你说的发布图是什么概念,一个区域的发布还是一个矿区的或者更大,如果更大就意义不大, 因为大理岩的发布往往是接触带上,范围不会太大,在一个小比例尺的图上可能都表现不出。相反,花岗岩的发布往往可以达到很大,如岩基等。这个在图上表示出来的效果还是很好的,也可以用来寻找发布规律。在地质图上,一般花岗岩和大理岩的图例差别还是挺大的,你只要看图例就可以了。另外,花岗岩在中国东部发布相当广泛。 由于题目不是很明白,就说这么多,有帮助最好。
一、火山岩区各类专题图编图图例花纹、用色与符号
直接引用“中华人民共和国国家标准区域地质图图例(1:50000)(GB958)中的图例编号:
(一)火山熔岩图例花纹
1)超基性熔岩类(0303131~0303136)
2)基性熔岩类(0303231~0303242)
3)中性熔岩类(0303331~0303339)
4)酸性熔岩类(0303441~0303455)
(二)火山碎屑岩图例花纹
1.流纹质火山碎屑岩(0304101~0340150)
1)流纹质火山碎屑岩类(0340101~0340114)
2)流纹质熔结火山碎屑岩类(0340115~0340127)
3)流纹质火山碎屑熔岩类(0340128~0240142)
4)流纹质沉火山碎屑岩类(0340143~0304150)
2.英安质火山碎屑岩(0340201~0340250)
1)英安质火山碎屑岩类(0340201~0340214)
2)英安质熔结火山碎屑岩类(0340215~0304227)
3)英安质火山碎屑熔岩类(0340228~0340242)
4)英安质沉火山碎屑岩类(03402430340250)
3.粗面质火山碎屑岩(0340301~0340350)
1)粗面质火山碎屑岩类(0304301~0340314)
2)粗面质熔结火山碎屑岩类(03403150340327)
3)粗面质火山碎屑熔岩类(0304328~0340342)
4)粗面质沉火山碎屑岩类(0340343~0340350)
4.安山质火山碎屑岩(0304401~0304450)
1)安山质火山碎屑岩类(0304401~0304414)
2)安山质熔结火山碎屑岩类(0304415~0304427)
3)安山质火山碎屑熔岩类(0304428~0304442)
4)安山质沉火山碎屑岩类(0304443~0304450)
5.玄武质火山碎屑岩(0304501~0304550)
1)玄武质火山碎屑岩类(0340501~0340514)
2)玄武质熔结火山碎屑岩类(0340515~0340527)
3)玄武质火山碎屑熔岩类(0340528~0340542)
4)玄武质沉火山碎屑岩类(0340543~0340550)
6.安粗质火山碎屑岩(0340601~0340618)
7.玄武安山质火山碎屑岩(0340701~0340705)
8.粗面玄武质火山碎屑岩(0340801~0340805)
9.响岩质火山碎屑岩(0340901~0340905)
10.超铁镁质火山碎屑岩(0340001~0340005)
二、气液蚀变岩类花纹
气液蚀变岩类花纹多用于平面图,用红色表示,除了花纹以外,还加代号表示。
直接引用《中华人民共和国国家标准区域地质图图例(1:50000)(GB958)》中的图例编号:0306001~0306036,依次为:矽卡岩化、角岩化、大理岩化、白云岩化、云英岩化、次生石英岩化、黄铁细晶岩化、碳酸盐化、沸石化、萤石化、磁铁矿化、黄铁矿化、黄铜矿化、硅化、钾长石化、钠长石化、黑云母化、白云母化、绢云母化、电气石化、方柱石化、透辉石化、阳起石化、次闪石化、绿帘石化、黝帘石化、褐铁矿化、青磐岩化、明矾石化、叶蜡石化、绿泥石化、高岭土化、重晶石化、滑石化、蛇纹石化、绢英岩化,共36个。
三、火山岩相代号
火山岩相代号直接引用《中华人民共和国国家标准区域地质图图例(1:50000)(GB958)》中的图例编号:0702001~0702007。
四、火山构造符号
火山构造符号直接引用《中华人民共和国国家标准区域地质图图例(1:50000)(GB958)》中的图例编号:0205001~0205014。
五、火山岩岩石构造组合着色标准及花纹
火山岩岩石构造组合作为1:50万省级大地构造相专题工作底图(火山岩)编图的基本编图单元,因此其着色标准及花纹仅用于编制1:50万省级大地构造相专题工作底图(火山岩)。火山岩岩石构造组合共划分成6大构造环境,31种类型,它们的着色标准和花纹详见本专著第四章第一节,二、(四)编制省级1:50万大地构造相图专题工作底图(火山岩)一小节内容及插图4-1-4。
需要说明的是,为了减少图面负担,在编制省级大地构造相专题工作底图(火山岩)时,无需专门的火山岩岩石构造组合代号。因为所选底色具有双重含义,其一是构造岩浆旋回,其二是构造环境;火山岩岩石构造组合的具体时代则由其所在的岩石地层单位代号来表示。不同颜色的花纹则表示火山岩岩石构造组合的类型。褐色无线条花纹表示稳定陆块环境的火山岩岩石构造组合,褐色含横线条的花纹表示大陆伸展环境的火山岩构造组合,反白花纹表示大洋环境火山岩岩石构造组合,红色花纹表示形成于不同火山弧的弧火山岩岩石构造组合,蓝色花纹表示弧后盆地火山岩岩石构造组合,褐色含竖线条的花纹表示陆缘弧火山岩岩石构造组合,而紫色含竖线条花纹表示弧前增生楔火山岩岩石构造组合,灰色花纹表示碰撞(同碰撞—后碰撞)环境火山岩岩石构造组合。进而不同的花纹组合则具体到几乎每一种火山岩岩石构造组合类型(双峰式火山岩组合例外)。所有这些已经充分反映了火山岩岩石构造组合的时代、构造岩浆旋回(大地构造演化阶段)、形成的构造环境等信息。火山岩大地构造相(亚相)需要在编制大地构造相图时结合其他要素来判别,因此在省级大地构造相专题工作底图(火山岩)上没有必要设置火山岩岩石构造组合所属大地构造相或亚相的代号。
六、各标本样品采集点符号
各类标本样品采集点符号直接引用《中华人民共和国国家标准区域地质图图例(1:50000)(GB958)》中的图例编号:
0802001 标本采集地点及编号
0802002 光片标本及编号
0802003 薄片标本及编号
0802004 岩心标本
0802009 光谱分析样品
0802010 化学分析样品
0802014 稀土分析样品
0802016 古地磁样
0802017 同位素地质年龄样
0802018 同位素地质年龄值数(Ma)
同素测试方法位
0802019 百万年
七、各化石采集点
各类化石采集点符号参照本项目沉积岩区附录部分“各类化石采集点符号”执行。
八、地质年龄测定方法代号
地质年龄测定方法代号直接引用《中华人民共和国国家标准区域地质图图例(1:50000)(GB958)》中的地质年龄测定方法代号有关部分编号:
成矿地质背景研究技术要求
九、用于剖面图、柱状图的地质体接触关系线性图例
用于剖面图、柱状图的地质体接触关系线性图例直接引用《中华人民共和国国家标准区域地质图图例(1:50000)(GB958)》中的0201013~0201018
十、常用的地质体产状要素符号
常用的地质体产状要素符号直接引用《中华人民共和国国家标准区域地质图图例(1:50000)(GB958)》中的相关部分。
十一、断裂构造及褶皱构造图例
断裂构造及褶皱构造图例参照本项目大型变形构造专题组的技术要求附录部分相关内容的要求及规范执行。
你说的发布图是什么概念,一个区域的发布还是一个矿区的或者更大,如果更大就意义不大,因为大理岩的发布往往是接触带上,范围不会太大,在一个小比例尺的图上可能都表现不出。相反,花岗岩的发布往往可以达到很大,如岩基等。这个在图上表示出来的效果还是很好的,也可以用来寻找发布规律。在地质图上,一般花岗岩和大理岩的图例差别还是挺大的,你只要看图例就可以了。另外,花岗岩在中国东部发布相当广泛。由于题目不是很明白,就说这么多,有帮助最好。
区参数,修改填充图案,如果没有你要的图案,可以自己图案库。 补充回答:填充图案高度和宽度没有调吧?
