福建老鹰山矿区石墨矿床特征及成因浅析

工业技术　Ｉ■　Ｃｈｉｎａ　ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏ］ｏｇｙ　Ｒｅｖｉｅｗ　福建老鹰山矿区石墨矿床特征及成因浅析　张蔚语　（福建省１９６煤田地质勘探队福建沙县３６５５００）　［摘　要］福建老鹰山矿区石墨矿主要赋存于二叠系童子岩组一段（Ｐ　ｔ　）地层中，属隐晶质石墨矿，其产状总体呈层状、似层状及透镜状分布，一层稳定可　采，局部二至三层可采，石墨矿固定炭含量较高，达到工业品位以上，矿石质量相对较好。区内花岗斑岩较发育，为煤层变质成为石墨矿提供了热液来源。经过　分析认为，矿层为煤层受热液变质作用形成，其成因类型为接触变质型，应属于后期热液接触变质层控矿床。　［关键词］福建老鹰山　石墨矿特征成因　中图分类号：ＴＱ１５　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１０）３２～０３２４—０２　老鹰山矿区石墨矿位于永安市正东方位３２ｋ＝处，隶属福建省永安市槐南　乡管辖，矿区有乡镇至各村的水泥路相通，交通条件好。　１区域与矿区地质特征简述　１．１区域地质简况　矿区处于政和一大埔ＮＮＥ向断裂带附近［　，岩浆活动强烈。同时，该区　及周围为煤系地层暴露或半隐伏区，周围已有煤矿开采，具备较好的含煤条　件。为石墨矿的形成提供了物源和热源。　１．２矿区地层　－１２　矿区出露的地层从老至新有：石炭系下统林地组（Ｃ，』）、石炭系上统船山　组一二叠系下统栖霞组（ｃ　ｃ—Ｐ　ｑ）、二叠系下统童子岩组（Ｐ　ｔ）、上统翠屏　山组（Ｐ。ｃｐ）及中生界侏罗系长林组（Ｊ　Ｃ）及第四系（Ｑ）Ｅｚ］。　矿区由于侵入岩发育，岩石蚀变强烈，化石基本不可见，根据邻近矿山地质　资料，区内主要含矿层位应为二叠系下统童子岩组第一段（Ｐ　ｔ　）。ｌ至３层可　采，均为薄煤层。　１．３岩浆岩　本区岩浆侵入活动强烈，矿区南东部出露～系列呈脉状的酸性岩脉，岩性　主要为石英斑岩（＾　）。根据钻孔揭露，矿区深部岩浆岩发育，几乎孔孔有　见，主要呈脉状侵入，单层厚度可达数十米，围岩蚀变强烈，造成煤层的强烈石　墨化。大致可分为两期，早期沿Ｆ　断层侵入，发育在船山组一栖霞组灰岩中，　岩性主要为花岗斑岩，局部为二长、长石斑岩：二期沿Ｆ　断层侵入，发育在Ｆ，　与Ｆ　断层之间，穿过童子组、翠屏山组砂岩、粉砂岩，岩性以二长、长石　斑岩为主，局部为花岗斑岩，上部为长林组凝灰质砂砾岩覆盖，地表未见出露。　（图１）。　１．４地质构造　ｌ　凰零凰恩凰凰皿固　图ｌ　旦凰嚣取圈　矿区地质略图　矿区位于广平倒转向斜西南部转折端的南鹾侧，属倒转向斜的正常翼的西　降。　挖至设计高程后，支立钢筋格栅拱架并喷射砼，进行下断面封闭施工。　（４）格栅钢架拼装、焊接　每榀格栅由６个单元拼装而成，每单元格栅连接处采用４块Ｌ１６０．１００．１０　角钢通过巾２６配套螺栓连接，和与主筋同级的钢筋等强度焊接，确保连接质　量。在每榀格栅钢架安装前均进行试拼状，超过规范要求误差的及时调整模　具，确保尺寸符合设计要求。　（５）及时进行初支背后注浆　初支喷砼在拱顶、拱腰预埋注浆管，在下台阶封闭完成后进行背后充填　注浆，防止初支背后空洞，控制土体沉降，注浆采用１：Ｉ水泥浆，注浆压力０．卜　０．３Ｍｐａ，由拱腰向拱顶顺序注浆。　５监控量潮　根据工程设计文件要求及旃工特点，确定周边收敛允许值２０ｍｍ，报警值　１６ｒａｍ，预謦值１４ｍｍ：拱顶下沉允许值２０ｍｍ，报警值１６ｍｍ，预警值１４ｍｍ。地表沉　降允许值３０ｍｍ，报警值２５ｍｍ，预警值２０ｍｍ。　现场监控量测项目见下表：　项目　Ｉ懒顺目　方；鲁疑工具　布置　重魂蠛率　毒ｉ览羿挖后　署挖面距量；舅Ｉ断面前后《铋时。