我國石墨成礦特征及找礦標(biāo)志

王家昌，張家英，朱 艷

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心黑龍江總隊，黑龍江 哈爾濱 150040)

我國石墨資源豐富，分布廣泛、儲量大、質(zhì)量好，是優(yōu)勢礦產(chǎn)之一。據(jù)《國土資源部2010年全國礦產(chǎn)資源儲量通報》，我國累計探明晶質(zhì)石墨礦物基礎(chǔ)儲量為5412.27萬t，資源量13077.92萬t，保有資源儲量(礦物量)18490.19萬t。

我國石墨礦產(chǎn)資源分布有兩個基本特點：①礦石種類齊全，以晶質(zhì)石墨為主，又有隱晶質(zhì)石墨產(chǎn)出；②礦產(chǎn)地分布既廣泛又相對集中。黑龍江省晶質(zhì)石墨儲量最多(11356.64萬t)，占全國儲量的61%。資源儲量在450萬t以上的地區(qū)還有四川、山東、內(nèi)蒙古、河南、陜西，集中了晶質(zhì)石墨資源儲量的90%以上。我國石墨資源分布情況見示意圖1。

圖1 我國石墨資源分布示意

1 我國石墨成礦區(qū)帶的劃分

徐志剛等[2]對我國石墨成礦帶進行了劃分，在我國石墨成礦區(qū)帶(Ⅲ級)中，東部劃分出11個成礦遠(yuǎn)景區(qū)，西部劃分出7個成礦遠(yuǎn)景區(qū)?？臻g分布詳見我國成礦域(Ⅰ級)、成礦省(Ⅱ級)和石墨成礦區(qū)帶(Ⅲ級)遠(yuǎn)景區(qū)劃分見圖2。

圖2 我國成礦域(Ⅰ級)、成礦省(Ⅱ級)和石墨成礦區(qū)帶(Ⅲ級)遠(yuǎn)景區(qū)劃分簡圖

2 礦床成因及物質(zhì)來源

我國已知的具有工業(yè)價值的石墨礦床按其成因可分為：區(qū)域變質(zhì)型、接觸變質(zhì)型及巖漿熱液型石墨礦床三種類型，其中晶質(zhì)石墨礦床以區(qū)域變質(zhì)型為主，巖漿熱液型晶質(zhì)石墨礦床較少，接觸變質(zhì)型以隱晶質(zhì)石墨礦床為主，石墨礦床主要類型見下表。

石墨礦床主要類型

區(qū)域變質(zhì)型石墨礦床成礦時代為新太古代到早寒武世，其中以新元古代最為重要。我國北方多為新太古代至新元古代，南方多為新元古代至早寒武世，北方早于南方。新太古代到早寒武世遠(yuǎn)景區(qū)范圍內(nèi)，主要為淺海陸棚環(huán)境，在濕潤的陸棚環(huán)境，沉積了高鋁、富碳的粘土—半粘土巖、白云巖、灰?guī)r及少量酸性火山巖，同時沉積碳質(zhì)頁巖。碳質(zhì)的沉積通常發(fā)生在中性—弱堿性且相對穩(wěn)定的介質(zhì)條件下。沉積巖經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用形成角閃巖相及麻粒巖相變質(zhì)巖，巖石包括各類含石墨片巖、片麻巖、變粒巖、麻粒巖、大理巖，原巖中的碳質(zhì)變質(zhì)為片狀石墨，形成石墨礦體。根據(jù)李光輝等[3]的研究，雞西柳毛石墨礦δ13C為-16.8×10-3～24.4×10-3，與生物有機物的δ13C一致；礦體圍巖橄欖透灰石大理巖的δ13C為+3×10-3～5.6×10-3，與碳酸鹽相吻合。石墨與圍巖大理巖δ13C的顯著差異反映兩者的來源不同，石墨碳質(zhì)來源于生物有機質(zhì)，非來自附近碳酸鹽的分解，而大理巖的碳來源于沉積碳酸鹽；王時麒[4]綜合分析認(rèn)為石墨是大量原始藻類遺體堆積后經(jīng)成巖作用和變質(zhì)作用而成，屬有機成因；王鳳菇等[5]認(rèn)為本區(qū)巖石變質(zhì)程度較深，所以古生物不易保存，因此，礦石中有機碳含量極少，石墨碳質(zhì)來自碳酸鹽礦物，即無機碳成礦為主。

