北秦嶺丹鳳地區(qū)石墨礦地質(zhì)特征及找礦前景初探

張良

摘要：丹鳳地區(qū)地處秦嶺構(gòu)造帶北亞帶南緣，商——丹區(qū)域大斷裂以北，夾持于蔡川斷裂和分水嶺斷裂之間。該區(qū)石墨礦屬區(qū)域變質(zhì)鱗片狀晶質(zhì)石墨類型，賦存于下元古界秦嶺群雁嶺溝組含石墨大理巖中，呈似層狀產(chǎn)出，具有層控后期熱液變質(zhì)的特征。丹鳳地區(qū)北部，蔡川斷裂以南的地區(qū)，大面積出露下元古界秦嶺群雁嶺溝組含石墨大理巖，且?guī)r漿活動強烈，發(fā)育大量加里東期侵入巖，石墨礦資源找礦潛力較大。

關(guān)鍵詞：丹鳳地區(qū)；石墨礦；地質(zhì)特征；找礦前景

石墨是碳元素的結(jié)晶礦物之一，是一種重要的非金屬礦產(chǎn)；具有化學(xué)穩(wěn)定性、潤滑性、導(dǎo)電性、特殊的導(dǎo)熱性和可塑性、涂敷性等優(yōu)良性能，不僅廣泛用于耐火材料、坩堝、鑄造、煉鋼等傳統(tǒng)行業(yè)[1]，隨著近些年來對石墨結(jié)構(gòu)性能的深入研究，石墨將跨越傳統(tǒng)行業(yè)的應(yīng)用，成為新興環(huán)保材料、新興熱交換材料、儲能、導(dǎo)電材料、石墨烯及新型超級電容器材料等[2-3]。特別是近年來石墨烯的發(fā)現(xiàn)，作為目前自然界最薄、強度最高、導(dǎo)熱導(dǎo)電性最強的一種新型材料[4-5]，已經(jīng)引起了電子通訊、航天軍工、光電、鋰離子電池等眾多新興領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，極有可能掀起一場席卷全球的新技術(shù)產(chǎn)業(yè)革命[6-7]。有學(xué)者指出到2020年我國天然石墨需求規(guī)模將達(dá)到100萬t，比2010年增長42.5%[1]，礦產(chǎn)資源需求量逐步擴大，為有力保障我國經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展，有必要加大對石墨礦勘查開發(fā)力度。

丹鳳地區(qū)目前已發(fā)現(xiàn)石墨礦床兩個：庾家河石墨礦、留仙坪石墨礦；石墨礦點多處，該區(qū)石墨礦產(chǎn)于秦嶺群雁嶺溝組含石墨大理巖中，是區(qū)域變質(zhì)型晶質(zhì)石墨礦床。在此以留仙坪石墨礦床為例，分析該區(qū)石墨礦地質(zhì)特征及成因類型，探討其找礦前景。

1. 區(qū)域地質(zhì)概況

丹鳳地區(qū)位于陜西省商洛市丹鳳縣，大地構(gòu)造位置位于北秦嶺成礦帶東段。石墨礦產(chǎn)于下元古界秦嶺群雁嶺溝巖組中，其巖石類型主要為一套以碳酸鹽巖為主體的含石墨變質(zhì)巖，主要巖性為石墨大理巖、大理巖夾薄層石英巖及各類片麻巖；總體呈北西西向殘留體展布，分布于丹鳳地區(qū)中北部，蔡川斷裂以南、大坪——巒莊倒管油斷裂以北的地區(qū)（圖1）。

該套地層主要呈北西西向條帶狀、殘塊狀分布于丹鳳地區(qū)北部，經(jīng)歷了多期次、多類型、多層次構(gòu)造變形——變質(zhì)——熱事件改造，變形變質(zhì)十分強烈，多被早古生代花崗巖體穿插或侵吞，原生沉積關(guān)系已經(jīng)消失，巖層間呈構(gòu)造面理相疊覆，具有層狀無序的特點。

2. 石墨礦床特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)

2.1.1 地層

留仙坪石墨礦礦區(qū)出露地層主要為下元古界秦嶺群雁嶺溝巖組（Pt1y.），巖性主要為深變質(zhì)的大理巖、（含）石墨大理巖夾片麻巖、白云質(zhì)大理巖、斜長角閃巖、長英粒巖和黑云斜長片麻巖等，以含石墨大理巖為其標(biāo)志層。礦區(qū)內(nèi)出露巖性有：灰白色-白色中厚層大理巖、白云石大理巖、含石墨大理巖、含石墨石英大理巖、斜長角閃巖，近東西走向，傾向北，傾角50°～60°。

2.1.2 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)廣泛分布混合花崗巖（hγ3），巖體形態(tài)復(fù)雜，大小不一，多呈脈狀、巖株狀、巖床狀或不規(guī)則狀侵入地層，北西西向展布，方向與地層、構(gòu)造線方向一致，受混合花崗巖體的侵入和穿插的影響，礦區(qū)地層、構(gòu)造、含礦層的完整性遭到明顯破壞，因此礦區(qū)地層多以殘留體的形式存在于巖體之中。

