福建老鷹山礦區石墨礦床特征及成因

張蔚語

(福建省 196煤田地質勘探隊,福建 沙縣 365500)

福建老鷹山礦區石墨礦床特征及成因

張蔚語

(福建省 196煤田地質勘探隊,福建 沙縣 365500)

福建老鷹山礦區石墨礦主要賦存于二疊系童子巖組一段 (P1t1)地層中,屬隱晶質石墨礦,其產狀總體呈層狀、似層狀及透鏡狀分布。一層穩定可采,局部二層至三層可采,石墨礦固定碳含量較高,達到工業品位以上,礦石質量相對較好。區內花崗斑巖較發育,為煤層變質成為石墨礦提供了熱液來源。經過分析認為,礦層為煤層受熱液變質作用形成,其成因類型為接觸變質型,應屬于后期熱液接觸變質層控礦床。

石墨礦;特征;成因;老鷹山;福建永安

0 引 言

老鷹山礦區石墨礦位于永安市正東方位 32km處,隸屬福建省永安市槐南鄉管轄。礦區有鄉鎮至各村的水泥路相通,交通條件好。

1 區域與礦區地質特征

1.1 區域地質

礦區處于政和—大埔北北東向斷裂帶附近,巖漿活動強烈。同時,該區及周圍為煤系地層暴露或半隱伏區,周圍已有煤礦開采,具備較好的含煤條件。為石墨礦的形成提供了物源和熱源。

1.2 礦區地層

礦區出露的地層從老至新有：石炭系下統林地組 (C1l)、石炭系上統船山組 -二疊系下統棲霞組(C3c-P1q)、二疊系下統童子巖組 (P1t)、上統翠屏山組 (P2cp)及中生界侏羅系長林組 (J3c)及第四系(Q)。

礦區由于侵入巖發育,巖石蝕變強烈,化石基本不可見,根據鄰近礦山地質資料,區內主要含礦層位應為二疊系下統童子巖組第一段 (P1)。一層至三層可采,均為薄煤層。

1.3 巖漿巖

本區巖漿侵入活動強烈,礦區南東部出露一系列呈脈狀的酸性巖脈,巖性主要為石英斑巖 (λ π)。根據鉆孔揭露,礦區深部巖漿巖發育,幾乎孔孔有見,主要呈脈狀侵入,單層厚度可達數十米,圍巖蝕變強烈,造成煤層的強烈石墨化。大致可分為兩期,早期沿 F0斷層侵入,發育在船山組 -棲霞組灰巖中,二期沿 F1斷層侵入,發育在 F1與 F2斷層之間,穿過童子組、翠屏山組砂巖、粉砂巖,巖漿巖根據鏡下鑒定均為花崗斑巖,上部為長林組凝灰質砂礫巖覆蓋,地表未見出露 (圖 1)。

1.4 地質構造

礦區位于廣平倒轉向斜西南部轉折端的南西側,屬倒轉向斜的正常翼的西翼,構造相對較簡單。

區內地層總體為中緩傾角的向斜構造,局部呈舒緩波狀起伏。軸向北北西,向南南東傾伏,兩翼傾角較緩,約為 15°～30°,局部略陡。

區內斷層較發育,主要為北東向的緩傾角的滑脫斷層,局部呈北北東向。此外發育一條近南北向陡傾角的正斷層。主要有 F0、F1、F2和 F4。(圖 1、圖 2)。

圖1 礦區地質略圖

圖2 礦區 8線剖面略圖

2 礦體地質特征

2.1 礦體形態、產狀及規模

礦區內石墨礦體共有 3個礦層,礦體均賦存于二疊系童子巖組一段 (P1t1)地層中。礦體主要位于礦區中、東部巖后壟一帶,礦體產狀與圍巖地層層理產狀一致,為中緩傾角的向斜構造,局部呈舒緩波狀起伏。軸向北北西,向南南東傾伏,兩翼傾角較緩,約為 15°～30°,局部略陡。礦層由碳質泥巖或煤層受熱液變質作用形成的,礦石類型屬隱晶質石墨礦。總體呈層狀、似層狀、帶狀及透鏡狀分布,具有膨脹收縮現象。礦體具擠壓特征,產生片理化,局部夾有透鏡狀碳質泥巖,頂板為細粉砂巖,局部見高碳泥巖,底板為灰色細粉砂巖或細砂巖。沉積圍巖普遍具硅化、空晶石角巖化和紅柱石角巖化等熱液蝕變。含礦層位中可見石墨礦化層一至數層,一層可采,局部二層至三層可采,已揭示可采厚度 0.78m～1.07m,地表未見出露,為隱伏礦床。鉆孔 ZK402、ZK403、ZK405,ZK801、ZK802、ZK803和 ZK805均有揭露,其中 ZK403和 ZK405見兩層可采。