石材的种类现今常用的石材种类分为四大类:沉积岩、变质岩、火成岩和人造石。一、沉积岩沉积岩是由冰川、河流、风、海洋和植物等有机体中的碎屑脱离出来,沉积形成岩石矿床,并经过数百万年的高温高压固结而成。1. 石灰石:主要矿物成分为方解石。矿物颗粒和晶体结构不多见,表面平滑,呈小颗粒状。硬度不一,有些致密石灰石可以抛光。颜色有黑、灰、白、黄和褐色。石灰石含海水形成的石灰,故而得名。2.砂岩:由石英颗粒(沙子)形成,结构稳定,通常呈淡褐色或红色,主要含硅、钙、黏土和氧化铁。3.皂石:由各种滑石形成,很软。它是耐磨的致密矿,不易产生污迹。4.化石:含海洋贝类、植物天然化石,被认为是石灰石。5.石灰华(孔石):一般是奶油色或淡红色,由温泉的方解石沉积而成。因水流从石头中穿过而形成很多小孔,这些小孔常用合成树脂或水泥填满,否则需要大量的养护工作。属于石灰石和大理石。二、变质岩变质岩是在高温高压和矿物质的混合作用下由一种石头自然变质成的另一种石头。质变可能是重结晶、纹理改变或颜色改变。1.大理石是重结晶的石灰岩,石灰岩在高温高压下变软,并在所含矿物质发生变化时重新结晶形成大理石。主要成分是钙和白云石,颜色很多,通常有明显的花纹,矿物颗粒很多。摩氏硬度在2.5到5之间。大理石分为三类:白云石:菱镁矿(碳酸钙镁)含量40%以上镁橄榄石:菱镁矿(碳酸钙镁)含量在5%到40%之间。方解石:菱镁矿(碳酸钙镁)含量少于5%2.板石:由黏土岩、沉积页岩(有时由石英石)形成的变质岩,矿物颗粒微细,薄而易碎,通常为黑、灰或绿色。3.蛇纹石因其花纹似蛇皮而得名,最常见的颜色为绿色和褐色。摩氏硬度在2.5至4之间。含大量的镁,源于火成岩。重结晶作用和钻石抛光效果有时不佳。三、火成岩火成岩主要由火山材料形成,如岩浆。地表下的液体岩浆冷却、凝固。矿物质气体和液体渗入岩石而形成新的结晶和各种颜色。花岗岩:主要由石英(35%)、长石(45%)和钾形成,一般为深颜色。方解石即使含有也非常少。质地非常坚硬,比大理石养护要容易,但仍有小孔,并会产生污迹。按照石英、云母和长石的混合比列不同,花岗岩分为不同类型。黑花岗岩即钙长石,所含石英、长石极少,其成分不同于真正的花岗岩。四、人造石人造石是用非天然的混合物制成的,如树脂、水泥加碎石黏合剂。水磨石:大理石和花岗岩碎片嵌入水泥混合物中。凝聚石或聚集石:大理石碎片嵌入有颜色的树脂混合物中。文化石或仿造石树脂混合物上油漆或与油漆混合,貌似大理石。现今石材有很多类型,石材在订购后即加工为某种类型。以下例出石材表面的六种主要类型:1.研磨表面平整,有细微光泽,可选择不同的光泽度。表面非常平滑,但是多孔。在人行很多的地方这种表面很常见。因为研磨的地板孔径大,应总是使用渗透密封剂。研磨石材的颜色不如抛光表面鲜明。2.抛光表面有光泽,经过一段时间就会因行人太多和养护不当而失去光泽。这种表面平滑而少孔。抛光后晶体的反射产生绚丽色彩,显现出天然石材的矿物颗粒,光泽就是来自于石材晶体的自然反射。在生产中使用抛光砖和抛光粉而形成抛光面,光泽不是涂料产生的。3.火烧表面粗糙,在高温下形成。生产时对石材加热,晶体爆裂,因而表面粗糙。表面多孔,必须用渗透密封剂。4.翻滚表面有点粗糙,通过将大理石、石灰石有时还有花岗岩的碎片在容器内翻滚,变成古旧的样子。经常需要使用石材增色剂使颜色更鲜明。5.喷砂用砂和水的高压射流将砂子喷到石材上,形成有光泽但不光滑的表面。6.剁斧通过锤打,形成表面纹理,可选择粗糙程度。大理石是以云南省大理县的大理城命名的,大理城以盛产优质大理石而名扬中外。大理石有许多别名。在古代多用作建筑物的柱础,故称为“础石”。又因其给人清新凉爽之感,也称“醒酒石”。 此外,还有文石、凤凰石、榆石等称呼。饰面用大理石板材,常以磨光后所显现的花纹、色泽、特征及 原料产地来命名的。我国大理石矿产资源丰富,储量大,品种多,据调查资料统计,花色品种有390多种。现将常用的花色品种及其特点介绍如下表。
根据“房屋建筑制图统一标准”(GB/T-50001-2001)的规定,天然石材的图例是虚实相间的斜线;饰面砖(包括人造大理石)的图例是并列的短实线。你可以找来上述标准查一下。
华北地块南部中段构成基底的变质岩系有嵩箕地区的登封群、中条山区的绛县群、豫西地区的太华群。元古宙处于伸展张裂构造环境演化阶段,伴随熊耳裂陷盆-岭构造环境的形成,发生强烈的岩浆侵入、火山喷发活动,形成熊耳群火山岩系以及高山河组中的火山岩夹层。熊耳群主要分布在豫西地区,有关金矿也集中在豫西地区,小秦岭、熊耳山—外方山是二个金矿集中区。赋矿岩系分别是太华群、熊耳群(附图)。本区不同类型金矿多产在熊耳群火山岩系中,火山岩系是主要的赋矿岩系。太华群中也有金矿产出。研究熊耳群、太华群的特征对认识本区金矿集中区的区域成矿环境有重要意义。
一、熊耳群
熊耳群不整合在太华群之上,是在以太华群为基底的凹陷地区开始出现喷发沉积的。喷发岩以中酸性岩为主,次为基性岩和碱性岩。可以分下、中、上三部分。
下部张合庙组(许山组)主要由大斑安山岩(图版Ⅰ-6)、安山岩、安山玄武岩组成,直接不整合在太华群片岩、片麻岩之上。杏仁构造比较发育,有的杏仁中见到黄铁矿。厚度达2000余米。有些地区底部有由含砾粗砂岩、砂岩、凝灰质粉砂岩构成的碎屑岩建造,其中夹有安山岩,砂岩和粗砂岩中常发育有斜层理和波痕,厚度不大,只有百余米,在熊耳山区前人称磨石沟组。崤山地区直接盖在太华群之上的是以碎屑岩为主的崤山群。二者层位大致相当。
中部焦园组(鸡蛋坪组)以酸性、中酸性熔岩为主,包括流纹岩、英安岩(图版Ⅱ-1),有多层安山岩夹层,并夹有长石石英砂岩、凝灰质砂岩(图版Ⅱ-2)、薄层凝灰岩,有的地区有碳酸盐岩夹层。熔岩中可以见到枕状构造。厚达1000余米。
上部坡前街组(马家河组)下部为中性熔岩、安山岩(图版Ⅱ-3)夹多层凝灰岩,熔岩中也有枕状构造;上部为偏碱性的粗安岩、粗面岩,中间常夹不规则状石英砂岩、钙质石英砂岩或凝灰岩透镜体。厚度可达2000余米。
