北秦嶺丹鳳縣庾家河晶質(zhì)石墨礦地質(zhì)特征及找礦遠(yuǎn)景淺析

魏小昭，曹廣杰，霍天云，劉 凱，張 望

(西北有色地質(zhì)勘查局七一三總隊，陜西 商洛 726000)

北秦嶺丹鳳縣庾家河晶質(zhì)石墨礦地質(zhì)特征及找礦遠(yuǎn)景淺析

魏小昭，曹廣杰，霍天云，劉 凱，張 望

(西北有色地質(zhì)勘查局七一三總隊，陜西 商洛 726000)

丹鳳縣庾家河晶質(zhì)石墨礦區(qū)處于北秦嶺復(fù)合島弧雜巖帶之鳳縣—商南紅柱石矽線石石墨成礦帶東段，沿該帶已發(fā)現(xiàn)多個中、小型的石墨礦床(點)。礦體主要賦礦地層為古元古界秦嶺巖群雁嶺溝組、郭莊組及中元古界峽河巖群寨根巖組，礦體嚴(yán)格受層位控制。礦石為片麻巖型、片巖型及大理巖型三類大鱗片狀石墨。礦床成因?qū)賲^(qū)域變質(zhì)型晶質(zhì)石墨礦床。本文通過區(qū)內(nèi)成礦地質(zhì)特征及地球物理特征進(jìn)行分析，類比典型區(qū)域變質(zhì)型晶質(zhì)石墨礦床，提出庾家河晶質(zhì)石墨礦床成礦條件主要與地層、巖性、構(gòu)造、巖漿作用等關(guān)系密切，綜合分析認(rèn)為本區(qū)石墨礦床找礦潛力巨大。

晶質(zhì)石墨礦；地質(zhì)特征；找礦遠(yuǎn)景；丹鳳縣；庾家河；北秦嶺

0 引 言

石墨是一種特殊的非金屬材料，它具有導(dǎo)電導(dǎo)熱、耐高溫、抗熱震、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、潤滑、可塑等性能，廣泛用于冶金、機(jī)械制造、電器、化工、核工業(yè)等領(lǐng)域[1]。中國石墨礦床分布廣泛，類型齊全，以晶質(zhì)石墨礦為主儲量、產(chǎn)量、出口量均位于世界前列，但新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的高端產(chǎn)品還不多[2]。隨著高新技術(shù)的發(fā)展，新材料產(chǎn)業(yè)將會成為石墨產(chǎn)業(yè)新的增長點，高性能石墨導(dǎo)電材料、密封材料、環(huán)保材料、熱交換材料、石墨烯等新興材料以及制品產(chǎn)業(yè)將會得到快速發(fā)展，為滿足這些領(lǐng)域和行業(yè)的需求，我們必須加大石墨礦的找礦力度[3]。我國已知的具有工業(yè)價值、規(guī)模較大的石墨礦床主要為區(qū)域變質(zhì)型、接觸變質(zhì)型及巖漿熱液型等3種類型[4-6]，其中以區(qū)域變質(zhì)型晶質(zhì)石墨礦床最多，此類型礦床約占我國石墨礦床的84%，儲量占已探明的77%，礦床規(guī)模多為中-大型，如黑龍江雞西、柳毛，山東萊西南墅，內(nèi)蒙古興和，湖北宜昌三岔埡等石墨礦床[7]。目前我國的石墨礦開發(fā)主要集中在中東部地區(qū)，西南部和西北地區(qū)的石墨礦產(chǎn)資源尚未得到很好的開發(fā)利用，找礦勘探工作不足，研究程度較低。

北秦嶺地區(qū)礦產(chǎn)種類多、規(guī)模大、分布密集，其中太白—商南地區(qū)為重要的稀有金屬白云母紅柱石矽線石石墨成礦帶。陜西省丹鳳北部庾家河晶質(zhì)石墨礦區(qū)位于北秦嶺太白—商南稀有金屬成礦帶中部商州沙河子—丹鳳灰池子一帶石墨、矽線石、銻、銅礦集區(qū)[8]，行政區(qū)劃隸屬丹鳳縣庾嶺鎮(zhèn)和巒莊鎮(zhèn)所轄，地理坐標(biāo)范圍為東經(jīng)110°25′00″～110°34′30″，北緯33°48′00″～33°52′00″，為陜西省重要的晶質(zhì)石墨成礦區(qū)。區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境獨特，構(gòu)造演化復(fù)雜，前人曾在本區(qū)開展了大量地質(zhì)及科研工作，以鉛、鋅、金、鉬等金屬礦產(chǎn)資源為主，僅在本區(qū)前奧陶系地層發(fā)現(xiàn)有石墨片巖、石墨大理巖等，圈定了少量石墨礦點，石墨礦總體研究程度較低。近年來，陜西省政府通過在丹鳳北部設(shè)立晶質(zhì)石墨礦找礦會戰(zhàn)區(qū)，集中人力、財力、技術(shù)資源，通過統(tǒng)一部署開展預(yù)查-普查地質(zhì)工作，通過兩年的集中投入，形成300萬t以上特大型晶質(zhì)石墨礦產(chǎn)地，為陜西省優(yōu)質(zhì)晶質(zhì)石墨礦下游產(chǎn)業(yè)布局提供資源保障，為國家儲備大鱗片晶質(zhì)石墨礦戰(zhàn)略資源。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

