河南鲁山县水底沟石墨矿床地质特征及成因浅析

王纪平，于吉林，李永良，徐德潮，张 磊，宋 鹏

（中国建筑材料工业地质勘查中心河南总队，河南 信阳 464000）

河南省鲁山石墨矿化带自西马楼经石坡头、竹园、水底沟、背孜樱桃庄、石板河至拉台一带，长约28km，宽数百米至千米的范围内均有石墨矿分布。查明该地区石墨矿床的成因及分布规律对矿区外围的石墨矿勘查具有重要意义。

通过对水底沟晶质石墨矿开展勘查工作，从地层、构造、含矿岩系、矿体特征、矿石结构构造等方面有了认知，结合前人研究成果，本文总结了该矿的地质特征，初步分析了矿床成因，指出了石墨矿体的找矿标志。

1 区域地质概况

矿区大地构造位置位于华北地台南缘华熊台缘坳陷，崤山—鲁山拱褶断束。地层区划属华北地层区豫西分区渑池—确山小区。区域构造呈北西—南东向延伸，向西北收敛，向东南张开展宽的波状挠曲状态。区内地层有中太古界太华群、中元古界熊耳群、汝阳群。

区域内主要以背孜—岳村倒转背斜为主体构造，主要见于断裂两侧，其他褶皱构造不发育。断裂构造较发育，主要为北西向断裂，规模较大，其次为北东向断裂，尚有不甚发育的近东西向和近南北向两组断裂，规模很小。区域中部出露一些闪长岩脉、花岗岩脉、伟晶岩脉、石英脉等小规模的岩脉。

2 矿区地质特征

2.1 矿区地层

出露地层从老到新主要为中太古界太华群铁山岭组(Ar2t)、水底沟组(Ar2s)、雪花沟组(Ar2x)变质岩，在河床及沟谷有第四系地层分布，地质简图见下页。

2.1.1 铁山岭组

分布于矿区东北部边缘。岩性以黑云斜长片麻岩和角闪斜长片麻岩为主，斜长角闪片麻岩次之，夹少量含角闪石二长片麻岩、石榴角闪岩和斜长角闪岩，局部夹磁铁石英岩及磁铁矿。

2.1.2 水底沟组

13例急性脑卒中患者各个时间段治疗发病越早到疗效越好，致残率越低。并且不需要长期治疗。三到五个疗效治愈，并发症患者除外。需要康复36例患者，完全康复4例，病情改善26例其中需要治疗肌力增加7例，无效3例，3例放弃治疗，急性期1例死亡因年龄87岁，心脏，肺脏退形改变，心衰死亡。

分布于矿区中部，为石墨矿赋存层位。该组地层的岩石主要为含石墨透辉斜长片麻岩、含石墨黑云斜长片麻岩、含石墨斜长片麻岩、含石墨透闪斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩、斜长角闪片麻岩、大理岩、含石墨透辉(透闪)石大理岩、含石墨大理岩，夹有蛇纹石化大理岩、石英大理岩等，局部地段分布有少量斜长变粒岩、斜长角闪岩。石墨矿体赋存于各类含石墨片麻岩中。

水底沟晶质石墨矿区地质简图

2.1.3 雪花沟组

分布于矿区南部，该层上部为灰褐色、灰黄色黑云斜长片麻岩、斜长角闪片麻岩、黑云角闪斜长片麻岩、含石墨辉石斜长片麻岩；中部黑云角闪斜长片麻岩含石榴石斜长片麻岩、条带状混合岩、混合花岗岩；下部斜长角闪片麻岩、角闪二长片麻岩，含角闪石二云斜长片麻岩。

2.2 矿区构造

矿区构造多是随背孜街—岳村倒转背斜的形成而同期生成，以断裂为主，褶皱不发育。断裂对矿体破坏不大，仅使矿体产生很小的错断。

2.2.1 褶皱

南坡根向斜：位于矿区最南部南坡根一带，为铁山岭向斜西延部分。长度＞1km，轴向北东，北东端扬起，枢纽向南西倾伏，核部及两翼均为水底沟组地层，北翼地层倾向南、南东，倾角70～ 80°，南翼地层倾向北、北西，倾角42～ 55°。该向斜使矿区最南部大理岩和片麻岩地层发生不同程度褶曲。

乔庄背斜：位于矿区南部乔庄一带，为乔庄—许家沟背斜的倾伏端。长度＞1km，轴向近南北向，褶皱北端扬起，枢纽向南、南南西倾伏，核部为荡泽河组地层，两翼为铁山岭组及水底沟组地层。西翼地层倾向南西，倾角45～ 65°，东翼地层倾向东、南东，倾角35～ 60°，倾伏端产状倾向南，倾角55～75°。该背斜使矿区南部乔庄一带地层走向由北西折向北东。另外，矿区局部地段片麻岩中发育有小型的背、向斜构造，在断裂带及其两侧，见有揉皱和小型牵引褶皱。矿区北部褶皱构造不发育，主要见于断裂两侧，规模很小，表现为岩层的局部弯曲。由于北西向构造应力作用大小不同，加之石墨的易滑动性，矿区岩层、矿体沿走向和倾向表现出不同程度的弯曲。

