1 Geological sketch map of graphite ore of Northern Huangling anticlinal nucleus1.寒武系地层;2.南华系—震旦系地层;3.水月寺(岩)群黑云斜长、二长片麻岩(岩)组;4.水月寺(岩)群石墨片麻岩、片岩钙硅酸盐岩(岩)组;5.水月寺(岩)群石墨片麻岩、片岩含铁岩组;6.水月寺(岩)群富铝质片岩、大理岩(岩)组;7.水月寺(岩)群片麻岩、变粒岩(岩)组;8.辉绿岩;9.辉长岩;10.圈椅埫超单元龚家湾单元钾长花岗岩;11.圈椅埫超单元下阳坡单元二长花岗岩;12.黄陵庙超单元鹰子咀单元闪长岩;13.黄陵庙超单元路溪坪单元斜长花岗岩;14.肖家嘴单元辉长岩;15.木梓树单元辉橄岩;16.大坪单元超基性岩未分;17.伟晶岩脉;18.花岗斑岩脉;19.断层;20.中型石墨矿床;21.小型石墨矿床;22.石墨矿(化)点。

2 典型矿床地质特征

本文以圈椅埫背斜南东翼的二郎庙石墨矿为典型矿床来说明区内矿床地质特征。

2.1 矿区地质特征

2.1.1 地层及含矿岩系(见图3)

-------------- 整 合 --------------

厚度405.88 m

20 白云质大理岩,层位稳定

9.16 m

19 云母片岩

6.75 m

18 石墨片岩(Ⅳ矿层—主矿层)

7.22 m

17 白云质大理岩

22.44 m

16 含石墨斜长片麻岩

35.98 m

15 石英岩

30.67 m

14 石墨片岩,中部夹白云石大理岩(Ⅲ矿层)

5.20 m

13 二长混合岩

9.35 m

12 含石墨混合质黑云斜长片麻岩

18.27 m

11 石墨片岩(Ⅱ矿层)

5.20 m

10 含橄榄石大理岩

33.19 m

图2 黄陵背斜核北部含石墨岩系柱状图Fig.2 Columnar section of graphite bearing rock series of Northern Huangling anticlinal nucleus

9 上部为含石墨黑云斜长片麻岩,下部为二长混合岩

50.55 m

8 白云质大理岩

10.43 m

7 二长混合岩

21.76 m

6 蛇纹石化含橄榄石白云质大理岩、透闪岩

7.37 m

5 黑云斜长片麻岩

57.34 m

4 石墨片岩(Ⅰ-2矿层)

1.00 m

3 透闪石化大理岩夹斜长片麻岩

9.99 m

2 含石墨黑云斜长片麻岩夹云母片岩

51.20 m

1 上部为石墨片岩(Ⅰ-1矿层),下部为大理岩

2.26 m

-------------- 整 合 --------------

2.1.2 矿区构造

矿区地层为单斜构造,总体倾向南东(120°～170°),倾角40°～70°。区内褶皱构造不明显,断裂构造较发育,有近东西向、北西向二组。近东西向断层交切主矿层(Ⅳ),但影响不大,矿层位移小。北西向断层破碎带内有辉长辉绿岩充填,脉宽10～20 m,对矿层影响小。

2.1.3 岩浆岩及混合岩化作用

矿区内岩浆岩有透闪石化橄榄岩、辉长辉绿岩、闪长玢岩、花岗斑岩等,均呈脉状产出,尤以辉长辉绿岩脉分布最广。矿区内混合岩化作用较普遍,常形成混合质岩石或条痕、条带状混合岩。石墨矿受混合岩化作用,主要生成混合质石墨片岩、混合质石墨片麻岩。一方面使矿层厚度增大,品位贫化;另一方面混合岩化作用使石墨碳进一步富集,石墨晶质鳞片再生加大形成粗大晶体,提高矿石质量。

2.2 矿床地质特征

2.2.1 矿体特征

图3 二郎庙石墨矿地质图Fig.3 Geological map of Erlangmiao graphite ore 1.第四系;2.水月寺(岩)群富铝质片岩大理岩(岩)组上段;3.水月寺(岩)群富铝质片岩大理岩(岩)组下段上亚段第四层;4.水月寺(岩)群富铝质片岩大理岩(岩)组下段上亚段第三层;5.水月寺(岩)群富铝质片岩大理岩(岩)组下段上亚段第二层;6.水月寺(岩)群富铝质片岩大理岩(岩)组下段上亚段第一层;7.水月寺(岩)群富铝质片岩大理岩(岩)组下段下亚段;8.矿层(体)及编号;9.辉长岩;10.蛇纹石化橄榄岩;11.勘探线剖面位置及编号;12.钻孔位置及编号;13.探槽位置及编号。

图4 二郎庙石墨矿24线勘探线剖面图Fig.4 Profile of No.24 prospecting line of Erlangmiao graphite ore1.矿体及编号;2.白云石大理岩;3.二云片岩;4.石英岩;5.黑云斜长片麻岩;6.辉长辉绿岩;7.石墨;8.石榴子石。

2.2.2 矿石特征

矿石自然类型有云母石墨片岩型、石墨云母片岩型、石墨黑云斜长片麻岩型三种,均遭受不同程度混合岩化作用,在矿层中呈过渡关系,无明显的分布规律,大体上来看,Ⅳ矿层东矿体以云母石墨片岩型为主,Ⅳ矿层西矿体和Ⅲ矿层则以石墨云母片岩型、石墨黑云斜长片麻岩型为主。矿石具花岗鳞片变晶结构,片状构造、纹状构造。主要矿物组成见表2,另含少量矽线石、金红石、榍石、独居石等。