熊耳群火山岩系之上高山河组中下部碎屑岩中夹有火山熔岩,最厚可达30余米,主要是杏仁状粗面安山岩、粗面玄武岩和粗面英安岩,具有偏碱性的特征,与构成熊耳群火山岩系的岩浆有成因联系和演化关系。
1.岩石类型及岩石学特征
熊耳群火山岩系是一套以基性—中性—酸性岩为组合的火山岩系,岩石结构以玻璃质、隐晶质结构为主。由于原岩经受了复杂的变化和多种改造作用,原岩的成分、结构发生了变化,给岩石分类命名带来一定困难。
应用R.W.Le Maitre(1984)和A.K.Middlemost(1972)的分类方案,用岩石化学资料结合薄片观察对岩石进行了系统分类和命名。熊耳群火山岩可以分为二大系列10种岩类(表1-5)。
2.火山岩地球化学特征
(1)火山岩岩石化学特征 根据碱-硅化学分类图解,本区火山岩SiO2(wt%)主要集中在49%—59%(占64.6%,226个样品,下同)和63%—71%(占28.32),其间缺乏过渡值。从岩石化学命名看,以安山岩(粗安岩、安粗岩)为主体,也有一定量英安岩,同时还伴生有玄武岩(粗面玄武岩)、粗面岩和碱流岩(图1-5)。70%的岩石K2O》Na2O,其比值大于1.03,平均13.52,在Peccorillo·Taylor图中,全部落入高钾区,应属钾质岩系。与黎彤和戴里同类岩石相比较,本区火山岩碱质(尤其是钾质)、铁总量明显偏高,铝和钙较低,富铁、高钾、低钙铝的特点比较突出。
(2)火山岩系组合 根据国内外资料并考虑本区情况,采用加拿大欧文等人的分类方案,发现本区火山岩属钙碱系列(CA),部分属碱性系列(A),少量属拉斑玄武岩系列(TH)。从K2O/Na2O比值来看(大部分大于0.65,少量小于0.4),本区火山岩主要应属碱性玄武岩系列,少量属拉斑玄武岩系列。本区火山岩共有三类岩石组合:①玄武岩-玄武安山岩-安山岩-英安岩-流纹岩组合;②高钾玄武岩-流纹岩组合;③钾玄岩-粗安岩-粗面英-高钾英安岩-流纹岩组合。
表1-5 火山岩岩石系列及特征
图1-5 火山岩全碱—硅(TAS)化学分类图解(R.W.Le Maitre,1984)
1—碱玄岩、碧玄岩;2—响岩质碱玄岩;3—碱玄质响岩;4—响岩;5—粗面玄武岩;6—橄榄粗安岩(Na)、橄榄玄武粗安岩(K);7—歪长粗面岩(Na)、安粗岩(K);8—碱性粗面岩、粗面岩;9—镁质玄武岩;10玄武岩;11—玄武安山岩;12—安山岩;13—英安岩;14—粗安岩;15—副长岩。图例说明:1—磨石沟组;2—张合庙组;3—焦园组;4—坡前街组;5—高山河组;6—眼窑寨正长岩。△黎彤值;▲戴里值
(3)火山岩系演化特征 根据里特曼Peacok碱钙指数和欧文等Na2O+K2O对SiO2图解,本区火山岩从下向上的变化特征是:张合庙组大部分为钙碱性,少部分为碱性岩与拉斑玄武岩;焦园组大部分为钙碱性,部分为拉斑玄武岩及碱性岩;坡前街组除碱性岩外还有钙碱性岩;高山河组全部属碱性岩。Peacok指数从下到上由54.8→53.8→52→42,里特曼指数从5.14→4.35→4.62→2.62,指示岩浆从早到晚向更偏碱性的方向发展。
(4)火山岩稀土元素特征 根据28个火山岩稀土元素测定结果可知,本区火山岩稀土元素总量变化较大,最低的只有83.99×10-6,而最高的可达756.24×10-6,相差近10倍;轻重稀土比值(LREE/HREE)最小为1.99,最大为13.92;稀土总量(REE)以100×10-6300×10-6的居多,相差约3倍,而其中LREE为73.84×10-6—328.3×10-6,HREE为13.14×10-6—35.5×10-6,重稀土变化不大,因此稀土总量的差别,主要是由轻稀土含量变化引起的。中性、基性岩稀土总量小,酸性岩稀土总量大。随着地层层位的升高和岩石酸度的增加,稀土总量也增加。随着岩浆作用的进行,LREE、LREE/HREE、La/Sm、La/Yb、Ce/Yb、La/Lu、Ce/Ce*增加,而Sm/Nd、Eu/Eu*减小。在碱含量较高的岩石中,随着碱度增高,REE、LREE、HREE、LREE/HREE、Eu/Eu*增加而Ce/Ce*、Sm/Nd减少。
火山岩稀土配分曲线明显有二种(图1-6):一种是稀土配分曲线为向右倾斜的平缓曲线,Eu异常不明显,表明轻稀土略有富集,分馏较弱,中基性岩属之;另一种是稀土配分曲线也向右倾斜,具弱至中等负铕异常,轻重稀土之间有明显的折点,表明轻重稀土有明显的分馏,中酸性和酸性岩属之。
图1-6 熊耳群火山岩岩石稀土配分曲线
Ⅰ—高山河组;Ⅱ—上熊耳群;Ⅲ—中熊耳群;Ⅳ—下熊耳群;Ⅴ—磨石沟组
根据La/Yb对REE图解,本区火山岩属大陆拉斑玄武岩,部分属碱性玄武岩(图1-7)。
(5)火山岩稳定同位素特征 根据本区火山岩硫、氧同位素资料,安山岩中黄铁矿δ34S值低,只有1.18‰,属低正值,偏离零值不大;但有的安山岩δ34S为5.4‰,具以深源硫为主的壳幔混合源组成特征。
安山岩δ18O值为6.22‰—8.49‰,后期蚀变矿化安山岩δ18O为8.87‰—12.65‰,流纹岩的δ18O为11.39‰。中基性岩和酸性岩氧同位素组成有明显的差异,表明他们来源于不同的深度部位,不存在同源演化特征。另外根据怀特(White)和查佩尔(Chapple)的研究,原始地幔物质δ180为6.0%—8.0%,因而本区安山岩具地幔物质特征,是上地幔局部深熔产物,而流纹岩具地壳物质特征,是地壳局部熔融产物。
3.火山岩形成环境
(1)火山岩的形成温压条件 根据Кутоаин(1966)实验数据计算出的斜长石结晶温度为1177.79—1268.61℃(平均1210.26℃),橄榄石结晶温度为1062.32—1167.92℃(平均1122.90℃)。根据Di-An-Ab和An-Ab-Or相图,本区玄武岩生成温度为1100—1400℃。根据橄榄石的铁端元含量、结晶度与氧逸度关系图,得知岩浆的氧逸度fO2 10-4.5—10-8×105Pa。
图1-7 本区火山岩La/Yb-REE含量图
