中西部地区晶质石墨矿地质特征及潜力分析

颜玲亚，高树学，陈军元，焦丽香，周 雯，刘艳飞

（1.中国建筑材料工业地质勘查中心山东总队，山东 济南 250100；2.中国建筑材料工业地质勘查中心，北京 100035）

1 概述

截至2015年，我国晶质石墨矿查明资源储量(矿物量)2.65亿t[1]，其中中西部地区占资源储量的45.01%，主要分布在内蒙古、四川、湖北、河南、新疆等地。中西部地区石墨成矿带主要分布在唐巴勒—卡拉麦里石墨成矿带、华北陆块北缘石墨成矿带、华北陆块南缘—秦岭石墨成矿带、中祁连石墨成矿带、桐柏—大别山石墨成矿带、康滇隆起石墨成矿带，依托《中西部地区晶质石墨等特种非金属矿产调查》项目，在上述石墨成矿区带内的新疆奇台县、甘肃肃北县、四川攀枝花、河北张家口、河南小秦岭、陕西商洛、湖北大别山东段开展了石墨调查评价，初步提交了晶质石墨(334?)资源量(矿物量)2 805.17万t，其中新疆黄羊山地区预测晶质石墨矿物资源量为2 122万t，成因类型为岩浆岩型。其他地区预测晶质石墨矿物资源量为683.17万t，成因类型为区域变质型。提交新疆黄羊山矿产地1处，找矿靶区12处(见图1)。

2 各调查区石墨矿地质特征及主要找矿成果

2.1 新疆奇台县黄羊山一带调查评价

2.1.1 地质背景

调查区位于唐巴勒—卡拉麦里石墨成矿带，大地构造位于哈萨克斯坦—准噶尔板块(Ⅱ)准噶尔微板块(Ⅱ1)北东部，整体位于新疆东准噶尔地区的卡拉麦里富碱花岗岩带东部，华力西中期岩浆活动频繁，区内出露的黄羊山岩体规模巨大，晶质石墨矿主要赋存于第四侵入次粒斑状含石墨混染花岗岩内，石炭系黑山头组沿黄羊山岩体环带状分布。

2.1.2 主要成果

图1 中西部地区晶质石墨调查区主要成果示意图

提交黄羊山矿产地一处，圈定3个晶质石墨找矿靶区，发现8个石墨矿(化)体(编号为①～⑧号)。对②号矿体进行了初步评价， ②号矿体整体呈“马蹄形”，控制矿体长1 100m，平均宽度380m，两个验证钻孔均全孔连续见矿，见矿厚度分别为351、128.1m，固定碳平均含量7.01%，石墨片径+100目占30%～35%，深部可达到40%～50%。物探激电测深和钻探成果显示，矿体深部延伸大、矿化连续性好、矿石质量稳定。估算晶质石墨资源量2 122万t，达超大型矿床规模。根据中科院地质与地球物理研究所稳定同位素地球化学实验室对黄羊山晶质石墨矿碳同位素测定结果：δ13C‰为-17.51～-20.16，为有机成因，推断石墨碳质来源于石炭纪含碳地层。

2.1.3 找矿标志

卡拉麦里深大断裂和清水—苏吉泉大断裂控制的华力西中期碱性花岗岩带南东部的黄羊山碱性花岗岩体，是主要的赋矿岩体；石墨矿石类型以中细粒含石墨混染花岗岩为主，石墨多以细鳞片状聚集成形态各异的集合体产出，以豆状、不规则细脉状、球状及球斑状构造为主呈镶嵌状分布于寄主岩之上(图2)；物探激电异常显示高极化、低阻异常中心位置，是石墨成矿最有利的部位。

图2 钻孔岩芯中石墨在寄主花岗岩中常见的富集形态

2.2 河北张家口地区调查评价

2.2.1 地质背景

调查区位于华北陆块北缘石墨成矿带，大地构造位置属华北陆块北缘中段之内蒙地轴(Ⅱ)张北台拱(Ⅲ21)土城子台穹(Ⅳ21)。出露的基岩大部分为古元古界红旗营子群变质岩，少量为古元古界化德群变质岩。区内岩浆活动强烈，主要出露有早二叠世花岗岩，各时代的脉岩发育。红旗营子群东井子岩段二段底部是石墨矿主要赋矿层位，以浅粒岩及变粒岩为主，夹黑云斜长片麻岩及大理岩等。

2.2.2 主要成果

圈定3个找矿靶区，提交预测的晶质石墨资源量(矿物量)206万t。矿体平均固定碳含量为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%。总体为大鳞片石墨矿。

2.2.3 找矿标志

红旗营子群东井子岩段二段大理岩、含石墨黑云变粒岩、含石墨浅粒岩可作为区域找矿标志。根据物探成果及工程验证，三百顷至后大兴德一带的异常为石墨矿引起，具有较好的成矿远景。