丹鳳縣庾家河晶質(zhì)石墨礦區(qū)大地構(gòu)造位置屬北秦嶺復(fù)合島弧雜巖帶之東部，南界以區(qū)域商丹大斷裂與商丹蛇綠構(gòu)造混雜巖帶分隔，北界發(fā)育紅花—小寬坪—上莊坪—高耀子區(qū)域脆-韌性大斷裂，與寬坪中元古界裂谷相隔。長期的地質(zhì)演化，不同地質(zhì)歷史時期、不同性質(zhì)構(gòu)造事件，多層次、多期次構(gòu)造疊加，造就了性質(zhì)各異的物質(zhì)組合和形態(tài)復(fù)雜的空間構(gòu)造配置，形成目前極其復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造景象。

區(qū)域出露地層主要由老至新依次為古元古界秦嶺巖群、中元古界峽河巖群、寬坪群、下古生界二郎坪群、中生界三疊系地層。其中秦嶺巖群郭莊組、雁嶺溝組及峽河巖群寨根巖組為區(qū)域主要含晶質(zhì)石墨礦地層[9]，在相同的賦礦地層雁嶺溝組中，寶雞地區(qū)已發(fā)現(xiàn)鳳縣唐藏晶質(zhì)石墨礦、鳳縣朝陽晶質(zhì)石墨礦、鳳縣屈家溝晶質(zhì)石墨礦、太白縣滬夾院矽線石、紅柱石、晶質(zhì)石墨礦、太白縣牛咬溝晶質(zhì)石墨礦等多處石墨礦；郭莊組地層中已發(fā)現(xiàn)長安縣大峪晶質(zhì)石墨礦、扯袍峪晶質(zhì)石墨礦等礦床。因此在丹鳳北部地區(qū)中發(fā)育的雁嶺溝組、郭莊組、寨根巖組中尋找晶質(zhì)石墨礦，是非常有利的。經(jīng)過近年的地質(zhì)工作，在丹鳳雁嶺溝組地層中也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了留仙坪，十里吊，庾家河，大、小黃柏岔、塔爾坪等多處晶質(zhì)石墨礦體(點)，在研究區(qū)馬家坪一帶的寨根巖組中亦發(fā)現(xiàn)有晶質(zhì)石墨礦的分布。

區(qū)域巖漿巖為古生代北秦嶺花崗巖帶，主要出露有泥盆紀(jì)桃坪、騾子坪、黃柏岔、黃龍廟巖體群(nγD1)(412.6±5.6)Ma[10])，志留紀(jì)孫家山、桐樹溝、陳寺溝、庵底巖體群(nγβS1)(428.9±3.4)Ma[10])，奧陶紀(jì)秋樹坪巖體(πηoβo3)、奧陶紀(jì)寬坪巖體(πγβo3)(453.0±2)Ma[11]及早古生代次火山相(δopz1)。其中泥盆紀(jì)黃柏岔巖體群對區(qū)內(nèi)晶質(zhì)石墨礦體破壞較大，部分晶質(zhì)石墨礦體被巖體侵位同化導(dǎo)致礦體的厚度和品位降低，同時也促進(jìn)石墨結(jié)晶形成大鱗片石墨，其次局部范圍內(nèi)巖石經(jīng)歷了混合巖化作用，為富碳地層變質(zhì)為晶質(zhì)石墨礦體提供了有力條件。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地 層

庾家河晶質(zhì)石墨礦區(qū)出露地層主要為古元古界秦嶺巖群郭莊組b巖段、雁嶺溝組地層和中元古界峽河巖群寨根巖組a巖段地層(圖1)，二者之間以構(gòu)造接觸，石墨在上述地層中均有分布。區(qū)內(nèi)地層經(jīng)歷了較強(qiáng)的變質(zhì)作用，其中雁嶺溝組地層變質(zhì)程度達(dá)到了高角閃巖相，寨根巖組達(dá)到了低角閃巖相。

郭莊巖組b巖段(Pt1gb)巖性由灰、灰褐色條帶狀黑云斜長片麻巖、條帶狀石榴斜長片麻巖、含石榴矽線黑云斜長片麻巖夾薄層狀鈣硅酸變粒巖、大理巖透鏡體組成，屬低角閃巖相-高角閃巖相變質(zhì)巖地層。

雁嶺溝巖組(Pt1y)巖性主要由灰白色石墨大理巖、蛇紋石化橄欖石大理巖、方柱透輝石大理巖、透輝斜長變粒巖夾含石墨石英片巖、長石石英片巖、矽線石榴片巖、黑云斜長片麻巖等組成，是區(qū)內(nèi)最為重要的晶質(zhì)石墨礦含礦層位，屬低角閃巖相-高角閃巖相。

寨根巖組a巖段(Pt2za)巖性由黑云母變粒巖、黑云(二長)斜長片麻巖、含榴二云斜長片麻巖夾矽線二云片巖及薄層長石石英巖、斜長角閃巖薄層及透鏡體等組成，屬低角閃巖相變質(zhì)巖相，在區(qū)域上出露厚度近6 300 m，是區(qū)內(nèi)主要的石墨含礦層。

