安徽懷寧象山石墨礦床地質(zhì)特征及找礦方向

李勇，馬冬，吳仁飛

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局326地質(zhì)隊，安徽安慶 246003）

0 引言

近年來，石墨在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)如電子通訊、鋰離子電池、航空航天、生物醫(yī)藥、環(huán)保、新能源等領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。石墨消費重心正在從傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，正因為如此，石墨成為一種備受關(guān)注的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源。

我國石墨資源豐富，居世界前列，但資源分布集中度高，晶質(zhì)石墨資源主要分布在黑龍江、內(nèi)蒙古、四川、山西、山東等?。▍^(qū)）。安徽省已發(fā)現(xiàn)的石墨礦資源偏少，有產(chǎn)地11處［1］，主要為小型礦床和零星資源。

安徽省懷寧縣象山石墨礦為近期發(fā)現(xiàn)的大型晶質(zhì)石墨礦床，石墨礦物量大于100萬噸，目前項目成果報告已通過安徽省自然資源廳組織的專家評審。

1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景及地球物理特征

象山石墨礦區(qū)位于長江中下游以鐵銅為主的多金屬成礦帶安慶段，大地構(gòu)造單元為“下?lián)P子被動陸緣(Ⅲ級),沿江褶斷帶(Ⅳ級),安慶凹斷褶束(V)”。

在V級構(gòu)造單元“安慶凹斷褶束”范圍內(nèi)，懷寧洪鎮(zhèn)地區(qū)發(fā)育比較特殊的構(gòu)造景觀——懷寧洪鎮(zhèn)地區(qū)的董嶺變質(zhì)核雜巖構(gòu)造（圖1）。本次普查工作區(qū)范圍位于該變質(zhì)核雜巖構(gòu)造區(qū)內(nèi)。

圖1 安徽董嶺變質(zhì)核雜巖體構(gòu)造略圖(轉(zhuǎn)引自《安徽沿江地區(qū)銅金礦床地質(zhì)》(1998)［3］)Figure 1.Sketch of the Dongling metamorphic core complex structure in Anhui Province(quoted from Geology of Copper and Gold Deposits along the Yangtze River in Anhui Province,1998[3])

懷寧縣洪鎮(zhèn)地區(qū)的董嶺變質(zhì)核雜巖構(gòu)造［2］,包括大鞍山-百子山-龍泉嶺以西的環(huán)帶狀褶疊層-剝離斷層系統(tǒng)以及受制于剝離斷層的低硅富鐵閃長巖系列和花崗巖體,構(gòu)成獨特的構(gòu)造系統(tǒng)而有別于外圍區(qū)域,疊加于印支期構(gòu)造之上,說明其形成于燕山期。

1.1 地層

查區(qū)出露地層（圖2）自下而上有志留系（S），泥盆系上統(tǒng)五通組（D3w），二疊系中統(tǒng)棲霞組（P2q）、孤峰組（P2g）、龍?zhí)督M（P2l），上統(tǒng)大隆組（P3d），三疊系下統(tǒng)殷坑組（T1y）、和龍山組（T1h）、南陵湖組（T1n），三疊系中統(tǒng)周沖村組（T2zh）、黃馬青組（T2h）及第四系（Q4）。

圖2 懷寧縣象山石墨礦區(qū)地質(zhì)簡圖Figure 2.Geological sketch of the Xiangshan graphite deposit area,Huining County

1.2 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)分布有金山巖體，位于董嶺背斜北東側(cè)弧形巖漿巖帶的西端，沿董嶺背斜北西翼呈小巖株產(chǎn)出，總體呈40°方向延伸。巖石類型有閃長巖、石英閃長巖與暗色閃長巖，與之接觸的地層有殷坑組、棲霞組及志留系。

礦區(qū)內(nèi)脈巖以花崗巖脈為主，次有閃長巖脈、煌斑巖脈。巖脈主要沿北東和北西向兩組構(gòu)造斷裂帶和層間構(gòu)造貫入，以花崗巖脈規(guī)模最大，閃長巖脈次之，煌斑巖脈規(guī)模最小。

1.3 構(gòu)造

1.3.1 褶皺

象山石墨礦區(qū)由梁家山-雷山-象山背斜和象山至牌樓村的踏水橋-分龍嶺向斜西翼單斜層兩個次級褶皺構(gòu)造單元組成，以F4斷層為界線，斷層以西為梁家山-雷山-象山背斜，軸向北東，斷層以東為踏水橋-分龍嶺向斜西翼單斜層，地層走向北北西。

