摘要：棉沟石墨矿区属华北板块南缘构造带，出露地层主要为太古界太华群、中元古界栾川群，构造形迹以断裂为主，岩浆岩受断裂控制，岩石类型主要以基性→中酸性为主，围岩蚀变类型主要有黄铁矿化、硅化、绿泥石化、绢云母化。矿床成因类型为沉积变质矿床，并具有后期热液叠加富集特征，矿区石墨矿赋存于太华群地层中，含矿地层岩性为含石墨混合片麻岩，研究结果为本地区以后同类矿床勘查具有一个的参考。
关键词：南召县;棉沟石墨矿;地质特征;找矿标志
1.地层
研究区属华北地层区，出露地层基岩主要为太古界太华群、中元古界栾川群。分述如下：
1.1太华群
太古界太华群在研究区广为分布，为一套区域性中深变质岩系，属层状无序变质岩系，故多称为太华岩群。主要岩性为花岗片麻岩、混合片麻岩、角闪斜长片麻岩
(1)花岗片麻岩
主要出露在研究区的北部、中东部和西南部的一小部分。风化面呈灰黄色、灰黑色，新鲜面呈灰黄色、灰白色、灰白—肉红色，粒状变晶结构，片麻状构造。主要矿物成分为长石、石英、云母、角闪石等。矿物呈细—中粒状，粒径1mm~4mm，半自形—他形。长石主要由斜长石和钾长石组成，约占50%~60%，石英含量约占20%~40%，云母、角闪石等暗色矿物约占5%~20%。片麻理发育，矿物定向排列，局部可见条带状分布。局部可见绿泥石、绿帘石化现象。暗色矿物条带约1cm~2cm。部分岩石中可见石英团块、长石团块。部分岩石中可见石英细脉发育，脉宽1cm~10cm。
(2)混合片麻岩
主要出露在研究区的中部和中南部，呈带状分布。风化强烈，风化面灰黑色，新鲜面灰白色、灰黄—灰红色，鳞片状粒状变晶结构，片麻理构造，脉体约占20%~45%，基体约占55%~80%。脉体主要成分为钾长石、斜长石、石英。其中钾长石约占45%，自形粒状。石英约占40%~60%，半自形粒状。斜长石少量，约占15%~40%，呈半自形粒状。基体主要成分为斜长石、石英、角闪石、黑云母等。其中斜长石约占30%~50%，呈半自形粒状、石英约占15%~40%，半自形粒状。角闪石等暗色矿物约占30%~45%，呈片状。其中可观察到斜长石和角闪石明显被拉伸。
中西部部分裂隙面可见金云母脉体，宽6cm~7cm，表面黑色—金色。金云母含量65%左右，鳞片状。角闪石25%左右，呈片状。其他矿物10%左右。金云母脉体向下延伸4m~5m。
该岩层中可见多条细小石英脉，宽1cm~2cm，主要成分为石英。经野外观察，该细小石英脉体中无矿化现象。
该层岩石为区域内石墨的主要含矿岩层，矿石主要为含石墨混合片麻岩，风化面成黄褐色，新鲜面成铅灰色，粒状变晶结构，片麻状构造。脉石矿物主要有：石英、斜长石、钾长石、黑云母、辉石、绢云母、角闪石等。石英为他形粒状，粒径大小不一，多在0.1cm~1cm之间;斜长石偶见聚片双晶，表面分解少量绢云母;钾长石偶见卡式双晶，有的具格状双晶，属微斜长石，岩石中可见蠕虫结构;石英、斜长石、钾长石相间分布;黑云母呈细小鳞片状，单偏光镜下呈褐色，具完全解理，无定向分布在岩石之中，有的已发生绿泥石化现象，岩石中含少量辉石;角闪石呈细柱状，具角闪石式解理;石墨成鳞片状或聚片状，均匀分布于长石、石英等矿物粒间。少量充填于矿物缝隙之间呈细脉状分布，在反光下，呈铅灰色，具金属光色;条痕为黑色，手表本易污手呈灰黑色。矿体顶底板均为混合片麻岩。
(3)角闪斜长片麻岩
主要出露在研究区的中部，大体上呈带状分布。风化面呈灰白色、灰黄色、黄褐色，新鲜面为灰黑色，粒状变晶结构，片麻状构造。其中斜长石约占20%~40%，呈半自形粒状。角闪石约占10%~30%，大小1mm~3mm，呈半自形—它形粒状。石英约占20%~25%，呈它形粒状结构，粒径1mm~3mm。暗色矿物约占10%~30%，呈条带状定向分布。沿片麻理方向，岩石中局部夹有细小石英脉和硅质细脉。
1.2栾川群
主要分布在研究区中南部、栾川—维摩寺断裂南侧。该地层属华北地层区，但位于分界断裂南侧，说明栾川—维摩寺断裂具有超强逆冲掩覆作用，因而与下伏太华群之间呈断层接触关系，此外被晚元古时代石英正长斑岩体(晋宁期)和燕山晚期似斑状花岗岩等岩体侵入所破坏，地表多呈孤岛状分布，展布受栾川—维摩寺断裂控制。主要岩性为浅灰—灰白色的厚—巨厚层状大理岩(产叠层石)、石英云母片岩、绿泥石英片岩。