1—玄武岩区域(1a—大洋拉斑玄武岩;1b—大陆拉斑玄武岩;1c—碱性玄武岩);2—花岗岩区域;3—金伯利岩;4—碳酸岩;5—沉积岩(钙、泥质岩)。空心圆示高山河组,黑点示坡前街组、焦园组、张合庙组
(2)火山岩岩浆源深度与母岩类型 Dickinson(1976)指出,玄武安山岩和安山岩中K2O含量与岩浆来源深度成正比,来源深度愈大,K2O含量愈高。柴田勇也认为,岩浆的深度不同,基性程度也不同,岩浆来源愈深,岩浆成分愈基性、碱性,K2O含量愈高。本区安山岩钾含量较高,平均2.99%(284个样),表明岩浆来源较深。
本区火山岩以中基性岩为主,酸性岩较少,而其中又以安山岩为主,因此安山岩的来源是一个很重要的问题。火山岩出露处不见大片较老的花岗岩,虽有酸性岩石存在,他们多是岩浆活动后期产物。与安山岩相伴生的有玄武岩。在各种投影图上,玄武岩、安山岩投影点比较靠近,二者的稀土总量,各种特征参数和稀土配分曲线都比较接近。(安山岩中辉石端员组分Wo=51.76、En=33.52、Fs=14.67,玄武岩中辉石端元组分Wo=51.38、En=30.70、Fs=17.90,表明他们互有联系,可能具有相同岩浆源。
本区玄武岩、安山岩TiO2含量较高(0.9%—2.10%),平均1.37%。固结指数SI为25—34,接近地幔岩原始岩浆的SI。在Al2O3/TiO2对TiO2图解中,投影点大多落入地幔岩区。将La/Sm比值和La值投影到Tarney(1980)以石榴二辉橄榄岩为源岩所计算的批式熔融模式图上,可见安山岩与玄武岩的投影点都落在A-A'线的两侧或就在A-A'线上。由此可见本区玄武岩与安山岩是地幔岩部分熔融产物,熔融程度为1%—5.5%。若采用SiO2、〈FeO〉和TiO2对〈FeO〉/MgO变异图以及La/Yb-REE图解(图1-7),本区火山岩母岩浆为地幔熔融程度较低的拉斑玄武岩浆和部分碱性橄榄玄武岩浆。有关Sm-Nd测试结果表明(表1-6),熊耳群Sm/Nd比值为0.170—0.191,高山河组为0.20—0.26,由小增大,表明岩浆有向碱性演化发展的趋势。这与岩石地球化学特征相一致。另外,熊耳群、高山河组的143Nd/144Nd都较低,结合87Sr/86Sr的测试结果(熊耳群为0.71021—0.77477,高山河组为0.74053—0.89340,都具有较高的87Sr/86Sr),可知有大量壳层物质。TDM模式年龄为2421—3529Ma,这一时限大体与太华群相当,因而可以考虑基底太华群作为壳层物质的组分重熔并与幔源拉斑玄武岩浆、碱性玄武岩浆共同构成混熔岩浆的可能。
表1-6 熊耳群、高山河组Sm-Nd测试结果
(3)火山岩形成时的大地构造环境 前已指出本区火山岩大多属钙碱或碱性岩系,具高钾岩石组合,出现钾玄岩,与岛弧造山带岩浆岩完全不同。一般认为碱性岩浆发育于稳定地块活动带。
本区火山岩稀土配分曲线为轻稀土富集型,与岛弧、洋岛火山岩配分曲线完全不同,却与东非裂谷基里特玄武岩类似(图1-8)。本区火山岩钾质、TiO2、Ce、Yb含量均比岛弧火山岩高得多。在Ce对Yb图上(图1-9),趋势线也与岛弧不同;在Ce(N)/Yb(N)对MgO图解上,远离岛弧、洋底而落在碱性玄武岩区及其附近。
图1-8 各类玄武岩的稀土模式图(据P.W.Gaosite,1970;B.H.Bake,1979)
1—大陆玄武岩;2—洋岛玄武岩;3、4—洋脊玄武岩;5—岛弧安山岩;6—东非什尤鲁玄武岩;7—东非基里基特玄武岩
一些样品的Zr、Y含量在皮尔斯和诺里(1979)的Zr/Y-Zr图解上投影于板内玄武岩区。本区火山岩具“双模式”特点,因此排除岛弧、洋岛玄武岩的可能性。再将CaO/(K2O+Na2O)比值和SiO2含量,投影到W.L.Petro变异图中,可知岩石属张裂性岩套(图1-10)。因此本区火山岩系张裂构造环境的产物。
总之,熊耳群是中元古代早期华北地块南部张裂构造环境产出的板内火山岩系,源自地幔和壳层重熔物质,晚期向碱性演化。混熔岩浆初始阶段就含有丰度较高的Au、S、Te、Se等成矿元素,为金的成矿提供了良好的物质基础条件。在熊耳期岩浆侵入-火山喷发活动期间,岩浆(火山)气液、循环的地下水的作用以及后期热-构造事件的影响可形成金矿。
图1-9 火山岩的Ce/Yb相关变化图
实心三角为日本的岛弧火山岩;曲线为岛弧趋势线;实心圆点为熊耳群火山岩
二、太华群
太华群是一套属低角闪岩相的变质杂岩,组成岩石主要为斜长角闪岩、斜长片麻岩和变粒岩等岩类,局部夹有大理岩、白云质大理岩、石墨片麻岩、磁铁石英岩、磁铁变粒岩小夹层和透镜体。
图1-10 火山岩CaO/(K2O+Na2O)对SiO2图解(W.L.Petro)
1.主要岩石类型
(1)斜长角闪岩类 按结构构造特点可分为斜长角闪岩、斜长角闪片岩和斜长角闪片麻岩三类。斜长角闪片麻岩中有时可以清楚见到残留的杏仁构造。由石英和方解石充填的杏仁平行片理分布。有时还残留有斑状结构和变余辉绿结构,部分光片中存在钛铁矿-磁铁矿固熔体分离结构,表明斜长角闪片麻岩、斜长角闪片岩是一套基性火山熔岩,斜长角闪岩和部分斜长角闪片麻岩属基性侵入体,少量的斜长角闪岩为基性火山熔岩。夹在大理岩或含铁岩系中的薄层状斜长角闪片麻岩的原岩可能是含铁白云质岩泥灰岩。
(2)变粒岩-片麻岩类 按结构构造和矿物种属及其含量可划分为以下三个亚类(表1-7)。
在临汝寨沟黄虎堆组的二云斜长变粒岩中保留有特征的火山岩结构。镜下见变余斑状结构,残斑为石英或奥钠长石,边部有明显的熔蚀现象,基质具他形粒状结构、变余霏细结构,偶有显微文象结构。其原岩为酸性火山熔岩。
表1-7 变粒岩-片麻岩类岩石类别
在鲁山和舞阳地区,有的黑云斜长片麻岩中有石榴石和少量夕线石;有的具显微条带构造,分别由长石、石英和黑云为主构成条带,三者之间呈逐渐过渡关系,类似韵律构造,其原岩母可能为细砂岩。
由上可以判断,变粒岩-片麻岩类原岩为酸性火山岩、含泥质碎屑岩和碎屑岩。
