淅川—西峡县龙头石墨矿床地质特征及找矿前景

胡 伟，杨贺杰，赵景武，李 菁

（河南省有色金属地质矿产局第三地质大队，河南 郑州 450016）

1 矿区地质背景

矿区地处于伏牛山南麓，大地构造位置处于东西向秦岭褶皱造山带南秦岭褶皱亚带，构造单元属于荆紫关—师岗复向斜北翼，商南—西峡大断裂之南，区域构造呈北西—南东向展布，成矿区划属陕西商南—西峡，铁、铬、镍、铜及非金属矿床重要成矿带见图1。

1.1 地层

矿区出露地层为下元古界陡岭群瓦屋场组(Pt1w)和大沟组(Pt1d)。

瓦屋场组(Pt1w)：主要为紫云斜长混合片麻岩、混合质斜长角闪片麻岩、眼球状混合岩、大理岩夹透辉变粒岩等，上覆地层为大沟组(Pt1d)混合质斜长角闪片麻岩。原岩为一套滨海—浅海相泥砂质、泥钙质和钙质沉积岩，出露于矿区北东侧。

大沟组(Pt1d)：主要岩性为混合质角闪斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩、斜长角闪条带状混合岩夹石墨片岩、大理岩、石英岩等，下伏地层为瓦屋场组(Pt1w)厚层大理岩，出露于矿区的中、南部，倾向北北东。下元古界陡岭群大沟组为矿区的主要含矿层位，石墨矿体主要赋存在各类含石墨片麻岩中。

1.2 构造

矿区位于东西向秦岭褶皱造山带南秦岭褶皱亚带，在本区地层表现为单斜构造。由于经受多期构造变动，区内次级断裂构造较发育。从钻探深部岩心来看，矿体在深部受小构造影响，局部有少量的挤压、压扭性特征。

1.3 岩浆岩

在矿区的南部出露大面积的晋宁期花岗闪长岩，与大沟组地层呈侵入接触。矿区岩浆岩分布广泛，有元古宙花岗闪长岩、加里东期片理化石英闪长岩和燕山期花岗斑岩类，出露基性—超基性岩体。

图1 龙头石墨矿区地质略图

(1) 花岗闪长岩(γδ22)：为岩基，分布矿区南部，属晋宁期岩浆岩。

(2) 斜长花岗岩(γO22)：分布于矿区西北部，属晋宁期岩浆岩。

(3) 闪长岩(δ3)：零星分布于矿区东中部及西南部，侵入于大沟组地层或瓦屋场组地层中，为加里东期岩浆岩。

(4) 基性—超基性岩体：基性—超基性岩体岩石主要有橄榄岩、辉石、闪长岩、蛇纹石等。呈带状零星出露，各岩相之间有的可见清楚的界线，有的则呈渐变过渡关系。岩体内常见大小不等残影体。岩体具蛇纹石或透闪石化，具多期侵入特点。

2 矿体地质

2.1 矿体特征

区内石墨矿体均赋存于下元古界陡岭群大沟组地层中，呈以NW－SE向产出。根据已有工作，区内已发现4条石墨矿带，分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号，从中共圈出21个石墨矿体(层)，其中以Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-5、Ⅱ-6、Ⅲ-Ⅳ-1号矿体规模最大，为本区的主要矿体，主要矿体特征见表1。

(1) Ⅱ-1矿体：该矿体西起矿区最西部探槽ⅡTC33-1，东至探槽ⅡTC15-1以东附近，赋存标高640～327m，矿体长1 100m，倾向最大延伸315m。矿体厚度4.62～23.84m，平均真厚度13.59m，厚度变化系数48.5%。矿体形态呈层状、似层状产出，倾向北东40～55°，倾角45～73°，矿石品位固定碳2.71%～9.02%，矿体平均品位5.57%，品位变化系数35.0%。矿体顶、底板围岩为斜长角闪片麻岩，石墨鳞片变晶结构，呈鳞片状集合体，大小为[(0.002～0.03)×0.15]mm2，部分片理弯曲，局部石墨聚集呈团状分布。部分石墨分散状分布于石英粒间。