2.2 構(gòu) 造

礦區(qū)處于強(qiáng)應(yīng)變構(gòu)造環(huán)境，經(jīng)歷了多期次構(gòu)造疊加，巖石面貌大多改觀，形變復(fù)雜強(qiáng)烈，早期構(gòu)造行跡多被新的疊加構(gòu)造所替代。本區(qū)多期構(gòu)造的主體軸線方向基本保持一致，呈近東西向及北西西向，使得早期構(gòu)造更易被疊加構(gòu)造所淹沒。區(qū)內(nèi)清水溝—塔爾坪礦段位于張河—留仙坪—界嶺背斜的東延部位，由于礦區(qū)北部小石門一帶雁嶺溝組地層被后期泥盆紀(jì)黃柏岔巖體群吞噬，區(qū)內(nèi)地層僅剩背斜的南翼，現(xiàn)主要表現(xiàn)為南南西傾的單斜構(gòu)造。在馬家坪一帶，表現(xiàn)為在何家溝以北發(fā)育小型背斜、何家溝以東發(fā)育小型向斜、走家溝一帶發(fā)育小型背斜。其余地段構(gòu)造形跡主要表現(xiàn)為復(fù)雜的揉皺，特別是寨根巖組a巖段第二巖性層?xùn)|部含石墨片麻巖地層揉皺較為發(fā)育，使得礦體厚度較難統(tǒng)計確定。礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造按展布方向主要呈近東西向—北西向斷裂，其中F8為區(qū)域型韌性剪切帶庾嶺—桃坪斷裂在礦區(qū)的延伸，斷裂帶及附近韌性剪切特征明顯，可見到長英質(zhì)脈體形成的復(fù)雜腸狀、蛇曲狀揉皺及鞘褶皺、石香腸構(gòu)造等。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖體為泥盆紀(jì)黃柏岔巖體群(nγD1)及志留紀(jì)孫家山巖體群(nγβS1)等侵入巖以及花崗偉晶巖脈等脈巖(γρ)。其中泥盆紀(jì)黃柏岔巖體群(nγD1)在礦區(qū)內(nèi)呈北西向的巖床，自西部黃柏岔延至東南部小南溝一帶，巖性主要為灰白色含石榴石不等粒二長花崗巖，該巖體群對清水溝—塔爾坪區(qū)內(nèi)石墨礦體破壞較大，部分石墨礦體被巖體侵位同化導(dǎo)致石墨礦體的厚度和品位降低。志留紀(jì)孫家山巖體群(nγβS1)主要出露于預(yù)查區(qū)塔爾溝南部一帶，巖性主要為灰色片麻狀中細(xì)粒黑云母二長花崗巖，此套巖體與大理巖呈不整合侵入接觸，與片麻巖呈整合侵入接觸，其對石墨礦體的影響破壞作用相比黃柏岔、黃龍廟巖體群(nγD1)要小。

圖1 陜西省丹鳳縣庾家河晶質(zhì)石墨礦區(qū)地質(zhì)簡圖1-中元古界峽河巖群寨根巖組a巖段；2-古元古界秦嶺巖群雁嶺溝巖組；3-古元古界秦嶺巖群郭莊巖組b巖段；4-灰白色含石榴石不等粒二長花崗巖；5-灰色片麻狀中細(xì)粒黑云母二長花崗巖；6-花崗偉晶巖脈；7-基性巖脈；8-大理巖透鏡體；9-地質(zhì)界線；10-斷層；11-韌性剪切帶；12-片理傾向及傾角；13-片麻理及產(chǎn)狀；14-石墨礦化體及編號

2.4 變質(zhì)作用與圍巖蝕變

區(qū)內(nèi)地層經(jīng)歷了較強(qiáng)的變質(zhì)作用，秦嶺巖群雁嶺溝組和峽河巖群寨根巖組地層除受到區(qū)域變質(zhì)作用影響外，還受到混合巖化和動力變質(zhì)作用引起的穈棱巖化的影響。

區(qū)內(nèi)圍巖蝕變主要有碳酸鹽巖化和硅化。碳酸鹽巖化：是隔礦層，一般分布于礦帶中部，將礦體分為上下兩層，此由方解石脈縱橫貫入并膠結(jié)大理巖和含礦大理巖。使區(qū)域變質(zhì)和花崗巖漿巖侵入受阻，故而本身只形成含角礫狀大理巖時見極小的鱗片石墨，構(gòu)不成礦體。硅化：起貧化礦石的作用，引起硅質(zhì)的大量增加。輕者石英包裹石墨片，重者變?yōu)楹V石英巖而無用。

2.5 地球物理特征

根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)特征分析，本區(qū)石墨礦床屬區(qū)域變質(zhì)礦床，礦體形態(tài)呈似層狀、透鏡狀，礦石質(zhì)量較穩(wěn)定，石墨礦特殊的低阻高極化的特征，使物探和鉆探相結(jié)合的方式成為快速評價石墨礦床有效的勘查手段[12]。

