陕西省石墨矿地质特征及成矿要素分析

陕西省石墨矿地质特征及成矿要素分析

杨联涛

石墨是我国重要的非金属战略矿种之一，广泛应用于新能源、新材料方面。陕西省石墨储量位居全国第七[1]。根据《陕西省矿产资源储量简表》，截止2016年底，陕西省累计查明晶质石墨资源储量524.41万吨（矿物量），隐晶质石墨资源储量293.43万吨。通过分析陕西省石墨矿地质特征，研究不同类型石墨矿的成矿要素特征，可为针对性开发本省石墨资源提供理论支持，为优化陕西省石墨矿产业布局奠定基础。1成矿地质背景1.1大地构造位置陕西省石墨矿床集中分布于华北地台南缘、扬子地台北缘，近于东西带状分布于板块缝合带南北两侧。根据陕西省区域地质志，骊山断凸、太华断垄、陇山断裂、北秦岭复合岛弧杂岩带、佛坪古岛弧杂岩带等5个三级构造单元中有石墨矿分布。1.2赋矿层位区域变质型石墨矿含矿层位有太古界太华岩群、古元古界陇山岩群、古元古界秦岭岩群雁岭沟组、郭庄组、中元古界峡河岩群寨根岩组、古元古界长角坝岩群、下志留统舟曲组等。隐晶质石墨矿体赋存于中石炭统草凉驿群地层中。陕西省石墨含矿层位归纳见表1。表1陕西省石墨含矿层位一览表时代宝鸡地区临潼-潼关商洛地区汉中地区备注Pz2草凉驿群（C21Cl）隐晶质Pz1舟曲组（S2z）Pt2峡河岩群界牌岩组寨根岩组（Pt2z）Pt1长角坝群沙坝岩组（Pt1s）碗牛坝组黑龙潭组（Pt1h）低庄沟组（Pt1d）陇山岩群C组B组（Pt1Lb）A组秦岭岩群上店坊组雁岭沟组（Pt1y）郭庄组（Pt1g）太华岩群桃峪组秦仑沟组三官庙组Ar3洞沟组板石山组（Ar3th2b）大月坪组备注：表中加粗者为含石墨层位1.3矿床类型陕西省石墨矿根据成因类型可分为区域变质型、接触变质型两大类，对应着晶质石墨、隐晶质石墨矿两类。见表2。表2陕西省石墨矿床典型矿床成矿特征一览表矿床类型典型矿床赋矿层位变质相固定碳含量鳞片大小区域变质型中深变质西安崇阳沟石墨矿太古界太华群板石山组高角闪岩相-麻粒岩相3～15%0.074～0.180mm临潼骊山石墨矿3～20%0.180～0.421mm潼关马蜂峪石墨矿3～5%>100目者达74.09%丹凤庾家河石墨矿古元古界秦岭群雁岭沟组高角闪岩相-麻粒岩相4.0～7.23%>100目者达84.09%丹凤塔儿坪石墨矿2.5～23.17%>100目者达93.53%凤县朝阳石墨矿8.25～9.04%0.05～0.5mm太白沪家院石墨矿6.87～9.49%0.064～0.19mm长安大峪石墨矿古元古界秦岭群郭庄组高绿片岩相-低角闪岩相5～20%0.034～0.193mm陇县固关六桥石墨矿古元古界陇山群B组角闪岩相5.0～9.08%0.074～0.261mm洋县铁河石墨矿古元古界长角坝群高角闪岩相-麻粒岩相4～6%0.073～0.15mm佛坪唐湾石墨矿3～5%0.044mm留坝青桥驿1.51～39.49%0.02～0.5mm丹凤马家坪石墨矿中元古界寨根岩组低角闪岩相4.93%>100目者达43.28%浅变质勉县庙坪石墨矿中志留统舟曲组绿片岩相5.01%0.037～0.105mm留坝桑园坝石墨矿5.51～7.39%0.01～0.25mm接触变质型眉县铜峪石墨矿中石炭统草凉驿群低绿片岩相50～52%隐晶质户县涝峪银洞沟石墨矿66.5%太白靖口油房沟石墨矿60.04%凤县煤沟石墨矿74.28～74.96%（1）区域变质型①中深区域变质型。此类矿床主要产出于孔兹岩系和与之类似的变质沉积岩系中[2]，主要岩性有片麻岩、片岩、大理岩、变粒岩、石英岩、斜长角闪岩等。属此类型的矿床有临潼骊山、潼关铜峪、陇县六桥、丹凤庾家河、洋县铁河等，可以和内蒙查汗木胡鲁、黑龙江鸡西柳毛、山东莱西南墅等石墨矿比对。