表1 矿体特征

(2) Ⅱ-2矿体：该矿体西起矿区最西部探槽ⅡTC33-1，东至探槽ⅡTC13-1以东附近，赋存标高643～381m，矿体长1 040m，倾向最大延伸317m。矿体真厚度1.05～10.1m，平均真厚度5.76m，厚度变化系数49.1%。矿体形态呈层状、似层状产出，倾向北东35～55°，倾角55～73°，矿石品位固定碳2.47%～12.8%，矿体平均品位6.90%，品位变化系数46.4%。矿体顶、底板围岩为斜长角闪片麻岩，石墨矿石具片麻状构造，主要矿石矿物为石墨和磁铁矿等矿物。石墨粒度0.01～0.25mm，大部分石墨分布在0.05mm以下和0.1～0.2mm，0.1mm以上占34.8%。石墨晶型较好，多呈片麻状定向分布。

(3) Ⅱ-5矿体：该矿体西起矿区中部探槽ⅡTC11-1，东至矿区东部探槽ⅡTC22-1以东附近，赋存标高596～289m，矿体长2 060m，倾向最大延伸295m。矿体厚度0.75～27.21m，平均真厚度9.12m，厚度变化系数96.9%。矿体形态呈层状、似层状产出，在0～7线之间经钻探验证矿体延深较浅，倾向北北东35～355°，倾角35～75°，矿石品位固定碳2.54%～11.77%，矿体平均品位6.90%，品位变化系数49.5%。矿体顶、底板围岩为斜长角闪片麻岩，石墨矿石具片麻状构造，主要矿石矿物为石墨等矿物。石墨粒度0.01～0.15mm，大部分石墨分布在0.03mm以下和0.05～0.1mm，0.1mm以上占27.6%。石墨晶型较好，多呈片麻状定向分布。

(4)Ⅱ-6矿体：该矿体西起矿区中部探槽ⅡTC13-1，东至矿区中东部探槽ⅡTC0-1尖灭，赋存标高583～371m，矿体长1 000m，倾向最大延伸240m。矿体厚度0.64～10.19m，平均真厚度4.90m，厚度变化系数71.5%。矿体形态呈透镜状产出，在0～7线之间经钻探验证矿体延深较浅，倾向北东35～60°，倾角35～75°，矿石品位固定碳2.71%～9.89%，矿体平均品位4.80%，品位变化系数58.3%。矿体顶、底板围岩为斜长角闪片麻岩，石墨矿石具片麻状构造，主要矿石矿物为石墨等矿物。石墨粒度0.01～0.15mm，大部分石墨分布在0.03mm以下和0.05～0.1mm。石墨晶型较好，多呈片麻状定向分布。

(5) Ⅲ-1矿体：该矿体位于矿区石墨矿带的最南端，西起矿区中部探槽ⅢTC3-1，东至矿区东部探槽ⅢTC6-1以东附近，赋存标高453～229m，矿体长700m，倾向最大延伸260m。矿体厚度2.66～9.89m，平均真厚度6.39m，厚度变化系数35.1%。矿体形态呈层状、似层状产出，倾向北东45～55°，倾角55～70°，矿石品位固定碳3.02%～11.68%，矿体平均品位5.91%，品位变化系数47.2%。矿体顶、底板围岩为斜长角闪片麻岩，石墨矿石具片麻状构造，主要矿石矿物为石墨和褐铁矿等矿物。石墨粒度0.01～0.05mm，少量为0.08～0.12mm，0.1mm以上占5.9%。石墨晶型较差，多呈片麻状定向分布。褐铁矿含量1%左右，粒度0.01～0.08mm，多为他形粒状，星点状分布。

