湖北省廣水市蘆花灣石墨礦地質(zhì)特征及礦石物質(zhì)組成研究

魏均啟, 魯 力, 邊智虹, 周亮亮, 王 芳, 朱 丹

(1.湖北省地質(zhì)實驗測試中心,湖北 武漢 430034; 2.國土資源部 稀土稀有稀散礦產(chǎn)實驗技術(shù)重點(diǎn)實驗室,湖北 武漢 430034)

湖北省廣水市蘆花灣石墨礦地質(zhì)特征及礦石物質(zhì)組成研究

魏均啟1,2, 魯 力1,2, 邊智虹1,2, 周亮亮1,2, 王 芳1,2, 朱 丹1,2

(1.湖北省地質(zhì)實驗測試中心,湖北 武漢 430034; 2.國土資源部 稀土稀有稀散礦產(chǎn)實驗技術(shù)重點(diǎn)實驗室,湖北 武漢 430034)

廣水市蘆花灣石墨礦產(chǎn)于中元古界紅安群下組下段第三亞段第二巖性層,成因類型屬沉積變質(zhì)礦床,工業(yè)類型為晶質(zhì)石墨礦床。該礦床有三個礦層17個礦體,含礦巖系主要由石墨片巖、含石墨白云鈉長片巖、含石墨二云鈉長片巖組成。礦石中石墨含量為2%～7%,固定碳含量為2%～4%,石墨的粒度主要分布于0.001～0.03 mm之間,為晶質(zhì)石墨。礦石中可綜合利用的礦物除石墨外,還有少量黃鐵礦,可加以回收利用。

石墨礦;地質(zhì)特征;物質(zhì)組成;工藝礦物學(xué);蘆花灣

廣水市蘆花灣石墨礦位于湖北省廣水市孝子店鎮(zhèn)蘆花灣村南東273高地附近一帶,行政隸屬孝子店鎮(zhèn)管轄。礦區(qū)大地構(gòu)造分區(qū)屬桐柏—大別造山帶,主要受控于中元古界紅安群下組下段地層[1]。礦床類型屬沉積變質(zhì)型[2-3],該礦床受層位控制,有明顯的地層找礦標(biāo)志,礦石工業(yè)類型為晶質(zhì)(鱗片狀)石墨礦,礦床規(guī)模小,由多個平行產(chǎn)出的礦體組成,礦體厚度穩(wěn)定—不穩(wěn)定,品位較低,但變化均勻,礦床開采技術(shù)條件簡單。通過對該石墨礦礦床地質(zhì)特征、礦石物質(zhì)組成、石墨及其他有用礦物的賦存狀態(tài)的詳實研究,基本查明了礦床地質(zhì)特征、礦石的礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造及石墨、黃鐵礦等的賦存狀態(tài),對該石墨礦的開發(fā)利用及選礦工作有一定的指導(dǎo)意義。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

巖漿巖不發(fā)育,僅見少量花崗斑巖脈出露[4]。巖脈長度一般<100 m,寬一般2～5 m,局部偶見石英脈、煌斑巖脈等,規(guī)模較小,一般分布于斷裂破碎帶中及其兩側(cè)。

主體構(gòu)造為桂花樹灣倒轉(zhuǎn)背斜,北西向、北北西向斷裂構(gòu)造較發(fā)育,斷裂傾向北東、北東東,規(guī)模較小。在桂花樹灣倒轉(zhuǎn)背斜的核部見北西向斷裂被近東西向右行平移斷裂錯斷。含礦巖系沿桂花樹灣倒轉(zhuǎn)背斜的鞍部和兩翼產(chǎn)出,平面上呈北東東方向凸出的弧形展布,凸出方向與背斜軸線方向基本一致。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦體特征

該石墨礦床共圈出三個礦層17個礦體,其中Ⅱ-5、Ⅲ上1-8和Ⅲ上2-9號三個礦體為主礦體,約占礦區(qū)石墨總量的96%。

2.1.1 Ⅱ-5號礦體

沿走向長1 630 m,沿傾向斜深93～183 m,礦體厚度一般3.02～9.46 m,最大21.05 m,最小僅1.11 m,平均5.70 m,礦體品位一般3.32%～3.93%,最高5.48%,最低3.01%,平均3.66%。

2.1.2 Ⅲ上1-8號礦體

沿走向長680 m,沿傾向最大斜深為298 m,礦體形態(tài)比較復(fù)雜,有分支復(fù)合及分叉現(xiàn)象出現(xiàn)。礦體厚度一般5.01～15.10 m,最大20.15 m,最小1.07 m,平均8.26 m,礦體品位一般3.15%～3.48%,最高3.90%,最低3.00%,平均3.30%。