3 成矿规律及找矿方向

从成矿地质构造背景、矿床成因及找矿方向三方面提出如下看法。

3.1 成矿地质构造背景

3.1.1 大地构造位置

本区石墨矿为沉积变质型矿床。大地构造位置属上扬子古陆块黄陵台坪变形带—黄陵背斜核北部。在晚太古代—早元古代时期,陆核(陆块)形成后,本区以表壳岩沉积和火山凝灰岩沉积为特点,后经区域变质作用以及钙、碱性岩的侵入,使沉积物质发生高角闪岩相局部麻粒岩相变质作用。在晋宁运动结束后,本区进入了盖层沉积和发展阶段。

表1 矿层基本特征表

表2 矿石自然类型矿物组成表

3.1.2 成矿环境

在早元古代时期,本区可能处于相对稳定的陆缘海沉积盆地边缘,接受了富含有机质、炭质的陆源碎屑沉积和碳酸盐岩沉积,沉积环境以海陆交互相或以泻湖相为主。成岩后经历了角闪岩相—麻粒岩相中—深程度的区域变质作用和混合岩化作用,使有机质形成石墨矿。

3.1.3 含矿岩系

3.1.4 成矿时代

早元古代为本区重要成矿期。早元古代本区发生中深区域变质作用并有大量岩浆岩侵入,含矿岩系遭受区域变质作用使有机碳质形成石墨,混合岩化作用使石墨进一步富集、石墨片度增大,质量提高。

3.1.5 矿体特征

石墨矿呈层状、似层状和透镜状产出,与上下岩层呈明显的整合接触,产状一致。多产于片岩、片麻岩与大理岩、透闪—透辉岩及石英岩的过渡部位。

后期褶皱变形对石墨矿体厚度具有一定的改造作用,表现为常在褶皱构造的转折端加厚,而在翼部发生不同程度的拉薄或构造透镜化。

3.1.6 矿石矿物组合

矿石自然类型有:片岩型(包括云母石墨片岩、石墨云母片岩)和片麻岩型(包括石墨黑云斜长片麻岩、含石墨黑云斜长片麻岩)。矿石矿物为鳞片状石墨。脉石矿物因矿石类型不同而异,常见者有石英、云母(黑云母、白云母、绢云母)、斜长石及少量电气石、锆石、榍石、硅线石、红柱石等。

3.1.7 矿石的结构构造

矿石的结构为花岗鳞片变晶结构、鳞片变晶结构,矿石的构造有片状构造、纹皱状构造和片麻状构造。

3.2 矿床成因

成矿物质来源主要是沉积的有机碳。成矿可分为三个阶段:

(1) 沉积阶段 在相对稳定的浅海边缘,海陆交互相环境或浅海泻湖(尤其是还原性的)环境中沉积了一套富含有机质(或薄煤层)的泥(页)岩、粉砂质泥岩、泥灰岩及碳酸盐岩。

(2) 区域变质阶段 上述沉积岩在中—高级变质过程中有机碳发生重结晶作用形成石墨。

(3) 混合岩化阶段 在发生混合岩化的情况下,部分矿体可能遭受破坏,由于混合岩化脉岩的渗入,有的可使矿体的厚度增大,使矿石的品位相对变贫,但部分矿体在混合岩化过程中发生石墨的重结晶作用,使石墨的片度增大。

3.3 找矿方向及标志

(1) 在古老的角闪岩相及麻粒岩相变质岩出露区,由片岩、片麻岩、大理岩、变粒岩、透辉岩等组成的变质岩系。

(2) 强负自电异常区(低电阻率)是寻找石墨矿的有利地段。

4 结束语

[1] 姜继圣,刘祥.中国早前寒武纪沉积变质型晶质石墨矿床[J].建材地质,1992(5):18-22.

(责任编辑：于继红)

Geological Characteristics and Metallogenic Regularity ofGraphite Ore of Huangling Anticline

QIU Feng, GAO Jianying, PEI Yin, ZHANG Meiyun

(SeventhGeologicalTeamofHubeiGeologicalBureau,Yichang,Hubei443100)

Graphite ore of Huangling anticline in the Shuiyuesi (rock) stage’s second and four group,is from the early Proterozoic sea-land interaction environment or shallow lagoonal (especially the reductive sedimentary environment) ’s a rich in organic matter (or thin coal seam) mud (shale) rock,silty mudstone and carbonaterock,formed by senior regional metamorphism.The later fold deformation has transformed on the graphite orebody’s thickness,often makes the orebodies in the turn end of fold thickened,and in the wings pulled thin or tectonic lens in different degree.The next prospecting work should pay attention to the mineral-bearing system thickened parts incuding synclinorium,anticlinorium,lacy fold axes and the turning end etc,especially with the SP abnormities sheathed good location.

Huangling anticline; graphite ore; sedimentary metamorphic type; metallogenic regularity

2014-10-10;改回日期:2015-01-16

邱凤(1982-),女,工程师,资源勘查工程专业,从事地质矿产综合研究及区划工作。E-mail:453578946@qq.com

P619.25+2

A

1671-1211(2015)03-0280-06

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.201503008

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20150422.1109.025.html 数字出版日期:2015-04-22 11:09