北秦岭丹凤地区石墨矿地质特征及找矿前景初探

2016-10-18张良

西部资源 2016年4期

张良

摘要：丹凤地区地处秦岭构造带北亚带南缘，商——丹区域大断裂以北，夹持于蔡川断裂和分水岭断裂之间。该区石墨矿属区域变质鳞片状晶质石墨类型，赋存于下元古界秦岭群雁岭沟组含石墨大理岩中，呈似层状产出，具有层控后期热液变质的特征。丹凤地区北部，蔡川断裂以南的地区，大面积出露下元古界秦岭群雁岭沟组含石墨大理岩，且岩浆活动强烈，发育大量加里东期侵入岩，石墨矿资源找矿潜力较大。

关键词：丹凤地区；石墨矿；地质特征；找矿前景

石墨是碳元素的结晶矿物之一，是一种重要的非金属矿产；具有化学稳定性、润滑性、导电性、特殊的导热性和可塑性、涂敷性等优良性能，不仅广泛用于耐火材料、坩埚、铸造、炼钢等传统行业[1]，随着近些年来对石墨结构性能的深入研究，石墨将跨越传统行业的应用，成为新兴环保材料、新兴热交换材料、储能、导电材料、石墨烯及新型超级电容器材料等[2-3]。特别是近年来石墨烯的发现，作为目前自然界最薄、强度最高、导热导电性最强的一种新型材料[4-5]，已经引起了电子通讯、航天军工、光电、锂离子电池等众多新兴领域的广泛关注，极有可能掀起一场席卷全球的新技术产业革命[6-7]。有学者指出到2020年我国天然石墨需求规模将达到100万t，比2010年增长42.5%[1]，矿产资源需求量逐步扩大，为有力保障我国经济持续快速发展，有必要加大对石墨矿勘查开发力度。

丹凤地区目前已发现石墨矿床两个：庾家河石墨矿、留仙坪石墨矿；石墨矿点多处，该区石墨矿产于秦岭群雁岭沟组含石墨大理岩中，是区域变质型晶质石墨矿床。在此以留仙坪石墨矿床为例，分析该区石墨矿地质特征及成因类型，探讨其找矿前景。

1. 区域地质概况

丹凤地区位于陕西省商洛市丹凤县，大地构造位置位于北秦岭成矿带东段。石墨矿产于下元古界秦岭群雁岭沟岩组中，其岩石类型主要为一套以碳酸盐岩为主体的含石墨变质岩，主要岩性为石墨大理岩、大理岩夹薄层石英岩及各类片麻岩；总体呈北西西向残留体展布，分布于丹凤地区中北部，蔡川断裂以南、大坪——峦庄倒管油断裂以北的地区（图1）。

该套地层主要呈北西西向条带状、残块状分布于丹凤地区北部，经历了多期次、多类型、多层次构造变形——变质——热事件改造，变形变质十分强烈，多被早古生代花岗岩体穿插或侵吞，原生沉积关系已经消失，岩层间呈构造面理相叠覆，具有层状无序的特点。

2. 石墨矿床特征

2.1 矿区地质

2.1.1 地层

留仙坪石墨矿矿区出露地层主要为下元古界秦岭群雁岭沟岩组（Pt1y.），岩性主要为深变质的大理岩、（含）石墨大理岩夹片麻岩、白云质大理岩、斜长角闪岩、长英粒岩和黑云斜长片麻岩等，以含石墨大理岩为其标志层。矿区内出露岩性有：灰白色-白色中厚层大理岩、白云石大理岩、含石墨大理岩、含石墨石英大理岩、斜长角闪岩，近东西走向，倾向北，倾角50°～60°。

2.1.2 岩浆岩

矿区内广泛分布混合花岗岩（hγ3），岩体形态复杂，大小不一，多呈脉状、岩株状、岩床状或不规则状侵入地层，北西西向展布，方向与地层、构造线方向一致，受混合花岗岩体的侵入和穿插的影响，矿区地层、构造、含矿层的完整性遭到明显破坏，因此矿区地层多以残留体的形式存在于岩体之中。