ｌ　；史／关　舡密为　开挖蕾花置翻断蔷前巷《袖时　；史　夭　（２）严格控制地表、洞内、初支背后注浆质量。地表注浆加固土体对管　线进行保护，但要避免浆液进入管线，避免人为破坏，特别是机械钻孔时Ｊ控制　深度、范围。在确保安全的前提下，如能进入管线，安排专人进行巡查。　（３）控制超前小导管施做角度，既要避免小导管破坏管线又要便于施工。　对小导管外倾距离做好精确计算。　（４）严格按照正常工序施工，不得随意改变。上台阶开挖留核心土，控制开　挖进尺及超挖，及时喷混封闭。锁脚锚杆必须与格栅钢架焊接为整体，格栅钢　架落在实处，不得有虚土或悬空。开挖下导坑必须每榀开挖，完成后立刻喷砼　封闭，减少暴露时间。中隔壁跟随核心土的开挖及时架设，确保上导坑及时封　闭成环。　（５）格栅钢架的连接采用等强度焊接和高强螺栓连接，确保连接质量　（６）在断面全环封闭后，进行初支背后注浆，确保初支背后无缝隙。　（７）增加监控量测频率，特别是地表沉降，在掌子面开挖后的２天内变形速　率较快　（８）编制合理、可行的应急预案，特别要明确产权单位的负责人和联系方　式，出现紧急情况或监控数据超标及时上报，重新确定旌工方案。　ｉ　地糖及支护观察　翘饔、描绘　羽　营、蜘骺　２　Ｓ　餍迎收敛　撼顶下沅　收敛计　水准仪、水准　足、识尺　加壁为５＾　４　她裹沉降　水准仪、水｝皇　尺、键足　加密为２ｔ觅舳　开蛇嚣鼹量渊断暖前嚣＞艟甜・１　汝，癣　测点布置　通过我方和第三方监测数据，地表沉降最大值为ｉ７．５ｍｍ：拱顶下沉最大值　为３ｍｍ；周边收敛最大值为５ｍｍ，均未出现预警，达到了预期的效果。　８麓工经验　采取上述方案，暗挖区间顺利通过了两处电力方沟，体会如下：　（１珈强施工降水，确保暗挖在无水的条件下施工，无水作业能减少地表沉　隧道横向断面监测点布置图　３２４　Ｉ科技博览　工业技术　●Ｉ　翼，构造相对较简单。　区内地层总体为中缓倾角的向斜构造，局部呈舒缓波状起伏。轴向北北　２．４围岩蚀变　受侵入岩体影响，矿区内围岩蚀变有矽卡岩化、硅化、绿泥石化及与热　西，向南南东倾伏，两翼倾角较缓，约为１５—３０。，局部略陡。　区内断层较发育，主要为北东向的缓倾角的滑脱断层，局部呈北北东向。　此外发育一条近南北向陡倾角的正断层。主要有Ｆ　Ｆ．、Ｆ。和Ｆ　。　（图１、２）。　２矿体地质特征　２．１矿体形态、产状及规模　矿区内石墨矿体共有三个矿层，矿体均赋存于二叠系童子岩组一段（Ｐｉｔ　）　地层中。矿体主要位于矿区中、东部岩后垄一带，矿体产状与围岩地层层理　产状一致，为中缓倾角的向斜构造，局部呈舒缓波状起伏。轴向北北西，向南　南东倾伏，两翼倾角较缓，约为ｌ５—３０。，局部略陡。矿层由炭质泥岩或煤层　受热液变质作用形成的，矿石类型属隐晶质石墨矿。总体呈层状、似层状、　带状及透镜状分布，具有膨胀收缩现象。矿体具挤压特征，产生片理化，局部　夹有透镜状炭质泥岩，顶板为细粉砂岩，局部见高碳泥岩，底板为灰色细粉砂岩　或细砂岩。沉积围岩普遍具硅化、空晶石角岩化和红柱石角岩化等热液蚀　变。含矿层位中可见石墨矿化层一至数层，一层可采，局部二至三层可采，已　揭示可采厚度０．７８一１．０　７ｍ，地表未见出露，为隐伏矿床。钻孔ｚＫ４０　２、　ＺＫ４０３、ＺＫ４０５、ＺＫ８０１、ＺＫ８０２、ＺＫ８０３和ＺＫ８０５均有揭露，其中ＺＫ４０３和　ＺＫ４０５见两层可采。　２．２矿石质量特征　本次基本分析项目为：Ｍ　Ａ　、Ｖ　ＦＣ　、Ｓ　多元素分析项目主要为　Ｓｉ０　Ａｌ。０　Ｆｅ。０　、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｎａ。０、ｋ　Ｏ、ＳＯ　Ｔｉ０，（详见表Ｉ）。　