河南魯山縣水底溝石墨礦床地質特征及成因淺析

王紀平，于吉林，李永良，徐德潮，張 磊，宋 鵬

（中國建筑材料工業地質勘查中心河南總隊，河南 信陽 464000）

河南省魯山石墨礦化帶自西馬樓經石坡頭、竹園、水底溝、背孜櫻桃莊、石板河至拉臺一帶，長約28km，寬數百米至千米的范圍內均有石墨礦分布。查明該地區石墨礦床的成因及分布規律對礦區外圍的石墨礦勘查具有重要意義。

通過對水底溝晶質石墨礦開展勘查工作，從地層、構造、含礦巖系、礦體特征、礦石結構構造等方面有了認知，結合前人研究成果，本文總結了該礦的地質特征，初步分析了礦床成因，指出了石墨礦體的找礦標志。

1 區域地質概況

礦區大地構造位置位于華北地臺南緣華熊臺緣坳陷，崤山—魯山拱褶斷束。地層區劃屬華北地層區豫西分區澠池—確山小區。區域構造呈北西—南東向延伸，向西北收斂，向東南張開展寬的波狀撓曲狀態。區內地層有中太古界太華群、中元古界熊耳群、汝陽群。

區域內主要以背孜—岳村倒轉背斜為主體構造，主要見于斷裂兩側，其他褶皺構造不發育。斷裂構造較發育，主要為北西向斷裂，規模較大，其次為北東向斷裂，尚有不甚發育的近東西向和近南北向兩組斷裂，規模很小。區域中部出露一些閃長巖脈、花崗巖脈、偉晶巖脈、石英脈等小規模的巖脈。

2 礦區地質特征

2.1 礦區地層

出露地層從老到新主要為中太古界太華群鐵山嶺組(Ar2t)、水底溝組(Ar2s)、雪花溝組(Ar2x)變質巖，在河床及溝谷有第四系地層分布，地質簡圖見下頁。

2.1.1 鐵山嶺組

分布于礦區東北部邊緣。巖性以黑云斜長片麻巖和角閃斜長片麻巖為主，斜長角閃片麻巖次之，夾少量含角閃石二長片麻巖、石榴角閃巖和斜長角閃巖，局部夾磁鐵石英巖及磁鐵礦。

2.1.2 水底溝組

13例急性腦卒中患者各個時間段治療發病越早到療效越好，致殘率越低。并且不需要長期治療。三到五個療效治愈，并發癥患者除外。需要康復36例患者，完全康復4例，病情改善26例其中需要治療肌力增加7例，無效3例，3例放棄治療，急性期1例死亡因年齡87歲，心臟，肺臟退形改變，心衰死亡。

分布于礦區中部，為石墨礦賦存層位。該組地層的巖石主要為含石墨透輝斜長片麻巖、含石墨黑云斜長片麻巖、含石墨斜長片麻巖、含石墨透閃斜長片麻巖、角閃斜長片麻巖、斜長角閃片麻巖、大理巖、含石墨透輝(透閃)石大理巖、含石墨大理巖，夾有蛇紋石化大理巖、石英大理巖等，局部地段分布有少量斜長變粒巖、斜長角閃巖。石墨礦體賦存于各類含石墨片麻巖中。

水底溝晶質石墨礦區地質簡圖

2.1.3 雪花溝組

分布于礦區南部，該層上部為灰褐色、灰黃色黑云斜長片麻巖、斜長角閃片麻巖、黑云角閃斜長片麻巖、含石墨輝石斜長片麻巖；中部黑云角閃斜長片麻巖含石榴石斜長片麻巖、條帶狀混合巖、混合花崗巖；下部斜長角閃片麻巖、角閃二長片麻巖，含角閃石二云斜長片麻巖。

2.2 礦區構造

礦區構造多是隨背孜街—岳村倒轉背斜的形成而同期生成，以斷裂為主，褶皺不發育。斷裂對礦體破壞不大，僅使礦體產生很小的錯斷。

2.2.1 褶皺

南坡根向斜：位于礦區最南部南坡根一帶，為鐵山嶺向斜西延部分。長度＞1km，軸向北東，北東端揚起，樞紐向南西傾伏，核部及兩翼均為水底溝組地層，北翼地層傾向南、南東，傾角70～ 80°，南翼地層傾向北、北西，傾角42～ 55°。該向斜使礦區最南部大理巖和片麻巖地層發生不同程度褶曲。

喬莊背斜：位于礦區南部喬莊一帶，為喬莊—許家溝背斜的傾伏端。長度＞1km，軸向近南北向，褶皺北端揚起，樞紐向南、南南西傾伏，核部為蕩澤河組地層，兩翼為鐵山嶺組及水底溝組地層。西翼地層傾向南西，傾角45～ 65°，東翼地層傾向東、南東，傾角35～ 60°，傾伏端產狀傾向南，傾角55～75°。該背斜使礦區南部喬莊一帶地層走向由北西折向北東。另外，礦區局部地段片麻巖中發育有小型的背、向斜構造，在斷裂帶及其兩側，見有揉皺和小型牽引褶皺。礦區北部褶皺構造不發育，主要見于斷裂兩側，規模很小，表現為巖層的局部彎曲。由于北西向構造應力作用大小不同，加之石墨的易滑動性，礦區巖層、礦體沿走向和傾向表現出不同程度的彎曲。