(6) Ⅳ-1矿体：该矿体位于矿区Ⅱ号石墨矿带北部，西起矿区中东部的探槽ⅡTC0-3以西附近，东至矿区东部探槽ⅣTC6-1以东，赋存标高603～418m，矿体厚度2.67～10.00m，平均真厚度6.23m，厚度变化系数48.3%。矿体形态呈层状、似层状产出，倾向北东45～50°，倾角45～57°，矿石品位固定碳4.14%～12.84%，矿体平均品位5.99%，品位变化系数69.1%。矿体顶、底板围岩为斜长角闪片麻岩，石墨矿石具片麻状构造，主要矿石矿物为石墨和褐铁矿等。石墨粒度多为0.01～0.05mm，少量为0.08～0.15mm，石墨晶型较差，多呈片麻状定向分布。

2.2 矿石质量

2.2.1 矿石的矿物成分

本区石墨矿矿石矿物为石墨，另外有少量褐铁矿、磁铁矿、黄铁矿等。石墨含量多在10%～15%，石墨多呈片麻状定向分布，或呈鳞片状和鳞片状集合体，部分片理弯曲，局部石墨聚集呈团状分布。部分石墨分散状分布于石英粒间。单晶鳞片直径一般0.01～0.15mm，最大0.3mm。石墨鳞片质软，手摸有滑感，黑色污手。褐铁矿呈胶状，交代黄铁矿，部分呈其外形假象，大小为0.02～0.2mm，不均匀分布。赤铁矿呈粒状，大小为0.1～0.35mm，不均匀分布。黄铁矿呈粒状，大小为0.02mm，呈小包体状分布于石英中。

2.2.2 矿石的化学成分

矿石中主要有用组分为固定碳，以晶质石墨形态存在，呈鳞片状，片径0.01～0.15mm，属细鳞片晶质石墨，赋矿岩石为各类片麻岩，因此，矿石类型为片麻岩型晶质石墨矿。其余根据化学多元素分析和光谱全分析来看，矿石化学成分主要为SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、K2O、MgO。矿石中的有害组分主要为Fe、S，其含量较低，对矿石质量影响不大，化学成分见表2。

2.2.3 矿石的结构构造

根据镜下鉴定及野外观察，矿石结构主要为鳞片状结构，石墨呈显微鳞片状、多呈集合体聚集，大致定向排列、断续定向分布；交代结构：褐铁矿交代黄铁矿；微细粒结构、鳞片粒状、柱粒状变晶结构，局部为碎裂结构。

矿石构造为片麻状构造，局部呈块状、条带状构造。片麻状构造主要是片麻岩中暗色矿物呈定向排列；块状构造是指矿石中的黄铁矿等金属硫化物呈团块分布；条带状构造是指矿石中金属矿物与脉石矿物呈条带状沿矿脉走向相间分布。

表2 龙头矿区矿石多元素分析结果 (单位：%)

根据地表出露和钻孔岩心观察，风化深度不超过20m，其中强风化淋滤带2～5m。矿石中主要有用组分为固定碳，以晶质石墨形态存在，呈鳞片状，片径0.01～0.15mm，属晶质石墨，赋矿岩石为各类片麻岩。因此，矿石类型为片麻岩型晶质石墨矿。

3 找矿前景分析

本区主要为细鳞片晶质石墨矿，查明石墨矿物量125.4万t，平均品位6.06%，为一大型晶质石墨矿产地，能满足矿山建设规模的需要。此区域矿带上的石墨矿已有生产，但大多为私人的粗放开发，也有做过选矿试验的，得到了可选性的评价，但细鳞片晶质石墨矿从目前市场来看选矿中精矿基本都为中碳石墨，筛余量也仅达到中碳石墨标准，建议在石墨矿后续开发生产中研究如何提高细鳞片晶质石墨矿的价值。

本区石墨矿体赋存在下元古界陡岭群大沟组以片麻岩为主的变质岩系中，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、石墨片岩及石墨片岩透镜体。矿区的东部大沟组地层中发现多个矿点，经踏勘发现矿体规模较大，其中尹家沟、九槽沟一带已申请省地勘基金项目获批并取得了较好的找矿成果，显示了良好的找矿前景，陡岭群大沟组石墨矿带可作为下一步的工作方向，预测矿床规模为特大型。