河北省邢台县谈话石墨矿地质特征

2014-04-11徐少康张青松焦学涛康鹏跃张慧敏李洋陈宇凯宋世超

化工矿产地质 2014年3期

徐少康* 张青松焦学涛康鹏跃张慧敏李洋陈宇凯宋世超

1. 中化地质矿山总局地质研究院，河北涿州，072754；2. 中化地质矿山总局河南地质勘查院，河南郑州，450000

1 概述

谈话石墨矿区位于河北省邢台县西北方向约26km处（图1d）。20世纪50年代以来，河北省地矿局十一地质大队等单位在本区进行基础地质和矿产调查过程中，发现了较多石墨矿（化）点，并进行了不同程度的地质工作。其中，工作程度较高的为张安北石墨矿，提交了初勘（中间）报告。上述工作为我们提供了宝贵的资料。但是，由于工作性质所限，其它多数石墨矿（化）点工作程度相对较低，层位关系不清，导致资源前景不清。为了进一步查明本区石墨的成矿前景,中化地质矿山总局地质研究院于 2010年在本区进行了针对石墨的专项地质勘查工作（河北省地质勘查专项资金项目），投入的工作项目主要为地质剖面测量、地质填图和槽探工作、少量钻探工作。

本区含矿岩组大和庄组为深变质的负变质岩，层状特征明显。石墨矿（化）层赋存于大和庄组中，因此，查明石墨矿（化）点赋存层位及关系，必须对大和庄组进一步分段。分段标志层确定的主要原则为；层位稳定，宏观特征明显。根据以往资料和我们现场踏勘、及剖面测量结果，发现大和庄组岩石可分为两大类：浅灰色的变粒岩（包括浅灰色片麻岩和浅粒岩）类和灰绿色的角闪岩类。其中有一层角闪岩类，厚度大，分布稳定，因此，将其作为一个岩性段（大和庄组三段）。大和庄组三段之上，为一层稳定、有一定厚度的变粒岩（包括片麻岩和浅粒岩）类，将其作为一个岩性段（大和庄组四段）。大和庄组三段之下，为角闪岩类与变粒岩互层，局部夹黑云母斜长片麻岩，将其作为一个岩性段（大和庄组二段）。大和庄组二段之下，为一层变粒岩类，将其作为一个岩性段（大和庄组一段）。

填图结果显示，上述四个岩性段分布很有规律。据地层分布规律，划分了四条褶皱。填图结果同时显示，石墨矿（化）层的分布也很有规律，分布于变粒岩类中，同时离角闪岩类不远。根据产出层位对比，连出了7条石墨矿（化）层（段）。根据褶皱情况分析，7条石墨矿（化）层（段）实质上是三层石墨矿（化）层由于地层褶皱造成的重复。

工作结果显示，上述对大和庄组的分段思路是正确的。该思路对地质条件相似地区的工作有一定借鉴意义。

本文为本次工作的主要成果。

2 矿区基本地质特征

2.1 矿区地层

矿区出露地层主要为新太古界大和庄组（Ar3d），次为中元古界长城系常州沟组（Chc）、寒武系(Є)及第四系(Q)（图 1a）。

2.1.1 大和庄组（Ar3d）厚度约380～930m，为一套深变质岩系，分为四个岩性段（Ard1～Ard4，图 2）。

图1 河北邢台谈话石墨矿区地质简图Fig.1 Tanhua graphite mining area generalized geoiogic map of Xingtai in Hebei

2.1.2 其它地层长城系常州沟组（Chc），分布于矿区东部边缘和西南角，由紫红色砂岩组成，与大和庄组呈角度不整合接触；在矿区西南部超覆于西黄村变岩浆岩之上。寒武系(Є),分布于矿区东南角，由碳酸盐岩组成。第四系(Q)，主要为松散的黄土，次为松散的砂砾石沉积。

2.2 矿区构造

矿区构造主要为四条褶皱，断裂不太发育（图1a）。

2.2.1 褶皱矿区褶皱主要有四条：窑子沟向斜，窑子沟背斜，小河背斜，谈话向斜。

窑子沟向斜，位于矿区西北部，轴向近南北，核部地层为大和庄组四段，两翼地层为大和庄组三段。东翼地层总体倾向西～北西，倾角 20～32°；西翼地层总体倾向北西～西，倾角21～67°。局部产状有变化。