圖1 湖北省廣水市某石墨礦區(qū)地質(zhì)簡圖

Fig.1 Generalized geologic map of a graphite mining area in Guangshui city

1.紅安群下組下段第二亞段;2.紅安群下組下段第三亞段第一巖性層;3.紅安群下組下段第三亞段第二巖性層;4.紅安群下組下段第三亞段第三巖性層;5.花崗斑巖脈;6.石英脈;7.煌斑巖脈;8.產(chǎn)狀;9.礦體及編號;10.水體。

圖2 礦石的X射線衍射圖譜

Fig.2 X-ray diffraction patterns of ore

2.1.3 Ⅲ上2-9號礦體

沿走向長420 m,沿傾向最大斜深為232 m,礦體形態(tài)較復(fù)雜,深部有分叉現(xiàn)象。礦體厚度一般4.09～14.26 m,最大22.73 m,最小僅1.69 m,平均8.26 m,礦體品位一般3.26%～3.83%,最高4.35%,最低3.01%,平均3.65%。

2.2 礦石特征

2.2.1 礦石類型

礦石自然類型以石墨片巖型為主,含石墨二云石英片巖型次之,偶見含石墨二云鈉長片巖、含石墨絹云石英片巖及含石墨綠泥絹云石英片巖型礦石。礦石的工業(yè)類型主要為晶質(zhì)鱗片狀石墨礦石,石墨含量以石墨片巖、含石墨二云石英片巖、含石墨絹云石英片巖及含石墨二云鈉長片巖的含量較高,其它巖性中的石墨含量一般較低。礦石的石墨含量為2%～7%,固定碳含量2%～4%。

2.2.2 礦石質(zhì)量

(1) 礦石的礦物組成。經(jīng)X衍射分析(圖2)、偏光顯微鏡下鑒定及實體顯微鏡下鑒定,確定礦石中重要的非金屬礦物為石墨,重要的金屬礦物為黃鐵礦。脈石礦物為石英、絹云母、黑云母、綠泥石、鉀長石、鈉長石、白云母、角閃石、榍石等。礦石中主要礦物的相對含量結(jié)果見表1。

(2) 礦石的化學(xué)成分。礦石原礦樣品經(jīng)化學(xué)分析,主要元素含量見表2,從中可以看出:礦石的總碳含量為4.76%,固定碳含量為4.20,礦石中有利用價值的元素為石墨和S。

表1 礦石礦物組成分析結(jié)果表

表2 礦石主要元素化學(xué)分析(wt%)

(3) 礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。礦石結(jié)構(gòu)主要有顯微鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)、鱗片狀變晶結(jié)構(gòu),少量見有碎裂狀結(jié)構(gòu)、碎屑狀結(jié)構(gòu)、他形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)。

顯微鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)、鱗片狀變晶結(jié)構(gòu):石墨呈顯微鱗片狀、片狀分布于云母、石英等礦物之間,有的石墨見有鱗片扭折變形現(xiàn)象。

碎裂狀結(jié)構(gòu):條帶狀分布的石墨受應(yīng)力作用,碎裂成0.1～0.5 mm的碎粒狀,其間有石英、云母分布。

碎屑狀結(jié)構(gòu):顯微鱗片狀、土狀石墨與絹云母、石英等組成碎片狀、粒狀和似透鏡狀碎屑,碎屑粒徑大小約0.5～1.5 mm。

他形—半自形粒狀結(jié)構(gòu):黃鐵礦呈他形—半自形粒狀星散分布于石英、云母等礦物之間。

礦石構(gòu)造主要為片狀構(gòu)造,少數(shù)具浸染狀構(gòu)造。

片狀構(gòu)造:受變質(zhì)作用影響,石墨多具定向排列,形成片狀構(gòu)造。

浸染狀構(gòu)造:黃鐵礦呈稀疏浸染狀分布于礦石之中。

3 石墨及其他重要礦物工藝礦物學(xué)特征

3.1 重要礦物嵌布特征

3.1.1 石墨

在礦石中含量為2%～7%,呈略顯彎曲的鱗片狀、顯微鱗片狀、細(xì)小鱗片狀,沿巖石的片理方向分布,在礦石中分布不均勻,既有單一鱗片,也有集合體形式存在,并常見有綠泥石、絹云母、榍石等夾雜礦物。石墨片徑大小變化比較大,一般在0.001～0.03 mm之間,主要為晶質(zhì)石墨,極少量為隱晶質(zhì)的土狀石墨。

