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        張北縣義哈德一帶石墨礦地質(zhì)特征及找礦標志

        2016-06-29 09:23:05
        關(guān)鍵詞:片麻巖張家口礦體

        王 廣

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

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        張北縣義哈德一帶
        石墨礦地質(zhì)特征及找礦標志

        王 廣

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

        【摘 要】張家口地區(qū)位于華北板塊、西伯利亞板塊和太平洋板塊三大板塊相互作用的三角地帶。由于處于特殊的構(gòu)造地理位置,張家口地區(qū)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多處典型的非金屬礦床,然而非金屬礦床的研究相對較少,本文研究的張北縣義哈德石墨礦以“河北省張家口地區(qū)石墨礦資源調(diào)查評價”項目為依托,通過野外地質(zhì)調(diào)查及室內(nèi)綜合整理查明該石墨礦體賦存于紅旗營子群第二巖組地層中,主要含礦巖性為變粒巖、黑云斜長片麻巖等,成礦物質(zhì)來源于原巖建造中的碳質(zhì),研究區(qū)內(nèi)石墨礦體是在區(qū)域變質(zhì)作用的高溫高壓環(huán)境作用下形成鱗片狀石墨礦物,經(jīng)后期混合巖化作用進一步富集成礦。

        【關(guān)鍵詞】石墨礦;地質(zhì)特征;礦床成因;張家口

        1 區(qū)域地質(zhì)背景

        張家口地區(qū)位于華北板塊、西伯利亞板塊和太平洋板塊相互作用的特殊三角地帶,在長期的地質(zhì)演化過程中,古亞洲洋俯沖消減及西伯利亞板塊、太平洋板塊與華北板塊碰撞、松弛過程中,該地區(qū)形成以北西向、北東向和近東西向的3條主干斷裂帶在空間上交叉的構(gòu)造格局(見圖1)[1]。

        圖1 張家口地區(qū)構(gòu)造地質(zhì)簡圖

        尚義—懷安斷裂帶為北西向主體構(gòu)造,由數(shù)條北西西向斷裂帶組成,易明初等[2]認為其活動時期從新近紀延續(xù)到第四紀,中晚更新世活動最激烈,沿斷裂帶有基性巖漿噴發(fā)。壩下地區(qū)以北東向斷裂為主,斷裂多為傾向正斷層,進而為斷陷盆地的形成提供構(gòu)造條件。而張家口地區(qū)則以近東西向尚義—赤城主體斷裂為界,包括兩個Ⅱ級構(gòu)造單元,斷裂以北為內(nèi)蒙地軸,地殼厚度約40km,南部為燕山凹陷帶,地殼厚度變化大,一般為35~40km,盆地區(qū)薄,山區(qū)較厚[3]。北部出露地層主要為古元古代紅旗營子群變質(zhì)結(jié)晶基底,以缺失中新元古代—古生代沉積蓋層為特征,在漫長地質(zhì)演化過程中長期處于裸露狀態(tài),燕山期火山巖最為發(fā)育,非金屬礦床成因與之有密切聯(lián)系。南部出露地層為太古宙桑干群變質(zhì)結(jié)晶基底,巖性為一套具有麻粒巖相變質(zhì)特征的片麻巖—麻粒巖巖系;沉積蓋層為中新元古代古濱海相碳酸鹽巖蓋層。張家口地區(qū)燕山期活動頻繁,侵入巖分布廣泛,巖性以中酸性為主,玄武巖主要分布在張北、尚義、萬全、崇禮縣鏡內(nèi),形成時間為古近紀—新近紀。

        2 礦區(qū)地質(zhì)特征

        2.1 地層

        礦區(qū)主要出露地層為太古界紅旗營子群第二巖組,此類巖石比較簡單,主要巖石類型有黑云變粒巖、淺粒巖、長石石英巖及大理巖。其中黑云變粒巖分布最廣,淺粒巖次之。礦區(qū)多被新生界第四系所覆蓋(圖2)。變粒巖和片麻巖中可見石墨礦化,該層為石墨礦含礦地層,經(jīng)取樣分析礦石固定碳含量3.03%~3.96%。礦區(qū)北部和南部被大面積的第四系沖洪積砂礫石和湖積所覆蓋。

