河南省西峡县狮子寨石墨矿地质特征及其成因探讨

李 彬，孙莉芳，王 杰，李志晖

(1.河南省有色金属地质勘查总院，河南 郑州 450052；2.河南省有色金属深部找矿勘查技术研究重点实验室，河南 郑州 4500521；3.河南省航空物探遥感中心，河南 郑州 450000)

1 区域成矿背景

河南省西峡县狮子寨石墨矿床地处华北地台南缘秦岭—大别山褶皱系北秦岭朱阳关—柳泉铺石墨成矿带。朱阳关—柳泉铺石墨矿带分布在秦岭褶皱带朱阳关—夏馆深大断裂的两侧，大面积发育有元古界地层，岩浆活动强烈，石墨矿化较好，已经发现的石墨矿床(点)最多，矿石品位高。在已知矿床的周边及深部有可能发现新的矿床，故本区是石墨矿成矿最有利的远景区[1]。

2 矿区地质特征

2.1 地层

区内地层出露有古元古界秦岭群雁岭沟组(Pt1y)、石槽沟组(Pt1s)等地层(图1)。

秦岭岩群雁岭沟岩组(Pt1y)分布在矿区中部、西南部，主要岩性为厚层石墨白云石大理岩、透闪大理岩，含条带、团块碳质大理岩，夹薄层石英岩、黑云斜长片岩。雁岭沟岩组地层是本区石墨矿主要含矿层位。

秦岭岩群石槽沟岩组(Pt1s)分布于矿区中部及北部，为一套中深变质岩系，主要岩性为石榴黑云斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩、石榴黑云二长片麻岩、矽线石榴黑云二长片麻岩。与下伏地层雁岭沟组(Pt1y)呈整合接触关系。

2.2 构造

勘查区构造较简单，总体褶皱构造较发育，主要有天宝寨—金鸡岭背斜分布、瓦房沟—中大岭背斜、庄子沟—彪池向斜等在矿区北东侧局部分布；断裂构造不发育，但后期构造裂隙较发育。变质矿产具有层控意义，无疑受后期褶皱作用的控制，勘查区褶皱构造多为中常—紧闭型，褶皱的转折端出现强烈的顶厚和虚脱现象，为矿体形成提供了有利空间。

图1 狮子寨矿区地质简图

2.3 岩浆岩

区内岩浆岩较发育，分布广泛，成多期次活动、多时期叠加。矿区岩浆侵入岩分布广泛，主要为新元古代片麻状二长花岗岩(γ23)、海西期黑云母花岗岩(γ4)和沿北西—南东向侵入的花岗岩脉(γ)及少量的花岗伟晶岩脉。它们多呈不规则脉状侵入于秦岭群雁岭沟组，少量侵入于秦岭群石槽沟组中，接触面产状倾向北，倾角50～80°，与片麻理产状基本一致。岩体延伸方向310°左右，长一般1～3km，宽一般10～40m。

2.4 围岩蚀变

围岩蚀变主要发生在构造蚀变带及其顶底板围岩中，热液蚀变强烈，主要的围岩蚀变有：黄铁矿化、硅化、绢云母化、碳酸盐化，另有少量的蛇纹石化、绿帘石化、钾长石化等。

3 矿体特征

区内石墨矿体赋存于古元古界秦岭岩群雁岭沟岩组(Pt1y)地层中，赋存在雁岭沟组片麻岩及片麻岩与大理岩接触带附近。各矿体呈似层状、脉状或大透镜状，沿走向和倾向局部有分枝复合和舒缓波状现象，总体产状与地层产状基本一致，矿体顶底板为大理岩，含矿岩石为含石墨片麻岩[2]。本次工作共圈定矿体8个(C1～C8)，现就代表性矿体C1、C2、C4、C6 分述如下。

3.1 C1号矿体

C1号矿体位于矿区干沟—小路沟一带，呈北西—南东向展布，分布于第116～103勘探线之间。C1号矿体沿走向延伸约1 440m，走向约 300°，工程见矿厚度 1.96～ 25.08m，平均13.32m。固定碳含量3.12%～6.70%，平均品位约5.19%。矿体沿倾向最大延深181.72m，矿体厚度不稳定，厚度变化系数为70.91%。

3.2 C2号矿体

C2号矿体为主矿体，位于矿区小路沟—骡子凹一带，呈北西—南东向展布，部分布于第111、99勘探线之间。C2号矿体沿走向延伸约1 500m，东北端位于骡子凹一带，西南段位于小路沟，东端延伸出矿区外，走向约310°，倾向北东，倾角66～86°。工程见矿厚度4.58～20.09m，平均11.69m，矿体沿倾向最大延深147.35m，矿体厚度较稳定，厚度变化系数为49.08%。固定碳含量4.78%～11.01%，矿体品位较稳定，品位变化系数为 31.50%。

3.4 C4号矿体

C4号矿体为主矿体，位于矿区小路沟—熊山沟—小石人沟—大石人沟一带，呈北西—南东向展布，部分布于第215、195勘探线之间，呈似层状、脉状或大透镜状产出，矿体产状整体较稳定，基本与地层产状一致。C4号矿体沿走向延伸约1 760m，东端延伸出矿区外，走向300°左右，倾向南西，倾角61～87°。工程见矿厚度4.53～11.65m，平均7.26m，固定碳含量2.99%～13.15%，平均品位达7.28%。矿体沿倾向最大延深155.83m，矿体厚度较稳定，厚度变化系数为39.43%。