(3)浅变质火山岩类 由于变质程度较浅,大多保留有火山岩残留结构、构造,明显地可分为二类。①绿泥片岩。常和变中酸性火山凝灰岩互层产出,分布在临汝寨沟老袋窑组下段。绿泥片岩中绿泥石叶片常集结成条纹状排列,具变余斑状结构,斑晶为自形程度较好的奥钠长石,基质由微晶钠长石、绿泥石和少量绿帘石、白云母、石英组成,具微晶它形粒状变晶结构、显微霏细结构或交织结构。残留有杏仁构造,杏仁体中充填有石英、白云母鳞片结合体,其原岩为基性—中性火山熔岩。②变中性火山凝灰岩,主要分布在老袋窑组上段,由奥钠长石、石英和绢云母组成,具微晶、鳞片花岗变晶结构,常保留明显的变余晶屑结构。奥钠长石和石英常呈大小不等的晶屑分布于具变余霏细结构的基质之中;有时长石与石英呈薄层状交替出现或是长英质它形微晶集合体的条带与以绢云母为主的条带相间出现。
2.岩石化学特征与原岩恢复
根据200个样品的岩石化学分析资料,计算了尼格里值、C·I·P·W值。将它们投影于(al—alk):c、al:alk、(al+fm)—(c+alk):si、mg:c、F-C-A、F-A-K等图解之中,得出如下结论。①斜长角闪岩类的原岩是拉斑玄武岩、基性凝灰岩、含铁的白云质泥灰岩和少量细碧岩。②变粒岩-片麻岩类的原岩包括中酸性火山熔岩、中酸性火山凝灰岩、砂质粘土岩和角斑岩。
值得指出的是许昌、鲁山、舞阳地区基性或超基性岩在MgO-CaO-Al2O3三角图解中有玄武质科马提岩和辉石质科马提岩(图1-11)。
图1-11 MgO-CaO-Al2O3三角图解
1—橄榄质科马提岩区;2—辉石岩质科马提岩区;3—玄武岩质科马提岩区;4—拉斑玄武岩区。
○许昌、鲁山、舞阳地区;△小秦岭地区
图1-12 An-Ab-Or标准矿物分类图
Ⅰ—英云闪长岩;Ⅱ—花岗闪长岩;Ⅲ—石英二长岩;Ⅳ—奥长花岗岩;Ⅴ—花岗岩
·嵩县栾川地区;○许昌、鲁山、舞阳地区;△小秦岭地区
斜长片麻岩(变粒岩)或少许均质花岗岩的原岩有英云闪长岩、花岗闪长岩或奥长花岗岩。本区有TTG岩系存在(图1-12)。
上述情况表明,赋矿岩系太华群是在长期广泛基性—酸性的海相火山活动过程中形成的火山-沉积岩系,是兼有科马提岩、TTG岩系特征的花岗-绿岩岩系。
三、含金性
金是贵金属,在地球物质的分配中具有强烈的亲铁性。由地核→地幔→地壳,金的丰度明显降低,分别为2600×10-9、5×10-9、3.5×10-9。赋矿岩系熊耳群、太华群都主要由来自地幔和部分壳层的物质组成,其原始金的丰度应大于3.5×10-9。来自地球深部的地幔物质愈多,金的原始丰度愈高。
目前测定的金的含量反映地质体含金性的现态。不同单位测定的数值和由不同样品数计算的金的平均含量不尽一致,但可显示出总的特征。我们综合前人资料和自己测定的数据统计出本区熊耳群金的平均含量最低为1.27×10-9(253个),崤山群最高为2.94×(40个),太华群介于中间2.02×10-9(85个)。与各类岩石的平均含量(3×10-9—7×10-9,K.W.Boyle,1989)对比,除崤山群金的平均含量接近沉积岩和花岗岩-流纹岩(3×10-9)外,其它都明显低于各类岩石。这表明本区熊耳群、太华群中的金发生过活化迁移,是易释放金;活化迁移的金,可以在局部地段富集成矿。
熊耳山区是金矿集中区,熊耳群金的平均含量为0.67×10-9(117个)、0.71×10-9(129个),大大低于各类岩石的平均含量。陕西地区熊耳群中较少有金矿产出,而金的平均含量较高。洛源地区熊耳群金的平均含量为5.22×10-9(90个),坝源—金堆城—黄龙铺地区为4.67×10-9(13个),接近或稍高于岩石的平均含量,区别于豫西地区。这些客观事实,表明金的亏损是指示金已发生活化迁移并在局部地段富集成矿。类同情况也出现在太华群中。小秦岭是金矿集中区,金的平均含量最低为0.81×10-9(127个),而其它地区如鲁山瓦层为2.2×10-9(23个)、崤山为2.1×10-9(12个)、熊耳山为1.5×10-9(69个),都较高,但赋矿情况则存有明显差异。鲁山地区金的平均含量最高,金矿化最差;熊耳山居中,产有金矿床;崤山则有小型金矿产出。
熊耳群、太华群中的金为易释放金,金确实发生过活化运移。豫西熊耳群金的平均含量低,而在金矿区内的岩层和矿体的围岩含金量普遍较高。上宫金矿区矿体围岩的含金量为40×10-9—700×10-9;店坊金矿区内远离矿体的火山角砾岩含金量为2×10-9—118×10-9,平均为14.2×10-9(14个),英安斑岩为85.5×10-9,流纹岩为33.5×10-9。太华群中也显示出金活化迁移的迹象。随着变质作用的加深,金的含量有降低的趋势。绿帘角闪岩相斜长角闪片麻岩含金量为1.3×10-9(4个),低角闪岩相—绿帘角闪岩相和中角闪岩相斜长角闪片麻岩含金量为0.9×10-9(4个),高角闪岩相斜长角闪片麻岩含金量为0.71×10-9(10个)。
金的活化运移必须有热液的参与。热液的性质是多种多样的,可以是岩浆热液(火山气液)、变质热液和浅部大气水热液。热液是金的载体。同时还必须有驱动热液流动的动力条件,包括由地壳构造变动、区域变质作用、岩浆侵入-火山喷发活动所标志的热事件。本区经历的地质历史悠久,遭受了不同地质作用的影响,发生了多次热-构造事件,为金的活化运移提供了各种热液载体和动力条件。
石墨矿产在众多国家都已有发现,有工业价值的相对集中分布于少数国家。晶质石墨矿主要蕴藏在中国、乌克兰、斯里兰卡、马达加斯加、巴西等国,隐晶质石墨矿主要分布于印度、韩国、墨西哥和奥地利等国。多数国家只产一种石墨,矿床规模以中、小型居多,只有中国等四五个国家晶质和隐晶质石墨都有产出,大型矿床较多。
一、成矿地质条件
碳在地壳中的丰度为0.35。在岩浆岩中平均含碳量0.051%,页岩中为0.8%,CO2中为2.63%,石灰岩中含CO2为41.54%。因碳的原子容积甚小,其C4+的离子半径小达0.015nm,在岩浆结晶时期,一般不参加到硅酸盐晶格中去,只有当其浓度很大且有适当的热动力条件时才能单独地组成自己的晶格成为金刚石或石墨。当它不组成自己的晶格时,经常以CO2状态存在于岩浆的气体相中或自火山孔道逸出到大气层中或在岩浆期后流体中呈配阴离子(CO2-3),最后形成碳酸盐矿物。