2.2 礦石質量特征

本次基本分析項目為 ：Mad、Ad、Vad、FCd、Std,多元素分析項目主要為 SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O、SO3、TiO2(表 1)。

表1 礦區石墨礦分析測試成果表

從以上分析結果可以看出,礦區石墨礦固定碳(FCd)均大于 76%,平均含量為 80.09%;礦石有益成分全部達到工業指標要求,其有害雜質含量均在允許范圍內,礦石質量相對較好。

2.3 礦石結構、構造及礦石類型

礦石由隱晶及微晶石墨鱗片構成集合體,以隱晶石墨為主,呈鐵黑色或銀灰色,塊狀,局部呈土狀、碎塊狀或鱗片狀,條痕灰黑色,硬度為 1,具滑感、染手。共生礦物有石英、粘土礦物、黃鐵礦及紅柱石、堇青石、夕線石、黑云母等。

礦石結構：隱晶質、微、細晶鱗片狀結構。

礦石構造：礦石外觀呈塊狀、碎塊狀或粉末狀構造。

2.4 圍巖蝕變

受侵入巖體影響,礦區內圍巖蝕變有矽卡巖化、硅化、綠泥石化及與熱變質作用有關的角巖化、大理巖化、石墨化等,局部見鉛、鋅礦化現象。

3 石墨礦床成因分析

中國目前已知的具有工業價值的石墨礦床按其成因可分為：區域變質型石墨礦床、接觸變質型石墨礦床以及巖漿熱液型石墨礦床 3種類型。

3.1 石墨的形成條件

據實驗,用無煙煤在電爐中隔絕空氣加熱至2 500℃可獲得工業石墨;用煙煤與 CaF2混入硅酸熔融體中,然后緩慢冷卻也可形成六方板狀石墨晶體。這說明石墨可在碳濃度很高和相當高的溫度下還原而成。因此,石墨的形成至少需要 2個條件：一個是碳的來源,另一個是熱源。礦區內具備石墨礦形成首要的 2個條件：一是煤系地層中含高碳質的煤層,二是巖漿巖發育。

3.2 成礦母巖

礦區東部為一套海陸相交互相的含煤巖系。由砂巖—粉砂巖—泥巖及煤組成的,韻律十分明顯,并常見鐵質結核及砂巖透鏡體,三分性明顯,可劃分下、中、上 3個巖性段。下、上段為含煤段,下段含煤性較好。中段為海相泥巖、粉砂巖夾細砂巖,常含黃鐵礦及鈣質結核。本組是區內重要的經濟底層 (即福建省主要含煤地層),與下伏船山組—棲霞組呈斷層接觸。

本區主要保留下段地層,即童子巖組一段(P1t1)地層,巖性主要為深灰、灰黑色薄—中厚層狀細砂巖 (硅化強烈)、細粉砂巖 (角巖化強烈)及煤層(石墨化強烈),次為粗粉砂巖、砂質泥巖,硅質膠結,水平層理發育。

該層位即為本區石墨礦的成礦母巖,煤層為石墨的形成提供了豐富的碳質。

3.3 巖漿熱液改造

前述區內巖漿巖體發育,據鉆孔揭露及巖礦鑒定,礦區侵入巖主要為花崗斑巖 (或二長、長石斑巖),為中、酸性巖。巖性呈灰夾淺灰綠色,斑狀結構,基質為顯微文象結構,斑晶由斜長石、石英和黑云母組成,自形粒狀,巖石具弱蝕變,以碳酸鹽化為主,次為絹云母化。局部見黃鐵礦散晶分布。巖體常沿向、背斜軸部或斷層等構造有利部位侵入,上覆翠屏山組 (P2cp)或長興組 (P2c)地層為其蓋層,封閉條件良好,熔融巖漿的高溫不易擴散,為石墨礦的形成提供熱源保證。花崗巖多與圍巖呈齒狀或枝叉狀侵入接觸,由于巖體侵入熱力影響和褶皺斷裂機理的聯合作用,促使巖體兩側外接觸帶的地層變質,靠近巖體的無煙煤變質成石墨,形成隱晶質石墨礦床。

