浅析河南省南召县某石墨矿地质特征及成因

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浅析河南省南召县某石墨矿地质特征及成因
摘要:河南省南召县某石墨矿普查项目位于河南省南召县西北塔寺、绵羊沟一带,行政区划隶属南召县崔庄乡管辖。本区石墨矿体主要赋存于太华含石墨混合片麻岩地层中,矿石类型为片麻岩型晶质石墨矿。矿床成因类型为沉积变质型矿床,并具有后期热液叠加富集特征。
关键词:石墨矿,地质特征,沉积变质
1区域地质
医用压片机本区位于华北地层区,豫西-豫东南分区的卢明小区和北秦岭分区的南召小区。区域构造线方向呈北西-南东向,栾川-维摩寺断裂横贯本区,其南侧发育有瓦穴子-乔端深大断裂。区域上断裂构造发育,且构造规模大、切割深,形成本区基本构造格架。在华北地层区太古宇太华中,晶质石墨矿产资源较为丰富。
区域上地层划分以栾川-维摩寺断裂为界。北侧出露地层岩性主要为太古界太华的一套区域性中深变质岩系,以变质的沉积岩和火山岩;南侧出露地层主要为中元古界栾川的一套浅
变质碎屑岩-碳酸盐岩组合;宽坪铁匠炉组的黑云石英片岩、斜长角闪片岩、二云石英片岩;宽坪甘罗沟组的绿帘斜长角闪片岩、含石榴二云石英片岩、白云石英片岩、白云绿泥石英片岩;下古生界二郎坪小寨组的主要岩性为斑点状变质石英砂岩、粉砂岩;二郎坪火神庙组的细碧岩、细碧玢岩、石英角斑岩;三叠系上统太山庙组下段的细粒长石石英砂岩,钙质细粒长石石英砂岩下白垩统-上侏罗统的细粒钙质石英砂岩,长石石英砂岩夹粉砂岩及砂砾岩;上白垩统的为红、紫红砾岩、砂砾岩及第四系全新统山区河流及河谷的松散堆积物。弹簧包
构造单元划分属华北板块南缘构造带,横跨卢氏-确山构造带和北秦岭板内增生带两个次级构造单元。区域内褶皱发育,以昭君垛-黑石顶复背斜为主,南北两翼均有不同形态的次级褶皱发育,如五里坡向斜、口子上-徐家庄背斜等,形成一个复杂的褶皱。区域内断裂发育,主要为北西西及北西向断裂;其次为北东向;北北东向和北北西向较少。按断裂性质、产状、级别和从属关系等特征综合分析,北北西向复杂断裂带为区域内重要的主干断裂构造,由头道河-杨树庄断裂和白果树断裂组成,又以前者规模最大。
区域内岩浆活动强烈,侵入岩分布广泛,岩浆岩分布受栾川-维摩寺深大断裂带和瓦穴子-
乔端断裂带控制,岩石类型从基性→酸性均有出露,且以酸性岩类为主,中性岩次之,碱性和基性岩类最少。据岩体产状、接触关系、岩石类型及岩性特征、岩石化学及微量元素特征、人工重砂副矿物组合及锆石晶型特征,岩体同位素年龄值及结合区域性构造运动,将区域侵入岩分为晚元古期、加里东晚期、华里西晚期和燕山晚期四期。
2研究区地质
2.1地层变压器防盗锁
研究区属华北地层区,出露地层主要为太古界太华、中元古界栾川和第四系。分述如下:
(1)太华
太古界太华在研究区广为分布,为一套区域性中深变质岩系,属层状无序变质岩系,故多称为太华岩。主要岩性为花岗片麻岩、混合片麻岩。
花岗片麻岩:主要出露在研究区的北部、中东部和西南部的一小部分。风化面呈灰黄、
灰黑,新鲜面呈灰黄、灰白、灰白-肉红,粒状变晶结构,片麻状构造。主要矿物成分为长石、石英、云母、角闪石等。矿物呈细-中粒状,粒径1-4mm,半自形-他形。局部可见绿泥石、绿帘石化现象。暗矿物条带约1-2cm。部分岩石中可见石英团块、长石团块,大小2-5cm×6-12cm。部分岩石中可见石英细脉发育,脉宽1-10cm。
混合片麻岩:主要出露在研究区的中部和中南部,呈带状分布。风化强烈,风化面灰黑,新鲜面灰白、灰黄-灰红,鳞片状粒状变晶结构,片麻理构造。其中可观察到斜长石和角闪石明显被拉伸。该层岩石为区域内石墨的主要含矿岩层,矿石主要为含石墨混合片麻岩,风化面成黄褐,新鲜面成铅灰,粒状变晶结构,片麻状构造。石墨成鳞片状或聚片状,均匀分布于长石、石英等矿物粒间。少量充填于矿物缝隙之间呈细脉状分布,在反光下,呈铅灰,具金属光;条痕为黑,手表本易污手呈灰黑。矿体顶底板均为混合片麻岩。
(2)栾川
主要分布在研究区中南部、栾川-维摩寺断裂南侧。该地层属华北地层区,但位于分界断裂南侧,说明栾川-维摩寺断裂具有超强逆冲掩覆作用,因而与下伏太华之间呈断层接触关
系,此外被晚元古时代石英正长斑岩体和燕山晚期似斑状花岗岩等岩体侵入所破坏,地表多呈孤岛状分布,展布受栾川-维摩寺断裂控制。主要岩性为浅灰-灰白的厚一巨厚层状大理岩、石英云母片岩、绿泥石英片岩。
(3)第四系
主要分布于研究区的西南部和东南部,沿河流及低凹处分布,主要为残坡积和冲洪积物,主要岩性为亚粘土、亚砂土及砾、砾石等。支撑板