2.1.3 构造

矿区位于秦岭群南东东向倾伏的巨型复式背斜构造——峦庄复背斜，主要表现为碾子坪向斜构造的南翼，为倾向北北东的单斜构造。区内断裂发育，断裂构造整体呈北西西向和近东西向展布，主要为矿区北部商（县）——高（跃）大断裂带，以及贯穿矿区中部和南部三组北西西——南东东向断裂构造及其次级构造断裂；见大量挤压面、构造透镜体分布，表现为压扭活动特征；属于石墨成矿后期构造，导致矿体形态较为复杂，但对矿体分布、规模影响不大。

2.2 矿体特征

留仙坪石墨矿矿体产于秦岭群雁岭沟组含石墨大理岩中，共圈定石墨矿体七个，含矿岩性均为含石墨大理岩，矿体形态呈层状近东西向展布，总体产状337～22°∠52～63°，矿石呈块状，可见黑灰——铅灰色鳞片状晶质石墨，细小鳞片构造，亚金属光泽，硬度较小且污手。矿体厚度1.5m～5.2m，固定碳含量一般为3.42%～6.72%，矿体质量、品位变化较稳定[8]。

2.3 矿石特征

留仙坪石墨矿矿石自然类型皆为大理岩型，含矿岩石为（含）石墨大理岩。矿石中有用矿物为石墨，一般含量8%～15%，脉石矿物主要有：方解石（60%～80%）、透辉石（1%～10%）、石英（2%～15%）、钾长石（1%～2%），石墨含量有时高达20%，矿石工业类型为晶质（鳞片状）石墨矿。

石墨矿石一般呈自形——半自形及它形鳞片状变晶结构，主要为浸染状、条带状、块状构造。石墨呈稀疏浸染状、鳞片状、星点状散布在大理岩中，呈钢灰色、黑色，不透明，且污手；石墨鳞片之间往往夹少量绿泥石、硅线石、高岭土；鳞片中常有石英、褐铁矿包体。

2.4 石墨矿床的成因类型

前人研究表明，秦岭群雁岭沟岩组原岩为一套富含有机质的滨浅海沉积岩，为矿源层[9]，该套含矿母岩经区域变质作用后形成了石墨大理岩、石墨片麻岩、石墨长英粒岩、石榴石硅线石片麻岩。后期因加里东期花岗岩侵入发生接触热变质，致使大理岩层变质形成晶质石墨矿床。石墨矿床显示出明显的沉积——变质成因，具有层控后期热液变质的基本特征[10]。

2.5 找矿标志

丹凤地区石墨矿受赋矿岩层——秦岭群雁岭沟组含石墨大理岩性段所控制，且在石墨矿床的形式过程中，热液活动起着至关重要的作用，故其找矿标志主要有三点：第一、石墨大理岩可以作为石墨矿的直接找矿标志；第二、大理岩与花岗岩接触带附近是寻找石墨矿化线索有利地段；第三、石墨具有良好的导电性，地球物理电法测量低阻高极化异常是石墨矿良好的找矿标志[11]。

3. 找矿前景分析

（1）丹凤地区北部广泛出露下元古界秦岭群雁岭沟组含石墨大理岩，具有良好的接触变质型石墨矿成矿地质条件。

（2）丹凤地区位于北西西向分水岭断裂和近东西向蔡川断裂夹持区，属华北地台南缘北秦岭加里东构造——岩浆岩带，加里东期侵入岩广泛分布[12]，多期次的岩浆活动可以为石墨矿再次富集成矿提供热源。

4. 结语

丹凤地区石墨矿具有层控后期热液变质的特征，该区北部广泛分布下元古界秦岭群雁岭沟组含石墨大理岩，受后期加里东期岩浆活动影响强烈，从成矿地质背景分析认为丹凤地区北部具有良好的石墨找矿前景。

参考文献：

[1] 高天明，陈其慎，于汶加，沈镭.中国天然石墨未来需求与发展展望[J].资源科学，2015，05：1059-1067.

[2] 传秀云.石墨资源状况和产业发展前景[J].高科技与产业化，2014，02：50-55.

[3] 王文利.石墨深加工产品市场分析[J].建材工业信息，2002，02：18.

[4] 袁观明.高导热炭材料的制备研究[D].武汉科技大学，2012.

[5] 王庆凯.石墨烯制备及导电性能的研究[D].北京印刷学院，2015.

[6] 王莉，王腾跃，何向明，李建军，尚玉明，李毓良，李德会.国内石墨烯技术及产业现状分析[J].新材料产业，2016，05：25-31.