湖北省广水市芦花湾石墨矿地质特征及矿石物质组成研究

魏均启, 鲁 力, 边智虹, 周亮亮, 王 芳, 朱 丹

(1.湖北省地质实验测试中心,湖北 武汉 430034; 2.国土资源部 稀土稀有稀散矿产实验技术重点实验室,湖北 武汉 430034)

湖北省广水市芦花湾石墨矿地质特征及矿石物质组成研究

魏均启1,2, 鲁 力1,2, 边智虹1,2, 周亮亮1,2, 王 芳1,2, 朱 丹1,2

(1.湖北省地质实验测试中心,湖北 武汉 430034; 2.国土资源部 稀土稀有稀散矿产实验技术重点实验室,湖北 武汉 430034)

广水市芦花湾石墨矿产于中元古界红安群下组下段第三亚段第二岩性层,成因类型属沉积变质矿床,工业类型为晶质石墨矿床。该矿床有三个矿层17个矿体,含矿岩系主要由石墨片岩、含石墨白云钠长片岩、含石墨二云钠长片岩组成。矿石中石墨含量为2%～7%,固定碳含量为2%～4%,石墨的粒度主要分布于0.001～0.03 mm之间,为晶质石墨。矿石中可综合利用的矿物除石墨外,还有少量黄铁矿,可加以回收利用。

石墨矿;地质特征;物质组成;工艺矿物学;芦花湾

广水市芦花湾石墨矿位于湖北省广水市孝子店镇芦花湾村南东273高地附近一带,行政隶属孝子店镇管辖。矿区大地构造分区属桐柏—大别造山带,主要受控于中元古界红安群下组下段地层[1]。矿床类型属沉积变质型[2-3],该矿床受层位控制,有明显的地层找矿标志,矿石工业类型为晶质(鳞片状)石墨矿,矿床规模小,由多个平行产出的矿体组成,矿体厚度稳定—不稳定,品位较低,但变化均匀,矿床开采技术条件简单。通过对该石墨矿矿床地质特征、矿石物质组成、石墨及其他有用矿物的赋存状态的详实研究,基本查明了矿床地质特征、矿石的矿物组成、结构构造及石墨、黄铁矿等的赋存状态,对该石墨矿的开发利用及选矿工作有一定的指导意义。

1 矿区地质概况

岩浆岩不发育,仅见少量花岗斑岩脉出露[4]。岩脉长度一般<100 m,宽一般2～5 m,局部偶见石英脉、煌斑岩脉等,规模较小,一般分布于断裂破碎带中及其两侧。

主体构造为桂花树湾倒转背斜,北西向、北北西向断裂构造较发育,断裂倾向北东、北东东,规模较小。在桂花树湾倒转背斜的核部见北西向断裂被近东西向右行平移断裂错断。含矿岩系沿桂花树湾倒转背斜的鞍部和两翼产出,平面上呈北东东方向凸出的弧形展布,凸出方向与背斜轴线方向基本一致。

2 矿床地质特征

2.1 矿体特征

该石墨矿床共圈出三个矿层17个矿体,其中Ⅱ-5、Ⅲ上1-8和Ⅲ上2-9号三个矿体为主矿体,约占矿区石墨总量的96%。

2.1.1 Ⅱ-5号矿体

沿走向长1 630 m,沿倾向斜深93～183 m,矿体厚度一般3.02～9.46 m,最大21.05 m,最小仅1.11 m,平均5.70 m,矿体品位一般3.32%～3.93%,最高5.48%,最低3.01%,平均3.66%。

2.1.2 Ⅲ上1-8号矿体

沿走向长680 m,沿倾向最大斜深为298 m,矿体形态比较复杂,有分支复合及分叉现象出现。矿体厚度一般5.01～15.10 m,最大20.15 m,最小1.07 m,平均8.26 m,矿体品位一般3.15%～3.48%,最高3.90%,最低3.00%,平均3.30%。

图1 湖北省广水市某石墨矿区地质简图

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

1.红安群下组下段第二亚段;2.红安群下组下段第三亚段第一岩性层;3.红安群下组下段第三亚段第二岩性层;4.红安群下组下段第三亚段第三岩性层;5.花岗斑岩脉;6.石英脉;7.煌斑岩脉;8.产状;9.矿体及编号;10.水体。

图2 矿石的X射线衍射图谱

Fig.2 X-ray diffraction patterns of ore

2.1.3 Ⅲ上2-9号矿体

沿走向长420 m,沿倾向最大斜深为232 m,矿体形态较复杂,深部有分叉现象。矿体厚度一般4.09～14.26 m,最大22.73 m,最小仅1.69 m,平均8.26 m,矿体品位一般3.26%～3.83%,最高4.35%,最低3.01%,平均3.65%。

2.2 矿石特征

2.2.1 矿石类型

矿石自然类型以石墨片岩型为主,含石墨二云石英片岩型次之,偶见含石墨二云钠长片岩、含石墨绢云石英片岩及含石墨绿泥绢云石英片岩型矿石。矿石的工业类型主要为晶质鳞片状石墨矿石,石墨含量以石墨片岩、含石墨二云石英片岩、含石墨绢云石英片岩及含石墨二云钠长片岩的含量较高,其它岩性中的石墨含量一般较低。矿石的石墨含量为2%～7%,固定碳含量2%～4%。