2.2构造
本区构造形迹以断裂为主,褶皱发育在栾川-维摩寺断裂北侧太华内。该褶皱沿东南方向延伸,枢纽方向与栾川-维摩寺断裂基本一致。研究区位于昭君垛-黑石顶复背斜的南西翼,总体为一单斜构造,地层展布与区域构造线方向一致,呈北西西-南东东向。
研究区位于昭君垛-黑石顶复背斜的南西翼,总体为一单斜构造,地层展布与区域构造线方向一致,呈北西西-南东东向。主体产状为倾向172-230°,倾角34-80°,该褶皱枢纽位于研究区外。岩性主要为花岗片麻岩、混合片麻岩等。研究区内断裂构造较发育,主要发育两
组断层,一组受区域栾川-维摩寺断裂带影响,呈NWW-SEE向展布;一组NWW-SSE向展布。
2.3岩浆岩
区内岩浆岩主要分布于研究区南部,受断裂控制,岩石类型主要以基性→中酸性为主。依据岩浆岩形成时间的早晚,将研究区侵入岩分为晚元古期和燕山晚期。其中晚元古期以基性→中酸性侵入岩为特征,燕山晚期以酸性侵入岩为特征。
3矿体地质
研究区圈定一条矿化带,通过探槽揭露和钻探工程控制,基本查清了矿体赋存层位。矿带主要赋存于太华混合片麻岩中,近东西向分布。矿体呈似层状、透镜状,沿走向和倾向有分枝现象,局部受区域构造和地形切割影响较大,石墨矿产状多变,沿倾向变化较大,倾向一般172-256°,倾角一般48-86°,局部矿体倾向北东或者北西,南倾。根据矿体在矿带中的位置,从东向西,从南向北,依次划分为K1-K5,其中K2规模最大。
3.1矿体特征
K2矿体:矿体分布于研究区的中部,长约1200m,主要赋存于太华含石墨混合片麻岩中。矿体平面上呈似层状,矿体总体上倾向为167°,倾角53-86°。矿体地表主要由探槽控制;深部由钻孔控制。矿体厚度0.48-16.60m,平均厚度为4.97m,厚度变化系数92.88%,属不稳定性型;矿体固定碳含量为2.72-8.79%,平均固定碳含量为4.29%,厚度变化系数38.09%,属稳定型。矿体沿走向及倾向厚度变化较大,矿体局部膨大,膨大部位向两边延伸矿体变薄。K2矿体膨大部位位于地下,未被剥蚀。沿走向矿体品位变化不大,沿倾向矿体品位有膨大部位中间高,四周低的趋势。矿体沿倾向控制斜深为0-109m。埋深0-180m。矿石岩性为含石墨混合片麻岩,风化面黄褐,新鲜面为灰白。粒状变晶结构,片麻状构造。石墨呈鳞片状或聚片状,均匀分布于长石、石英之间。顶底板均为混合片麻岩。
3.2矿石质量
矿石结构为鳞片粒状、柱粒状变晶结构,局部构造强烈地段为碎裂结构等。矿石构造主要为片麻状构造、块状构造矿石的有用矿物为石墨,主要矿物为石英和石墨,次要矿物为斜长石、黑云母、炭质,辉钼矿、磷灰石、黄铁矿。
矿石中伴生的有益组分:TiO2金属表面涂料含量0.29-0.51%,平均0.40%。V2O5含量0.034-0.055%,平均0.045%。含量低,选矿过程中无综合回收利用价值。矿石中伴生有害组分为S、P、Fe。矿石中S主要赋存在黄铁矿中,平均含量0.21%;P主要赋存在鳞灰石中,P2O5平均含量0.23%;Fe主要赋存在黑云母和黄铁矿中,Fe2O3平均含量2.10%,FeO平均含量0.43%。矿石中的S、P、Fe对矿石质量影响很小。
4矿床成因
研究区位于华北地台南缘灵宝-鲁山-舞阳石墨成矿带。区内石墨矿的控矿因素主要为原岩性质和变质作用。石墨含矿地层在鲁山地区主要为太华水底沟组,原岩为含炭砂泥质岩和灰岩,夹长英质和铁镁质火山岩;在灵宝地区石墨含矿地层为太华焕池峪组,原岩为碎屑岩、泥质岩、含炭白云质灰岩、铁镁质火山岩。含炭原岩建造严格控制了本区石墨矿的产出,是石墨矿形成的主要控矿因素之一。在区域变质作用过程中,含碳原岩建造在温度、压力及H2O、CO2等挥发组分的变化影响下,岩石发生重结晶、重组合及变形作用,改变了矿物组成和结构构造。在变质作用中,变质热液促进了石墨的重结晶富集。
研究区石墨矿赋存于太华地层中,含矿地层岩性为含石墨混合片麻岩,原始岩性组合为
含炭砂泥质岩和碳酸盐岩夹少量长英质、铁镁质火山岩,为一套有连续相序的浅海陆源碎屑-碳酸盐含炭沉积建造。矿石中脉石矿物组合为长石、石英、透辉石、黑云母等,石墨呈鳞片状分布于脉石矿物颗粒之间,沿片麻理分布,可见石墨聚集成的条带或条纹等原始层纹构造,说明石墨矿质与地层岩石同时沉积,受一定的地层岩性控制,明显与含炭质、钙质的砂泥质岩密切相关,即上述岩性为石墨成矿的矿源层。

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