从以上分析结果可以看出，矿区石墨矿固定碳（ＦＣｄ）均大于７６％，平均含量　为：８０．Ｏ９％：矿石有益成分全部达到工业指标要求，其有害杂质含量均在允许范　围内，矿石质量相对较好。　２．３矿石结构构造及矿石类型　矿石由隐晶及微晶石墨鳞片构成集合体，以隐晶石墨为主，呈铁黑色或银　灰色，块状，局部呈土状、碎块状或鳞片状，条痕灰黑色，硬度１，具滑感、染　手。共生矿物有石英、粘土矿物、黄铁矿及红柱石、堇青石、夕线石、　黑云母等。　矿石结构：隐晶质、微、细晶鳞片状结构。　矿石构造：矿石外观呈块状、碎块状或粉末状构造。　、　—　／　、、　—　＾’　—一　＼　３，ｅ　＼　矗印　＞　矿　／　＾ｔ　＝￡　——’　／　’’、－　．＝＝　刍　＼　’　ｏｃ－　秽　ｒ｝崎　四　Ｃｄ　石ｌ旷晨侵入岩体　图２矿区８线剖面略图　表１矿区石墨矿化验测试成果表　工程号　样母　聚样潦度　样长　分析项目（结果襄示单位∞ＣＢ）／１ｏ　）　ｆｍ）　Ｃｍ）　Ａ王　Ｖ　Ｆｃ＾　ｓ．ｔ　体重　ｚＫ８０１　ＺＫ９０１—０１　２４乳２３　２５０　３０　ｌ　０７　１７∞　１９．３８　２　７ｌ　７８．４３　Ｏ　Ｏ　１　７３　２Ｋ８０２　扰８Ｏ２－Ｏｆ　２７８．０６　２７９．１１　１．ＯＳ　１８．６０　２１．４４　２．ｉ３　７６．８９　Ｏ．２８　１．７２　ｚＫ８０３　８。３一ＯＩ　２５１．６２　２５２．４０　０．７８　１６．４１　ｌ３．２４　２　Ｏｌ　８５　０１　Ｏ，２６　１．７１　ＺＫｔｏ２　４ｏ２一Ｏｌ　２７８　７０　２７９．５３　０．８３　１８　４３　ｉ５．８５　２．４２　８２．１１　０．０８９　１　６ｔ　ｚｌｃ４Ｇ３—０ｌ　３４２　４２　３４３．２２　Ｏ　８０　ｌ３　５５　２ｌ　８０　２　７５　７６．０４　０．１２　１．７ｌ　ＺＫ４ｏ３　４０３一ｃ２　３７２．３２　３７３．１２　０．８０　１８．４９　１＝９．６０　２．２Ｏ　７＂９．６１　０．６５　１．６３　工程号　｛荦母　分析璜目（站果袭矛单位口偿）／ｌｏ　）　ｅ｜（１ｊ　＾ｌ　，　Ｔｉ　ＣａＯ　雎‘０　Ｋ｝０　Ｎ８｜。　Ｓ。＿　ＺＲ８０１　曩（８０１—０１　５９．５６　６．１５　２４．６８　０　９７　１．９７　１．６６　３．Ｏ３　１．２１　ｎ　２ｌ　ｚ｝：８。２　越８０２—０１　６８．Ｓ３　８．２８　ｌ５．０６　１．７０　１．６　２．０４　ｌ，４５　０．４９　Ｏ．１８　８０３　ＺＫ８０３一Ｏｌ　４８．铭　７．０５　５１　５８　１．３　２．Ｏ７　２．０５　１　２５　１．４２　０．５ｌ　ｔ０２　ＺＫ４∞一ｅｌ　５８．９６　６．６９　２４．８１　Ｌ　３５　１．５１　１．如　Ｓ．５８　０．８６　０　１５　ｚＫ４。３　４０３一Ｏ１　５１．　ｅ　４，ｇ　３０．甜　Ｉ．ｄ６　３．１２　１。６０　４。３３　１．１ｅ　０．２８　盈（４∞一０２　ｌ４　９８　１８．０４　０．８７　１．５９　２．１ｌ　０．ｔ４　变质作用有关的角岩化、大理岩化、石墨化等，局部见铅、锌矿化现象。　３石墨矿床成因分析　中国目前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［　。　３．１石墨的形成条件　据实验：用无烟煤在电炉中隔绝空气加热至２５００摄氏度可获得工业石墨：　用烟煤与ＣａＦ２混入硅酸熔融体中，然后缓慢冷却也可形成六方板状石墨晶　体。这说明石墨可在碳浓度很高和相当高的温度下还原而成［　。因此石　墨的形成至少需要两个条件，一个碳的来源，一个是热源　矿区内具备石墨矿　形成首要的两个条件，一是煤系地层中含高碳质的煤层，＝是岩浆岩发育。　３．２成矿母岩　矿区东部为一套海陆相交互相的含煤岩系。由砂岩一粉砂岩一泥岩及煤　组成的，韵律十分明显，并常见铁质结核及砂岩透镜体，三分性明显，可划分　下、中、上三个岩性段　下、上段为含煤段，下段含煤性较好。