湖北省大别山西段晶质石墨矿的地质特征及成因浅析

2020-02-04王书春

西部资源 2020年2期

王书春

摘要：通过对湖北省大别山西段的七角山-上新集、吕王-彭店、芦花湾-周家湾三个调查区开展石墨矿调查工作，认为该地区晶质石墨矿含矿层主要为：中元古代红安岩群黄麦岭组下岩段和七角山组下岩段，对这两个含矿层位矿石类型、矿床成因和找矿标志进行了总结。

关键词：大别山西段；晶质石墨；矿床成因；找矿标志

通过对湖北省大别山西段的七角山-上新集、吕王-彭店、芦花湾-周家湾三个调查区，位于我国重要的“武当-桐柏-大别山成矿带”，大地构造位置处于高桥-浠水断裂的西部，一、二、三级构造单元分别为秦岭-大别造山带、桐柏-大别构造带及桐柏构造亚带，同时也位于我国主要石墨成矿带桐柏-大别成矿带上。

该地区虽然有前人关于石墨矿的研究和报道[1-6]，但对于该地区的晶质石墨矿的矿体特征、质量及成矿规律、找矿标志等方面仍缺乏深入的研究。

1.矿区地质特征

湖北省大别山西段七角山-上新集、吕王-彭店、芦花湾-周家湾石墨成矿作用类型为区域变质型石墨矿床，成矿地质条件基本一致。

1.1地层及含矿层系

调查区出露的主要为变质岩、其次为岩浆岩及少量的沉积岩（第四系）。

侵入岩发育程度不同，其中芦花湾-周家湾岩浆岩较发育，七角山-上新集及吕王-彭店岩浆岩不发育。调查区出露的侵入岩划分为燕山晚期的酸性岩浆岩岩体，加里东期及晋宁期基性侵入岩。

沉积岩主要为第四系冲积砂砾石、沙土建造（Q），主要分布在河谷及支流沿岸，倒水两侧的低级阶地上，岩性为灰黄色冲积的砂砾石、沙土、亚粘土等，厚度0m～20m。

变质岩从老至新依次为晚太古-早元古代桐柏山岩群，中元古代红安岩群黄麦岭组、天台山组、七角山组，建造构造综合柱状图见图1。

其中晶质石墨矿含矿层主要为：中元古代红安岩群黄麦岭组下岩段和七角山组下岩段。

中元古代红安岩群黄麦岭组下段白云钠长片麻岩夹钠长角闪岩、白云石大理岩建造（Pt2h1）：主要岩性为白云钠长片岩、白云钠长浅粒岩，含石墨白云钠长片麻岩及少量的石墨片岩，下部夹有一层白云石大理岩，变质相为中压低角闪岩相，其原岩为砂泥质、粘土质及含有机碳的泥灰质的滨-浅海相碎屑沉积岩，该组地层在区域上为磷矿含矿层位，其成矿环境为较好的缺氧还原环境。

中元古代红安岩群七角山组下段白云石英片岩夹钠长角闪岩建造（Pt2q1）：主要岩性为白云钠长片麻岩、白云石英片岩、含石墨白云石英片岩、白云片岩、含石榴白云钠长片麻岩、含石榴白云石英片岩，变质相为中-高压的绿片岩相，其原岩为一套泥砂岩、含碳泥岩、泥灰岩等陆源碎屑岩，该组地层中局部可见硫铁矿，成矿环境为缺氧环境。

1.2构造

调查区位于桐柏-大别中间隆起带北部，各时代地层均经历多次构造变形和强烈的变质作用，构造较发育，略复杂，区内主要发育一系列的褶皱、断层及韧性剪切带（见图2）。从东至西发育有三个大型褶皱、7个小型褶皱，褶皱主轴向均为近南北向，近似平行分布。区域断层主要以北东向为主、次为近南北向。韧性剪切带（f1）主要分布在七角山-上新集调查区西部，向北少量延伸至吕王-彭店调查区。

其中黄麦岭组下段石墨矿体主要分布在鸡公山岩体南侧梅家岗向南延伸至田儿湾处，平面上呈条状分布，矿化体多呈层状、似层状、透镜状分布，分布方向与地层走向一直，北北东-南南西向，倾向向东。

