凤阳地区石墨矿成矿地质特征及找矿方向_任懿.pdf

凤阳地区石墨矿成矿地质特征及找矿方向任懿，路明(安徽省地质矿产勘查局三一二地质队，安徽蚌埠233040)摘要:本文基于安徽省凤阳地区石墨矿产的调查评价项目，对区域地质背景进行分析，对已发现石墨矿的成矿条件、赋矿层位、矿化特征及分布规律进行研究，初步总结了凤阳地区石墨矿的成矿地质特征及成矿规律，为找矿指明了方向。关键词:晶质石墨;成矿地质特征;找矿方向;凤阳地区中图分类号:P619252文献标识码:A文章编号:10080155(2023)02017803凤阳地区为安徽省的重要找矿区，20 世纪50 年代以来，安徽省地质矿产勘查局及科研单位、院校在本区做了大量的地质工作，积累了宝贵的区域地质资料，发现了丰富的矿产资源。但区内以往工作对石墨矿产的研究程度较低，也未针对晶质石墨开展过系统的资源评价和专题研究工作，理论基础较薄弱。本文通过对以往资料和近年石墨矿产勘查成果的分析研究，初步总结了凤阳地区石墨矿产的成矿规律，进而探讨该区找矿方向，为该区的石墨找矿工作提供依据1。1 区域地质背景凤阳地区处于华北陆块东南缘蚌埠隆起东段，东邻秦岭大别造山带北东部张八岭构造亚带，南部为淮南褶断带东延部分，属于华北陆块与扬子陆块的印支期陆内碰撞造山带的后陆盆地北部边缘。地层区划属华北地层区徐淮地层分区淮南地层小区。区域地层从古元古代至新生代，除缺失奥陶系至侏罗系外，其余地层发育比较齐全，基底地层为古元古代新太古代五河岩群。蚌埠隆起与郯庐断裂带于本区交汇，形成东西向及北北东向区域构造的基本格架，见图 1。图 1区域构造简图区域内的岩浆活动较频繁，岩石类型多样，较早的岩浆活动产物形成于蚌埠期造山运动期间，经历了相对稳定的古生代后，中生代的断裂活动导致了区内超基性中酸性脉岩和中酸性小岩体的侵入;最晚一次岩浆活动的主要产物为喜山期。区域变质岩主要分布在古元古代新太古代五河岩群和中元古代凤阳岩群，总体表现出由较老地层向较新地层变质程度的降低趋势。2 成矿地质特征21 地层凤阳地区大面积为第四系覆盖，出露地层主要为古元古代新太古代五河岩群地层，含矿地层主要为五河岩群庄子里岩组(Ar3Pt1z)，为海相沉积与火山喷发喷溢产物，表现为火山复理石建造特征，主要分布于调查区西芦山大庙东芦山二铺一带，出露零星。下段为角闪斜长变粒岩、角闪变粒岩，上段大理岩夹浅粒岩及斜长角闪岩。主要岩性由乳白色厚层白云石大理岩、褐黄色凝灰质微晶白云岩、浅灰灰白色大理岩夹斜长角闪岩、绿帘斜长角闪岩夹少量黄褐色黑云片岩、黑云斜长片麻岩、含石墨斜长片麻岩、含石墨大理岩、石墨片岩、含磁铁石榴石黑云斜长片麻岩、磁铁角闪岩、角闪岩等组成。22 构造凤阳地区位于蚌埠隆起东段，郯庐断裂西侧，构造以近东西向构造及北北东向构造为主构造格架。近东西向断裂官沟下纪家断裂蚀变带是该区寻找铅锌金银及石墨矿的有利部位，该断裂总体走向近东西向，西部偏北西西，中部近东西，东部受郯庐断裂带影响而偏转北东东 50 70方向，总长约 40km。该断裂分布于调查区中南部，在调查区长度约 33km。具压性特征，形成压性构造蚀变带，该带岩石组合由蚀变岩、黄铁绢英岩、碎裂岩、大理岩、角闪斜长片麻岩、含石墨斜长片麻岩、斜长角闪岩组成，并且见有黄铁矿、方铅矿、闪锌矿等金属硫化物矿化。大通桥石墨矿化871DOI:10.13487/ki.imce.023218点在该构造西侧。23 岩浆岩凤阳地区在西芦山、东庐山、李楼、蚂蚁山、霸王城、江山见有一定规模的岩体出露，属于中生代燕山期，详情见调查区岩体同位素年龄表 1。表 1调查区岩体同位素年龄表岩体名称岩性锆石 UPb 年龄(Ma)SHIMP LAICPMS其他方法年龄(Ma)资料来源江山岩体闪长玢岩10824068刘青等，2013蚂蚁山岩体花岗岩115331杨德彬等，2005西芦山岩体花岗岩129348杨德彬等，2005李楼岩体二长花岗岩132(白云母40Ar/39Ar 法)徐祥等，2005凤阳地区燕山期岩浆岩活动强烈，岩石类型多样，岩脉发育。