2.3 陕西省商洛市沙河子—峦庄一带调查评价

2.3.1 地质背景

调查区位于华北陆块南缘—秦岭石墨成矿带，大地构造位置处于秦岭褶皱系之北秦岭加里东褶皱带之太白—商县褶皱束之东部，地理位置为陕西省丹凤县庾家河地区，出露地层自下而上分别为古元古界秦岭岩群郭庄岩组和雁岭沟岩组地层、中元古界峡河岩群。赋矿层位主要为古元古界秦岭群雁岭沟组b岩段第二岩性层、第四岩性层，岩性组合以片麻状石墨大理岩、石墨片麻岩、石墨黑云斜长片麻岩、石墨石英片岩等为主。变质岩中出现：矽线石+石榴子石+黑云母+斜长石+微斜长石+钛铁矿+石英组合，变质程度达到高角闪岩相。

2.3.2 主要成果

圈定了清水沟—塔尔坪晶质石墨A类找矿靶区1处，靶区内圈定两个石墨矿化带，预测晶质石墨资源量54.05万t。固定碳平均含量6.18%，石墨鳞片片径＞80目者占到98.8%，区内晶质石墨矿体以大鳞片石墨为主。

2.3.3 找矿标志

石墨矿有三种矿石类型：以片麻状石墨大理岩为主，次为石墨片麻岩、石墨片岩。镜下观察：石墨大理岩，石墨呈鳞片状分布于矿物颗粒之间，石墨片长1mm；石墨片麻岩，石墨呈稠密浸染状沿片麻理方向生长，石墨鳞片大小0.5～1mm；石墨片岩，石墨沿片理定向排列，石墨鳞片大小0.15～1.5mm(见图3)。

图3 石墨大理岩、石墨片麻岩、石墨片岩结构特征

低阻高极化和高阻高极化，均与本区石墨矿(化)有关，可作为石墨矿的找矿标志。石墨矿的分布和区域构造线的方向(NWW-SEE)一致，近顺层产于区内张河—界岭背斜两翼。顺层侵入于矿体中后期的岩脉(同时或晚于古生代北秦岭花岗岩)，其引起围岩温度的增高，对晶质石墨结晶、富集起到促进作用，形成高品位、大鳞片晶质石墨矿体。

2.4 河南省鲁山县调查评价

2.4.1 地质背景

调查区位于华北陆块南缘—秦岭石墨成矿带，大地构造位置位于华北地台南缘华熊台缘拗陷，崤山—鲁山拱褶断束，主要分布了一套中深变质的太古代变质岩系，遭受不同程度的混合岩化，断裂、褶皱构造发育。石墨矿的赋矿层位为新太古界太华群水底沟组地层，呈西北—东南向分布于背孜街—岳村倒转背斜的南翼，岩性主要为含石墨片麻岩、角闪斜(二)长片麻岩、斜长角闪片麻岩、大理岩、含石墨透辉(透闪)石大理岩、含石墨大理岩，夹有蛇纹石化大理岩、石英大理岩等。

2.4.2 主要成果

圈定找矿靶区1处，靶区内确定了4个矿体。提交预测的晶质石墨资源量73万t，矿石平均品位3.35%，片径0.01～1.725mm，属大鳞片晶质石墨矿。

2.4.3 找矿标志

矿石类型为含石墨透辉斜长片麻岩、含石墨黑云斜长片麻岩。新太古代太华群中部的水底沟组地层内，可作为区域找矿标志，大理岩多以石墨矿体直接底板出现，大理岩可作为找矿标志层。

2.5 甘肃省肃北县鹰咀山一带调查评价

2.5.1 地质背景

调查区位于中祁连隆起石墨成矿带，大地构造位置处于塔里木陆块区敦煌陆块敦煌基底杂岩鹰咀山隆起上，靠北紧邻安敦断陷盆地，构造运动强烈，褶皱形态复杂，断裂发育，岩浆活动频繁。石墨赋矿层位为下元古界—新太古界敦煌岩群第二岩段，岩石主要为二云斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩、石墨斜长片麻岩、大理岩，见片麻岩中穿插有不规则的长石石英脉。

2.5.2 主要成果

圈定掉石沟石墨找矿靶区1处，靶区内圈定了12条石墨矿体，矿体长380～2 440m，厚度3.19～44.66m，走向北西—南东，倾角59～85°，固定碳含量2.65%～6.58%，平均含量4.09%，提交预测的晶质石墨资源量293.07万t。经石墨矿片度检测，＞100目的占22%～69%。

2.5.3 找矿标志

北鹰咀山一带片麻岩型石墨成矿为一套区域动力热流变质作用形成的低角闪岩相斜长角闪岩—黑云斜长变粒岩建造，成矿环境为岛弧或活动大陆边缘。本区石墨矿(化)体主要围绕片麻岩与含石墨大理岩接触带分布，或夹于含石墨大理岩中，含石墨大理岩是本区寻找石墨矿(化)体最直接的找矿标志。

