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辽宁宽甸杨木杆一带石墨矿地质特征及成因分析

出处:论文网
时间:2017-09-09

辽宁宽甸杨木杆一带石墨矿地质特征及成因分析

  中图分类号:TM73 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)17-0056-02

  本文从矿区地层、岩石、构造、矿床特征等方面探讨该矿区石墨矿床的成矿物质来源,形成机理和成因类型,总结找矿标志。

  2013年―2015年,应探矿权人委托,我们作为勘查单位对宽甸杨木杆石墨矿区进行勘查。笔者系统地研究了宽甸杨木杆石墨矿典型矿床,通过对该矿床的研究,采用最新的成矿理论,最新的研究成果,对该区原有地质资料进行重新梳理,对成矿层位进行重新确认,对典型矿床的构造背景、物质来源、成因机制等进行研究,确定了杨木杆石墨矿矿床成矿要素和成矿模式,利用该模式对石墨矿床成矿预测及找矿开采都具有十分重要的意义。

  一、 矿区地质概况

  勘查区位于宽甸县东南直线距离36公里,行政区划隶属于大西岔镇所辖,测区西北距丹(东)集(安)公路20公里,有乡村公路与其相连,交通比较方便顺畅。

  工作区大地构造单元属中朝准地台(Ⅰ)胶辽台隆(Ⅱ)营口-宽甸台拱(Ⅲ)东南部 。位于辽东裂谷东部中央凹陷之上,鸭绿江断裂带北西部上盘,虎皮峪-红石砬子复背斜东端。区内地层因区域变质作用及混合岩化而复杂,主要为下元古界辽河群地层及辽河期混合花岗岩为主,区域构造多复式褶皱、断层等,脉岩较为发育。

  区内已知的开采矿种有硼矿、铁矿、滑石矿、石棉矿、黄铁矿、重晶石矿、菱镁矿、理石矿、铅锌矿和铜矿等。各矿种的分布均与辽河群地层有关,其中理石矿、滑石矿、石棉、菱镁矿产出于大石桥岩组;硼矿、铁矿、重晶石、铜矿均产出于里尔峪岩组地层;石墨矿产出于高家峪组地层之中。就周边成矿条件来看本地区高家峪岩组地层中普遍含石墨,石墨多呈显晶质,片晶大小不等,石墨鳞片状在各种变-浅粒岩中呈条带分布,局部稍富集,目前没有发现明显的富集规律,但是根据勘查的结果来看,石墨矿多易于在背斜构造的核部或者转折端富集, 富集后的石墨矿体似层状, 实际多为条带状,连续性一般。

  二、 矿床地质特征(矿体特征及矿石质量)

  2.1 矿层特征

  杨木杆石墨矿为一中型矿床,矿床类型属于区域变质型晶质石墨矿床,矿体主要赋存于下元古界辽河群高家峪岩组一、二段地层中。通过地表槽探及深部钻探工程控制,共发现19条矿体,其中仅对规模较大的15条进行了资源储量估算。石墨矿体倾向北东为主,倾角缓-陡多变。石墨矿体断续最长者可达 717m,实际矿体最长者可达623m,控制斜深最大者可达 480m。矿体主要岩性为含石墨黑云变粒岩、含石墨斜长角闪岩等。近矿围岩为黑云变粒岩、斜长角闪岩、花岗伟晶岩、煌斑岩、大理岩等,厚度数米―十余米,与矿层呈渐变过渡关系。矿体中有时见多种夹石,多为成矿原岩中石墨含量较低或不含石墨的黑云变粒岩,斜长角闪岩、花岗伟晶岩和煌斑岩等。

  2.2 矿石特征

  2.2.1 矿石类型

  杨木杆石墨矿为区域变质型晶质石墨矿石,以片麻状、鳞片浸染状矿石为主,极少数为块状,斑点状构造。

  片麻状、鳞片浸染状矿石几乎占矿区资源总量的全部。主要可分为以下3种自然类型:

  (1) 变粒岩型石墨矿石

  为主要矿石类型,约占整个矿区总资源储量的80%以上。各段均有产出,其中里尔峪岩组一段和高家峪组最为发育。岩石种类复杂。岩石为块状构造、条带装构造,细粒等粒它形半自形粒状变晶结构、交代结构及少量斑状结构。该岩类可以根据长石种类与石英含量分为斜长变粒岩、微斜变粒岩及二长变粒岩三个亚类。里尔峪岩组变粒岩中的暗色矿物以黑云母、角闪石、电气石为主,高家峪岩组地层中的变粒岩中主要的暗色矿物为黑云母,偶见角闪石。此类岩石中高家峪组普遍含石墨,部分地段富集成矿。高家峪组为该区石墨矿床赋存的最主要岩组。变粒岩原岩多为火山-沉积岩。

  成分主要以粒状石英为主,其次是白云母、石墨、褐铁矿、硅线石、黄铁矿等。石英含量约占60-70%,石墨、褐铁矿约各占10%,黄铁矿2-4%,白云母、硅线石等约各占5%。该矿石石墨的特点是片度较小,相对片厚较大,镜下呈短片状,并有一定数量的石墨呈粒状,石墨在矿石中呈浸染状分布。石墨片多数不规整,多在石英颗粒之间。

  (2) 混合质片麻岩型石墨矿石

  主要发育在矿层底部,深部变薄或尖灭。此类矿石约占矿区总资源储量的14%~17%。

  矿石为鳞片变晶结构,片麻状、条带状、眼球装构造。矿物成分:斜长石20%,为更-中长石、中拉长石,有的被钾长石交代,普遍被绢云母或后期碳酸盐岩矿物交代;石英20%,粒状,多呈残留体、条带状集合体;黑云母10%;石墨8%~15%,多与黑云母间隔重复出现,有的石墨晶体间隙有碳酸盐岩或金属矿物,极少量石墨分布与石英、长石之间。石墨晶体平直,少数弯曲。

  (3) 碎裂岩型石墨矿石

  主要沿走向断裂带、层间挤压构造带分布,此类矿石较多是碎裂岩,具有不同程度的压碎,一般原岩成分及结构保留较清楚,石墨鳞片呈弯曲状,局部碾成粉末。在应力集中的断裂面附近出现糜棱岩、千枚岩,其中石墨大都演变为隐晶质粉末,无工业意义。该类矿石仅占矿区资源储量的3%左右。

  2.2.2 矿石质量特征

  (1)矿石物质组成

  矿石中矿石矿物包括石墨、黄铁矿、磁铁矿,其中,石墨呈鳞片状,不透明,断续方向性分布,定向排列,片径为0.1-0.2mm。石墨集合体表现为片状构造。矿石中的石墨具及显著的双反射和极强的非均质性,反射率低,硬度低。   矿石中脉石矿物有石英、透辉石、透闪石、钾长石、钠长石、白云母、绿泥石、斜长石、黑云母、方解石及碳酸盐等。

  (2)矿石中化学成分

  本次工作主要对有益元素石墨(C固)进行了化验分析。经统计,矿石中石墨含量一般为1.50%―7.50%。轻微混合岩化品位增高,强烈混合岩化品位降低。原生石墨矿石中,硫含量一般为2%-5%,最高6.85%。含硫矿物中,磁黄铁矿占60%,黄铁矿占40%,多沿片理呈不规侧脉状或团块状分布,局部可见磁黄铁矿沿石墨解理裂隙充填交代。矿石中TiO2 含量0.50%-0.70%,个别样品>1%。矿石中亲硫元素(Cu,Mo,Pb,Zn)总量与固定碳含量呈正向相关关系,相关系数0.994。