(1)大理岩
主要分布在研究区中南部，呈近乎带状分布。沿断层面分布。风化面灰黑色，新鲜面白色，中粗粒状变晶结构，块状构造。主要矿物为方解石，方解石呈半自形—他形粒状。在岩石表面可见淋滤沟。
(2)石英云母片岩
主要分布在研究区东南部，出露面积较小。岩石新鲜面灰黑色，鳞片状变晶结构，片状构造，主要矿物有石英、黑云母、绢云母、长石等。其中石英约占35%，绢云母约占20%，长石主要包括钾长石和斜长石，约占25%。
(3)绿泥石英片岩
主要分布在研究区中南部，出露面积较小。灰绿色、灰白色，细粒鳞片粒状变晶结构，片状构造。主要有长石、石英、绿泥石等。其中长石约占50%~70%，粒状。石英约占30%，他形粒状。绿泥石约占15%，鳞片状。其他矿物约占5%。
2.构造
本区构造形迹以断裂为主，褶皱发育在栾川—维摩寺断裂北侧太华群内。该褶皱沿东南方向延伸，枢纽方向与栾川—维摩寺断裂基本一致。矿区位于昭君垛—黑石顶复背斜的南西翼，总体为一单斜构造，地层展布与区域构造线方向一致，呈北西西—南东东向。
2.1褶皱
矿区位于昭君垛—黑石顶复背斜的南西翼，总体为一单斜构造，地层展布与区域构造线方向一致，呈北西西—南东东向。主体产状为倾向172°~230°，倾角34°~80°，该褶皱枢纽位于研究区外。岩性主要为花岗片麻岩、混合片麻岩等。
2.2断层
研究区内断裂构造较发育，主要发育两组断层，一组受区域栾川—维摩寺断裂带影响，呈NWW-SEE向展布;一组NWW-SSE向展布。
F1断层：该断层位于研究区的中西部，东至狮子河，西出研究区，长约1km，宽约15m~30m，断裂面倾向北，断层走向110°，倾角约60°~75°。该断层位于沟底，地势上北高南低，为逆断层。该断层内岩石破碎，切割较深，在沟底可见角砾岩。角砾岩呈次棱角状、次圆状，断面有擦痕和阶步。为一张扭性断裂。
该断层东段位于混合片麻岩内，西段为混合片麻岩与斜长角闪片麻岩的分界线。
F2断层：该断层位于研究区的中部，祖师爷庙北部50m处，长约300m，断层面倾向北西，断层走向79°，倾角85°。断层宽约1m，被石英脉充填。该断层上盘为混合片麻岩，岩石较破碎，风化面浅灰白色，新鲜面灰红色。鳞片状粒状变晶结构，片麻状构造，脉体约占45%，基体约占55%。脉体主要矿物成分为钾长石、石英、斜长石。其中钾长石约占45%，自形粒状。石英约占40%，半自形粒状。斜长石约占15%，呈半自形粒状。基体主要矿物成分为斜长石、石英、角闪石、黑云母等。其中斜长石约占30%，呈半自形粒状;石英约占40%，半自形粒状;角闪石等暗色矿物约占30%，呈片状。下盘为花岗片麻岩，粒状变晶结构，片麻状构造。主要矿物成分为长石、石英、云母、角闪石等。矿物呈细—中粒状，粒径1mm~4mm，半自形—他形。长石主要由斜长石和钾长石组成，约占50%，石英含量约占30%，云母、角闪石等暗色矿物约占20%。片麻理发育，矿物定向排列，局部呈条带状分布。局部可见绿泥石、绿帘石化现象。暗色矿物条带约1cm~2cm。地势上北高南低，此断层为一逆断层。
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此断层北80m处为石墨矿(化)体，石墨矿(化)体在此处向东延伸约100m后尖灭，推测与此断层有关。
F3断层：位于研究区的西南部，该断层是栾川—维摩寺断裂在研究区的西段部分，该断层西部断层较破碎，仅可判断出其为一条断层，延伸方向约125°;该断层东部被第四系覆盖。推测此断层原与F5连接，后被断层F4断开。该断层西段北东为太古界太华群的花岗片麻岩和角闪斜长片麻岩。南西为栾川群正长岩。
F4断层：该断层位于研究区的中南部，该处位于山前，多被后期人为开垦为耕地，野外可见到断层沿线，但见不到断层面，可见到沿断层面为一小陡坎，走向约169°，长约650m，野外断层北东盘为栾川群的绿泥石英片岩，地势较高，风化破碎严重。南西盘为太华群的角闪斜长片麻岩，地势较低，野外可见到角闪斜长片麻岩岩石，零散分布，偶尔可见到小面积基岩，岩性为角闪斜长片麻岩。