在表生作用下,碳可以部分地溶解水中,经常与金属形成重碳酸盐参加到地表水循环以至大量搬运入海,构成厚大的石灰岩沉积。大量碳质还参加到生物地球化学循环,大气中的CO2由于生物光合作用形成有机体的组成,构成有机岩类的堆积。显然,大量碳质的聚积主要发生于表生沉积作用,因而在沉积岩中含碳量远远超过岩浆岩。但是,大量碳质的堆积并不等于石墨矿床的形成,因为石墨的形成必须是碳质集中过程和一定的热动力条件的结合。人们曾从实验中制造过石墨,如用无烟煤在电炉中绝氧加热至2500℃以上得到能工业应用的石墨;用烟煤与CaF2混入于硅酸盐熔融体中,当其缓慢地冷却,结果形成六方板状石墨。这些人造石墨的热动力条件都是在高温还原条件下进行的。显然,石墨矿床形成的地质作用应属内生深成作用,因此由于表生作用、生物地球作用所引起的巨大有机碳质和无机碳酸盐的聚积,经过变质作用强烈的热动力作用的改造,同样可以使这些碳质转变成石墨。
中国石墨矿床常产出于大地构造隆起区或断裂岩浆带上,较集中的分布于中国的东部环太平洋构造带、康滇-龙门大巴-黄陵、祁连-秦岭-淮阳、天山-阴山以及金沙江-哀牢山5个成矿地带。区域变质型石墨矿床分布于中朝准地台和扬子准地台以及吉黑、秦岭、祁连、华南、三江等褶皱系的隆起区,例如,在佳木斯隆起、胶辽断隆、内蒙古地轴、豫西断隆、山西断隆及康滇地轴等隆起区,分布较多的晶质石墨矿床,规模多为大、中型矿;在黄陵背斜、龙门-大巴台缘褶带、秦岭地轴、淮阳地轴及武夷隆起区,也分布有较多的以中、小型矿为主的晶质石墨矿床。接触变质型隐晶质石墨矿床大多分布于中国东部环太平洋构造带,尤其是郯庐断裂系(包括依兰-依通断裂在内)以东地区,西部某些断裂带也有分布。岩浆热液型晶质石墨矿床则分布于中国西部的一些断裂岩浆带间。
区域变质型石墨矿床含矿岩系的时代从新太古代到早寒武世,其中以新元古代最为重要,北方多为新太古代至新元古代,南方多为新元古代至早寒武世,北方早于南方,其含矿层位有华北的桑干群、胶东的粉子山群、豫西的太华群、龙门—大巴山的火地垭群、黄陵背斜的崆岭群、康滇地轴的昆阳群、南天山的库尔勒群和兴凯湖的麻山群、武夷山的建瓯群及罗峰溪群等变质岩系;接触变质型隐晶质石墨矿床含矿岩系的时代从晚古生代石炭纪、二叠纪至中生代侏罗纪,其中最重要的是晚二叠世及早侏罗世和晚侏罗世,北方以晚、早侏罗世及石炭纪的较多,南方以二叠纪为主,其主要含矿层位北方有石盒子组、二道梁子组、鸡西群,南方有斗岭组、龙潭组及梨山组等煤系地层,产生接触变质作用的岩浆热源体的侵入时代大多为印支期—燕山期,但北方也有的为海西期;岩浆热液型晶质石墨矿床的形成则多与海西期的中、酸性岩浆岩的侵入有关。
二、矿床主要成因类型及其分布
中国已知的具有工业价值的石墨矿床按其成因可分为:区域变质型石墨矿床、接触变质型石墨矿床及岩浆热液型石墨矿床三种类型。其中以区域变质型晶质石墨矿床最多,其次为接触变质型隐晶质石墨矿床,岩浆热液型晶质石墨矿床较少。
1.区域变质型石墨矿床
此类型矿床占中国已知石墨矿床的84%,储量占石墨探明储量的77%,是中国石墨矿床中主要的工业类型。矿床赋存于前寒武纪的中、深变质岩系中,主要岩性有片麻岩、片岩、透辉(透闪)岩、大理岩、变粒岩、石英岩、斜长角闪岩等,原岩建造多属粘土岩-碳酸盐岩-基性火山岩,沉积于近陆源浅海区,石墨矿层往往赋存在其上部富碳酸盐部位,含矿岩系的变质程度普遍达到角闪岩相至麻粒岩相。矿床褶皱、断裂构造发育,常伴有晚期花岗岩、伟晶岩类侵入,混合岩化作用普遍,多期变质作用叠加影响较明显。矿体受沉积变质作用控制,有一定的层位,产状多与围岩产状一致,呈层状、似层状或透镜状,长度一般为几十至数百米,有的可达千米以上,倾角陡—中等。一个矿床中一般有多层矿体,常受断层或岩体的破坏而使矿体形态复杂化。常见的矿石类型有石墨片麻岩和石墨片岩,其次为石墨透辉岩,少数矿床有石墨变粒岩、石墨混合岩及石墨大理岩等。矿石中与石墨共生的矿物多达30余种,主要有长石、石英、云母、方解石、白云石,含多种变质矿物如透辉石、透闪石、红柱石、矽线石、石榴子石、黝帘石、蛇纹石、金云母等,伴生矿场有黄铁矿、金红石、钒云母、钒榴石等。石墨呈鳞片状结晶,聚片状或星散状较均匀分布,具定向构造或浸染构造。石墨鳞片片径0.1mm至数毫米不等,混合岩化作用常使石墨粗化或相对富集。矿石品位一般不高,固定碳含量低的为3%~10%,较高的为10%~16%,有的可达30%以上。矿石的可选性好,精矿质量也好。由于原岩沉积环境还原条件良好,含矿建造中常富含硫、钛、钒、磷物质,有的矿床中伴生的金红石、黄铁矿及钒等可供综合回收利用。矿床规模多为中—大型(有的规模特大)。属于此类型的矿床有:黑龙江鸡西柳毛,山东莱西南墅及北墅,内蒙古兴和,湖北宜昌三岔垭等石墨矿床。
矿床实例:黑龙江省鸡西市柳毛石墨矿
该矿床为区域变质型晶质石墨矿床,位于佳木斯隆起区南部麻山石墨含矿带的东端。麻山一带是一个主要由近东西向的复向斜和逆冲断裂组成的构造区,以后又被北西及北东向断裂肢解为一系列叠瓦式断块。含矿层位麻山群逆冲隆起,大面积分布于林口—鸡西—光义一带。整个麻山群普遍含石墨,共有12个石墨层,众多的矿点星罗棋布于鸡西、土顶子、黄汪沟、西麻山、石场、和平、余庆、中三阳、龙爪及光义等地构成一个规模巨大的麻山含矿带,是中国已知的最大的石墨产区。
柳毛石墨矿是麻山含矿带中规模特大的矿床,处于八面通台凸北东端,密敦断裂北西侧龙山复向斜北东断块隆起区中,矿区分布元古宇麻山群的西麻山组和龙山村组中—深变质岩系。矿体赋存在下部西麻山组中,其主要岩性:下部为石榴球斑条带混合岩夹石榴堇青片麻岩,二辉斜长片麻岩和石英钾长交代岩,大理岩及混合岩化石墨透辉斜长片麻岩等;上部以混合岩化石墨透辉斜长片麻岩、石墨矽线斜长片麻岩为主,夹石墨石英片岩、变粒岩、混合岩等,是区内的主要含矿层位。矿区内褶皱和断裂构造发育,大西沟复向斜轴向50°~60°,由3个次级向斜和1个次级背斜组成,走向断裂和横断裂规模较大,对地层和矿体有控制作用,岩浆岩则以小脉岩穿插为主。