②中浅区域变质型。此类矿产主要产出于深水泥质富硅铝质和碳酸盐沉积建造中，主要岩性有黑云母变粒岩、含石墨云母石英片岩、含碳及黄铁矿的石英片岩等。岩浆侵入与沉积岩接触，引起区域变质作用。属此类型的矿床有勉县庙坪、留坝桑园坝等，可以和内蒙古大乌淀、新疆阿拉托别、青海乐都大沟等石墨矿比对。（2）接触变质型。此类矿床产出于中石炭统草凉驿群地层与加里东期酸性岩体外接触带中，受原始沉积含碳地层与规模较大岩体双重因素控制，属此类型的矿床有凤县煤沟、眉县铜峪等，可以和吉林磐石、湖南鲁塘等石墨矿比对。2陕西省石墨矿成矿区带划分根据陕西省石墨矿的时空分布特征，在中国成矿带的基础上可进一步划分五个Ⅳ级成矿区带。表3陕西省石墨成矿单元划分表Ⅰ级成矿域Ⅱ级成矿省Ⅲ级成矿带Ⅳ级成矿亚带典型矿床Ⅰ-4古亚洲成矿域(叠加滨太平洋成矿域)Ⅱ-14华北（陆块）成矿省III-61山西断隆（渭河盆地）Fe-铝土矿-石膏-煤-煤层气成矿带Ⅳ-61-2临潼-蓝田Au-Fe石墨非金属成矿亚带西安崇阳沟、临潼骊山III-63华北陆块南缘（小秦岭）Fe-Cu-Au-Mo-W-Pb-Zn-铝土矿-硫铁矿-萤石-煤成矿带Ⅳ-63-1太华断隆Au-U-Pb-Fe-石墨蛭石成矿亚带潼关马蜂峪、潼关铜峪李家沟、潼关善车峪Ⅰ-2秦祁昆成矿域(叠加滨太平洋成矿域)Ⅱ-5阿尔金-祁连成矿省III-21北祁连Cu-Pb-Zn-Fe-Cr-Au-Ag-硫-石棉成矿带Ⅳ-21-1陇山Cu-Pb-Zn-石灰岩石墨成矿亚带陇县固关六桥Ⅱ-7秦岭-大别成矿省（东段）III-66A北秦岭Au-Cu-Mo-Sb-石墨-蓝晶石-红柱石-金红石成矿带Ⅳ-66A-2太白-商县Au稀有金属白云母红柱石矽线石石墨成矿亚带丹凤庾家河、丹凤塔儿坪、丹凤留仙坪王家沟、丹凤蔡凹碾子坪大西沟、凤县朝阳、凤县曲家沟—官沟、太白沪家院晶质石墨矿眉县铜峪、凤县煤沟III-66B南秦岭Au-Pb-Zn-Fe-Hg-Sb-RM-REE-V-蓝石棉-重晶石成矿带Ⅳ-66B-4白水江—安康铅锌金锰石墨滑石蓝石棉成矿亚带洋县铁河、佛坪县唐湾、佛坪秧田坝、留坝青桥驿、勉县庙坪3成矿要素特征3.1中深区域变质型石墨矿成矿要素特征（1）成矿地质背景1）成矿时代：晚太古代-中元古代。2）大地构造位置：华北陆块南缘、扬子陆块北缘。3）赋矿层位：华北陆块南缘的太华群板石山组、秦岭群雁岭沟组、郭庄组、陇山岩群b岩组、峡河岩群寨根岩组，扬子陆块北缘的长角坝岩群。4）变质相：角闪岩相-麻粒岩相。5）变质时代：吕梁期-海西期。6）成矿环境：古陆块滨浅海台地相。（2）矿床特征1）成矿地质体：新太古界太华群板石山组、古元古界秦岭群雁岭沟组、郭庄组、古元古界陇山岩群b岩组、古元古界长角坝岩群、中元古界峡河岩群寨根岩组地层。2）含矿岩石组合：石墨大理岩、石墨片麻岩、石墨片岩、石墨变粒岩、斜长角闪岩、二云斜长片麻岩、大理岩等。3）原岩建造特征：一套碳质板岩、粉砂岩、细粒粉砂质到富含碳质的泥灰质及富铝碳酸盐系列的陆源碎屑岩建造，或者含碳泥质岩、泥质砂岩、白云质碳酸盐岩及基性火山岩的类复理石建造[3]。4）矿物组合：矿石矿物为石墨，脉石矿物为石英、白云母、黑云母、长石、矽线石、方解石、石榴子石、电气石、金红石、高岭石、绿泥石、伊利石、蒙脱石等。5）结构构造：鳞片粒状变晶结构，层状构造、片麻状构造、片状构造、条带状构造。6）矿石类型：石墨大理岩、石墨片麻岩、石墨片岩、石墨变粒岩。7）矿体形态：似层状、层状。8）控矿条件：矿体受沉积、区域变质作用控制，具有一定层位，经历多期构造运动，受控于复式褶皱控制，后期的混合岩化作用进一步加大石墨鳞片的生长。（3）代表性矿床丹凤庾家河、丹凤塔儿坪、洋县铁河、佛坪唐湾、陇县固关六桥、西安崇阳沟、临潼骊山、潼关马蜂峪、太白沪家院、凤县朝阳石墨矿等。