七角山组下段石墨矿化体主要分布在周官桥倒转褶皱带两翼、仙居顶背斜的两翼、吕王向斜的两翼，七角山一带，主要呈条带状、透镜状分布，分布方向与地层方向一致，大部分北北西或近南北向。

1.3变质作用

调查区内由于经历了长期的不同期次的区域变质作用、动力变质作用和接触变质作用，形成不同成因的变质岩。根据变质矿物及组合特征，调查区的变质岩相可划分为中压低角闪岩相、中高压绿帘角闪岩相和中高压绿片岩相。

绿片岩相：主要分布在七角山-上新集调查区、吕王-彭店调查区及芦花湾-周家湾调查区的东南侧，矿物组合以阳起石+钠长石+绿帘石矿物组合为标志，分布的地层主要为中元古代红安岩群天台山组、七角山组。

绿帘角闪岩相：主要分布在芦花湾-周家湾调查区的中部及东部，以变基性岩中普遍出现绿帘石+蓝绿色普通角闪石+钠长石矿组合为特征，局部残余有绿片岩相矿物，分布地层主要为晚太古-早元古代桐柏山杂岩群、中元古代红安岩群黄麦岭组、天台组。

角闪岩相：主要分布在芦花湾-周家湾调查区的西北部，以变基性岩石中出现斜长石+普通角闪石+铁铝榴石矿物组合为特征，分布地层主要为晚太古-早元古代桐柏山杂岩群、中元古代红安岩群黄麦岭组。

2.矿体特征与矿石质量

在调查区共圈定九条石墨矿体，其矿体特征如表1。

黄麦岭组石墨矿体的石墨矿石类型主要为石墨片岩型矿石，多呈侵染状，极少量为含石墨白云钠长片麻岩型矿石，七角山组的石墨矿体的矿石类型主要为含石墨白云石英片岩。

石墨片岩型矿石呈灰黑-黑色，显微鳞片变晶结构，柱状、片状变晶结构，片状、稀疏浸染状构造，一般具有定向性排列。主要由石墨、石英、鈉长石、钾长石、绢云母、白云母、有机碳等矿物组成，石墨含量一般3%～8%，石墨片径一般0.003mm～0.03mm，小于100目，固定碳含量一般3.24%～ 7.58%，硫含量一般2%左右。黄麦岭组下段（Pt2h1）中石墨矿石类型主要为该种矿石类型，七角山组下段（Pt2q1）中位于韧性剪切带上，变质作用强烈处石墨矿石可见该种矿石类型。

含石墨白云石英片岩型矿石呈黑色、灰黑色，鳞片粒状变晶结构，片状构造。主要由石英、钠长石、石墨、绢云母、白云母或黑云母等矿物组成，含有少量黄铁矿。石墨含量一般3%～6%，石墨片径一般0.002mm～0.05mm，小于100目，固定碳含量一般2.5%～5.24%。七角山组下段（Pt2q1）中石墨礦石类型主要为该种类型。

调查区的石墨矿石固定碳含量一般3%～5%，鳞片较小，为小鳞片晶质石墨，鳞片一般都小于100目；其中黄麦岭组矿石质量略好于七角山组，黄麦岭组晶质石墨的固定碳含量一般在3.24%～7.58%，鳞片一般在0.003mm～0.03mm；七角山组晶质石墨的固定碳含量一般在2.5%～5.24%，鳞片一般在0.04mm～0.05mm。

3.矿床成因及找矿标志

3.1矿床成因

根据调查区石墨矿成矿地质特征，将石墨成矿划分为3个阶段：沉积成岩阶段、区域变质作用阶段、混合岩化阶段（图3）。

沉积成岩阶段：在浅海稳定的沉积环境中，砂泥质、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。

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，形成石墨片岩、含石墨二云钠长片岩等，形成一定品位的石墨含矿层。

混合岩化作用阶段：该阶段区域变质作用进一步加强，同时发生多期次的岩浆活动，使石墨矿石再度发生重结晶，提高石墨鳞片的片度。

黄麦岭组下段和七角山组下段的前两个成矿阶段类似，区别在于黄麦岭组下段中压低角闪岩相指示高变质程度，而七角山组下段中-高压的绿片岩相指示中等-弱变质程度，故后者可能未经历混合岩化作用阶段。