窑子沟背斜，位于矿区东北部，轴向南西-北东向，核部地层为大和庄组二段，两翼地层为大和庄组三段。南东翼地层总体倾向北西～南西，倾角一般18～80°。北西翼地层总体倾向北北西，倾角一般20～34°。局部产状有变化。

谈话向斜，位于矿区中北部，轴向南西-北东向，核部地层为大和庄组四段，两翼地层为大河庄组三段。南东翼地层总体倾向南东，倾角一般16～ 41°，北西翼地层总体倾向北和北西，倾角一般17～ 21°。局部产状有变化。

小河背斜，位于矿区南部，轴向近东西向，核部地层为大和庄组一段，两翼地层为大和庄组二段和三段。南翼地层总体倾向南西、倾角一般24～69°，北翼地层总体倾向南西，倾角一般27～46°。局部产状有变化。

2.2.2 断层工作区断裂不太发育，仅见两条规模较小的断层。

F01断层，发育于矿区北部，断面产状28°∠55°，性质为逆断层。

F02断层，发育于矿区中部，断面产状205°∠70°，性质为正断层。

2.3 矿区变侵入岩

矿区变侵入岩出露面积较大，包括两个岩体：西黄村岩体（Ar3Xgn）和丰来峪岩体（Ar3Fgn）。

图2 河北邢台谈话石墨矿区大和庄组柱状图Fig.2 Dahezhuang formation column of Tanhua Graphite mining area in Xingtai, Hebei

西黄村变岩浆岩体（Ar3Xgn），出露于矿区西南部，平面形态不规则，与大河庄组呈明显的侵入接触关系，在二者的接触部位，常见其呈细脉状穿插于大河庄组中。以肉红色为主、局部呈灰白色，粗中粒-中粗粒粒状变晶结构，块状构造及片麻状构造。矿物成分主要为钾长石，次为斜长石和石英，少量黑云母、金云母等。岩石类型包括钾长浅粒岩、斜长浅粒岩、二长浅粒岩、黑云母二长片麻岩，黑云母斜长片麻岩等。

丰来峪变岩浆岩体（Ar3Fgn），出露于矿区东北部，平面形态不规则，与大河庄组呈明显的侵入接触关系，在二者的接触部位，常见其呈细脉状穿插于大河庄组中。呈浅肉红色、灰白色，中粗粒-粗中粒粒状变晶结构为主，局部为细粒粒状变晶结构，块状构造及片麻状构造；矿物成分主要为斜长石，次为钾长石和石英，少量黑云母、白云母，金云母等。岩石类型主要为多云母斜长片麻岩、黑云母二长片麻岩，局部为白云母斜长变粒岩。

3 石墨矿化层位及矿化层

3.1 石墨矿化（含矿）层位

矿区石墨矿化（含矿）层位有3个（图2）：

第一矿化层位位于大和庄组二段下部，厚度0.41～13.15m，岩性主要为含石墨黑云斜长变粒岩、局部为含石墨黑云石英片麻岩，固定碳含量一般0.18%～1.42%。底板为黑云斜长变粒岩、含石榴石黑云斜长变粒岩、石榴石斜长角闪（片）岩、斜长角闪岩；顶板为黑云母斜长变粒岩，（含）石榴石斜长角闪（片）岩。

第二矿化（含矿）层位位于大和庄组四段下部,厚度 0.12～21.36m，岩性主要为含石墨黑云（金云）斜长变粒岩、局部为含石墨黑云蓝晶石片岩，固定碳含量一般0.29%～5.46%，局部形成矿体。底板为黑云母（金云母）斜长变粒岩，局部为黑云片岩；顶板为金云母斜长变粒岩。

第三矿化层位位于大和庄组四段中部, 厚度0.99～1.16m，岩性主要为含石墨黑云斜长变粒岩，固定碳含量一般0.16%～0.67%。顶底板为黑云母（金云母）斜长变粒岩。

3.2 石墨矿化层

矿区共发现7条石墨含矿（矿化）层（段），分布状况见图1a。7条含矿（矿化）层（段）均呈层状产出，与顶底板地层均呈整合接触。

Ⅰ号含矿（矿化）层（段），层位属大和庄组四段下部含矿（矿化）层，岩性主要为含石墨黑云斜长变粒岩，水平延伸长度约 2.2km，厚度7.87～21.36m，石墨(固定碳)含量0.35%～2.93%，局部形成石墨矿体。

Ⅱ号含矿（矿化）层（段），层位属大和庄组四段下部含矿（矿化）层，岩性主要为含石墨黑云（金云）斜长变粒岩、局部为含石墨黑云蓝晶石片岩，水平延伸长度约 2.2km±，厚度 0.34～4.28m，石墨(固定碳)含量 0.30%～5.46%，局部形成石墨矿体。