        圖2 義哈德石墨礦地質(zhì)簡圖

        2.2 火山巖

        礦區(qū)南部零星出露中新世玄武巖,巖性主要為橄欖拉斑玄武巖和堿性玄武巖,K-Ar年齡測定結(jié)果表明,此期玄武巖為24.52~14.11Ma[4]。

        礦區(qū)東部分布晚侏羅世張家口組火山巖,巖性主要為流紋質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r,巖石由晶屑、塑性巖屑、細小火山塵組成。晶屑為鉀長石、角閃石和極少量黑云母。塑性巖屑呈條帶狀、餅狀,兩端略具撕裂,大小1.5~2mm不等,發(fā)生較強的脫?;?,核部具霏細脫玻結(jié)構(gòu),為微粒的長石和石英,邊緣見長英質(zhì)礦物垂直邊界生長,具梳狀脫玻結(jié)構(gòu)。部分塑性巖屑具不均勻粘土化。 細小火山塵多發(fā)生脫玻重結(jié)晶為微晶長石和石英,粒徑<0.03mm。韋忠良等[5]通過采集張家口組中部巖石206U/238U確定張家口組的年代為(143.0±3.7)~(136.1±1.4)Ma。

        2.3 侵入巖

        本礦區(qū)僅見一條石英巖脈,位于黃花腦包山東南,走向50°,延伸長度越150m。

        3 礦床地質(zhì)特征

        3.1 礦體的形態(tài)和產(chǎn)狀

        礦區(qū)內(nèi)石墨礦體主要賦存在紅旗營子群第二巖組地層之中,礦體呈條帶狀分布在義哈德村附近,礦體走向為58°,延伸長度約1.2km,礦體寬約300m。礦體隨地層產(chǎn)狀呈層狀、透鏡狀、條帶狀產(chǎn)出,產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀一直,傾向北西,傾角為35~55°。礦體主要賦存在太古界紅旗營子群第二巖組石墨(含石墨)變粒巖及少量石墨(含石墨)黑云斜長片麻巖、石墨(含石墨)角閃斜長片麻巖中,并受地層層位控制,屬層控型石墨礦。鉆孔編號HZK-1,鉆孔傾角75.42°,鉆孔方位角136°,孔深359.3m,孔內(nèi)取樣62件。 鉆孔內(nèi)樣品固定碳分析結(jié)果顯示,固定碳含量≥2.5%的樣品22件,21件樣品達到邊界品位,代表孔深65.4~86.4m,連續(xù)21m[6],因此,該層石墨礦體厚度較大,義哈德石墨礦找礦前景巨大。

        3.2 礦石的成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造

        礦區(qū)的礦石礦物為石墨(3%~10%)(圖3),礦石發(fā)生褐鐵礦化,沿裂隙呈染狀分布。石墨為黑灰色,呈鱗片狀、少許呈土狀,大小0.25~1mm不等,與黑云母一起呈定向排列,局部富集呈條帶狀、條紋狀,礦石類型為石墨變粒巖型。石墨質(zhì)軟,有油膩感,可污手。

        圖3 石墨礦體手標本

        礦石結(jié)構(gòu)為片狀粒狀變晶結(jié)構(gòu)、變余碎斑結(jié)構(gòu),局部為碎裂結(jié)構(gòu)(圖4A、B)。礦石構(gòu)造為片麻狀構(gòu)造、塑性流動構(gòu)造、土狀構(gòu)造和塊狀構(gòu)造。

        圖4-A 片狀粒狀變晶結(jié)構(gòu)

        圖4-B 粒狀片狀變晶結(jié)構(gòu)