矿体分布在西麻山组上部含矿变质层位中,各矿层组成宽600~1000m的矿带,主要分布在大西沟复向斜构造的北西翼,走向50°~60°,倾向南东,倾角45°~60°。由于褶皱、断裂对矿层的影响,矿区划分为站前、郎家沟及大西沟3个矿段,共有工业矿体56个。其中大西沟矿段的矿体最为集中,规模也最大,分布有大、小矿体44个(见图15-1、图15-2)。单矿体平均厚度11~27m,呈层状、楔状及透镜状,常见膨胀、收缩、分叉及断裂切割现象,厚度变化系数为64%,长度300~1600m,斜深200~800m,倾角40°~60°。矿石自然类型有钒榴石墨矿、矽线石墨矿、石英石墨矿、钙质(大理岩)石墨矿等。与石墨共生的矿物有:钒榴石、金红石、石榴子石、矽线石、榍石、透辉石、石英、方解石、钛铁矿等。矿石化学成分为:固定碳10.32%(Ⅶ号矿体为15.26%),品位变化系数33%,w(TiO2)0.047%,w(V2O5)0.17%,w(Fe2O3)5.69%,w(S)1.35%。矿石可选性好,精矿品位可达90%。矿区矿石平均风化深度33.56m,风化矿石的硬度低,含硫量降至0.35%,更有利于采选。
2.接触变质型石墨矿床
此类型矿床占中国已知石墨矿床的14%,储量占石墨探明储量的22%,是中国石墨矿床中较主要的工业类型。此类矿床是由于岩体侵入煤系地层引起煤层接触变质而成。侵入岩体一般为酸性或中、酸性花岗岩、闪长岩,岩体常沿背斜轴部或倾伏端等构造有利部位侵入,上有盖层,封闭条件良好。受变质的煤层一般为优质无烟煤,煤岩性质多属镜煤质亮煤类型。接触变质晕宽一般可达2~3km,含煤岩系原岩为粘土质岩、砂岩、碳酸盐岩等,变质成为板岩、千枚岩、片岩、大理岩等,以板岩最为广泛,变质程度一般为绿片岩相或角闪岩相。无烟煤变质为隐晶质石墨,从接触带向外渐次出现石墨—半石墨—无烟煤的渐变过渡带。
矿体呈层状、似层状、带状及透镜状分布,长度几百米至数千米,常见多层矿体,单层厚度几十厘米至数米,有的可达十余米,一般为1~3m,倾角有的陡,有的呈缓倾斜。由于矿床多生成于褶皱、断裂发育且有岩体侵入的地质环境中,矿体形态一般复杂。矿石自然类型可分软质、硬质两种。矿石外观呈土状、致密块状,由隐晶、微晶及细晶石墨鳞片构成集合体,以隐晶石墨为主,共生矿物有石英、粘土矿物、黄铁矿及红柱石、堇青石、矽线石、黑云母等。矿石品位一般较高,固定碳含量多为60%~80%,高者可达90%以上,少数矿床低于60%。矿石精选困难,一般手选加工后可提供工业利用。矿床规模以中、小型为主。属于此类型的矿床有:湖南郴州鲁塘、吉林磐石烟筒山等石墨矿床。
图15-1 黑龙江鸡西柳毛石墨矿大西沟矿段矿体分布略图据谭冠民,1999a)
图 15-2 黑龙江鸡西柳毛石墨矿床大西沟矿段 A- B 剖面略图( 据谭冠民,1999b)图例同图 15-1
矿床实例:湖南省郴州市鲁塘石墨矿
该矿床属接触变质型隐晶质石墨矿。矿床位于粤、桂、湘、赣褶皱带骑田岭褶皱区鲁塘复向斜东翼,骑田岭花岗岩体西侧,江都庙断裂和金湘源断裂之间的外接触变质围岩中。矿体赋存于上古生界上二叠系乐平统斗岭组地层中,主要岩性为板岩、石墨板岩、含石墨硅质板岩及石英细砂岩,主要构造形式为复杂的褶皱与断裂组合,褶皱轴向10°~20°,平面多呈多字形排列,以宽缓短轴褶皱为主,断裂规模大的有3组,以近东西向和20°方向的压性和压扭性断裂对矿体的控制和破坏作用明显。中生代燕山早期骑田岭花岗岩多与围岩呈齿状或枝杈状侵入接触,由于岩体侵入热力影响和褶皱断裂机理的联合作用,促使岩体西侧外接触带宽约900m范围内的地层变质,靠近岩体的无烟煤变质成石墨,形成矿体形态复杂的隐晶质石墨矿床(见图15-3)。
图 15-3 湖南郴州鲁塘石墨矿矿体分布略图( 据谭冠民,1999c)
矿体主要分布于回子岭和狮子脑两向斜构造中,走向25°左右,产状平缓,倾角12°~47°。含矿岩系总厚210m,有工业矿体4层,矿体总厚度3.72m,含矿系数为1.77%,其中Ⅱ号矿规模较大,平均厚1.42m,由于塑性应变结果,因此矿体厚度在0.2~20m之间变化较大,厚度变化系数最大158%,平均为112%。矿体露头延伸长达3300km,以芋头石沟豁为界将矿床分为南北两段,北段规模较大,为主要开采对象,全矿床保有隐晶质石墨矿石储量规模属中型矿,其深部尚有较多远景资源。在石墨矿层与煤层之间通常有一个石墨无烟煤混生带(即半石墨带),石墨、半石墨和煤层的分带大致与花岗岩体平行,随着离岩体由近而远,其矿物物理化学性质逐渐有序变化,显示接触变质矿床的典型特征。
矿石的主要矿物成分为石墨,其次为石英、绢云母、方解石、红柱石等,具土状或致密块状构造,显微鳞片变晶、鳞片变晶及隐晶质结构。呈钢灰色,具金属光泽和强的滑腻感。矿石中有用组分富集均匀,品位较高,固定碳含量一般为75%~80%,品位变化系数8%~13%,其他组分含量:灰分17.10%~21.47%、挥发分0.3%~1.71%、水分2.40%~6.45%、硫0.02%~1.16%。4个矿层中Ⅰ、Ⅱ号矿体矿石质量好,是主要开采对象。矿石可选性差,通常经手选后直接加工成各类产品。矿体表部因次生风化而往往形成一个以低硫低碳为标志的氧化带,其深度一般为20m,部分矿石品位降低,有的失去工业价值。
3.岩浆热液型石墨矿床
此类型矿床较为少见,仅占中国已知石墨矿床的2%,储量占石墨探明储量的1%,目前只在中国西部新疆、西藏等地有所发现。与岩浆有关的石墨矿床见于新疆奇台等地,产于花岗岩的接触带,矿体即为含石墨花岗岩,常成群分布,呈透镜状、囊状,形态与产状都较复杂,单矿体直径长十至数百米,厚度几十至200m,石墨呈团块状或鳞片状分布于花岗岩中,矿石品位(固定碳含量)3%~6%,矿床规模一般为中、小型。与热液有关的石墨矿可见于新疆托克布拉克等地,石墨产于库尔勒群下部大理岩与花岗伟晶岩的节理裂隙中,规模小、品位低,目前尚未探明具有工业价值的矿床。