在礦區(qū)激電中梯剖面測量(表1)顯示含石墨的巖石極化率(η)呈高值出現(xiàn)，電阻率(ρ)呈低值出現(xiàn)，低者僅為幾十個Ω·m；其他巖石η為中低值，ρ為高值(表1)。石墨大理巖、石墨片麻巖、石墨片巖所組成的石墨礦帶和礦體，和大理巖、花崗巖、片麻巖這些圍巖的高阻體之間，形成較大的電性差異，故在本區(qū)開展1∶10 000激電中梯剖面測量效果較好。通過激電中梯剖面測量及異常驗證，區(qū)內(nèi)礦質(zhì)異常的極化率變化范圍為2.37%～4.46%，均值為3.79%，視電阻率均值為60.60 Ω·m，因此物探方法在石墨礦的勘查中起到了重要的指導(dǎo)作用。

表1 陜西丹鳳庾家河晶質(zhì)石墨礦區(qū)激電中梯剖面測量統(tǒng)計表

注：測試單位為中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心陜西總隊，2016年

3 礦化帶及礦石特征

3.1 礦化帶地質(zhì)特征

通過前期工作在清水溝—塔爾坪礦段圈定出兩個近東西向展布的石墨礦化帶KⅠ、KⅡ，該段石墨礦化帶受沉積作用控制，呈層狀、似層狀展布。依據(jù)槽探系統(tǒng)取樣共初步圈定出(KⅠ1、KⅠ2、KⅡ1、KⅡ2、KⅡ3)5個石墨礦體，礦體長度介于500～1 250 m，厚度介于2～17 m，固定碳含量介于2.02%～21.47%；在七里溝—馬家坪區(qū)圈定出2個東西—南西向展布的石墨礦化帶(KⅢ和KⅣ)，石墨礦體呈透鏡體狀、豆莢狀展布，依據(jù)槽探系統(tǒng)取樣及礦帶追索，目前圈定出1個長百余米厚十余米的小型高品位的晶質(zhì)石墨礦體KⅢ1。

KⅠ礦化帶產(chǎn)于雁嶺溝巖組b巖段第二巖性層頂部，巖性為灰黑色-黃褐色矽線石片巖、石墨片巖。礦化帶西部起于清水溝，東部止于刺溝以東，呈近南東向的帶狀展布，在走向上具有波狀起伏特征，礦化帶產(chǎn)狀多介于193° ～213°∠70°～85°。礦化帶沿走向延伸長度4.20 km，出露寬度20～30 m，固定碳含量介于0.6%～7.38%。

KⅡ礦化帶產(chǎn)于雁嶺溝巖組b巖段第四巖性層黑云斜長片麻巖、石墨片麻巖及石墨大理巖中。礦化帶西部起于馬鬃粱，東部止于塔爾坪，沿走向斷續(xù)延伸長度6.10 km，局部被巖體侵蝕破壞而使連續(xù)性變差。KⅡ礦化帶呈帶狀展布，在走向上具有波狀起伏特征，在馬鬃粱至塔爾溝礦帶呈南東向展布，延至塔爾坪礦帶則呈近東西向展布。礦化帶產(chǎn)狀多介于177°～195°∠65°～80°。礦化帶出露寬度25～40 m，固定碳含量介于1.0%～21.47%。

KⅢ礦化帶產(chǎn)出于寨根巖組a巖段第二巖性層底部含石墨黑云斜長片麻巖中。礦化帶西部起于干家溝溝口，東部延伸至大坊樂溝溝口及馬家坪北部，走向斷續(xù)延伸約3.9 km，礦化帶寬度30～50 m，礦化帶產(chǎn)狀多介于180°～220°∠48°～69°。KⅢ礦化帶總體呈近東西走向，在馬家坪一帶由于受次級揉皺的影響，而使得礦體走向近南東向。KⅢ礦化帶石墨固定碳含量普遍較低，多介于0.5%～2.5 %。但在混合巖化作用較強(qiáng)的局部地段，存在高品位的晶質(zhì)石墨。

KⅣ礦化帶產(chǎn)出于寨根巖組a巖段第二巖性層頂部含石墨黑云斜長片麻巖中。礦化帶呈東西向的帶狀自七里溝延至七里溝溝腦以東山包上，走向延伸長度約1.3 km，寬度約為40 m，KⅣ礦化帶石墨固定碳含量普遍較低，介于0.5%～2.3% 之間，低于邊界品位2.5%。前期工作僅在七里溝發(fā)現(xiàn)一處可達(dá)工業(yè)品位的小型晶質(zhì)石墨礦體，經(jīng)工程揭露石墨礦體厚度5.76m，固定碳含量3.08%～24.61%，平均13.02%，由于該區(qū)石墨成因受后期混合巖化作用影響，礦體呈透鏡狀，規(guī)模較小，沿走向不到100 m其品位即降低到不足2.5%。

