中西部地區(qū)晶質(zhì)石墨礦地質(zhì)特征及潛力分析

顏玲亞，高樹學(xué)，陳軍元，焦麗香，周 雯，劉艷飛

（1.中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心山東總隊(duì)，山東 濟(jì)南 250100；2.中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心，北京 100035）

1 概述

截至2015年，我國(guó)晶質(zhì)石墨礦查明資源儲(chǔ)量(礦物量)2.65億t[1]，其中中西部地區(qū)占資源儲(chǔ)量的45.01%，主要分布在內(nèi)蒙古、四川、湖北、河南、新疆等地。中西部地區(qū)石墨成礦帶主要分布在唐巴勒—卡拉麥里石墨成礦帶、華北陸塊北緣石墨成礦帶、華北陸塊南緣—秦嶺石墨成礦帶、中祁連石墨成礦帶、桐柏—大別山石墨成礦帶、康滇隆起石墨成礦帶，依托《中西部地區(qū)晶質(zhì)石墨等特種非金屬礦產(chǎn)調(diào)查》項(xiàng)目，在上述石墨成礦區(qū)帶內(nèi)的新疆奇臺(tái)縣、甘肅肅北縣、四川攀枝花、河北張家口、河南小秦嶺、陜西商洛、湖北大別山東段開展了石墨調(diào)查評(píng)價(jià)，初步提交了晶質(zhì)石墨(334?)資源量(礦物量)2 805.17萬(wàn)t，其中新疆黃羊山地區(qū)預(yù)測(cè)晶質(zhì)石墨礦物資源量為2 122萬(wàn)t，成因類型為巖漿巖型。其他地區(qū)預(yù)測(cè)晶質(zhì)石墨礦物資源量為683.17萬(wàn)t，成因類型為區(qū)域變質(zhì)型。提交新疆黃羊山礦產(chǎn)地1處，找礦靶區(qū)12處(見圖1)。

2 各調(diào)查區(qū)石墨礦地質(zhì)特征及主要找礦成果

2.1 新疆奇臺(tái)縣黃羊山一帶調(diào)查評(píng)價(jià)

2.1.1 地質(zhì)背景

調(diào)查區(qū)位于唐巴勒—卡拉麥里石墨成礦帶，大地構(gòu)造位于哈薩克斯坦—準(zhǔn)噶爾板塊(Ⅱ)準(zhǔn)噶爾微板塊(Ⅱ1)北東部，整體位于新疆東準(zhǔn)噶爾地區(qū)的卡拉麥里富堿花崗巖帶東部，華力西中期巖漿活動(dòng)頻繁，區(qū)內(nèi)出露的黃羊山巖體規(guī)模巨大，晶質(zhì)石墨礦主要賦存于第四侵入次粒斑狀含石墨混染花崗巖內(nèi)，石炭系黑山頭組沿黃羊山巖體環(huán)帶狀分布。

2.1.2 主要成果

圖1 中西部地區(qū)晶質(zhì)石墨調(diào)查區(qū)主要成果示意圖

提交黃羊山礦產(chǎn)地一處，圈定3個(gè)晶質(zhì)石墨找礦靶區(qū)，發(fā)現(xiàn)8個(gè)石墨礦(化)體(編號(hào)為①～⑧號(hào))。對(duì)②號(hào)礦體進(jìn)行了初步評(píng)價(jià)， ②號(hào)礦體整體呈“馬蹄形”，控制礦體長(zhǎng)1 100m，平均寬度380m，兩個(gè)驗(yàn)證鉆孔均全孔連續(xù)見礦，見礦厚度分別為351、128.1m，固定碳平均含量7.01%，石墨片徑+100目占30%～35%，深部可達(dá)到40%～50%。物探激電測(cè)深和鉆探成果顯示，礦體深部延伸大、礦化連續(xù)性好、礦石質(zhì)量穩(wěn)定。估算晶質(zhì)石墨資源量2 122萬(wàn)t，達(dá)超大型礦床規(guī)模。根據(jù)中科院地質(zhì)與地球物理研究所穩(wěn)定同位素地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)室對(duì)黃羊山晶質(zhì)石墨礦碳同位素測(cè)定結(jié)果：δ13C‰為-17.51～-20.16，為有機(jī)成因，推斷石墨碳質(zhì)來源于石炭紀(jì)含碳地層。