矿床实例:新疆维吾尔自治区奇台县苏吉泉石墨矿
该矿床是中国岩浆热液型晶质石墨矿中具有代表性的矿床,位于新疆克拉麦里山北麓,东准噶尔优地槽褶皱带哈萨坟复背斜南翼,库普大断裂和清水-苏吉泉大断裂之间的一个北西向狭长构造带中。带内发育一系列褶皱和逆冲断裂,加上多期次岩浆侵入喷发,构造十分复杂。矿区内花岗岩大面积分布,尤以海西中期花岗岩分布最广,与石墨成矿有关的是该期第六次侵入的斑状黑云母花岗岩及同源的混染花岗岩。石墨矿产于黑云母花岗岩与角闪花岗岩接触带上的含石墨混染花岗岩中,含矿花岗岩的围岩为中泥盆统平顶山组地层,其岩性以凝灰岩、砂岩、粉砂岩为主,夹少量碧玉岩、玄武玢岩、钙质砂岩透镜体。区内规模较大的清水-苏吉泉断裂控制了岩体的分布和产出,形成较晚的其他两组断裂则对矿体起破坏作用,黑云母花岗岩与角闪花岗岩呈侵入接触,其接触带控制了含矿花岗岩的产出与分布。
矿体呈300°~320°方向断续展布,多为不规则透镜状,平面上为近似等轴状,略具分枝分叉和波状起伏,在主矿体附近常有一些小矿巢。矿体与直接围岩无明显界线,一般靠采样分析确定。矿体产状平缓,倾角8°~10°,局部20°。矿区共发现矿体20余个,以Ⅰ ~ Ⅴ号矿体规模较大 ( 见图 15-4) ,长度 280 ~1 000m,宽 36 ~ 550m,一般深度 16 ~29m,最深 50m 以上,5 个矿体总储量达到中型矿规模。
图 15-4 新疆奇台苏吉泉石墨矿矿体分布略图( 据谭冠民,1999d)
矿石具鳞片粒状结构,可分为球状、豆状、球斑状、浸染-球斑状、浸染斑杂状构造类型,以球、豆状构造为主,其特征是石墨呈皮壳状层层结晶聚集,包围其中主要为浑圆角闪花岗岩等角砾的“夹心”,夹心中见有少量隐晶质石墨,球体直径1~5cm不等,个别大于10cm。矿石自然类型为含石墨混染花岗岩,与石墨共生的矿物有石英、条纹长石、更长石、角闪石、黑云母以及钛铁矿、磁铁矿、磁黄铁矿、锆石、萤石、刚玉、独居石、磷灰石、金红石、黄铜矿、黄铁矿、辉铜矿、重晶石、天青石等,次生矿物有黄钾铁钒、孔雀石、蓝铜矿、褐铁矿等。石墨呈鳞片、叶片状结晶集合体,片径一般为(0.1~0.2)mm×(0.007~0.015)mm。矿石化学成分:固定碳含量2.5%~10%,Ⅰ~Ⅴ号矿体平均为3.84%~5%,w(Fe2O3)3.10%,w(SO3)0.88%。矿石中伴生微量元素种类多,以钛、锆、铪、铜等含量较高,w(TiO2)0.34%,w(Cu)0.046%,稀土元素总量可达0.037%。矿石可选性较好,矿石选矿试验结果精矿的品位和回收率都在89%以上。w(SO3)0.88%。矿石中伴生微量元素种类多,以钛、锆、铪、铜等含量较高,w(TiO2)0.34%,w(Cu)0.046%,稀土元素总量可达0.037%。矿石可选性较好,矿石选矿试验结果精矿的品位和回收率都在89%以上。
三、资源分布及成矿规律
我国石墨矿床分布(图15-5)在黑龙江、湖南、山东、内蒙古、吉林等省(自治区),黑龙江省石墨储量居全国第一。全国年产万吨以上的石墨矿有黑龙江柳毛、山东南壁、湖南鲁矿和吉林磐石等矿山。
中国保有储量的石墨矿产地分布于22个省(自治区、直辖市)中,按保有储量的多少,晶质石墨矿依次分布于黑龙江、四川、山东、河南、内蒙古、陕西、山西、云南、西藏、江西、湖北、吉林、甘肃、辽宁、海南、福建、河北、新疆、广东、安徽20个省(自治区);隐晶质石墨矿分布于湖南、吉林、广东、陕西、黑龙江、北京6个省(直辖市)。其中:陕西、广东、吉林、黑龙江4省既有晶质石墨矿,又有隐晶质石墨矿产出。
中国石墨矿产资源分布的特点:一是矿石种类齐全,以晶质石墨为主,又有隐晶质石墨产出。二是矿产地分布广泛,而储量又相对集中于少数成矿最有利的地区。晶质石墨矿保有矿物储量集中于黑龙江、四川、山东、河南、内蒙古,共占全国晶质石墨矿保有矿物储量的89%。黑龙江省保有晶质石墨矿物储量为全国之冠,占全国晶质石墨保有矿物储量的64%,其东部地区为中国晶质石墨最大的蕴藏区,其次川南滇北地区、山东东部、豫西陕东地区、内蒙古东部与山西北部地区,也相对集中保有晶质石墨矿物储量。隐晶质石墨矿主要分布于湖南省,占全国隐晶质石墨保有矿石储量的75%。再次吉林省占11%,广东省占8%,陕西省占5%。中国石墨矿产这种分布既广泛而又相对集中的特点,既便于各地兴办中、小型石墨企业,也为集中建设大规模石墨生产基地创造了条件。
图 15-5 中国石墨矿床分布
中国石墨矿床的成矿作用发生于一定的大地构造发展阶段,有三个重要的成矿期,包括一次接触变质及岩浆热液成矿期和两次区域变质成矿期。
1. 接触变质及岩浆热液成矿期
该期时代为印支期—喜马拉雅期 ( T—K,67 ~230Ma) 属于华力西—燕山构造旋回。成矿作用发生于古欧亚大陆基本形成至开始部分解体,滨太平洋及特提斯喜马拉雅构造强烈活动阶段。在中国东部环太平洋构造域等地,由中酸性岩体侵入含煤地层引起接触变质作用,煤层变质形成隐晶质石墨矿床;而在新疆、西藏等一些地方,由于与中、酸性岩体活动有关的岩浆热液作用,形成成因独特的晶质石墨矿床。
2.区域变质第Ⅱ成矿期
该期时代为扬子—加里东期(Pt2—Pt1,400~1100Ma),属于扬子—加里东构造旋回。成矿作用发生于中国地台基本形成并开始解体的早期阶段,多见于褶皱隆起区,如佳木斯隆起、哀牢山褶皱带、金沙江褶皱带、武夷山褶皱区,云开大山褶皱区等地,以麻山群、昆阳群、罗峰溪群、陀烈群等为代表,由于区域变质作用形成晶质石墨矿床。
3.区域变质第Ⅰ成矿期
该期时代为中条期以前(Ar—Pt,1700Ma以前),属于中条旋回以前的构造旋回。成矿作用发生于中国地台逐步形成阶段的陆核区及地台发展过程中的一些残块,如河淮、鄂尔多斯、武当—淮阳地盾、黄陵背斜古基底、祁连中间隆起区等地,以桑干群、粉子山群、太华群、登封群、三道洼群、崆岭群为代表,由于区域变质作用形成晶质石墨矿床。