3.2中浅区域变质型石墨矿成矿要素特征（1）成矿地质背景1）成矿时代：早古生代。2）大地构造位置：扬子陆块北缘。3）赋矿层位：中志留统舟曲组上岩段及其与印支期光头山酸性岩体接触带部位。4）变质相：低绿片岩相。5）变质时代：加里东期-印支期。6）成矿环境：缺氧还原的近陆浅海沉积环境。（2）矿床特征1）成矿地质体：中志留统舟曲组上岩段及其与光头山花岗岩接触带部位。2）含矿岩石组合：黑云母变粒岩、含石墨云母石英片岩、含碳及黄铁矿的石英片岩、硅质条带大理岩、含石墨矽线石云母石英片岩等。3）原岩建造特征：深水泥质富硅铝质和碳酸盐沉积建造4）矿物组合：矿石矿物为石墨，脉石矿物为石英、白云母、矽线石、黑云母、长石、金红石、褐铁矿、钛铁矿、榍石、堇青石、钛磁铁矿等。5）结构构造：鳞片粒状变晶结构，片状构造、条带状构造、次平行构造。6）矿石类型：石墨片岩、石墨变粒岩。7）矿体形态：断续豆荚状、透镜状、条带状。8）控矿条件：初期中压相系区域动力热流变质作用，叠加印支期光头山花岗岩体侵入接触混合岩化及重熔交代作用。（3）代表性矿床勉县庙坪、留坝桑园坝等。3.3接触变质型石墨矿成矿要素特征（1）成矿地质背景1）成矿时代：晚古生代。2）大地构造位置：北秦岭活动大陆边缘成煤内陆上叠盆地。3）赋矿层位：中石炭统草凉驿群。4）变质相：低绿片岩相。5）变质时代：海西期-印支期。6）成矿环境：加里东-海西期中酸性侵入岩和含炭地层接触交代热变质带。（4）矿床特征1）成矿地质体：中石炭统草凉驿群含煤地层与加里东-海西期中酸性岩体外接触带部位。2）含矿岩石组合：碳质石墨片岩、红柱石碳质片岩、黑色碳质页岩、黑色页岩、粉砂岩、薄煤层、砂岩、砾岩等。3）原岩建造特征：陆相含煤碎屑建造4）矿物组合：主要矿物为石墨，次要矿物为石英、绿泥石、伊利石、黄铁矿等。5）结构构造：块状结构、隐晶质结构、韧性变形结构，层状构造。6）矿石类型：灰黑色土状隐晶质石墨。7）矿体形态：似层状、透镜状、囊状、鸡窝状、不规则状，发育膨缩现象。8）控矿条件：a.中石炭统草凉驿群煤系地层，b.加里东-海西期中酸性岩体侵入接触作用。（3）代表性矿床眉县铜峪、凤县煤沟、凤县贯沟等。4结论（1）陕西省晶质石墨矿成矿类型属于区域变质型，按变质程度可分为中深区域变质作用形成的中-大鳞片石墨矿和中浅区域变质作用形成的小鳞片石墨矿两类。（2）中深区域变质型石墨矿形成的时代为新太古代-中元古代，矿石类型主要为大理岩型和片麻岩型。中浅区域变质型石墨矿形成的时代为中志留世，矿石类型为石墨片岩和石墨变粒岩。（3）陕西省接触变质型的隐晶质石墨矿，赋矿地层为中石炭统草凉驿群，矿体产出于含碳地层与加里东-海西期中酸性岩体的外接触带内。（4）石墨形成时代越老，变质程度越深，鳞片越大，经济价值越高；反之，石墨鳞片越小，经济价值越低。石墨固定碳含量不随着变质程度高而增高，其取决于原始沉积环境及地层中有机质的含量[4]。（5）根据陕西省石墨矿成矿地质条件，结合目前国家矿产资源政策，陕西省晶质石墨矿找矿方向为凤-太-眉地区、丹凤北部、勉县-城固北部等地。【参考文献】[1]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，2015，36（6）：1223-1236.[2]边敏，程林，姚敬劬.区域变质型晶质石墨矿石墨生成的热力学分析[J].矿产与地质，2018,32（1）：97-100.[3]王力，樊俊雷.中国石墨资源概况及晶质石墨成矿规律[J].地质学刊，2017,41（2）：310-317.作者简介：杨联涛，男，1986年生，工程师，主要从事固体矿产勘查工作。