        3.3 石墨化學(xué)成分特征

        石墨礦固定碳含量一般為2.57%~4.57%,平均品位3.81%。通過對石墨礦石進行多元素分析及組合分析,SiO2含量58.36%~64.44%、A12O3含量11.02%~12.50%、Fe2O3含量7.18%~9.57%。

        4 礦床成因及找礦標志

        4.1 礦床成因

        礦區(qū)地處華北板塊北緣,屬于我國重要的石墨成礦帶阿拉善隆起—華北板塊北緣西段石墨成礦帶的東部,該成礦帶中石墨礦賦存于前寒武紀片麻巖、變粒巖中,石墨礦片徑較大、易選,是我國優(yōu)質(zhì)的石墨成礦帶。

        礦區(qū)及周邊晶質(zhì)石墨礦主要是石墨片麻巖型、石墨變粒巖型,石墨片麻巖、石墨變粒巖賦存于太古界中深變質(zhì)巖系中。這類巖系內(nèi)尚含有大理巖、黑云母片麻巖及輝石變粒巖等巖層,一般具較清晰的片麻理,其產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致。所以這類礦床之生成是因為原生的沉積巖中富含有碳質(zhì)層,且經(jīng)過劇烈的區(qū)域變質(zhì)作用,使碳質(zhì)氧化溢出,結(jié)晶而成晶質(zhì)鱗片石墨。石墨沿片理面有集中趨勢,石墨是區(qū)域變質(zhì)而成的,成礦物質(zhì)來源于原巖建造中的碳質(zhì)。經(jīng)對原巖進行恢復(fù),區(qū)內(nèi)巖石多為富含有碳質(zhì)的泥質(zhì)或粘土質(zhì)沉積巖,它們在區(qū)域變質(zhì)作用的高溫高壓環(huán)境下,形成鱗片狀石墨礦物,經(jīng)后期混合巖化作用進一步富集成礦。

        4.2 找礦標志

        (1)通過對義哈德石墨礦體野外觀測,石墨礦主要賦存地層為淺海沉積變質(zhì)巖系,本礦區(qū)石墨礦帶呈條帶狀展布,地表礦石風(fēng)化成土狀。含礦巖石為變粒巖、黑云斜長片麻巖,因此變粒巖及黑云斜長片麻巖可以作為石墨礦直接找礦標志。

        (2)本區(qū)石墨礦體沿張家口組火山巖呈帶狀產(chǎn)出,推測紅旗營子群第二巖組與張家口組火山巖間有可能在地質(zhì)演化過程中,通過混合巖化作用有利于石墨礦富集成礦,接觸帶附近變質(zhì)系地層可作為找礦突破口。

        (3)石墨是良好的導(dǎo)體,利用石墨礦特殊的低阻高極化的特性,運用物探方法與地質(zhì)勘探相結(jié)合,可進一步為石墨礦的勘查起到重要的指導(dǎo)作用。

        【參考文獻】

        [1]李隨民,崔美娟,魏明輝,等.張家口地區(qū)礦化元素異常信息提取與集成[J].中國地質(zhì),2013,40(6):1925-1934.

        [2]易明初,李曉.燕山地區(qū)喜馬拉雅運動及現(xiàn)今地殼穩(wěn)定性研究[M].北京:北京地震出版社,1991.

        [3]郝躍生.張家口地區(qū)礦活動構(gòu)造及遙感解譯及地殼穩(wěn)定性研究[J].工程勘察,2010(S1):161-165.

        [4]王慧芬,戴童漠,范嗣昆,等.張家口漢諾壩玄武巖K-Ar年齡計時[J].地球化學(xué),1985(3):206-215.

        [5]韋忠良,張宏,柳小明,等.張家口地區(qū)張家口組火山巖的LAICP-MS測年及其地質(zhì)意義[J].自然科學(xué)進展,2008,10(5):503-530.

        [6]丁子健.物探方法在石墨找礦中的應(yīng)用[J].中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊,2015(4):26-33.

        【中圖分類號】P619.252

        【文獻標識碼】A

        【文章編號】1007-9386(2016)02-0043-03

        【收稿日期】2015-11-03

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