2.1.3 構(gòu)造

礦區(qū)位于秦嶺群南東東向傾伏的巨型復(fù)式背斜構(gòu)造——巒莊復(fù)背斜，主要表現(xiàn)為碾子坪向斜構(gòu)造的南翼，為傾向北北東的單斜構(gòu)造。區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，斷裂構(gòu)造整體呈北西西向和近東西向展布，主要為礦區(qū)北部商（縣）——高（躍）大斷裂帶，以及貫穿礦區(qū)中部和南部三組北西西——南東東向斷裂構(gòu)造及其次級構(gòu)造斷裂；見大量擠壓面、構(gòu)造透鏡體分布，表現(xiàn)為壓扭活動特征；屬于石墨成礦后期構(gòu)造，導(dǎo)致礦體形態(tài)較為復(fù)雜，但對礦體分布、規(guī)模影響不大。

2.2 礦體特征

留仙坪石墨礦礦體產(chǎn)于秦嶺群雁嶺溝組含石墨大理巖中，共圈定石墨礦體七個，含礦巖性均為含石墨大理巖，礦體形態(tài)呈層狀近東西向展布，總體產(chǎn)狀337～22°∠52～63°，礦石呈塊狀，可見黑灰——鉛灰色鱗片狀晶質(zhì)石墨，細(xì)小鱗片構(gòu)造，亞金屬光澤，硬度較小且污手。礦體厚度1.5m～5.2m，固定碳含量一般為3.42%～6.72%，礦體質(zhì)量、品位變化較穩(wěn)定[8]。

2.3 礦石特征

留仙坪石墨礦礦石自然類型皆為大理巖型，含礦巖石為（含）石墨大理巖。礦石中有用礦物為石墨，一般含量8%～15%，脈石礦物主要有：方解石（60%～80%）、透輝石（1%～10%）、石英（2%～15%）、鉀長石（1%～2%），石墨含量有時高達(dá)20%，礦石工業(yè)類型為晶質(zhì)（鱗片狀）石墨礦。

石墨礦石一般呈自形——半自形及它形鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)，主要為浸染狀、條帶狀、塊狀構(gòu)造。石墨呈稀疏浸染狀、鱗片狀、星點狀散布在大理巖中，呈鋼灰色、黑色，不透明，且污手；石墨鱗片之間往往夾少量綠泥石、硅線石、高嶺土；鱗片中常有石英、褐鐵礦包體。

2.4 石墨礦床的成因類型

前人研究表明，秦嶺群雁嶺溝巖組原巖為一套富含有機質(zhì)的濱淺海沉積巖，為礦源層[9]，該套含礦母巖經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用后形成了石墨大理巖、石墨片麻巖、石墨長英粒巖、石榴石硅線石片麻巖。后期因加里東期花崗巖侵入發(fā)生接觸熱變質(zhì)，致使大理巖層變質(zhì)形成晶質(zhì)石墨礦床。石墨礦床顯示出明顯的沉積——變質(zhì)成因，具有層控后期熱液變質(zhì)的基本特征[10]。

2.5 找礦標(biāo)志

丹鳳地區(qū)石墨礦受賦礦巖層——秦嶺群雁嶺溝組含石墨大理巖性段所控制，且在石墨礦床的形式過程中，熱液活動起著至關(guān)重要的作用，故其找礦標(biāo)志主要有三點：第一、石墨大理巖可以作為石墨礦的直接找礦標(biāo)志；第二、大理巖與花崗巖接觸帶附近是尋找石墨礦化線索有利地段；第三、石墨具有良好的導(dǎo)電性，地球物理電法測量低阻高極化異常是石墨礦良好的找礦標(biāo)志[11]。

3. 找礦前景分析

（1）丹鳳地區(qū)北部廣泛出露下元古界秦嶺群雁嶺溝組含石墨大理巖，具有良好的接觸變質(zhì)型石墨礦成礦地質(zhì)條件。

（2）丹鳳地區(qū)位于北西西向分水嶺斷裂和近東西向蔡川斷裂夾持區(qū)，屬華北地臺南緣北秦嶺加里東構(gòu)造——巖漿巖帶，加里東期侵入巖廣泛分布[12]，多期次的巖漿活動可以為石墨礦再次富集成礦提供熱源。

4. 結(jié)語

丹鳳地區(qū)石墨礦具有層控后期熱液變質(zhì)的特征，該區(qū)北部廣泛分布下元古界秦嶺群雁嶺溝組含石墨大理巖，受后期加里東期巖漿活動影響強烈，從成礦地質(zhì)背景分析認(rèn)為丹鳳地區(qū)北部具有良好的石墨找礦前景。

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