岩浆岩活动为碳质结晶富集成石墨晶体提供了热动力。24 变质作用凤阳地区的变质作用主要有混合岩化、硅化、绢云母化、绿泥石化、绿帘石化、蛇纹石化、碳酸盐化、高岭土化、石墨矿化、黄铁矿化、黄铜矿化、方铅矿化、闪锌矿化、褐铁矿化、赤铁矿化等。3 成矿条件分析31 含矿岩系及赋矿地层条件已有研究表明2，晶质石墨矿的成矿时代较老，主要赋存于新太古代早寒武世变质岩系，变质程度达到中深程度的角闪岩相麻粒岩相，是寻找晶质石墨矿的重要地层标志。我国主要的大中型石墨矿床均集中赋存于新太古代末期早元古代初期的孔兹岩系及与之类似的变质沉积岩系。凤阳地区的石墨主要赋存在新太古代古元古代的中深变质五河岩群庄子里岩组，庄子里岩组由含石墨等变质特征矿物的片岩、片麻岩、变粒岩及大理岩等组成，变质程度较高，为中级变质角闪岩相。庄子里岩组岩石的组合特征表现为海相沉积与火山喷发喷溢产物的沉积建造。研究表明，这些变质岩原岩可能为沉积岩，并混有火成岩成分，其构造环境为活动陆缘裂谷环境，因此我们分析，庄子里岩组原岩可能为浅海相陆缘含碳质成熟度较低的碎屑岩泥岩砂岩碳酸盐岩的沉积建造。32 构造条件凤阳地区石墨矿的赋存与构造关系十分密切。凤阳地区的大地构造位置处于华北克拉通中东部蚌埠的隆起区，东部靠近秦岭大别造山带北东部张八岭构造亚带的结合部位，南部靠近淮南褶断带的东延部分，属于华北板块与扬子板块的印支期陆内碰撞造山带的后陆盆地北部边缘。蚌埠隆起区(带)受扬子板块与华北板块碰撞、拼接的影响，经历了复杂的地质构造演化过程，在演变过程中发生了一系列的构造热事件，为石墨的形成提供了有利条件。从凤阳地区已发现的石墨矿(化)点的分布、局部构造来看，矿(化)点多产在蚌埠隆起带核部，其分布与区域断裂的构造方向近一致，研究区断裂构造主要有北西西和北北东两个方向，区内已知的石墨矿化点分布也表现为北西西、北北东，与构造线方向一致，表明研究区石墨矿受构造控制明显。33 变质作用条件变质原岩中的有机质，是石墨的最主要碳质来源，随着原岩地层的变质，有机质在相对封闭还原的条件下变质结晶成石墨。伴随不同的变质阶段，碳的结构排列逐渐发生变化，最初的变质作用使有机碳变质结晶形成石墨，碳的结构排列发生了有序化;当变质程度达到沸石相时，有机碳仍表现为非晶质或发育不全的石墨构造;当变质程度达到绿帘石相或低角闪岩相时，有机碳开始有序化排列;当变质程度达到麻粒岩相时，就形成了晶型较好的晶质石墨。34 岩浆作用及混合岩化条件岩浆作用及混合岩化是石墨成矿过程中的重要补充条件，岩浆一方面可以为碳质成分变质为石墨提供必要的热液条件，活化岩石中的有机碳;另一方面也可以蚀变、交代含碳质成分的围岩，使这部分碳结晶成石墨。混合岩化作用是对区域变质作用形成的晶质石墨进行一定程度的改造，一方面是混合岩化的重结晶作用，可以使石墨鳞片粒度加大、石墨晶片密集成堆，另一方面是混合岩化的重熔作用，可以使部分碳质成分运移，形成石墨脉。因此，混合岩化作用的强弱，是石墨能否具有工业价值的关键，以中等程度的混合岩化作用为最好。4 成矿规律41 石墨碳质来源探究五河岩群庄子里岩组变质岩岩石学特征的研究表明凤阳地区与石墨有关的变质岩原岩类型以沉积岩为主，原岩物源成分可能为长英质、石英质岩石，并可能混有少量的火成物源及古老沉积物。凤阳地区的石墨矿化多呈层状、似层状或透镜状产于变质岩层中，矿化产出具有一定的层位规律，主要集中分布于庄子里岩组中，岩性特征与含石墨斜长片麻岩、含石墨角闪岩、含石墨片岩等有一定的相关性，表明原岩沉积具有一定的适宜生物繁殖和聚集的古地理环境;石墨矿物以叶片状为主要特征，在矿石中分布较为均匀，局部出现聚集或零星发育特征，表明成矿物质可能发生过一定规模的迁移运动，或者在变质作用、石墨结晶的过程中971混入了其他成分，但总体上对石墨影响不大;研究区变质地层变质多属于中压变质岩相系，为有机碳质成分的石墨化提供了较合适的地质环境条件，后期经历混合岩化的叠加改造，使石墨富集，形成晶质石墨。