象山石墨礦床位于梁家山-雷山-象山背斜的東翼，與地層產(chǎn)狀基本一致。

1.3.2 斷裂

礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造極為發(fā)育，以北北西、北西向一組為主（F1、F3、F4、F6），北東向斷裂不甚發(fā)育，多屬張扭性和張性斷裂，個別為壓扭性斷裂。

斷層規(guī)模較大，延伸較長，一般長度在500m以上，個別大于1200m，斷面傾向南西，部分傾向由南西轉(zhuǎn)向北東，傾角60°～80°。

本組斷裂在區(qū)內(nèi)多以橫向斷層為主，切割地層、褶皺軸和巖體，其次為層間滑脫剝離斷層。

1.4 變質(zhì)作用和圍巖蝕變

1.4.1 變質(zhì)作用

由于變質(zhì)核雜巖構(gòu)造活動和頻繁的巖漿侵入，礦區(qū)內(nèi)地層廣泛地經(jīng)受了各種變質(zhì)作用。主要類型為區(qū)域變質(zhì)作用、接觸熱變質(zhì)作用。

該區(qū)域變質(zhì)作用與本區(qū)發(fā)育的變質(zhì)核雜巖構(gòu)造體系密切相關(guān)。從圖1可以看出，以大鞍山-百子山-龍泉嶺為界，其以南、以西方向分布的志留系至下三疊統(tǒng)均發(fā)生不同程度的變質(zhì)。碎屑巖、黏土巖變質(zhì)成為石英巖、石英片巖、云母石英片巖，硅質(zhì)板巖、碳質(zhì)硅質(zhì)板巖、碳質(zhì)板巖、千枚巖、千枚狀頁巖等；碳酸鹽類巖石變成為方解石大理巖、白云石大理巖等。

由于接觸熱變質(zhì)作用對石墨礦的生成是一個重要因素，含碳質(zhì)地層在區(qū)域變質(zhì)的基礎(chǔ)上，疊加巖漿侵入而受到的熱接觸變質(zhì)，易于形成石墨礦床。

1.4.2 圍巖蝕變

沿接觸帶兩側(cè)圍巖主要出現(xiàn)透輝石化、石榴石化、方柱石化、硅灰石化、大理巖化、矽卡巖化、碳酸鹽化、硅化、角巖化、碳質(zhì)石墨化、水云母化、絹云母化、高嶺土化。

1.5 地球物理特征

1.5.1 區(qū)域航磁異常特征

礦區(qū)位于梁家沖(皖M—61—219)航磁異常內(nèi)。該航磁異常為一向北東方向開口的弧形異常帶，四周伴有負磁異常。由幾個局部異常所組成，一般長2～3km，寬500m，強度在120nT左右，△Tmax可達300nT。

1.5.2 地磁異常特征

礦區(qū)主要有6個正磁異常（圖3），其中位于南西及南部M1、M3正磁異常，因工作范圍所限，其形態(tài)并不完整，尤其南西側(cè)正異常尚未封閉。兩正磁異常走向大致為北北東向，結(jié)合礦區(qū)地質(zhì)特征，該異常與巖體相關(guān)，其疊加異常峰值△Tmax達500nT，異常四周等值線較密集。在兩正磁異常之間，夾持一負異常帶，△Tmin達-1100nT。

圖3 懷寧縣象山石墨礦區(qū)地磁和剩余重力異常圖Figure 3.Geomagnetic and residual gravity anomaly map of the Xiangshan graphite deposit area,Huining County

北部、東南部為低緩負異常區(qū)，等值線較舒緩，呈帶狀分布。北中、北西分別在負值低緩異常區(qū)出現(xiàn)規(guī)模不大的局部正高值異常，其中北中為兩個正負異常疊加，異常強度較大；北西的正異常近似橢圓，走向北西，異常幅值不高，四周均被寬緩的負異常所包圍。

礦區(qū)內(nèi)I、Ⅱ、Ⅲ石墨礦帶分布的地層出露區(qū)為低緩負異常區(qū)，等值線較舒緩，呈帶狀分布。北中、北西分別在負值低緩異常區(qū)出現(xiàn)規(guī)模不大的局部正高值異常（M4、M5），該兩處正高值磁異常與小巖體還是與含磁性金屬礦產(chǎn)有關(guān)，需進一步查證。