2.1.3 找礦標(biāo)志

卡拉麥里深大斷裂和清水—蘇吉泉大斷裂控制的華力西中期堿性花崗巖帶南東部的黃羊山堿性花崗巖體，是主要的賦礦巖體；石墨礦石類型以中細(xì)粒含石墨混染花崗巖為主，石墨多以細(xì)鱗片狀聚集成形態(tài)各異的集合體產(chǎn)出，以豆?fàn)?、不?guī)則細(xì)脈狀、球狀及球斑狀構(gòu)造為主呈鑲嵌狀分布于寄主巖之上(圖2)；物探激電異常顯示高極化、低阻異常中心位置，是石墨成礦最有利的部位。

圖2 鉆孔巖芯中石墨在寄主花崗巖中常見的富集形態(tài)

2.2 河北張家口地區(qū)調(diào)查評(píng)價(jià)

2.2.1 地質(zhì)背景

調(diào)查區(qū)位于華北陸塊北緣石墨成礦帶，大地構(gòu)造位置屬華北陸塊北緣中段之內(nèi)蒙地軸(Ⅱ)張北臺(tái)拱(Ⅲ21)土城子臺(tái)穹(Ⅳ21)。出露的基巖大部分為古元古界紅旗營(yíng)子群變質(zhì)巖，少量為古元古界化德群變質(zhì)巖。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，主要出露有早二疊世花崗巖，各時(shí)代的脈巖發(fā)育。紅旗營(yíng)子群東井子巖段二段底部是石墨礦主要賦礦層位，以淺粒巖及變粒巖為主，夾黑云斜長(zhǎng)片麻巖及大理巖等。

2.2.2 主要成果

圈定3個(gè)找礦靶區(qū)，提交預(yù)測(cè)的晶質(zhì)石墨資源量(礦物量)206萬(wàn)t。礦體平均固定碳含量為4.06%，石墨片度：＞0.3mm(+50目)者占36%～59%，0.3～0.18mm(50～80目)者占16%～30%，0.18～0.15mm(80～100目)者占5%～12%，＜0.15mm(-100目)者占5%～12%。總體為大鱗片石墨礦。

2.2.3 找礦標(biāo)志

紅旗營(yíng)子群東井子巖段二段大理巖、含石墨黑云變粒巖、含石墨淺粒巖可作為區(qū)域找礦標(biāo)志。根據(jù)物探成果及工程驗(yàn)證，三百頃至后大興德一帶的異常為石墨礦引起，具有較好的成礦遠(yuǎn)景。

2.3 陜西省商洛市沙河子—巒莊一帶調(diào)查評(píng)價(jià)

2.3.1 地質(zhì)背景

調(diào)查區(qū)位于華北陸塊南緣—秦嶺石墨成礦帶，大地構(gòu)造位置處于秦嶺褶皺系之北秦嶺加里東褶皺帶之太白—商縣褶皺束之東部，地理位置為陜西省丹鳳縣庾家河地區(qū)，出露地層自下而上分別為古元古界秦嶺巖群郭莊巖組和雁嶺溝巖組地層、中元古界峽河巖群。賦礦層位主要為古元古界秦嶺群雁嶺溝組b巖段第二巖性層、第四巖性層，巖性組合以片麻狀石墨大理巖、石墨片麻巖、石墨黑云斜長(zhǎng)片麻巖、石墨石英片巖等為主。變質(zhì)巖中出現(xiàn)：矽線石+石榴子石+黑云母+斜長(zhǎng)石+微斜長(zhǎng)石+鈦鐵礦+石英組合，變質(zhì)程度達(dá)到高角閃巖相。