凤阳地区石墨碳同位素研究显示，石墨矿物的 13C 值范围在1523 2490，均值为 19910.2(n=6)，数值较为集中、偏差小，符合地层中同源沉积的生物有机碳质特征。42 石墨矿的时空分布根据研究区内已知的石墨产出情况，区内石墨矿(化)点的分布表现为北西向和近北东向的特点，西芦山、焦台陈在空间上表现为北西向展布，潘家湾、江山、傅庄矿(化)点在空间上则表现为近北东向展布，这与该区激电异常的分布及特征吻合。研究区内石墨矿的分布范围较广，在见矿深度上表现出一定的特点，江山一带的石墨赋矿深度较大，一般都在300m 以下，因为其以研究区中部近南北向的霸王城鹿塘断裂为界。东侧地表出露五河岩群小张庄岩组，而石墨矿多见于五河岩群的下部庄子里岩组;西侧则缺失五河岩群上部的殷家涧和小张庄岩组，上部岩层被剥蚀掉，下部的含矿层位埋藏相对较浅。西芦山一带见矿深度最浅，仅11m 左右，焦台陈一带次之，见矿深度为44 68m，傅庄一带见矿深度与焦台陈类似，见矿深度为46 73m，潘家湾一带见矿深度相对较大，为82 108m。该情况可能与蚌埠凤阳地区五河岩群存在逆冲推覆构造有关。43 成矿机理分析报告从石墨矿源层原始沉积出发，结合变质作用、热液作用及构造活动等，综合分析调查区石墨的成矿机理。石墨矿源层原始沉积及石墨晶体形成。在新太古代早期，华北地区构造活动频繁，在构造裂陷内先后沉积了一套富铝含碳(生物碎屑)的陆源碎屑岩类。随着沉积厚度的不断增加，压力逐渐增大，并伴随区域热液(岩浆热液或构造热液)活动的加入，在这种环境下，原始沉积的生物碎屑中的有机质成分逐渐形成石墨晶体，随着热液活动的加强，石墨晶体发生重结晶，石墨鳞片变大，杂质成分被不断清除。强烈的热液及构造活动为石墨的富集及再结晶提供了有利的条件。石墨矿再分配富集。在岩浆活动的影响下，含有机质的原岩地层接受了低角闪岩高绿片岩相的变质作用;同时，新太古代晚期蚌埠运动期的构造变形强烈，到古元古代凤阳运动的构造变形相对减弱，地层倾向平缓且一致，在两期构造运动的作用下，受到变质热液、岩浆热液及构造热液等综合影响，石墨进一步富集，含矿层位也发生了褶皱、叠加变厚，并向浅部延伸。石墨矿定型、定位。进入晚元古代晚期中元古代早期，在变质热液、岩浆热液及构造活动等影响下，含碳有机质进一步变质重结晶，石墨晶体变大，杂质被进一步剔除，石墨矿逐渐定型。进入中生代，蚌埠隆起区的火山活动强烈，板块俯冲、盖层褶皱，变质作用以动力变质为主，并辅以接触变质;构造活动以断裂为主，地层发生差异性的抬升、剥蚀及沉降，石墨就在这样一个复杂的构造背景下进行了再一次分配，含矿地质体也发生了调整、变化，形成了如今的面貌。5 找矿方向根据凤阳地区石墨成矿地质特征、成矿条件及成矿规律的分析，总结该区未来找矿的方向:51 地层:凤阳地区已知矿(化)点均赋存于古元古代新太古代五河岩群庄子里岩组，岩性以大理岩、斜长片麻岩、斜长角闪岩、片岩、变粒岩、浅粒岩为主，主要矿物组合为斜长石、石英、碳酸盐、绢云母、黑云母、辉石和石墨等。专题研究表明该岩组原岩以海相沉积岩为主，原岩沉积物可能来自长英质、石英质岩石，并混有火山喷发的喷溢产物，富含碳质沉积岩为后期石墨成矿提供了良好的物源条件。52 构造:凤阳地区已发现的石墨矿(化)点多产在蚌埠隆起带核部，区域主要的北西西与北北东向构造表现为石墨矿控矿构造。53 岩浆岩:凤阳地区多期次的岩浆热液活动在一定程度上为石墨成矿提供了热液条件，岩浆岩与含石墨围岩的接触带为成矿的有利位置。54 变质作用:变质原岩中的有机质是石墨最主要的碳质来源，随着原岩地层的变质，有机质在相对封闭还原的条件下变质结晶成石墨。凤阳地区已知矿(化)体围岩蚀变常见有碳酸盐化、混合岩化、绢云母化、糜棱岩化。55 凤阳地区石墨矿(化)体具有明显的低阻高极化特征，区内低阻高极化异常区为重要的找矿方向。参考文献:1 任懿，李小东安徽省凤阳地区石墨矿产调查评价 安徽省地矿局，2021 2 刘晓刚吉林省集安地区晶质石墨矿与国内主要矿