3.4 石墨礦床的接觸變質特征

接觸變質型石墨礦床是中國石墨礦床中較主要的工業類型。此類礦床是由于巖體侵入煤系地層引起煤層接觸變質而成。其特征主要有：侵入巖體一般為酸性或中、酸性花崗巖、閃長巖。受變質的煤層一般為優質無煙煤,煤巖性質多屬鏡煤質亮煤類型;礦體呈層狀、似層狀、帶狀及透鏡狀分布;礦石品位一般較高,固定碳含量多為 60%～80%,高者可達90%以上。

巖礦鑒定結果表明：礦區內主要侵入巖為花崗斑巖,為中、酸性巖。鄰近礦區煤層為灰黑色—鋼灰色,煤巖類型為半暗—半亮型,以粉粒狀塊煤、粉狀煤為主,夾條帶狀塊煤。屬中灰、特低—低硫、低磷、中等發熱量無煙煤。礦體總體呈層狀、似層狀、帶狀及透鏡狀分布。礦石外觀呈塊狀,局部呈土狀、碎塊狀或粉末狀,由隱晶及微晶石墨鱗片構成集合體,以隱晶石墨為主,共生礦物有石英、粘土礦物、黃鐵礦及紅柱石、堇青石、夕線石、黑云母等。區內礦石品位均大于 76%,最高達 85.01%。礦區石墨礦床特征與接觸變質型石墨礦床的特征基本一致。因此,礦區石墨礦床應為接觸變質成因。

4 結 語

①老鷹山礦區位于政和—大埔斷裂帶附近,巖漿活動強烈,根據鉆孔資料表明區內花崗斑巖發育,主要沿斷層侵入,造成部份地層受熱變質。

②礦區為煤系地層半暴露區,其童子巖組一段含煤地層保存較好,可見一至數層可采煤層賦存。根據取樣分析,煤層均已石墨化。因此,該段地層為石墨礦的礦源層。

③通過分析認為,礦區石墨礦為二疊系下統童子巖組一段地層中的煤層受后期巖漿熱液的接觸熱變質而形成,具備接觸變質型石墨礦床的特征,屬于后期熱液接觸變質層控礦床。

④礦區礦石類型為隱晶質石墨礦,固定碳含量較高,均達到工業品位以上,質量相對較好。通過對該礦床的地質特征及成礦條件分析,對礦區及外圍尋找類似成因的礦床具有一定的指導意義。

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[5] 楊樹亮.福建省永安市南山煤礦 (雪程坑)資源儲量核實報告[R].福建省 196煤田地質勘探隊,2007.

Geological characteristics and genesis of graphite deposit in LaoyingshanMine in Fujian

ZHANGW ei-yu

(No.196 Coal Geological Party of Fujian Province,Shaxian 365500,Fujian)

The graphite deposit in LaoyingshanMine wasmainly occurred in the first part of Tongziyan Formation of Permian System(P1t1).Its occurrence was of generally stratified,stratoid and lenticular distribution.And the first layerwas stable and can bemined,and some of the second and third layerswere can bemined too.The contentof the fixed carbon in graphite mine was high above the industrial level,and the qualitywas relatively good.Granite-porphyrywas developed in the area;it provided the hydrothermal source for the coal seam for turning into graphitemine.Itwas concluded that the seam was formed by hydrothermalmetamorphism,and the genetic type should be the contactmetamorphic type,belonged to a late contactmetamorphic strata bound hydrothermal deposit.

Graphite mine;Characteristics;Genesis;Laoyingshan;Yongan,Fujian

P611

A

1674-3636(2010)04-0377-05

10.3969/j.issn.1674-3636.2010.04.377

2010-09-08

2010-09-29;編輯：陸李萍

張蔚語 (1967—),男,高級工程師,長期從事礦產地質勘查.