2.2.2 断裂

F2：位于矿区银货沟一带。长度＞600m，呈向西突出的弧形弯曲，断裂走向近南北，倾向220～290°，局部北倾，倾角52～75°。破碎带宽3～4m，角砾岩呈次楞角状、次圆状，断面有擦痕。该断裂错断矿体及水底沟组地层，东盘向南错动，断距约120m。为张扭性断裂。

F3：位于矿区南部小乐坛—东三岔口。断裂长900m，走向北东，呈“S”形弯曲。 断裂附近岩石破碎凌乱，断面倾向178°，倾角70～81°。该断裂将矿体及水底沟、铁山岭、荡泽河组地层错断，南东盘向南西方向错动，断距约170m。为扭性断裂。

2.3 岩浆岩

矿区岩浆岩不发育，为一些小规模的岩脉，主要有花岗伟晶岩脉、安山岩脉及一些小的石英脉等，脉体内外未发现矿化蚀变现象。

3 矿体地质特征

3.1 矿体形态、产状、规模

石墨矿体赋存于太华群水底沟组中，矿体呈似层状、透镜状，沿走向和倾向局部有分枝复合现象，产状与地层产状一致，倾向一般190～245°，倾角一般55～80°，局部直立或倒转。含矿岩石为各类含石墨斜长片麻岩，矿体与大理岩关系较为密切，规模较大的矿体多靠近大理岩。主要矿体特征见表1。

表1 主要矿体特征

3.2 矿石类型

该区石墨矿为片麻岩型晶质石墨矿。根据矿石矿物组合不同，矿石类型可分为黑云斜长片麻岩型晶质石墨矿、透辉斜长片麻岩型晶质石墨矿、斜长片麻岩型晶质石墨矿、透闪斜长片麻岩型晶质石墨矿、角闪斜长片麻岩型晶质石墨矿，前两种为主要类型。

根据矿石特征看出，粒度较粗者因遭受有混合岩化作用，石墨片径增大且富集成块，混合岩化及热液作用促使局部石墨聚集成斑块状。因而，构成主要的工业矿体。

3.3 矿石特征

矿石矿物为石墨，另外有少量黄铁矿、褐铁矿等。石墨呈银灰色，晶质鳞片状，片径0.01～1.725mm，多呈单晶，部分呈聚晶或连晶产出，且晶体多有弯曲、挠曲，鳞片长轴定向，略平行片麻理方向出现，分布较均匀，局部富集成条带或条纹状分布。石墨鳞片质软，手摸有滑感，黑色污手。

矿石结构为鳞片状、柱粒状变晶结构，局部为碎裂结构，矿石构造为片麻状构造，局部呈块状、条带状构造。

4 矿床成因及找矿标志

4.1 矿床成因

本区矿石以含透辉石的片麻岩型石墨矿为主，石墨碳质来自碳酸盐矿物，碳酸盐在区域变质过程中形成大理岩，同时释放出大量CO2，其CO2在复杂的物理化学条件下分解成一定数量的游离碳，在后期变质作用不断增强下，其游离碳及原来的石墨晶体发生交代和重结晶作用，致使石墨鳞片富集和增大。经过长期复杂的变质作用形成现在的石墨矿体，成矿要素分析见表2。

4.2 成矿模式

本区石墨矿床成因类型为沉积变质型矿床，经过分析可划分为以下三个阶段。

(1) 沉积成岩阶段：太古代在浅海稳定的沉积环境中，泥沙质、半粘土质、粘土质及含有机碳的泥灰质、富镁碳酸盐形成有序的沉积，在成岩过程中有机质发生分解、迁移，使碳质成分发生相对富集，出现某些含碳成分较高的岩段。

(2) 混合岩化作用阶段：混合岩化的重结晶作用，使片麻状矿石中石墨鳞片片径加大(粗大)，混合岩化的重熔作用，使部分碳质迁移，形成石墨脉；重熔作用产生的长英质脉体注入石墨片麻岩之片麻理中，引起近脉壁两旁石墨鳞片粗化。

表2 鲁山地区晶质石墨矿区域成矿要素

(3) 区域变质作用阶段：在中、高区域变质作用过程中，碳质组分发生了自组织作用和重结晶作用，并相对集中，形成含石墨片麻岩及具有一定层位分布的不同品级的石墨矿床。

4.3 找矿标志

区内石墨矿均分布在中太古界太华群的水底沟组地层中，层位连续稳定出现，所以可将其作为区域找矿标志。

该区含矿岩系内碳酸岩走向延伸长度较大，且较稳定出现，一般位于为石墨矿体的底板附近，碳酸岩盐中一般也含有少量石墨，与石墨矿体具有同期性及同源性。所以大理岩、含石墨透辉斜长片麻岩可作为直接找矿标志。