綜上所述，關(guān)于成礦物質(zhì)來源問題，存在著有機說和無機說兩種觀點。筆者認(rèn)為新太古代到早寒武世，原始藻類等生物相對較少，不太可能產(chǎn)生大量原始藻類遺體堆積而經(jīng)成巖作用和變質(zhì)作用形成石墨礦床。

3 礦床特征

晶質(zhì)石墨礦床以區(qū)域變質(zhì)型為主，接觸變質(zhì)和巖漿熱液型次之。

區(qū)域變質(zhì)型礦床賦存于新太古代到早寒武世中—深變質(zhì)巖系中，主要巖性有片麻巖、片巖、透輝(透閃)巖、大理巖、變粒巖、石英巖、斜長角閃巖等。原巖建造多屬粘土巖—碳酸鹽巖—基性火山巖，沉積于近陸源淺海區(qū)。石墨礦層往往賦存在其上部富碳酸鹽巖部位，含礦巖系的變質(zhì)程度普遍達(dá)到角閃巖相-麻粒巖相。礦床褶皺、斷裂構(gòu)造發(fā)育，常伴有晚期花崗巖、偉晶巖類侵入，混合巖化作用普遍，多期變質(zhì)作用疊加影響較明顯。礦體受沉積變質(zhì)作用控制，有一定的層位，產(chǎn)狀多與圍巖產(chǎn)狀一致，呈層狀、似層狀或透鏡狀，長度一般為幾十至數(shù)百米，有的可達(dá)千米以上。傾角陡—中等。一個礦床中一般有多層礦體，常受斷層或巖體的破壞使礦體形態(tài)復(fù)雜化。

接觸變質(zhì)型石墨礦床是我國石墨礦床中較主要的工業(yè)類型，屬于此類型的礦床有：湖南郴州魯塘、吉林磐石煙筒山等石墨礦床。礦床規(guī)模以中、小型為主，以隱晶質(zhì)石墨為主。

巖漿熱液型石墨礦床在我國較為少見，目前只在我國西部的新疆等地有所發(fā)現(xiàn)。礦床規(guī)模一般為中、小型。

新疆奇臺等地巖漿熱液石墨礦床產(chǎn)于花崗巖的接觸帶，礦體即為含石墨花崗巖，常成群分布，形態(tài)與產(chǎn)狀都較復(fù)雜，呈透鏡狀、囊狀。單礦體直徑長10m至數(shù)百米，厚度幾十米至200m。石墨呈團塊狀或鱗片狀，分布于花崗巖中。礦石固定碳含量3%～6%。

新疆托克布拉克等地也見有巖漿熱液形成的石墨。石墨產(chǎn)于庫爾勒群下部大理巖與花崗偉晶巖的節(jié)理裂隙中，規(guī)模小、品位低。目前尚未探明具有工業(yè)價值的礦床。

4 找礦標(biāo)志

(1)地層標(biāo)志。新太古代到早寒武世中—深變質(zhì)巖系,屬中深變質(zhì)的角閃巖相、麻粒巖相，是尋找晶質(zhì)石墨礦的重要標(biāo)志。

(2)巖性標(biāo)志。包括各類含石墨片巖、片麻巖、變粒巖、麻粒巖、大理巖。

(3)各種電法異常區(qū)。因石墨屬良性導(dǎo)電礦物，礦化體與圍巖的電性差異特征、低阻高極化異常能夠幫助尋找石墨礦。激電異常范圍往往與含石墨地層相吻合，而異常強度在一定程度上反映出含石墨的多少。

[1]朱訓(xùn).中國礦情[M].北京:科學(xué)出版社,2000.

[2]徐志剛,陳毓川,王登紅,等.中國成礦區(qū)帶劃分方案[M].北京:地質(zhì)出版社,2008.

[3]李光輝,黃永衛(wèi),吳潤堂,等.雞西柳毛石墨礦碳質(zhì)來源及鈾、釩的富集機制[J].世界地質(zhì),2008,27(1):19-22.

[4]王時麒.內(nèi)蒙興和石墨礦含礦建造特征與礦床成因[J].礦床地質(zhì),1989,8(1):85-96.

[5]王鳳菇,薛基強.河南魯山縣背孜晶質(zhì)石墨礦地質(zhì)特征及成因淺析[J].礦產(chǎn)勘查,2010(3):248-254.