3.2 礦石質(zhì)量

依據(jù)礦區(qū)石墨礦化帶地質(zhì)特征，區(qū)內(nèi)石墨的產(chǎn)出方式有3類，即片麻巖型石墨、片巖型石墨、大理巖型石墨(圖2)。片麻巖型石墨礦在礦區(qū)分布較廣，約占60%左右,KⅡ、KⅢ、KⅣ礦化帶內(nèi)石墨礦體以片麻巖型石墨為主，其鱗片一般介于0.5～1 mm，以大鱗片石墨為主，鱗片狀石墨礦物呈稠密浸染狀富集于礦物片麻理中;片巖型石墨礦在礦區(qū)分布較廣，約占25%左右，KⅠ礦化帶以片巖型石墨為主，鱗片大小多介于0.15～1.5 mm，個別達(dá)2 mm，以大鱗片石墨為主，鱗片狀石墨礦物沿片理方向生長;大理巖型石墨礦在礦區(qū)分布較少，約占15%左右，多產(chǎn)于與石墨片巖、石墨片麻巖接觸部位，KⅠ、KⅡ礦化帶部分地段可見到大理巖型石墨，石墨大理巖中石墨鱗片一般介于0.3～2 mm，屬于大鱗片石墨，鱗片狀石墨礦物呈填隙方式產(chǎn)出于方解石礦物顆粒之間。

圖2 庾家河晶質(zhì)石墨礦區(qū)礦石特征a-石墨片麻巖野外照片；b-石墨片麻巖顯微照片，石墨呈稠密浸染狀沿片麻理方向生長，石墨鱗片大小0.5～1 mm；c-石墨片巖野外照片；d-石墨片巖顯微照片，石墨沿片理定向排列，石墨鱗片大小0.15～1.5 mm；e-石墨大理巖野外照片；f-石墨大理巖顯微照片，石墨呈鱗片狀分布于礦物顆粒之間，石墨片長1 mm

通過對區(qū)內(nèi)各礦帶采集樣品統(tǒng)計分析，礦區(qū)石墨礦體鱗片片度大于80目者占到98.8%，大于50目的石墨占到94.8%，故區(qū)內(nèi)石墨礦體以大于50目的大鱗片石墨為主。區(qū)內(nèi)石墨大理巖、石墨片麻巖、石墨片巖中的礦石礦物為單一的晶質(zhì)石墨礦，可通過同一選礦流程進(jìn)行選別，故礦區(qū)石墨礦工業(yè)類型為大鱗片晶質(zhì)石墨礦石。礦區(qū)內(nèi)片巖型石墨固定碳介于2.20%～7.38%，平均4.20%；片麻巖型石墨固定碳介于2.17%～23.17%，平均8.07%；大理巖型石墨固定碳介于2.92%～13.59%，平均6.29%。片巖型、片麻巖型石墨礦石呈現(xiàn)高硅鋁而低鈣鎂的特點，大理巖型石墨呈現(xiàn)高硅鋁高鈣低鎂特征。整個礦區(qū)石墨主要有害雜質(zhì)Fe2O3、SO3、P2O5含量較低，其中Fe2O3介于0.37%～1.57%，SO3介于0.022%～0.048%，P2O5介于0.025%～0.12%，通過選礦可以基本脫除，其對礦石質(zhì)量影響較小。

4 礦床成因及控礦因素

北秦嶺復(fù)合島弧雜巖帶主要為新太古代-早寒武世一套中深變質(zhì)巖系，原巖建造多屬粘土巖-碳酸鹽巖-基性火山巖，沉積于陸源淺海區(qū)。前期發(fā)現(xiàn)的石墨礦床往往賦存在其上部富碳酸鹽巖部位，含礦巖系變質(zhì)程度普遍達(dá)到角閃巖相-麻粒巖相[13]。根據(jù)陜西丹鳳北部地區(qū)已發(fā)現(xiàn)石墨礦床、礦(化)點、異常點(帶)的賦存層位，以及區(qū)域上的發(fā)育程度，確定古元古界雁嶺溝巖組、郭莊巖組及中元古界峽河巖群寨根巖組為丹鳳北部地區(qū)晶質(zhì)石墨礦區(qū)的找礦目的層。區(qū)內(nèi)雁嶺溝組、郭莊組地層多數(shù)被后期黃柏岔、黃龍廟巖體群吞噬而成孤立的塊狀、透鏡狀巖片。

4.1 礦床成因

礦區(qū)內(nèi)清水溝—塔爾坪礦段石墨礦床屬沉積變質(zhì)型礦床。雁嶺溝巖組原巖為砂泥質(zhì)、半粘土質(zhì)、粘土質(zhì)，富含碳質(zhì)的泥灰?guī)r及富鋁碳酸鹽系列，反映了一個淺海沉積環(huán)境，其碳質(zhì)來源于前寒武紀(jì)微體生物和低級形態(tài)生物有機(jī)質(zhì)碳。該晶質(zhì)石墨礦賦存在雁嶺溝巖組b巖段第二、四巖性層含石墨片麻巖、矽線石墨片巖層位中，屬層控型成礦。雁嶺溝巖組地層變質(zhì)程度較深，達(dá)到高角閃巖相，含有機(jī)碳的泥巖、砂泥巖和碳酸鹽巖類巖石，經(jīng)過區(qū)域變質(zhì)作用，其中的有機(jī)碳重結(jié)晶形成晶質(zhì)石墨，并使石墨晶體增大，形成了具有工業(yè)品位的晶質(zhì)石墨礦體。