  三、 矿床成因及找矿标志

  1、 成矿地质条件分析

  工作区大地构造单元属中朝准地台(Ⅰ)胶辽台隆(Ⅱ)营口-宽甸台拱(Ⅲ)东南部。位于辽东裂谷东部中央凹陷之上,鸭绿江断裂带北西部上盘,虎皮峪-红石砬子复背斜东端。区内地层因区域变质作用及混合岩化而复杂,主要为下元古界辽河群地层及辽河期混合花岗岩为主,区域构造多复式褶皱、断层等,脉岩较为发育。区内多期次的构造形式使区内构造表现为复杂多样性。矿区位于鸭绿江断裂中部以西,辽东古裂谷内,区内下元古界辽河群地层发育,混合岩化作用较强,构造较为发育,区内主要构造类型为断裂构造和褶皱构造,部分断裂构造可能沿褶皱核部构造应力方向发育,但主要的断裂构造均与褶皱轴方向相切。

  区域地层仅出露下元古界辽河群及新生界第四系,其中被称之为含硼岩系的里尔峪(岩)组分布广泛,其次为大石桥(岩)组及高家峪(岩)组。区内石墨矿体赋存于下元古界辽河群区域变质岩中,主要为里尔峪组和高家峪岩组产出,其次为大石桥岩组,岩性以区域变质成因的含石墨变粒岩、浅粒岩、钙硅酸盐为主,其次为片岩、大理岩、片麻岩、混合花岗岩。其原岩主要为碳质钙质―白云质泥灰岩、粘土岩、砂岩、细碧玄武质火山沉积岩及凝灰岩,其次为海相钾角斑岩、石英角斑岩、角斑岩及凝灰岩、英安质凝灰岩及含碳质粘土石灰岩-粘土质白云岩。

  根据矿区内变质岩岩性特征,其变质岩相以铁铝榴石角闪岩相中的十字石-蓝晶石亚相为主。矿区内变质作用为区域变质作用、混合岩化作用。经地表槽探和深部钻探工程揭露,矿体近乎成层产出,矿体主要岩性为含石墨黑云变粒岩、含石墨斜长角闪岩等。近矿围岩为黑云变粒岩、斜长角闪岩、花岗伟晶岩、煌斑岩等。矿体中有时见多种夹石,多为成矿原岩中石墨含量较低或不含石墨的黑云变粒岩,斜长角闪岩、花岗伟晶岩和煌斑岩等。

  2、 石墨矿床成因分析

  杨木杆石墨矿床主要是变粒岩型混合岩化晶质石墨矿床,形成石墨矿床的条件:① 碳元素的富集;② 较高的温度、压力;③ 还原环境。根据目前研究,晶质石墨的碳质主要来源于沉积岩中的有机物,有机质是随着含泥的钙镁质同生沉积的,并形成富含有机质岩石,为晶质石墨矿床的形成提供了物质基础。区域变质的持续作用,温度、压力,应力的不断增大,变质作用阶段深入,碳质由原来土状过度为结晶鳞片状。混合岩化作用强烈,石墨发生重结晶,并形成大鳞片状。但由于脉体物质增多,也造成晶质石墨的分散、贫化;若混合岩化作用太弱,结晶鳞片又太小,也无大的经济价值;因此混合岩化中等程度为佳。

  下元古界辽河群在杨木杆一带广泛发育,区内石墨矿体赋存于下元古界辽河群区域变质岩中,矿体形态比较简单,呈层状、似层状、透镜状。因此区内的石墨矿床的成因类型应属区域变质成因的变质层控矿床。

  区域变质作用使碳质结晶为鳞片状,混合岩化、变质程度及外部条件适合,原岩碳质含量较高都为该矿床的形成提供了优势条件,提高了石墨矿的工业价值。由此可见,该区是寻找晶质石墨矿床的有利地区。

  3、 找矿标志

  (1)辽河群高家峪岩组是寻找该类型石墨矿床的主要赋矿层位。

  (2)主要通过地质填图,寻找和发现高家峪岩组,以高家峪岩组各种含石墨地层为找矿靶区, 再辅以地表槽探工程和适当的深部钻探工程来追索和寻找矿体。

  (3)该区中-低阻或高极化率地质体是间接找矿标志。

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