河南省桐柏县大河石墨矿床地质特征及成矿规律分析

张志娜，张春燕，欧长可，李随领，王 旭

（1.河南省有色金属地质矿产局第五地质大队，河南郑州450016；2.河南省有色金属地质矿产局第四地质大队，河南郑州450016）

河南省石墨矿资源丰富，人均占有量高于全国平均水平，长期以来，石墨一直是我国非金属优势矿产之一，开展石墨矿成矿规律研究，指导找矿评价，可以有效地指导该区的石墨矿特别是覆盖区和中深部石墨矿找矿工作，实现该区石墨矿找矿的新突破。大河石墨矿区位于北秦岭褶皱带寨根—彭家寨地背褶皱束，国家重点成矿带武当—桐柏—大别成矿带桐柏段，资源储量较大，伴生有益成分较多，进行成矿规律分析，对指导找矿、增加石墨矿石资源储量具有理论和实际价值。

1 区域地质

大河石墨矿在区域构造上处于秦岭造山带东段核部，该带是由多个形成于不同构造环境、有着各自独立的建造特征、变形变质特征和构造演化序列的构造地层—地体，经多次聚合、拼贴、变形、变质并焊结为一体的复杂构造带。区域上以栾川—明港韧性剪切带（羊明断裂）和西官庄—松扒韧性剪切带（龟梅断裂）为界，北部为华北地台南缘褶皱带，中部为北秦岭褶皱带，南部为南秦岭褶皱带。

区域上岩浆岩发育。岩浆岩的侵入与区域性深大断裂带关系密切，岩体（脉）多呈带状分布。区域上变质作用普遍，以区域变质作用为主。矿产资源丰富，多期次的构造运动和频繁的岩浆热液活动，为区域矿床的形成提供了热动力条件和部分矿物质。

2 矿区地质

矿区出露地层由老到新为古元古界秦岭岩群，中元古界龟山岩组，新元古界肖家庙岩组和歪头山岩组，下古生界二郎坪岩群大栗树岩组、张家大庄岩组和刘山岩组，上古生界南湾组和蔡家凹岩组，新生界古近系和第四系。区域基本构造格架表现为透镜状弱应变域和线状强应变带的相间排列，而线状强应变带控制了区域构造格架的展布（见图1）。

3 矿床地质

矿区先后发现石墨矿脉2条，圈出石墨矿体5条（图2）。主要赋存在古元古界秦岭岩群雁岭沟组的大理岩中。

3.1 矿体

区内矿体K4-1、K4-2、K4-3分布在矿区西部，K5-1、K5-2矿体分布在矿区东部；其中K4-2、K4-3、K5-1、K5-2为隐伏矿体。

K4-1矿体位于矿区东部西庄一带，赋存在古元古界秦岭岩群雁岭沟组的大理岩中，极少部分赋存于片麻岩中，矿体形态简单，呈层状，地表连续性差，灰白色，粒状结构、交代结构，块状构造；主要矿物为方解石、石英，石墨及极少量磁黄铁矿（见图3-1）；K4-2为隐伏晶质石墨矿体，位于主矿体K4-1上部，赋存于大理岩层内，缓倾斜产出，由钻孔单工程控制。据见矿钻孔资料，矿石固定碳品位在2.87%～4.86%之间，矿体长150m，倾向延伸100m，厚3.78m，固定碳平均品位C：3.84%。整体产状53°∠22°。矿体赋存标高157～193m，埋深52.00～77.00m。

3.2 矿石

根据岩矿鉴定及野外观察，石墨矿中共发现矿物12种，其中金属矿物5种，主要有黄铁矿、褐铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、磁铁矿。非金属矿物7种，主要为石墨、方解石、白云石、透辉石、石英、绢云母、绿帘石。

矿区石墨矿石类型主要为含石墨大理岩，本次对石墨矿进行了化学全分析，根据矿石化学全分析结果，石墨矿石化学成分见表1。

石墨矿石结构为鳞片结构、柱粒状变晶结构、包含结构、交代结构、自形半自形结构、他形粒状结构，局部构造强烈地段为碎裂结构。

（1）包含结构：矿石中可见石墨层间包裹脉石矿物等，构成包含结构。

（2）交代结构：矿石中可见褐铁矿交代黄铁矿，构成交代结构。

（3）自形—半自形结构：矿石中部分石墨等矿物结晶较好，晶形完整，构成自形—半自形结构。

（4）他形粒状结构：矿石中部分石墨等矿物晶形较差，呈他形粒状结构。

矿石的构造分为片状构造、片麻状构造、块状构造、脉状构造、浸染状构造。

3.3 矿石类型

（1）自然类型。石墨根据矿石原岩性质、结构构造、矿物共生组合、有用组分含量差异等特征，矿体K4-1、K4-2、K4-3、K5-1、K5-2矿石自然类型为含石墨大理岩矿石和片麻岩型矿石。

（2）工业类型。按照《玻璃硅质原料、饰面石材、石膏、温石棉、硅灰石、滑石、石墨矿产地质勘查规范》中对晶质石墨矿床的划分标准，矿区K4-1、K4-2、K4-3、K5-1、K5-2为晶质石墨矿。

3.4 矿石品级

石墨矿市场需求大，用途广，石墨矿品位大于等于3%即为工业矿石。基本分析结果显示，矿区K4-2、K4-3、K5-2矿体中晶质石墨矿品位整体在3%～8.16%之间，均在3%以上，K5-1中，ZK3332单孔圈定出一个低品位块段；K4-1矿体中ZK3203固定碳品位为2.60%，沿该孔走向和倾向固定碳品位均在3%以上，无法单独圈出低品位矿体，故在矿体连接中，均圈为工业矿体。