2.2.2 矿石质量

(1) 矿石的矿物组成。经X衍射分析(图2)、偏光显微镜下鉴定及实体显微镜下鉴定,确定矿石中重要的非金属矿物为石墨,重要的金属矿物为黄铁矿。脉石矿物为石英、绢云母、黑云母、绿泥石、钾长石、钠长石、白云母、角闪石、榍石等。矿石中主要矿物的相对含量结果见表1。

(2) 矿石的化学成分。矿石原矿样品经化学分析,主要元素含量见表2,从中可以看出:矿石的总碳含量为4.76%,固定碳含量为4.20,矿石中有利用价值的元素为石墨和S。

表1 矿石矿物组成分析结果表

表2 矿石主要元素化学分析(wt%)

(3) 矿石的结构构造。矿石结构主要有显微鳞片状变晶结构、鳞片状变晶结构,少量见有碎裂状结构、碎屑状结构、他形—半自形粒状结构。

显微鳞片状变晶结构、鳞片状变晶结构:石墨呈显微鳞片状、片状分布于云母、石英等矿物之间,有的石墨见有鳞片扭折变形现象。

碎裂状结构:条带状分布的石墨受应力作用,碎裂成0.1～0.5 mm的碎粒状,其间有石英、云母分布。

碎屑状结构:显微鳞片状、土状石墨与绢云母、石英等组成碎片状、粒状和似透镜状碎屑,碎屑粒径大小约0.5～1.5 mm。

他形—半自形粒状结构:黄铁矿呈他形—半自形粒状星散分布于石英、云母等矿物之间。

矿石构造主要为片状构造,少数具浸染状构造。

片状构造:受变质作用影响,石墨多具定向排列,形成片状构造。

浸染状构造:黄铁矿呈稀疏浸染状分布于矿石之中。

3 石墨及其他重要矿物工艺矿物学特征

3.1 重要矿物嵌布特征

3.1.1 石墨

在矿石中含量为2%～7%,呈略显弯曲的鳞片状、显微鳞片状、细小鳞片状,沿岩石的片理方向分布,在矿石中分布不均匀,既有单一鳞片,也有集合体形式存在,并常见有绿泥石、绢云母、榍石等夹杂矿物。石墨片径大小变化比较大,一般在0.001～0.03 mm之间,主要为晶质石墨,极少量为隐晶质的土状石墨。

3.1.2 黄铁矿

在矿石中含量为2%～4%,矿石中重要的金属硫化物,呈半自形、他形粒状,少数呈自形粒状,粒度大小一般0.02～1.0 mm,嵌于石英、云母矿物之间,星散分布,少量见与石墨连生,还有少部分已氧化成褐铁矿。黄铁矿粒度测定结果见表1。

3.1.3 脉石矿物

脉石矿物有石英、绢云母、黑云母、绿泥石、钾长石、钠长石、白云母、角闪石、榍石等。其中绿泥石、绢云母、黑云母、白云母是片状矿物,而石英粒度有时非常细小,用机械浮选的方法,这5种矿物都容易进入石墨精矿,构成精矿的杂质矿物,进而影响精矿品级。

3.2 石墨粒度分布特征

石墨的粒度大小一般<0.3 mm,极少量粒径>0.3 mm,主要分布于0.001～0.03 mm之间。总体上看,石墨粒度较细小,为显微粒级,主要为晶质石墨,极少量为隐晶质石墨。将不同粒级的石墨进行统计,结果见表3及图3。

4 结论

表3 石墨粒度统计表

图3 石墨粒度分布曲线

Fig.3 Distribution curve of graphite particle size

矿石自然类型以石墨片岩型为主,工业类型为晶质石墨矿石。矿石中重要的非金属矿物为石墨,重要的金属矿物为黄铁矿。脉石矿物为石英、绢云母、黑云母、绿泥石、钾长石、钠长石、白云母、角闪石、榍石等。

石墨的粒度大小主要分布于0.001～0.03 mm之间,石墨粒度总体较细小,为显微粒级,主要为晶质石墨,极少量为隐晶质石墨。原矿中可综合利用的矿物除石墨外,还有少量黄铁矿等,在选矿过程中可加以回收利用。

[1] 湖北省地质矿产局.湖北省区域地质志[M].北京:地质出版社,1990.

[2] 袁见齐,朱上庆,翟裕生,等.矿床学[M].北京:地质出版社,1979.

[3] 姜继圣,刘祥.中国早前寒武纪沉积变质型晶质石墨矿床[J].建材地质,1992(5):18-22.

[4] 胡德祥,杨森楠,桑隆康.1∶5万广水市幅区域地质调查报告[R].武汉:中国地质大学,2002.

(责任编辑：陈姣霞)

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

湖北省国土资源厅2015年国土资源科技发展计划项目，项目编号为ETZ2015A02。

魏均启(1980-),男,工程师,硕士,矿物学、岩石学、矿床学专业,从事岩矿鉴定及研究工作。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

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20161208.1424.020.html 数字出版日期:2016-12-08 14:24