2.3.2 主要成果

圈定了清水溝—塔爾坪晶質(zhì)石墨A類找礦靶區(qū)1處，靶區(qū)內(nèi)圈定兩個(gè)石墨礦化帶，預(yù)測(cè)晶質(zhì)石墨資源量54.05萬(wàn)t。固定碳平均含量6.18%，石墨鱗片片徑＞80目者占到98.8%，區(qū)內(nèi)晶質(zhì)石墨礦體以大鱗片石墨為主。

2.3.3 找礦標(biāo)志

石墨礦有三種礦石類型：以片麻狀石墨大理巖為主，次為石墨片麻巖、石墨片巖。鏡下觀察：石墨大理巖，石墨呈鱗片狀分布于礦物顆粒之間，石墨片長(zhǎng)1mm；石墨片麻巖，石墨呈稠密浸染狀沿片麻理方向生長(zhǎng)，石墨鱗片大小0.5～1mm；石墨片巖，石墨沿片理定向排列，石墨鱗片大小0.15～1.5mm(見圖3)。

圖3 石墨大理巖、石墨片麻巖、石墨片巖結(jié)構(gòu)特征

低阻高極化和高阻高極化，均與本區(qū)石墨礦(化)有關(guān)，可作為石墨礦的找礦標(biāo)志。石墨礦的分布和區(qū)域構(gòu)造線的方向(NWW-SEE)一致，近順層產(chǎn)于區(qū)內(nèi)張河—界嶺背斜兩翼。順層侵入于礦體中后期的巖脈(同時(shí)或晚于古生代北秦嶺花崗巖)，其引起圍巖溫度的增高，對(duì)晶質(zhì)石墨結(jié)晶、富集起到促進(jìn)作用，形成高品位、大鱗片晶質(zhì)石墨礦體。

2.4 河南省魯山縣調(diào)查評(píng)價(jià)

2.4.1 地質(zhì)背景

調(diào)查區(qū)位于華北陸塊南緣—秦嶺石墨成礦帶，大地構(gòu)造位置位于華北地臺(tái)南緣華熊臺(tái)緣拗陷，崤山—魯山拱褶斷束，主要分布了一套中深變質(zhì)的太古代變質(zhì)巖系，遭受不同程度的混合巖化，斷裂、褶皺構(gòu)造發(fā)育。石墨礦的賦礦層位為新太古界太華群水底溝組地層，呈西北—東南向分布于背孜街—岳村倒轉(zhuǎn)背斜的南翼，巖性主要為含石墨片麻巖、角閃斜(二)長(zhǎng)片麻巖、斜長(zhǎng)角閃片麻巖、大理巖、含石墨透輝(透閃)石大理巖、含石墨大理巖，夾有蛇紋石化大理巖、石英大理巖等。

2.4.2 主要成果

圈定找礦靶區(qū)1處，靶區(qū)內(nèi)確定了4個(gè)礦體。提交預(yù)測(cè)的晶質(zhì)石墨資源量73萬(wàn)t，礦石平均品位3.35%，片徑0.01～1.725mm，屬大鱗片晶質(zhì)石墨礦。

2.4.3 找礦標(biāo)志

礦石類型為含石墨透輝斜長(zhǎng)片麻巖、含石墨黑云斜長(zhǎng)片麻巖。新太古代太華群中部的水底溝組地層內(nèi)，可作為區(qū)域找礦標(biāo)志，大理巖多以石墨礦體直接底板出現(xiàn)，大理巖可作為找礦標(biāo)志層。

2.5 甘肅省肅北縣鷹咀山一帶調(diào)查評(píng)價(jià)

2.5.1 地質(zhì)背景

調(diào)查區(qū)位于中祁連隆起石墨成礦帶，大地構(gòu)造位置處于塔里木陸塊區(qū)敦煌陸塊敦煌基底雜巖鷹咀山隆起上，靠北緊鄰安敦?cái)嘞菖璧?，?gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，褶皺形態(tài)復(fù)雜，斷裂發(fā)育，巖漿活動(dòng)頻繁。石墨賦礦層位為下元古界—新太古界敦煌巖群第二巖段，巖石主要為二云斜長(zhǎng)片麻巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖、石墨斜長(zhǎng)片麻巖、大理巖，見片麻巖中穿插有不規(guī)則的長(zhǎng)石石英脈。