3.5 C6号矿体

C6号矿体也为主矿体，位于矿区熊山沟—大石人沟—小石人沟—程沟一带，呈北西—南东向展布，部分布于第215、201勘探线之间及两侧。C6号矿体沿走向延伸约1 500m，走向约300°，倾向南西，倾角55～85°；矿体规模为大型。工程见矿厚度4.62～18.16m，平均8.38m。固定碳含量4.04%～11.01%，平均品位约8.69%。矿体沿倾向最大延深131.91m，矿体厚度不稳定，厚度变化系数为53.36%。

4 矿石质量

区内矿石类型简单，为片麻岩型晶质鳞片状石墨矿石，地表矿石较疏松，为风化、半风化矿石，深部钻孔矿石致密坚硬，为原生矿石。

4.1 矿石矿物成分

矿石矿物为石墨(3.1%～16.97%)(图2)。另外根据X-射线衍射和光学显微镜观察结果，矿石中脉石矿物成分比较简单，主要有方解石、石英、钾长石、白云母、绿泥石、透辉石、透闪石，少量的石榴子石等，这些矿物在矿石中约占90%，金属矿物主要有黄铁矿(图3)，磁铁矿和少量褐铁矿。

图2 石墨镜下分布状态

4. 2 矿石结构、构造

4.2.1 矿石结构

(1)鳞片状结构：石墨呈鳞片状分布在脉石矿物粒间呈定向分布(图2)。

(2)条带状结构：石墨与脉石矿物互层成条带状产出。

(3)包含结构：细粒的石墨晶体在石英、长石中呈包体，石墨分布没有规律(图3)。

图3 镜下黄铁矿与石墨共生

(4)揉皱状结构：石墨、脉石矿物受后期构造变形作用发生揉皱。

(5)半自形粒状结构：黄铁矿、磁黄铁矿呈半自形分布在脉石矿物中(图4)。

图4 片麻状(a)及条带状(b)石墨

4.2.2 矿石构造

(1)片麻状构造：当矿石中黑云母等片状矿物含量高时，片麻状构造比较明显(图4a)。

(2)条带状构造：石墨与脉石矿物呈条带状产出(图 4b)。

(3)浸染状构造：石墨、黄铁矿呈星散浸染状分布在脉石矿物中。

4.3 矿石的工艺性质及特征

晶质(鳞片状)石墨的片度不同，其工业用途及经济价值相差较大。为了解区内石墨矿的鳞片大小，本次普查取了100个岩矿样，按-100目(＜0.147mm)、100 目～ 80 目 (0.175)、80 目～ 50目(0.287)、+50目四个目级在镜下测定矿石中石墨片度，矿石样品中正目(+100目)石墨含量平均52.54%。各目级所占百分比见表1。

5 矿床成因及找矿标志

5.1 矿床成因

本区的石墨矿体(层)赋存在秦岭群雁岭沟组(Pt1y)地层中，主要含矿岩性为角闪斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩、含石墨片麻岩、大理岩等，是一套典型的变质岩系含矿建造[3]。原始岩性组合为含碳砂泥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[4]。片麻岩系与大理岩系呈频繁夹杂或交互出现，反应沉积环境为振荡作用比较频繁。大约2 200Ma前，碳酸盐岩在大陆边缘稳定的海湾环境中沉积下来，在1 000Ma左右，受板块构造的影响，发生了大规模的区域变质作用。矿石中脉石矿物组合为长石、石英、黑云母等，石墨呈鳞片状分布于脉石矿物颗粒之间，沿片麻理出现，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。值得指出的是，形成具有工业价值的石墨均与钙质石墨片岩有关，这可能暗示了粘土质在石墨形成过程中的重要作用[5]。

表1 石墨矿片度(长径)统计结果 (单位：%)

由于后期构造作用及以钾化、硅化为主的混合岩化作用，致使石墨晶片随脉石矿物颗粒增大过程中，亦再生增大，并进一步迁移富集。

综上所述，本区石墨矿床成因类型为沉积变质矿床，并具有后期热液叠加富集特征。

5.2 找矿标志

含碳建造—雁岭沟组(Pt1y)地层为本区石墨矿直接找矿层位，含石墨片麻岩与大理岩交互出现，并由挤压破碎及轻微混合岩化地段，为成矿有利部位。同时，区石墨矿体受褶皱构造控制，矿体厚大部位往往位于向斜的轴部和背斜的两翼[6]，为成矿有利部位。

6 找矿前景

本区位于河南省两大石墨成矿带之一的秦岭—大别山褶皱系北秦岭朱阳关—柳泉铺石墨成矿带上。该石墨矿带分布面积较广，呈北西西—南东东向展布，矿带总长100km以上，南北宽4～8km，在秦岭褶皱带朱阳关—夏馆大断裂带两侧，石墨矿化较好，主要分布在西峡、内乡、镇平等县境内[1]。区内石墨矿的控矿因素主要为原岩建造性质和变质作用。该类型矿床(点)目前已发现约80处，其中大中型矿床10余处，其中主要有：西峡县横岭石墨矿(大型)、干脚沟石墨矿(中型)、后湖石墨矿(大型)、独埠岭石墨矿(大型)、彪池石墨矿(中型)，镇平县小岔沟石墨矿(大型)等。显示了该区是豫西南重要的石墨矿成矿区带，成矿地质条件优越，石墨矿找矿前景良好。矿区发现的8个工业矿体，预估资源量(333)+(334)?石墨矿物量达到195万t，达到大型。随着勘查程度的不断深入，本矿区找矿前景很大。