七里溝—馬家坪礦段晶質(zhì)石墨礦產(chǎn)于峽河巖群寨根巖組a巖段，寨根巖組中，泥質(zhì)-長英質(zhì)巖石及鈣質(zhì)巖石均呈互“層”狀、夾“層”狀產(chǎn)出，并互為過渡，故屬副變質(zhì)巖類。依據(jù)前人研究成果，峽河巖群原巖建造為含碳泥質(zhì)巖、泥質(zhì)巖、泥質(zhì)砂巖、雜砂巖夾長石石英砂巖、石英砂巖、泥灰?guī)r、白云質(zhì)碳酸鹽巖及基性火山巖的類復(fù)理石建造，具近陸源沉積特點。在后期經(jīng)歷區(qū)域變質(zhì)作用過程中，含碳泥質(zhì)巖變質(zhì)為低品位含石墨片麻巖。寨根巖組a巖段變質(zhì)程度相對較低，達(dá)低角閃巖相。由于未能達(dá)到晶質(zhì)石墨呈礦所需的高壓條件，故七里溝—馬家坪區(qū)內(nèi)石墨以礦化形式出現(xiàn)，未見呈似層狀、帶狀展布的具工業(yè)品位的晶質(zhì)石墨礦體。但在混合巖化發(fā)育地段，可見到透鏡狀高品位晶質(zhì)石墨礦體。特別是礦體中注入的長英質(zhì)脈體附近的石墨鱗片很大，石墨固定碳含量很高，分析認(rèn)為混合巖化作用所提供的溫壓條件使得礦化石墨鱗片進(jìn)一步增大富集成礦，故七里溝—馬家坪區(qū)石墨礦成因?qū)倩旌蠋r化型石墨礦床。

4.2 控礦因素

依據(jù)庾家河晶質(zhì)石墨礦地質(zhì)特征分析區(qū)內(nèi)主要的賦礦地層秦嶺群地層為一套變質(zhì)程度達(dá)到低角閃巖相-高角閃巖相變質(zhì)的富鋁、碳碎屑-碳酸鹽巖孔茲巖系[14]，石墨成礦的地層、構(gòu)造、巖性組合等條件十分有利。

(1)地層條件：依據(jù)礦區(qū)賦礦層的展布規(guī)律表明該區(qū)晶質(zhì)石墨礦嚴(yán)格受層位控制。古元古界秦嶺巖群雁嶺溝巖組b巖段第二、第四巖性層及中元古界峽河巖群寨根巖組a巖段第二巖性層是賦存石墨礦的主要層位，淺海相沉積的碳酸鹽建造中的含碳粉砂質(zhì)-鈣質(zhì)-粘土質(zhì)及炭質(zhì)頁巖沉積，是石墨礦生成的巖相條件，雁嶺溝組地層大理巖之間的黑云母斜長片麻巖、矽線石片巖和寨根巖組中混合巖化含石墨片麻巖是石墨含礦層賦存的主要場所。

(2)巖性條件：丹鳳庾家河石墨礦賦礦的雁嶺溝組、寨根巖組均為區(qū)域變質(zhì)的老地層，巖石組合多樣，但區(qū)內(nèi)石墨僅分布于雁嶺溝組的黑云斜長片麻巖、矽線石片巖、含石墨大理巖中，郭莊組的含石墨片麻巖中，寨根巖組的混合巖化含石墨片麻巖中。由于巖石力學(xué)穩(wěn)定性較差，容易形成負(fù)地形，可作為找礦標(biāo)志。其次，由于其抗風(fēng)化能力較差，易形成破碎礫石，受重力或降水等因素影響順地形滾落至溝谷，可作為尋找原生石墨礦的間接標(biāo)志。

(3)構(gòu)造條件：該區(qū)石墨的形成和分布與后期的構(gòu)造關(guān)系不大，含石墨巖系多半分布于區(qū)域性褶皺構(gòu)造的翼部，次級褶皺構(gòu)造的轉(zhuǎn)折端附近，往往賦存厚大的石墨礦層。與褶皺構(gòu)造同時發(fā)育的層間斷裂擠壓帶、走向斷裂帶，往往即是局部混合巖化的界面，又是礦體(層)中富礦段界面?？勺鳛閷ふ移肺桓?、鱗片粗大的石墨礦石的間接標(biāo)志。

(4)巖漿作用：礦區(qū)巖漿作用強(qiáng)烈，主要為志留紀(jì)孫家山巖體群(nγβS1)和泥盆紀(jì)黃柏岔巖體群(nγD1)等侵入巖，元古界地層大部分被巖體所吞噬，殘留部分呈大小不一的巖片散落分布。巖漿巖對晶質(zhì)石墨起到破壞作用，同時巖漿作用提供豐富的熱流體促進(jìn)了晶質(zhì)石墨礦物的富集和結(jié)晶，是形成優(yōu)質(zhì)大鱗片晶質(zhì)石墨礦的重要條件。

(5)地球物理條件：礦區(qū)石墨礦石類型為石墨片麻巖、石墨大理巖型，具有典型的高極化低電阻率特征，與大理巖、花崗巖、片麻巖等圍巖相比具有較高的極化率、電阻率電性差異，石墨礦所具有的電性特征可作為該區(qū)采用激電方法找礦的良好標(biāo)志。