中段为　海相泥岩、粉砂岩夹细砂岩，常含黄铁矿及钙质结核。本组是区内重要的经　济底层　与下伏船山组一栖霞组呈断层接触。　本区主要保留下段地层，即童子岩组第一段（Ｐ１ｔ１）地层，岩性主要为深　灰、灰黑色薄～中厚层状细砂岩（硅化强烈）、细粉砂岩（角岩化强烈）及煤　层（石墨化强烈），次为粗粉砂岩、砂质泥岩，硅质胶结，水平层理发育。　该层位即为本区石墨矿的成矿母岩，煤层为石墨的形成提供了丰富的碳　质。　３．３岩浆热液改造　前述区内岩浆岩体发育，据钻孔揭露及岩矿鉴定，矿区侵入岩主要为花岗　斑岩（或二长、长石斑岩），为中、酸性岩。岩性呈灰夹浅灰绿色，斑状结构，基　质为显微文象结构，斑晶由斜长石、石英和黑云母组成，自形粒状，岩石具弱　蚀变，以碳酸盐化为主，次为绢云母化。局部见黄铁矿散晶分布。岩体常沿　向、背斜轴部或断层等构造有利部位侵入，上覆翠屏山组（Ｐ２Ｃｐ）或长兴组　（Ｐ２ｃ）地层为其盖层，封闭条件良好，熔融岩浆的高温不易扩散，为石墨矿的形　成提供热源保证。花岗岩多与围岩呈齿状或枝叉状侵入接触，由于岩体侵入　热力影响和褶皱断裂机理的联合作用，促使岩体两侧外接触带的地层变质，靠　近岩体的无烟煤变质成石墨，形成隐晶质石墨矿床。　３．４石墨矿床的接触变质特征　接触变质型石墨矿床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［　。其特征主要有：侵入岩　体一般为酸性或中、酸性花岗岩、闪长岩。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：矿体呈层状、似层状、带状及透镜状分　布：矿石品位一般较高，固定碳含量多为６０％￣８０％，高者可达９０％以上。　据岩矿鉴定结果表明矿区内主要侵入岩为花岗斑岩（或二长、长石斑　岩），为中、酸性岩。邻近矿区煤层为灰黑色—钢灰色，煤岩类型为半暗一半　亮型，以粉粒状块煤、粉状煤为主，夹条带状块煤。属中灰、特低～低硫、　低磷、中等发热量无烟煤…。矿体总体呈层状、似层状、带状及透镜　状分布。矿石外观呈块状，局部呈土状、碎块状或粉末状，由隐晶及微晶石　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、夕线石、黑云母等。区内矿石品位均大于７６％，最高　达８５．０１％。　矿区石墨矿床特征与接触变质型石墨矿床的特征基本一致。　综上所述，矿区石墨矿床应为接触变质成因。　结语　１、老鹰山矿区位于政和一大埔断裂带附近，岩浆活动强烈，根据钻孔资　料表明区内花岗斑岩发育，主要沿断层侵入，造成部份地层受热变质。　２、矿区为煤系地层半暴露区，其童子岩组一段含煤地层保存较好，可见　一至数层可采煤层赋存。根据取样分析，煤层均已石墨化。因此，该段地层　为石墨矿的矿源层。　３　通过分析认为，矿区石墨矿为二叠系下统童子岩组一段地层中的煤层　受后期岩浆热液的接触热变质而形成，具备接触变质型石墨矿床的特征，属于　后期热液接触变质层控矿床。　４、矿区矿石类型为隐晶质石墨矿，固定碳含量较高，均达到工业品位以　上，质量相对较好。通过对该矿床的地质特征及成矿条件分析，对矿区及外围　寻找类似成因的矿床具有一定的指导意义。　参考文献　［１］福建省地质矿产局．福建省区域地质志［Ｍ］．北京．地质出版社．１９８５　［２］张宏刚．福建省老鹰山矿区石墨矿普查工作总结［Ｒ］．福建省ｌ９６煤　田地质勘探队．２００９．　［３］中国矿床编委会，中国矿床［Ｍ］．北京．地质出版社，ｌ　９９６．　［４］杨树亮，福建省永安市南山煤矿（雪程坑）资源储量核实报告［Ｒ］．　福建省１９６煤田地质勘探队．２００７．　科技博览ｌ　３２５