2.2.2 斷裂

F2：位于礦區銀貨溝一帶。長度＞600m，呈向西突出的弧形彎曲，斷裂走向近南北，傾向220～290°，局部北傾，傾角52～75°。破碎帶寬3～4m，角礫巖呈次楞角狀、次圓狀，斷面有擦痕。該斷裂錯斷礦體及水底溝組地層，東盤向南錯動，斷距約120m。為張扭性斷裂。

F3：位于礦區南部小樂壇—東三岔口。斷裂長900m，走向北東，呈“S”形彎曲。 斷裂附近巖石破碎凌亂，斷面傾向178°，傾角70～81°。該斷裂將礦體及水底溝、鐵山嶺、蕩澤河組地層錯斷，南東盤向南西方向錯動，斷距約170m。為扭性斷裂。

2.3 巖漿巖

礦區巖漿巖不發育，為一些小規模的巖脈，主要有花崗偉晶巖脈、安山巖脈及一些小的石英脈等，脈體內外未發現礦化蝕變現象。

3 礦體地質特征

3.1 礦體形態、產狀、規模

石墨礦體賦存于太華群水底溝組中，礦體呈似層狀、透鏡狀，沿走向和傾向局部有分枝復合現象，產狀與地層產狀一致，傾向一般190～245°，傾角一般55～80°，局部直立或倒轉。含礦巖石為各類含石墨斜長片麻巖，礦體與大理巖關系較為密切，規模較大的礦體多靠近大理巖。主要礦體特征見表1。

表1 主要礦體特征

3.2 礦石類型

該區石墨礦為片麻巖型晶質石墨礦。根據礦石礦物組合不同，礦石類型可分為黑云斜長片麻巖型晶質石墨礦、透輝斜長片麻巖型晶質石墨礦、斜長片麻巖型晶質石墨礦、透閃斜長片麻巖型晶質石墨礦、角閃斜長片麻巖型晶質石墨礦，前兩種為主要類型。

根據礦石特征看出，粒度較粗者因遭受有混合巖化作用，石墨片徑增大且富集成塊，混合巖化及熱液作用促使局部石墨聚集成斑塊狀。因而，構成主要的工業礦體。

3.3 礦石特征

礦石礦物為石墨，另外有少量黃鐵礦、褐鐵礦等。石墨呈銀灰色，晶質鱗片狀，片徑0.01～1.725mm，多呈單晶，部分呈聚晶或連晶產出，且晶體多有彎曲、撓曲，鱗片長軸定向，略平行片麻理方向出現，分布較均勻，局部富集成條帶或條紋狀分布。石墨鱗片質軟，手摸有滑感，黑色污手。

礦石結構為鱗片狀、柱粒狀變晶結構，局部為碎裂結構，礦石構造為片麻狀構造，局部呈塊狀、條帶狀構造。

4 礦床成因及找礦標志

4.1 礦床成因

本區礦石以含透輝石的片麻巖型石墨礦為主，石墨碳質來自碳酸鹽礦物，碳酸鹽在區域變質過程中形成大理巖，同時釋放出大量CO2，其CO2在復雜的物理化學條件下分解成一定數量的游離碳，在后期變質作用不斷增強下，其游離碳及原來的石墨晶體發生交代和重結晶作用，致使石墨鱗片富集和增大。經過長期復雜的變質作用形成現在的石墨礦體，成礦要素分析見表2。

4.2 成礦模式

本區石墨礦床成因類型為沉積變質型礦床，經過分析可劃分為以下三個階段。

(1) 沉積成巖階段：太古代在淺海穩定的沉積環境中，泥沙質、半粘土質、粘土質及含有機碳的泥灰質、富鎂碳酸鹽形成有序的沉積，在成巖過程中有機質發生分解、遷移，使碳質成分發生相對富集，出現某些含碳成分較高的巖段。

(2) 混合巖化作用階段：混合巖化的重結晶作用，使片麻狀礦石中石墨鱗片片徑加大(粗大)，混合巖化的重熔作用，使部分碳質遷移，形成石墨脈；重熔作用產生的長英質脈體注入石墨片麻巖之片麻理中，引起近脈壁兩旁石墨鱗片粗化。

表2 魯山地區晶質石墨礦區域成礦要素

(3) 區域變質作用階段：在中、高區域變質作用過程中，碳質組分發生了自組織作用和重結晶作用，并相對集中，形成含石墨片麻巖及具有一定層位分布的不同品級的石墨礦床。

4.3 找礦標志

區內石墨礦均分布在中太古界太華群的水底溝組地層中，層位連續穩定出現，所以可將其作為區域找礦標志。

該區含礦巖系內碳酸巖走向延伸長度較大，且較穩定出現，一般位于為石墨礦體的底板附近，碳酸巖鹽中一般也含有少量石墨，與石墨礦體具有同期性及同源性。所以大理巖、含石墨透輝斜長片麻巖可作為直接找礦標志。