5 找礦遠(yuǎn)景

(1)丹鳳北部庾家河晶質(zhì)石墨礦位處鳳縣—商南紅柱石矽線石石墨成礦帶東段，大黃柏岔—小黃柏岔石墨礦床東部1 km處。在此成礦帶內(nèi)，已先后發(fā)現(xiàn)了大西溝—碾子坪—蔡凹、留仙坪、大黃柏岔—小黃柏岔等3個中型規(guī)模的石墨礦床。前期工作在清水溝—塔爾坪區(qū)圈定出2個石墨含礦帶5個石墨礦體，這5個石墨礦體多呈層狀、似層狀展布，主礦體規(guī)模以大中型為主，沿走向延伸長度介于500～1 250 m。厚度介于2～17 m，主礦體厚度較穩(wěn)定。固定碳含量介于2.02%～21.47%，平均品位5.34%，主礦體礦石質(zhì)量較穩(wěn)定。清水溝—塔爾坪區(qū)石墨礦體規(guī)模大、品位高、石墨鱗片大，進(jìn)一步勘查，有望提交一大中型規(guī)模石墨礦床。在七里溝—馬家坪區(qū)內(nèi)圈定了2個石墨礦化帶KⅢ、KⅣ出露寬度大，沿走向延伸穩(wěn)定。經(jīng)工程揭露，石墨固定碳含量較低，多介于1.5%～3.0%之間，且限于本區(qū)石墨為混合巖化型成因，石墨呈透鏡體狀展布，地表工程間距過大，較難控制石墨礦體。且地表石墨片麻巖受風(fēng)化淋濾作用的影響，石墨遷移流失，引起品位變低，其深部石墨片麻巖的固定碳含量應(yīng)高于地表。對比山東萊西南墅、黑龍江柳毛、內(nèi)蒙古興和等混合巖化型石墨礦床，其均表現(xiàn)出地表礦體品位較低而深部礦體品位較高的特點。通過對礦區(qū)石墨礦體取樣制作光片進(jìn)行片度測定，石墨鱗片以大鱗片為主。由于晶質(zhì)石墨的片度不同，其工業(yè)用途及經(jīng)濟(jì)價值相差甚大，因此礦區(qū)石墨鱗片片度較大，可適當(dāng)降低石墨的邊界品位與工業(yè)品位，這樣即可圈定出較大規(guī)模的石墨礦體。因此在七里溝—馬家坪重點工作區(qū)找礦潛力巨大，有希望找到較大規(guī)模的晶質(zhì)石墨礦體。

(2)陜西省是西北地區(qū)石墨礦床(點)分布的最主要蘊藏區(qū)，據(jù)不完全統(tǒng)計陜西省共有石墨礦床(點)52處，其中晶質(zhì)石墨礦床(點)40處，隱晶質(zhì)石墨礦床(點)12處，大型礦床8處，中型礦床4處。陜西省成礦地質(zhì)條件優(yōu)越石墨資源豐富，但是目前在全國石墨總儲量中所占比例較低，且以小型礦床為主。根據(jù)《陜西省礦產(chǎn)資源儲量簡表》，截至2014年底全省有探明資源儲量的石墨礦床共26處。其中：晶質(zhì)石墨礦上表礦區(qū)共10處，未上表礦山1處，保有資源儲量(礦石量)677.825 1萬 t，累計查明資源儲量677.81萬 t；隱晶質(zhì)石墨礦上表礦區(qū)2處，未上表礦山13個，保有資源儲量190.68萬 t。累計查明資源儲量290.02萬t，據(jù)不完全統(tǒng)計，全省主要石墨生產(chǎn)企業(yè)有十幾家，主要石墨礦山累計設(shè)計生產(chǎn)規(guī)模36.95萬t/年(礦物量)，實際產(chǎn)量僅有8萬t/年(礦物量)，只相當(dāng)于黑龍江奧宇石墨集團(tuán)一家企業(yè)的年生產(chǎn)能力。與黑龍江、內(nèi)蒙古和山東等石墨資源大省相比明顯存在較大差距。受多方面因素的制約，我省石墨礦產(chǎn)勘查開發(fā)力度不夠，投入較少，多年來難有新的石墨礦床(點)發(fā)現(xiàn)，近年來石墨勘查項目主要圍繞既有礦區(qū)展開，石墨礦資源開發(fā)利用程度較低，資源儲量增長相對緩慢，礦產(chǎn)開發(fā)小，資源儲備能力不足，石墨資源供應(yīng)面臨更大的挑戰(zhàn)。近年來陜西省通過在丹鳳北部晶質(zhì)石墨礦區(qū)實施找礦會戰(zhàn)，預(yù)期提交晶質(zhì)石墨礦物量(333+334)為300萬 t，將使該地區(qū)成為陜西省重要的晶質(zhì)石墨礦產(chǎn)資源工業(yè)基地。