3.1.2 黃鐵礦

在礦石中含量為2%～4%,礦石中重要的金屬硫化物,呈半自形、他形粒狀,少數(shù)呈自形粒狀,粒度大小一般0.02～1.0 mm,嵌于石英、云母礦物之間,星散分布,少量見與石墨連生,還有少部分已氧化成褐鐵礦。黃鐵礦粒度測定結(jié)果見表1。

3.1.3 脈石礦物

脈石礦物有石英、絹云母、黑云母、綠泥石、鉀長石、鈉長石、白云母、角閃石、榍石等。其中綠泥石、絹云母、黑云母、白云母是片狀礦物,而石英粒度有時非常細(xì)小,用機(jī)械浮選的方法,這5種礦物都容易進(jìn)入石墨精礦,構(gòu)成精礦的雜質(zhì)礦物,進(jìn)而影響精礦品級。

3.2 石墨粒度分布特征

石墨的粒度大小一般<0.3 mm,極少量粒徑>0.3 mm,主要分布于0.001～0.03 mm之間。總體上看,石墨粒度較細(xì)小,為顯微粒級,主要為晶質(zhì)石墨,極少量為隱晶質(zhì)石墨。將不同粒級的石墨進(jìn)行統(tǒng)計,結(jié)果見表3及圖3。

4 結(jié)論

表3 石墨粒度統(tǒng)計表

圖3 石墨粒度分布曲線

Fig.3 Distribution curve of graphite particle size

礦石自然類型以石墨片巖型為主,工業(yè)類型為晶質(zhì)石墨礦石。礦石中重要的非金屬礦物為石墨,重要的金屬礦物為黃鐵礦。脈石礦物為石英、絹云母、黑云母、綠泥石、鉀長石、鈉長石、白云母、角閃石、榍石等。

石墨的粒度大小主要分布于0.001～0.03 mm之間,石墨粒度總體較細(xì)小,為顯微粒級,主要為晶質(zhì)石墨,極少量為隱晶質(zhì)石墨。原礦中可綜合利用的礦物除石墨外,還有少量黃鐵礦等,在選礦過程中可加以回收利用。

[1] 湖北省地質(zhì)礦產(chǎn)局.湖北省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京:地質(zhì)出版社,1990.

[2] 袁見齊,朱上慶,翟裕生,等.礦床學(xué)[M].北京:地質(zhì)出版社,1979.

[3] 姜繼圣,劉祥.中國早前寒武紀(jì)沉積變質(zhì)型晶質(zhì)石墨礦床[J].建材地質(zhì),1992(5):18-22.

[4] 胡德祥,楊森楠,桑隆康.1∶5萬廣水市幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告[R].武漢:中國地質(zhì)大學(xué),2002.

(責(zé)任編輯：陳姣霞)

Geological Characteristics and Ore Material Composition of Lu huawan GraphiteDeposit in Guangshui,Hubei Province

WEI Junqi1,2, LU Li1,2, BIAN Zhihong1,2, ZHOU Liangliang1,2, WANG Fang1,2, ZHU Dan1,2

(1.HubeiProvinceGeologicalExperimentalTestingCenter,Wuhan,Hubei430034; 2.KeyLaboratoryofRareMineralExperimentalTechnology,MinistryofLandandResources,Wuhan,Hubei430034)

Luhuawan graphite ore in Guangshui is located in Middle Proterozoic second lithologic sections of the third member of the lower formation of the Hong’an group,its genetic type is sedimentary metamorphic deposit and industrial type is crystalline graphite deposit.The deposit has three beds and 17 ore bodies,the ore is mainly composed of graphite schist,muscovite albite schists containing graphite and two mica albite schists.The graphite mine is amorphous and graphite content is 2%～7%,fixed carbon content is 2%～4%,the size of graphite is mainly distributed between 0.001～0.03mm.In addition to graphite,useful minerals in the ore also contain a small amount of pyrite,which can be used together.

graphite ore; geological characteristics; material composition; process mineralogy; Luhuawan

2016-05-11;改回日期:2016-08-29

湖北省國土資源廳2015年國土資源科技發(fā)展計劃項目，項目編號為ETZ2015A02。

魏均啟(1980-),男,工程師,碩士,礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)專業(yè),從事巖礦鑒定及研究工作。E-mail:wjq0427@126.com

P619.25+2

A

1671-1211(2017)01-0102-04

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2017.01.019

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20161208.1424.020.html 數(shù)字出版日期:2016-12-08 14:24