F5断层：位于研究区的东南部，该断层是栾川—维摩寺断裂在研究区的东段部分，走向北西—南东向，产状倾向南西，倾角约为65°，宽约50m，可见碎裂岩。灰黄色，裂隙发育，块状构造。岩石主要有石英、长石组成。该断层北北东为太古界太华群的混合片麻岩和角闪斜长片麻岩。南西为变石英正长斑岩和绿泥石英片岩。
F6断层：该断层位于研究区的东南部，地势较低，多被碎石及泥土覆盖，为以性质不明的断层，宽约20m，长约700m。断层内可见断层角砾岩，硅质胶结，角砾主要为似斑状花岗岩和变石英正长斑岩。岩石中多见褐铁矿化现象。
3.岩浆岩
区内岩浆岩主要分布于研究区南部，断层F3、F5南部，受断裂控制，岩石类型主要以基性—中酸性为主。依据岩浆岩形成时间的早晚，将研究区侵入岩分为晚元古期和燕山晚期。其中晚元古期以基性—中酸性侵入岩为特征，燕山晚期以酸性侵入岩为特征。
3.1晚元古期
该期在本区出露的岩体主要为变石英正长斑岩、变闪长岩(斜长角闪岩)。
(1)变闪长岩(斜长角闪岩)
主要分布于研究区的西南角，出露面积约0.3km2，呈灰绿色，粒状变晶结构，块状构造。岩石主要有角闪石、斜长石、黑云母、石英等组成。
(2)变石英正长斑岩主要分布于研究区的东南部以及中部一小部分，出露面积约1km2，沿断层F4分布，近于长条状。岩石呈浅肉红色，灰白色，变余斑状结构，块状构造。主要由钾长石、斜长石、石英及少量的黑云母、绢云母组成。
3.2燕山晚期
主要分布于研究区的东南部一小部分，出露面积约0.11km2。岩性主要为似斑状花岗岩，浅肉红色，灰白色，似斑状结构，块状构造。岩石主要有钾长石、斜长石、石英、黑云母、角闪石等组成。
4.围岩蚀变
矿区围岩蚀变类型主要有黄铁矿化、硅化、绿泥石化、绢云母化等。现将主要蚀变特征简述如下：
4.1黄铁矿化
主要见于钻孔中，呈星散状、团块状、细脉状分布于岩石片麻理或节理裂隙中，脉宽0.5mm~1cm，最长约3cm，团块直径最大可达0.5mm，呈他形、半自形、自形存在。
(1)硅化
分布较普遍，以细脉状或小透镜状、小团块状分布于各类岩石中，顺层或斜交地层，宽1mm~1m左右，呈白色、烟灰色，成分主要为石英。
(2)绿泥石化
分布比较普遍，在各类岩石及构造破碎带均可见到。主要是岩石中的云母、长石、角闪石等矿物发生分解或者交代蚀变而成。它是在成矿过程中和矿石同时形成，与矿体密切共生，且分布比矿体更为宽广。
(3)绢云母化
分布比较普遍，主要是围岩蚀变形成的。
5.矿床成因及找矿标志
研究区为灵宝—舞阳与太古宙变质作用有关的铁、石墨矿床成矿亚系列。区内石墨矿的控矿因素主要为原岩(建造)性质和变质作用。石墨含矿地层在鲁山地区主要为太华群水底沟组，原岩为含炭砂泥质岩和灰岩，夹长英质和铁镁质火山岩;在灵宝地区石墨含矿地层为太华群焕池峪组，原岩为碎屑岩、泥质岩、含炭白云质灰岩、铁镁质火山岩。含炭原岩建造严格控制了本区石墨矿的产出，是石墨矿形成的主要控矿因素之一。在区域变质作用过程中，含碳原岩建造在温度、压力及H2O、CO2等挥发组分的变化影响下，岩石发生重结晶、重组合及变形作用，改变了矿物组成和结构构造。在变质作用中，变质热液促进了石墨的重结晶富集。
矿区石墨矿赋存于太华群地层中，含矿地层岩性为含石墨混合片麻岩，原始岩性组合为含炭砂泥质岩和碳酸盐岩夹少量长英质、铁镁质火山岩，为一套有连续相序的浅海陆源碎屑-碳酸盐含炭沉积建造。矿石中脉石矿物组合为长石、石英、透辉石、黑云母等，石墨呈鳞片状分布于脉石矿物颗粒之间，沿片麻理分布，可见石墨聚集成的条带或条纹等原始层纹构造，说明石墨矿质与地层岩石同时沉积，受一定的地层岩性控制，明显与含炭质、钙质的砂泥质岩密切相关，即上述岩性为石墨成矿的矿源层。
由于后期构造作用及以钾化、硅化为主的混合岩化作用，致使石墨晶片随脉石矿物颗粒增大过程中，亦再生增大，并进一步迁移富集。
综上所述，本区石墨矿床成因类型为沉积变质矿床，并具有后期热液叠加富集特征。——论文作者：李甜甜
