王立考

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心河北總隊(duì)，河北 保定 071051)

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

河北省赤城艾家溝南山石墨礦位于華北地臺(tái)北緣西段石墨成礦帶的東部，燕山臺(tái)褶帶宣龍復(fù)式向斜龍關(guān)穹褶束內(nèi)[1-2]。區(qū)內(nèi)出露地層主要為太古界及新生界第四系。區(qū)內(nèi)變質(zhì)作用為區(qū)域變質(zhì)作用，區(qū)內(nèi)構(gòu)造以斷裂為主，褶皺構(gòu)造主要表現(xiàn)為波狀褶曲，總體屬單斜構(gòu)造。巖漿巖不發(fā)育，主要以巖脈形式分布。礦區(qū)地質(zhì)圖見圖1。

圖1 艾家溝石墨礦地質(zhì)簡(jiǎn)圖

1.1 地層及巖石特征

區(qū)內(nèi)出露地層主要為太古界崇禮巖群艾家溝組(Ara)及新生界第四系(Q4)。地層產(chǎn)狀較緩，自下而上劃分出4個(gè)巖性層。各巖性層特征如下。

第1巖性層：為條帶狀混合巖夾少量斜長角閃巖。巖性穩(wěn)定，厚度＞25m，分布于該組下部，主要出露于礦段南部。與上部的石榴斜長角閃巖界線分明。

第2巖性層：為石榴斜長角閃巖，與上部的第3巖性層界線分明，厚度5～25m。

第3巖性層：為石墨(黑云)斜長變粒巖、含石墨石榴矽線鉀長變粒巖夾石榴斜長角閃巖。礦體賦存于本層。巖性分布不穩(wěn)定，在區(qū)域上呈透鏡狀，在礦段內(nèi)厚度變化也較大，最厚43m，最薄3.5m，一般厚度15～35m。

第4巖性層：為石榴斜長角閃巖夾不純大理巖。分布于礦段地層的最上部。不純大理巖呈透鏡體狀分布于石榴斜長角閃巖中。

1.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)構(gòu)造較簡(jiǎn)單。巖層總體呈單斜產(chǎn)出，傾向290～10°，傾角6～55°，且向深部變緩[3]。礦區(qū)西部發(fā)育1條規(guī)模較大的正斷層，出露長度1 076m，破碎帶寬3～5m，斷層面見明顯擦痕，兩側(cè)地層明顯錯(cuò)開。東南盤上升，西北盤下降。斷層走向北東，傾向300～315°，傾角50～65°。該斷層對(duì)區(qū)內(nèi)石墨礦體無影響。

1.3 巖漿巖

本區(qū)巖漿巖不發(fā)育，僅在礦段較遠(yuǎn)的西南部見兩條脈巖，寬約數(shù)米，長約數(shù)十米，呈北西方向展布，斜切地層，由于離礦體較遠(yuǎn)，對(duì)礦體沒有破壞作用。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦體特征

石墨礦體賦存于太古界艾家溝組，有2個(gè)石墨礦體。K1為主要礦體，K2分布于K1之上，為次要礦體。

K1礦體：礦體賦存于太古界艾家溝組的下部，礦體呈似層狀。因沖溝剝蝕礦體在礦區(qū)北部被切割斷開，大致呈北東—南西向展布，延伸長約440m，南北平均寬224m。礦體傾向一般為295～37°，傾角8～22°。礦體最厚為4.80m，最薄為2.00m，平均厚度為3.00m，礦體厚度沿走向及傾向變化不大。礦體平均品位為3.64%，變化系數(shù)為10%。預(yù)測(cè)礦石資源量(333)79.84萬t，礦物資源量(333)2.74萬t，占礦段總礦物量的85.6%。

K2礦體：分布于礦區(qū)中部，礦體賦存于太古界艾家溝組上部。礦體受風(fēng)化剝蝕僅在山頂處斷續(xù)出露。礦體呈似層狀產(chǎn)出，東西長約120m，南北寬100m。礦體傾向324～358°，傾角7～30°。礦體厚度為2.08～2.93m，礦體厚度沿走向及傾向變化不大，厚度變化系數(shù)為5%。礦體平均品位為3.38%，變化系數(shù)為2%。預(yù)測(cè)礦石資源量(333)13.71萬t，礦物資源量(333)0.46萬t，占礦段總礦物量的14.4%。