Ⅲ号矿化层（段），层位属大和庄组四段中部矿化层，岩性主要为含石墨黑云斜长变粒岩，水平延伸约400m±，厚度0.99m±，石墨(固定碳)含量0.16%～0.67%，没有形成石墨矿体。

Ⅳ号矿化层（段），层位属大和庄组四段中部矿化层，岩性主要为含石墨黑云斜长变粒岩，水平延伸约400m±，厚度1.16m±，石墨(固定碳)含量0.16%～0.19%，没有形成石墨矿体。

Ⅴ号矿化层（段），层位属大和庄组四段下部含矿（矿化）层，岩性主要为含石墨黑云斜长变粒岩，水平延伸长度约3300m，厚度0.12～2.41m，石墨(固定碳)含量一般0.29%～1.28%，没有形成石墨矿体。

Ⅵ号矿化层（段），层位属大和庄组二段下部矿化层，岩性主要为含石墨黑云斜长变粒岩，水平伸长度约3300m，厚度0.41～5.82m±，石墨(固定碳)含量0.18%～1.42%，没有形成石墨矿体。

Ⅶ号矿化层（段），层位属大和庄组二段下部矿化层，岩性主要为含石墨黑云斜长变粒岩，局部为含石墨黑云石英片麻岩，水平延伸长度约1800m，厚度 0.41～13.15m，石墨(固定碳)含量0.28%～1.37%，没有形成石墨矿体。

4 矿体

以固定碳含量≥2.50%、厚度≥2m为原则，圈出了两个石墨矿体。

①号矿体，有两条探槽（均见矿）和一个钻孔（未见矿）控制，沿走向延伸约400m±，沿倾向斜伸约55m±，倾向0～91°，倾角43～74°。单工程矿体厚度2.11～2.69m，均厚2.40m。单工程平均品位(固定碳)2.51%～2.63%，整个矿体平均品位(固定碳) 2.59% 。矿体顶、底板均为含石墨黑云斜长变粒岩（图1b，图3）。

图3 河北邢台谈话石墨矿区320线剖面图Fig.3 The 320 line profile of Tanhua graphite mining area in Xingtai, Hebei

②号矿体，有两条探槽（均见矿）和一个钻孔（未见矿）控制，沿走向延伸约560m±，沿倾向斜伸约55m。单工程矿体厚度2.34～2.66m，均厚2.50m。单工程平均品位(固定碳)3.53%～4.05%，整个矿体平均品位(固定碳) 3.78%。由于局部褶皱的影响，产状变化较大，西段产状为300°∠45°，东段产状为60°∠19°。西段矿体顶底板为含石墨金云母（黑云母）斜长变粒岩，东段矿体顶底板为含石榴石黑云斜长变粒岩（图1c）

两个矿体中均没有夹石。

5 矿石自然类型

据主要矿物成分及结构构造，矿石自然类型分为两种：斜长石型块状矿石和蓝晶石型片状矿石。前者分布于①号矿体，后者分布于②号矿体。

斜长石型块状矿石, 浅灰色，黄褐色，深度风化，松散易碎，细中粒-中粒鳞片粒状变晶结构，块状构造。矿石矿物石墨，半自形片状，片度一般0.15～2.1mm±，分布于黑云母、斜长石等晶间，含量2.02%～2.93%。脉石矿物，主要为斜长石（35%～70%），次为石英（8%～20%）和黑云母(金云母)（15%～18%），少量钾长石（≤20%）、角闪石（≤15%）、绿帘石（≤6%）、蓝晶石（≤5%）、绿泥石（＜5%）、磷灰石（＜3%）、金红石（＜1%）、石榴石（＜1%）（照片1～3）。

蓝晶石型片状矿石,浅灰色，风化，中粒-中粗粒鳞片柱状变晶结构，片状构造。矿石矿物石墨，半自形片状，片度一般0.50～2mm，分布于黑云母、蓝晶石、绿泥石晶间，长轴有定向趋势，含量 2.40%～5.46%。脉石矿物主要为蓝晶石（5%～40%）和斜长石（23%～25%），次为黑云母（15%～18%）和石英（7%～20%），少量绿泥石（≤7%）、粘土矿物（≤3%）、金红石（≤1%）、钾长石（≤10%）、角闪石（≤20%）及石榴石（＜1%）（照片 4～5）。