2.5.2 主要成果

圈定掉石溝石墨找礦靶區(qū)1處，靶區(qū)內(nèi)圈定了12條石墨礦體，礦體長(zhǎng)380～2 440m，厚度3.19～44.66m，走向北西—南東，傾角59～85°，固定碳含量2.65%～6.58%，平均含量4.09%，提交預(yù)測(cè)的晶質(zhì)石墨資源量293.07萬(wàn)t。經(jīng)石墨礦片度檢測(cè)，＞100目的占22%～69%。

2.5.3 找礦標(biāo)志

北鷹咀山一帶片麻巖型石墨成礦為一套區(qū)域動(dòng)力熱流變質(zhì)作用形成的低角閃巖相斜長(zhǎng)角閃巖—黑云斜長(zhǎng)變粒巖建造，成礦環(huán)境為島弧或活動(dòng)大陸邊緣。本區(qū)石墨礦(化)體主要圍繞片麻巖與含石墨大理巖接觸帶分布，或夾于含石墨大理巖中，含石墨大理巖是本區(qū)尋找石墨礦(化)體最直接的找礦標(biāo)志。

石墨礦(化)體的賦礦地層基本都有斜長(zhǎng)角閃片巖的穿插，斜長(zhǎng)角閃片巖附近的石墨礦化體品位好于其他石墨礦(化)體。含石墨大理巖附近的斜長(zhǎng)角閃片巖是本區(qū)尋找石墨礦(化)體的另外一個(gè)找礦標(biāo)志。

2.6 四川省攀枝花地區(qū)調(diào)查評(píng)價(jià)

2.6.1 地質(zhì)背景

調(diào)查區(qū)位于康滇石墨成礦帶，大地構(gòu)造位置位于揚(yáng)子陸塊(Ⅰ)上揚(yáng)子古陸塊(Ⅱ)康滇基底斷隆帶(Ⅲ)大田背斜(Ⅳ)的南翼。地理位置位于仁和區(qū)超查喇—寶興山一帶，出露地層為前震旦系康定群冷竹關(guān)組，為一套綠片巖—角閃巖相的變質(zhì)巖組，石墨賦礦層位為冷竹關(guān)組地層中下部的云母石英片巖、含石墨云母石英片巖、含石墨石英千枚巖巖性段。

2.6.2 主要成果

圈定“三大灣”晶質(zhì)石墨礦找礦靶區(qū)1處，提交預(yù)測(cè)晶質(zhì)石墨資源量40萬(wàn)t。在靶區(qū)內(nèi)新發(fā)現(xiàn)4個(gè)石墨礦體，呈似層狀或透鏡狀產(chǎn)出，受區(qū)內(nèi)接斷山斷層的影響，礦體局部產(chǎn)狀倒轉(zhuǎn)，各礦體平均厚度為8.05～22.56m，走向長(zhǎng)度為120～1 428m，礦石固定碳含量為2.79%～4.87%，平均含量3.94%，石墨片徑2.7～7μm，為小鱗片石墨礦床。

2.6.3 找礦標(biāo)志

礦石的自然類型為含石墨云母石英片巖及含石墨石英千枚巖。在靶區(qū)的北部及南部均有晉寧期花崗巖體出露，沿接觸帶附近圍巖變質(zhì)程度明顯加深，并出現(xiàn)有混合巖化現(xiàn)象，外接觸帶內(nèi)的石墨礦石質(zhì)量較遠(yuǎn)離接觸帶的礦石好，品位變高，石墨片徑變大。

2.7 湖北大別山西段調(diào)查評(píng)價(jià)