表1 石墨矿矿石化学成分一览表[单位：ω（B）/%]

续表1 石墨矿矿石化学成分一览表[单位：ω（B）/%]

3.5 矿体围岩及夹石

围岩的种类主要为大理岩、少量为斜长角闪片麻岩。

石墨矿体围岩蚀变，主要表现为沿矿体两侧的大理岩矽卡岩化，蚀变围岩的颜色为灰白色，蚀变厚度一般2～3m，具线状蚀变和分带现象。蚀变强度与矿体距离远近有关，近矿围岩蚀变较强，向两边迅速减弱至无；蚀变强度与所在矿体厚度亦有关，矿体厚度大，围岩蚀变相对就强。

4 成矿规律

4.1 空间分布特征

河南省石墨矿床(点)广泛分布于豫西、豫西南和豫北等地区，依据矿床的分布特征，大致可以分为3个石墨矿(化)带，即灵宝小秦岭石墨矿带、卢氏朱阳关—镇平柳泉铺石墨矿带和鲁山石墨矿带。草帽岭石墨矿就属于朱阳关—柳泉铺石墨矿带延伸到桐柏地区的部分。根据《河南省主要矿产的成矿作用及矿床成矿系列》[4]（2000），本区石墨矿成矿属于北秦岭桑坪、隐山与元古宙变质作用有关的红柱石、蓝晶石、夕线石、石墨矿床成矿系列。

该石墨矿带在秦岭褶皱带朱阳关—夏馆—大河大断裂带两侧，呈北西西—南东东向展布，分布面积较广，矿带总长130km以上，南北宽4～8km，石墨矿化较好，目前已发现矿床(点)80余处，主要分布在西峡、内乡、镇平等县境内。

本区的石墨矿特征如下：

（1）秦岭群雁岭沟组赋矿地层分布严格受北西向构造控制，本区处于大河韧性剪切带和刘山岩破碎带之间，地层产状基本与构造一致，矿体顺层产出。

（2）石墨矿的分布严格受地层控制。

（3）矿体顺层产出，呈似层状、透镜状，并且见多层石墨矿。

（4）矿体位置与激电异常位置较吻合，在极化率值大于6%的位置，一般都能见到石墨矿化。

（5）石墨矿体围岩蚀变，主要表现为沿矿体两侧的大理岩矽卡岩化，蚀变强度与矿体距离距离有关，近矿围岩蚀变较强，向两边迅速减弱至无；蚀变强度与所在矿体厚度亦有关。

4.2 时空分布

古元古界的秦岭群是华北陆块南缘裂解的产物，也是大陆边缘裂陷的产物，形成于古元古代。赋矿岩系秦岭群雁岭沟组的含碳、富铝的碎屑岩—钙泥质岩—碳酸岩盐建造，在总体变质程度较高的中压高角闪石相和麻粒岩相条件下形成石墨矿等沉积变质型矿产。

4.3 成矿控制因素

成矿亚系列矿床为变质矿床，故控矿因素主要为原岩建造的性质及变质温度、压力条件。

4.4 矿床成因

区域上的石墨矿产于秦岭群雁岭沟组含碳变泥质碎屑岩—碳酸盐岩中，其成矿物质来源于岩石中的有机碳，主要经中压高角闪岩相区域变质作用形成。石墨形成之后，受岩浆作用影响，使细晶石墨再结晶形成部分较大片度的石墨鳞片。总体讲，其成因应属沉积变质矿床（见图3）。

4.5 成矿规律

区内的石墨矿产主要分布于北西向的大河韧性剪切带和刘山岩破碎带之间，沿该构造带进一步勘查是总体方向；雁岭沟组地层是赋矿地层，是寻找石墨矿基础，尤其是大理岩岩性段找矿潜力更大；石墨矿的分布在走向上的分布较稳定，因此，在已知矿体走向方向上延拓扩展也是寻找石墨矿的有利地段；石墨矿具有典型低阻高极化的物性特征，因此，进一步开展物探激电工作，圈定找矿靶区，在物探激电异常处是寻找石墨矿的重点部位；已知矿体的深部由于前期控制深度较小，其深部延伸位置也是很好的找矿地段。

5 结论

（1）该区石墨矿床的形成受地层、构造、岩浆岩控制，赋矿地层主要为秦岭岩群雁岭沟组（Pt1y），其中含石墨大理岩与片麻岩交互出现的岩性组合中，局部矽卡岩化较强烈地段为成矿有利部位。

（2）区内的石墨矿产总体受区域构造控制，区域性朱阳关—夏馆—大河深断裂与区内脆、韧性剪切带的叠加部位是成矿的有利地带，主要分布于北西向的大河韧性剪切带和刘山岩挤压破碎带之间。

（3）物探激电工作在区内石墨矿找矿工作中效果较好，成矿元素物探激电异常可作为石墨矿的找矿标志。

（4）矿区石墨矿石类型主要为含石墨大理岩，矿床类型属沉积变质型；含矿岩石建造和变质作用的压力和温度是区内石墨矿的2个重要控矿因素。秦岭群雁岭沟组的原岩为一套浅海相含炭碎屑岩—钙泥质岩—碳酸盐岩建造，夹基性火山岩；其中的含炭钙泥质岩或含炭泥灰岩原岩是主要成矿基础。成矿变质作用主要属中压型高角闪岩相，推测其形成温度为600℃～700℃，压力为（2～8）×108Pa。

（5）区内石墨矿的找矿方向主要为成矿构造带、赋矿地层与岩性、已知矿体的走向延拓与深部延伸和物探激电异常靶区。