2.2 礦石特征

礦石類型為晶質(zhì)鱗片石墨。自然類型為變粒巖型。由石墨黑云斜長變粒巖、石墨斜長變粒巖組成。礦石多呈褐黃色，鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)、平行粒狀構(gòu)造。礦石為風(fēng)化礦石，結(jié)構(gòu)較松散，沿片麻理方向易剝離。很少見磁鐵礦顆粒，斜長石多已高嶺土化、絹云母化。石墨片徑0.18～1.5mm。根據(jù)采場(chǎng)測(cè)量統(tǒng)計(jì)風(fēng)化深度20m以上。

2.3 礦體圍巖及夾石

K1礦體的頂板為含石墨黑云斜長變粒巖，底板為石榴斜長角閃巖。K2礦體頂?shù)装寰鶠楹谠菩遍L變粒巖，礦體內(nèi)不含夾石。

3 原巖恢復(fù)

該組巖石為深成變質(zhì)巖，原巖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造多已分辨不清，現(xiàn)綜合野外地質(zhì)特征、巖石學(xué)及巖石地球化學(xué)特征進(jìn)行原巖恢復(fù)[4]。

(1)該組巖石成層性好，發(fā)育粒序?qū)永恚a(chǎn)狀穩(wěn)定；巖石粒度較均勻，呈較穩(wěn)定的細(xì)粒狀，由此顯示原巖為沉積巖的特點(diǎn)。且出現(xiàn)多層較穩(wěn)定的石墨黑云斜長變粒巖及大理巖，并夾有石墨石榴矽線鉀長變粒巖，這類巖石的原巖為既含碳質(zhì)又富鋁的泥質(zhì)粉砂巖及碳酸鹽巖。

(2)該組巖石鏡下觀察仍可見有變余砂狀結(jié)構(gòu)、變余層理構(gòu)造，顯示原巖具沉積巖特征，其中石英巖類變余粒序?qū)永砬逦梢?，表明其由長石石英砂巖變質(zhì)而成。且有黑云母、矽線石、紅柱石等特征礦物，反映為砂泥質(zhì)原巖變質(zhì)而成。

(3)石墨黑云斜長變粒巖分析結(jié)果(表1)顯示SiO2含量60.98% ～72.18%，MgO含量 1.61% ～2.82%，Al2O3含 量 15.61% ～ 20.72%，F(xiàn)eO 含 量3.15% ～ 7.15%，K2O 含量 2.59% ～ 5.00%，CaO含量 0.32% ～ 2.04%。稀土總量達(dá) 310.38×10-6～375.36×10-6，δEu=0.41 ～ 0.52。稀土分配型式曲線具右傾斜(圖2)[5]，輕稀土分餾明顯，重稀土分餾不明顯。微量元素Rb、Ba含量較高。

在 (al+fm)—(c-alk)—si圖解中 (圖 3)[5]，樣品均落入沉積巖區(qū)，在(Al2O3+TiO2)—(SiO2+K2O)—Σ三角圖解中(圖4)[5]，樣品主要投入Ⅵ、Ⅶ區(qū)，反映為化學(xué)上弱分異的沉積物區(qū)及化學(xué)上中等分異的粘土，寒帶和溫帶氣候的海相和陸相粘土。

綜上所述，太古界艾家溝組則為一套以淺海相的粘土巖、粉砂巖、碳酸鹽巖為主，間有基性火山噴發(fā)的原巖建造所組成，形成大地構(gòu)造環(huán)境為淺海陸棚相。

表1 石墨變粒巖巖石化學(xué)成分 (單位：%)

圖2 變粒巖類巖石稀土球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分配型式圖

圖3 (al+fm)—(c-alk)—si圖解(據(jù)西蒙南，1953)

4 找礦標(biāo)志

研究區(qū)礦體嚴(yán)格受含礦巖系的控制，石墨礦體與太古界艾家溝組(Ara) 變粒巖產(chǎn)狀基本一致，所以可將太古界艾家溝組地層視為區(qū)域找礦標(biāo)志。

圖4 (Al2O3+TiO2)—(SiO2+K2O)—Σ三角圖解(據(jù)涅洛夫,1974)

礦體在條帶狀混合巖附近且與大理巖透鏡體半生，由此可把大理巖透鏡體視為該類石墨礦找礦標(biāo)志；另外地表高嶺土化、絹云母化強(qiáng)烈地段多為晶質(zhì)石墨富集地段亦是本研究區(qū)的主要找礦標(biāo)志。