2.7.1 地質(zhì)背景

調(diào)查區(qū)位于桐柏—大別山石墨成礦帶，大地構(gòu)造位置處于高橋—浠水?dāng)嗔训奈鞑?，一、二、三?jí)構(gòu)造單元分別為秦嶺—大別造山帶、桐柏—大別構(gòu)造帶、桐柏構(gòu)造亞帶，出露地層主要為中元古界紅安巖群及新生代第四系沖積物，紅安巖群從下至上依次出露有天臺(tái)山組、七角山組、塔耳崗組。石墨含礦地層為中元古界紅安巖群七角山組下段。

2.7.2 主要成果

調(diào)查區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)2個(gè)礦體，圈定安樂寺、靜居庵兩個(gè)B類石墨礦找礦靶區(qū)，分別提交預(yù)測(cè)的晶質(zhì)石墨資源量10.67萬(wàn)t、6.38萬(wàn)t，均為小型礦床。根據(jù)礦體特征以及巖礦鑒定結(jié)果，石墨呈晶質(zhì)磷片狀產(chǎn)出，片徑一般2～30μm，為細(xì)鱗片狀晶質(zhì)石墨礦。

2.7.3 找礦標(biāo)志

礦石自然類型以含石墨白云石英片巖為主，其次為石墨片巖。中元古界紅安巖群七角山組下段靠近底部，靠近大理巖處，構(gòu)造上位于褶皺核部、轉(zhuǎn)折端或巖體附近(葉蛇紋巖、榴輝巖等)找礦潛力較大。

3 中西部地區(qū)石墨資源潛力分析

(1) 新疆奇臺(tái)縣黃羊山巖漿巖型石墨礦的發(fā)現(xiàn)突破了我國(guó)沒有大型巖漿巖型石墨礦的格局，具有極高的研究?jī)r(jià)值。黃羊山晶質(zhì)石墨礦鱗片大、品位高，今后可對(duì)其進(jìn)行選礦、提純?cè)囼?yàn)，加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究。

(2) 區(qū)域變質(zhì)型石墨主要賦礦層位為：前震旦系康定群冷竹關(guān)組(四川)，中元古界紅安巖群七角山組下段(湖北)，古元古界紅旗營(yíng)子群東井子巖段(河北)，古元古界秦嶺群雁嶺溝組(陜西)，新太古—古元古界敦煌巖群第二巖段(甘肅)，新太古界太華群水底溝組(河南)。

(3) 新太古界至古元古界石墨礦石類型以石墨片麻巖、石墨大理巖、變粒巖為主，變質(zhì)程度深，大鱗片產(chǎn)出比例高。中元古界至震旦紀(jì)石墨礦石類型以石墨片巖、石墨石英千枚巖為主，變質(zhì)程度淺，石墨結(jié)晶程度差、大鱗片產(chǎn)出比例低，以小鱗片石墨為主。

(4) 無論是巖漿巖成因的晶質(zhì)石墨還是區(qū)域變質(zhì)型石墨，其成礦物質(zhì)主要來源于沉積地層中的有機(jī)碳[2]。

(5) 大理巖一般且多以石墨礦體直接底板出現(xiàn)，前寒武紀(jì)大理巖可作為區(qū)域上的找礦標(biāo)志。順層侵入于石墨礦體的中后期巖脈帶來的熱液對(duì)晶質(zhì)石墨結(jié)晶、富集起到促進(jìn)作用，形成品位高、鱗片大的脈狀晶質(zhì)石墨礦體。構(gòu)造上位于褶皺核部、轉(zhuǎn)折端石墨礦體變厚，找礦潛力大。

(6) 石墨是電的良好導(dǎo)體，物探激電異常顯示高極化、低阻異常和高極化、高阻異常是石墨重要找礦標(biāo)志。

(7) 中西部地區(qū)唐巴勒—卡拉麥里石墨成礦帶、華北陸塊北緣石墨成礦帶、華北陸塊南緣—秦嶺石墨成礦帶成礦潛力較大。

[1]國(guó)土資源部.全國(guó)礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量通報(bào)(2015年)[R].北京：國(guó)土資源部，2015.

[2]李超，王登紅，趙鴻，等.中國(guó)石墨礦床成礦規(guī)律概要[J].礦床地質(zhì)，2015，34(6)：1223-1236.