(3)石墨的工業(yè)價值與鱗片關(guān)系密切，鱗片片度越大，其工業(yè)價值也越高。丹鳳縣庾家河晶質(zhì)石墨礦礦石以石墨片巖、石墨片麻巖、石墨大理巖為主，選礦較為容易。區(qū)內(nèi)石墨以大于100目的正目石墨為主，大于50目的大鱗片石墨含量也較高。目前隨著石墨烯概念的提出，晶質(zhì)石墨價格不斷攀升，因此勘查庾家河晶質(zhì)石墨礦所帶來的經(jīng)濟(jì)效益明顯。通過勘查及開發(fā)庾家河晶質(zhì)石墨礦，必將會為當(dāng)?shù)卣黾佣愂?、農(nóng)民提高收入帶來福音，是一件利國利民的好事。綜上所述認(rèn)為，丹鳳北部庾家河晶質(zhì)石墨礦區(qū)成礦地質(zhì)背景優(yōu)越，成礦條件有利，找礦標(biāo)志顯著，整體勘查程度較低，資源潛力巨大，找礦前景樂觀。

[1] 肖克炎,孫 莉,李思遠(yuǎn),等.我國石墨礦產(chǎn)地質(zhì)特征及資源潛力分析[J].地球?qū)W報, 2016,(5):607-614.

[2] 李 超,王登紅,趙 鴻,等.中國石墨礦床成礦規(guī)律概要[J].礦床地質(zhì), 2015, 34(6):1223-1236.

[3] 陳 剛,李鳳鳴,彭湘萍.新疆玉泉山石墨礦床地質(zhì)特征及成因探討[J].新疆地質(zhì), 2009, 27(4):325-329.

[4] 莫如爵.中國石墨礦床地質(zhì)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,1989:84.

[5] 趙東甫,馮本智.非金屬礦床[M].北京：地質(zhì)出版社,1986:114.

[6] 馮本智,蘭心儼,周裕文.非金屬礦產(chǎn)地質(zhì)學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社,2007:43-51.

[7] 王家昌,張家英,朱 艷.我國石墨成礦特征及找礦標(biāo)志[J].中國非金屬工業(yè)導(dǎo)刊,2013,(3): 49-51.

[8] 徐志剛,陳毓川,王登紅,等.中國成礦區(qū)帶劃分方案[M].北京:地質(zhì)出版社.2008.

[9] 崔海洲,王菊嬋,馬 曄.陜西省丹鳳縣庾家河石墨礦地質(zhì)特征及成因淺析[J].地下水,2015,37(4): 181-183.

[10] 時 毓,于津海,裴小利,等.秦嶺造山帶中秦嶺雜巖的早古生代幔源巖漿作用[J].桂林理工大學(xué)大學(xué)學(xué)報,2014,34(2):207-217.

[11] 張成立,王曉霞,王 濤,等.東秦嶺沙河灣巖體成因—來自鋯石U-Pb定年及其Hf同位素的證據(jù)[J].西北大學(xué)學(xué)報,2009,39(3):453-465.

[12] 丁子建.物探方法在石墨找礦中的應(yīng)用[J].中國非金屬工業(yè)導(dǎo)刊,2015,(4):26-33.

[13] 張?zhí)煊?張忠良,李金錢.我國區(qū)域變質(zhì)型石墨礦床研究現(xiàn)狀綜述[J].中國非金屬工業(yè)導(dǎo)刊,2014,(3): 36-38.

[14] 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.建材地質(zhì)[J],1992,(5):18-22.

GEOLOGICAL CHARACTERISTICS AND PROSPECTING PROSPECT OF YUJIAHE CRYSTALLINE GRAPHITE ORE DEPOSIT IN NORTH QINLING MOUNTAINS

WEI Xiao-zhao,CAO Guang-jie, HUO Tian-yun,LIU Kai, ZHANG Wang
(No.713 Team of Northwest Bureau of Geological Exploration and Development for Non-ferrous metals,Shangluo 726000,Shaanxi,China)

Yujiahe crystalline graphite ore deposit is located in the eastern Fengxian-Shangnan andalusite,sillimanite and graphite metallogenic belt,which belongs to the composite island arc of mixed rock zone of North Qinling orogenic belt.Several medium-sized and small graphite ore deposits (points) have been found in this metallogenic belt. The main host strata is Paleoproterozoic Erathem Qinling terrain Yanlinggou group,Guozhuang group and mesoproterozoic erathem Xiahe terrain Zhaigen petrofabric. The ore bodies are strictly controlled by the strata. Ore type consists of gneiss, schist and marble three big flaky graphite.This deposit is a regional metamorphism type crystalline graphite ore deposit.Based on the integrated study on regional metallogenic geological and geophysical characteristics of the deposit, and the analogy to the typical regional metamorphism type crystal graphite ore deposit, proposed Yujiahe crystalline graphite deposit metallogenic conditions closely associated with strata,lithology,structure and magmatism, comprehensive analysis suggested that graphite ore prospecting in this area has huge potential.

crystalline graphite mine;geological characteristics; prospecting perspective; Yujiahe； Danfeng county； North Qinling

2017-01-23；

2017-04-24

陜西省地質(zhì)勘查基金項目(61201304227)及陜西省晶質(zhì)石墨礦找礦會戰(zhàn)項目聯(lián)合資助

魏小昭(1988—)，男，地質(zhì)助理工程師，從事地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作。E-mail:15191597101@163.com

10.13384/j.cnki.cmi.1006-2602.2017.03.003

TD164+.2

A

1006-2602(2017)03-0010-07