1.5.3 剩余重力異常特征

區(qū)內(nèi)有兩個剩余重力異常（圖3），編號“樅懷G—13”、“樅懷G—12”。其中“樅懷G—13”位于象山、橫山三疊系下統(tǒng)出露區(qū)，呈南北向展布，形似鞋底，北寬南窄，長約1900m，寬500～900m，異常極大值達1.6mGal，面積約1.4km2。

“樅懷G—12”位于礦區(qū)西側(cè)梁家山-雷山-象山背斜北西翼，梁家沖巖體出露區(qū)，面積較大，圖幅內(nèi)圈定的范圍僅為它的一部分。

I、Ⅱ、Ⅲ號石墨礦帶分布于剩余重力異?！皹簯袵—13”內(nèi)，象山石墨礦與該剩余重力異常關(guān)系十分密切。與之東西相對應(yīng)的“樅懷G—12”梁家沖巖體出露區(qū)，面積較大，該異常范圍存在二疊紀含碳質(zhì)地層出露，至于是否含有石墨礦產(chǎn)有待于下步查證。

1.5.4 激電異常特征

象山石墨礦帶具有明顯低阻高極化特征，ρs≈15Ω·m；一般ηs＞7%，最高達9.79%。

1.5.5 放射性特征

礦區(qū)巖（礦）心經(jīng)放射性γ測量，γ強度均接近正常場，未發(fā)現(xiàn)異常。放射性場強16～20γ。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦體特征

象山石墨礦礦體呈層狀、似層狀賦存于二疊系大隆組、龍?zhí)督M、孤峰組中，棲霞組底部偶見石墨礦體（圖4）。共圈定3個石墨礦帶，32個石墨礦體。其中工業(yè)礦體28個，低品位礦體4個，主要礦體為Ⅱ-9、I-3。石墨礦體走向自南向北由北西轉(zhuǎn)為南北向。石墨礦帶地表分布范圍長1500m，寬大于500m。

全區(qū)主要有用組分固定碳（C）一般含量4%～8%，最高18.33%，最低2.0%，平均6.08%；伴生有益元素V2O5一般含量0.10%～0.25%，最高可達0.43%，平均0.14%。有害組分S、Fe2O3含量較低。石墨礦石主要為石墨石英片巖、石墨石英巖，次為含石墨角巖。頂?shù)装鍑鷰r主要為角巖、石英巖、硅質(zhì)巖、閃長巖和花崗巖。

Ⅱ-9號礦體分布在象山石墨礦區(qū)Ⅱ礦帶（圖4），晶質(zhì)石墨礦物量：343700t,所占晶質(zhì)石墨礦物量資源量比例為27.84%，達到中型規(guī)模。礦體走向長約810m，水平投影寬度33.24～154.82m。賦存標高+203.5～-490.37m。最小真厚度1.70m，最大真厚度43.55m，平均厚度約11.95m，厚度變化系數(shù)69.97%。傾斜延深220.24～729.27m。走向17°～325°，總體傾向東，傾角58°～60°，為一單斜層。單樣最高品位18.33%，礦體平均品位6.28%，固定碳（C）沿礦體走向變化系數(shù)為38.95%，沿礦體傾向變化系數(shù)為40.08%，礦化較均勻。

圖4 懷寧縣象山石墨礦4線地質(zhì)剖面Figure 4.Line 4 geological section across the Xiangshan graphite deposit in Huining County

I-3號礦體分布在象山石墨礦區(qū)I礦帶，晶質(zhì)石墨礦物量：197500t,所占晶質(zhì)石墨礦物量資源量比例為15.99%，近中型規(guī)模。礦體走向長約440m，水平投影寬度17.18～78.58m。賦存標高+126.38～-139.53m。最小真厚度14.73m，最大真厚度35.72m，平均厚度約24.47m，厚度變化系數(shù)35.72%。傾斜延深217.07～281.51m。走向328°，淺部傾向北東，深部傾向南西，傾角70°～82°，礦體產(chǎn)狀變化不大。為一單斜層。單樣最高品位9.13%，礦體平均品位5.27%，固定碳（C）沿礦體走向變化系數(shù)為18.66%，沿礦體傾向變化系數(shù)為12.14%，礦化較均勻。