石墨矿(化)体的赋矿地层基本都有斜长角闪片岩的穿插，斜长角闪片岩附近的石墨矿化体品位好于其他石墨矿(化)体。含石墨大理岩附近的斜长角闪片岩是本区寻找石墨矿(化)体的另外一个找矿标志。

2.6 四川省攀枝花地区调查评价

2.6.1 地质背景

调查区位于康滇石墨成矿带，大地构造位置位于扬子陆块(Ⅰ)上扬子古陆块(Ⅱ)康滇基底断隆带(Ⅲ)大田背斜(Ⅳ)的南翼。地理位置位于仁和区超查喇—宝兴山一带，出露地层为前震旦系康定群冷竹关组，为一套绿片岩—角闪岩相的变质岩组，石墨赋矿层位为冷竹关组地层中下部的云母石英片岩、含石墨云母石英片岩、含石墨石英千枚岩岩性段。

2.6.2 主要成果

圈定“三大湾”晶质石墨矿找矿靶区1处，提交预测晶质石墨资源量40万t。在靶区内新发现4个石墨矿体，呈似层状或透镜状产出，受区内接断山断层的影响，矿体局部产状倒转，各矿体平均厚度为8.05～22.56m，走向长度为120～1 428m，矿石固定碳含量为2.79%～4.87%，平均含量3.94%，石墨片径2.7～7μm，为小鳞片石墨矿床。

2.6.3 找矿标志

矿石的自然类型为含石墨云母石英片岩及含石墨石英千枚岩。在靶区的北部及南部均有晋宁期花岗岩体出露，沿接触带附近围岩变质程度明显加深，并出现有混合岩化现象，外接触带内的石墨矿石质量较远离接触带的矿石好，品位变高，石墨片径变大。

2.7 湖北大别山西段调查评价

2.7.1 地质背景

调查区位于桐柏—大别山石墨成矿带，大地构造位置处于高桥—浠水断裂的西部，一、二、三级构造单元分别为秦岭—大别造山带、桐柏—大别构造带、桐柏构造亚带，出露地层主要为中元古界红安岩群及新生代第四系冲积物，红安岩群从下至上依次出露有天台山组、七角山组、塔耳岗组。石墨含矿地层为中元古界红安岩群七角山组下段。

2.7.2 主要成果

调查区内发现2个矿体，圈定安乐寺、静居庵两个B类石墨矿找矿靶区，分别提交预测的晶质石墨资源量10.67万t、6.38万t，均为小型矿床。根据矿体特征以及岩矿鉴定结果，石墨呈晶质磷片状产出，片径一般2～30μm，为细鳞片状晶质石墨矿。

2.7.3 找矿标志

矿石自然类型以含石墨白云石英片岩为主，其次为石墨片岩。中元古界红安岩群七角山组下段靠近底部，靠近大理岩处，构造上位于褶皱核部、转折端或岩体附近(叶蛇纹岩、榴辉岩等)找矿潜力较大。

3 中西部地区石墨资源潜力分析

(1) 新疆奇台县黄羊山岩浆岩型石墨矿的发现突破了我国没有大型岩浆岩型石墨矿的格局，具有极高的研究价值。黄羊山晶质石墨矿鳞片大、品位高，今后可对其进行选矿、提纯试验，加强经济技术研究。

(2) 区域变质型石墨主要赋矿层位为：前震旦系康定群冷竹关组(四川)，中元古界红安岩群七角山组下段(湖北)，古元古界红旗营子群东井子岩段(河北)，古元古界秦岭群雁岭沟组(陕西)，新太古—古元古界敦煌岩群第二岩段(甘肃)，新太古界太华群水底沟组(河南)。

(3) 新太古界至古元古界石墨矿石类型以石墨片麻岩、石墨大理岩、变粒岩为主，变质程度深，大鳞片产出比例高。中元古界至震旦纪石墨矿石类型以石墨片岩、石墨石英千枚岩为主，变质程度浅，石墨结晶程度差、大鳞片产出比例低，以小鳞片石墨为主。

(4) 无论是岩浆岩成因的晶质石墨还是区域变质型石墨，其成矿物质主要来源于沉积地层中的有机碳[2]。

(5) 大理岩一般且多以石墨矿体直接底板出现，前寒武纪大理岩可作为区域上的找矿标志。顺层侵入于石墨矿体的中后期岩脉带来的热液对晶质石墨结晶、富集起到促进作用，形成品位高、鳞片大的脉状晶质石墨矿体。构造上位于褶皱核部、转折端石墨矿体变厚，找矿潜力大。

(6) 石墨是电的良好导体，物探激电异常显示高极化、低阻异常和高极化、高阻异常是石墨重要找矿标志。

(7) 中西部地区唐巴勒—卡拉麦里石墨成矿带、华北陆块北缘石墨成矿带、华北陆块南缘—秦岭石墨成矿带成矿潜力较大。

[1]国土资源部.全国矿产资源储量通报(2015年)[R].北京：国土资源部，2015.

[2]李超，王登红，赵鸿，等.中国石墨矿床成矿规律概要[J].矿床地质，2015，34(6)：1223-1236.