2.2 礦石質(zhì)量

礦石礦物主要為晶質(zhì)石墨，脈石礦物主要有石英，次有堇青石、石榴石，還有極少量褐鐵礦、水云母、透輝石、纖閃石、酸性斜長石及微量黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、綠簾石等。礦石結(jié)構(gòu)為花崗變晶結(jié)構(gòu)，斑狀變晶結(jié)構(gòu)及鱗片狀、葉片狀變晶結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要有浸染狀、塊狀、層紋狀、斑點狀構(gòu)造和片狀構(gòu)造。礦石自然類型主要為石墨石英片巖，次為石墨石英巖。按風化程度可分為風化石墨礦石和原生石墨礦石，以原生礦石為主。礦石工業(yè)類型為晶質(zhì)石墨礦石。

象山石墨礦片徑范圍0.003～0.436mm，以小于0.147mm（+100目）為主，約占91.90%；呈片狀、鱗片狀，為細小鱗片型晶質(zhì)石墨礦［4］。

象山石墨礦片徑小于0.038mm（-400目）所占比例14.1%，0.038～0.075mm（-400～-200目）所占比例44.1%，0.075～0.147mm（-200～+100目）所占比例33.8%，大于0.147mm（+100目）所占比例8.1%。

2.3 礦化富集規(guī)律

象山石墨礦位于董嶺變質(zhì)核雜巖構(gòu)造體系內(nèi)、梁家沖背斜的南東翼、金山巖體北東側(cè)外圍二疊紀含碳質(zhì)地層中，主要賦礦層位為二疊系大隆組（P3d）、龍?zhí)督M（P2l）、孤峰組（P2g）。礦體嚴格受褶皺控制，Ⅲ礦帶礦體形態(tài)表現(xiàn)為寬緩的向斜。I、Ⅱ礦帶近地表礦體產(chǎn)狀較陡，形態(tài)表現(xiàn)為反S形，深部同Ⅲ礦帶礦體形態(tài)相似、受寬緩的向斜構(gòu)造控制。

地表風化礦石與其下部原生礦石石墨礦化表現(xiàn)出明顯分帶性，風化石墨礦石固定碳(C)平均品位為6.81%，原生石墨礦石固定碳平均品位為6.07%，風化石墨礦石比原生石墨礦石固定碳(C)品位略高。

占總資源量98%的原生石墨礦化分帶性不明顯，原生石墨礦石固定碳（C）一般含量4%～8%，最高18.33%，最低2.0%。主要礦體沿走向和傾向固定碳（C）品位變化系數(shù)均在12.14%～40.08%之間，品位變化系數(shù)小于50%。礦化均勻。

后期各類巖脈沿地層層間侵入對石墨礦存在進一步礦化富集作用，致使局部礦段固定碳（C）平均品位高于礦體平均品位。

2.4 找礦標志

（1）二疊紀含碳地層并有巖體廣泛分布為石墨礦的主要找礦標志。

（2）二疊紀含碳地層其上覆三疊紀地層，尤其是殷坑組（T1y）達到長英質(zhì)角巖變質(zhì)程度是本區(qū)石墨礦的間接找礦標志。

（3）激電測深的低阻高極化物探異常是本區(qū)尋找石墨礦的間接找礦標志。

2.5 礦床成因

象山石墨礦床是二疊紀含碳質(zhì)地層經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用和巖漿的侵入接觸熱變質(zhì)作用而形成的，該礦床的成因應(yīng)屬沉積變質(zhì)礦床［5］。

3 石墨礦找礦方向探討

（1）探礦權(quán)范圍內(nèi)I、Ⅱ、Ⅲ礦帶石墨礦體的邊界未控制，已發(fā)現(xiàn)的石墨礦體東部有含礦地層分布，有形成石墨礦的地質(zhì)條件，是尋找本類型石墨礦的有利部位。

（2）從區(qū)域成礦條件分析，董嶺變質(zhì)核雜巖構(gòu)造體系分布區(qū)域，尤其是該區(qū)內(nèi)二疊紀含碳質(zhì)地層分布區(qū)、巖漿巖較發(fā)育的地段應(yīng)是石墨礦重點找礦遠景區(qū)。