付 全，張銀定，薛 濤

(甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,甘肅 酒泉 735000)

石墨是重要的工業(yè)礦物原料，主要用于耐火材料、鋼鐵工業(yè)等領(lǐng)域，根據(jù)結(jié)晶形態(tài)不同分為晶質(zhì)石墨和隱晶質(zhì)石墨。晶質(zhì)石墨是戰(zhàn)略性非金屬礦產(chǎn)資源，目前廣泛應(yīng)用于新興材料、機(jī)械、能源、國(guó)防、航天工業(yè)等領(lǐng)域，是我國(guó)繼稀土外的又一優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)。隨著現(xiàn)代工業(yè)與高新科技的突飛猛進(jìn)，世界各國(guó)尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)石墨資源越來(lái)越重視，國(guó)際市場(chǎng)需求將保持較快增長(zhǎng)，石墨市場(chǎng)前景非常廣闊[1]。

肅北白臺(tái)溝東晶質(zhì)石墨礦位于甘肅省肅北縣東65km的白臺(tái)溝一帶，行政區(qū)劃隸屬甘肅省肅北縣黨城灣鎮(zhèn)管轄，交通便利。該區(qū)333+(334)?類晶質(zhì)石墨資源量207.54萬(wàn)t，礦床規(guī)模達(dá)大型。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

白臺(tái)溝東晶質(zhì)石墨礦大地構(gòu)造位置位于阿爾金大斷裂北側(cè)、敦煌基底雜巖隆起，屬阿爾金大斷裂北側(cè)梧桐溝—紅柳峽太古宙—古元古代敦煌巖群基底巖系鉛鋅、鐵、石墨成礦帶。強(qiáng)烈的區(qū)域深變質(zhì)作用和后期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)為金屬及非金屬礦產(chǎn)的形成提供了物源富集和儲(chǔ)存空間，并具備了一定的成礦物理、化學(xué)條件，使該區(qū)域成為礦化集中區(qū)[2]。區(qū)域上出露地層主要為古元古界敦煌巖群，呈近東西向展布。侵入巖主要為呂梁期黑云二長(zhǎng)花崗巖，出露面積小。受阿爾金斷裂影響，區(qū)域上斷裂、褶皺構(gòu)造極為發(fā)育，構(gòu)造變形產(chǎn)生的高溫高壓作用，使敦煌巖群發(fā)生混合巖化作用，對(duì)晶質(zhì)石墨成礦后期片徑加大具促進(jìn)作用[3-4](圖1)。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)內(nèi)出露地層較為簡(jiǎn)單，敦煌巖群(ArPtD)幾乎覆蓋整個(gè)勘查區(qū)(圖2)。該套地層時(shí)代老，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的區(qū)域變質(zhì)及構(gòu)造改造，地層層序已不可辯，屬局部有序、整體無(wú)序地層。按巖石組合劃分為A巖組和B巖組。其中B巖組又分為兩個(gè)巖段，2巖段含晶質(zhì)石墨，主要巖石組合為二云石英片巖、透閃石化大理巖、斜長(zhǎng)角閃巖及石墨二云石英片巖。

2.2 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖不發(fā)育，僅發(fā)育少量脈巖，以花崗巖脈、花崗偉晶巖脈為主，少見(jiàn)閃長(zhǎng)玢巖脈、石英脈等。脈巖的發(fā)育為晶質(zhì)石墨片徑進(jìn)一步生長(zhǎng)變大提供熱源。

圖1 區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖

圖2 白臺(tái)溝東晶質(zhì)石墨礦地質(zhì)簡(jiǎn)圖

2.3 構(gòu)造

受阿爾金斷裂影響，礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造較為發(fā)育，主要以斷裂為主，斷裂可分為兩組，一組為近東西向—北西向斷裂，該組斷裂控制了勘查區(qū)內(nèi)地層的走向；另外一組為近南北向平移斷層，該組斷裂切斷了地層在走向上的延伸，使其出現(xiàn)錯(cuò)位，錯(cuò)失的現(xiàn)象。

2.4 變質(zhì)作用及圍巖蝕變

(1)區(qū)域變質(zhì)作用。

礦區(qū)內(nèi)主要變質(zhì)作用為區(qū)域變質(zhì)作用，構(gòu)成勘查區(qū)內(nèi)變質(zhì)巖系的主體，出現(xiàn)的巖石有片巖、斜長(zhǎng)角閃巖、大理巖等。區(qū)內(nèi)沉積固結(jié)成巖后，巖石普遍遭受不同程度的區(qū)域性動(dòng)力熱流變質(zhì)作用。隨著溫度、壓力的產(chǎn)生及變化，導(dǎo)致先成巖石、礦物所處物理、化學(xué)條件發(fā)生改變。隨著變質(zhì)程度的加深，溫度和壓力作用逐漸增大而成為主要變質(zhì)因素，產(chǎn)生變質(zhì)熱液、并伴隨有變質(zhì)分異和交代作用。在上述作用下，形成了敦煌巖群一套中深變質(zhì)的區(qū)域變質(zhì)巖。

(2)動(dòng)力變質(zhì)作用。

由于構(gòu)造發(fā)育，動(dòng)力變質(zhì)作用亦對(duì)礦區(qū)地層產(chǎn)生影響，動(dòng)力變質(zhì)作用為熱液、含礦熱液的運(yùn)移擴(kuò)散、交代充填創(chuàng)造了良好的通道和空間停積場(chǎng)所。礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造產(chǎn)生的高溫高壓，使敦煌巖群發(fā)生混合巖化，

也為晶質(zhì)石墨片徑生長(zhǎng)變大提供熱源。

礦區(qū)內(nèi)圍巖蝕變主要有黃鉀鐵釩礦化、綠泥石化、高嶺土化、硅化、透閃石化及碳酸鹽化。其中，黃鉀鐵釩化是區(qū)內(nèi)最重要的蝕變類型，主要見(jiàn)于晶質(zhì)石墨礦體中，是與晶質(zhì)石墨共生的黃鐵礦氧化所致，可作為區(qū)內(nèi)直接的找礦標(biāo)志。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

礦區(qū)內(nèi)共圈定晶質(zhì)石墨礦體31條(表1)，礦體均賦存于敦煌巖群B巖組2巖段的二云石英片巖中，呈層狀、似層狀、透鏡狀東西向展布，長(zhǎng)60～3 760m。厚度2～16.89m，控制斜深10～308m，固定碳平均品位2.06%～6.09%。整體北傾，傾角60°～75°。

C6-2主礦體地表8個(gè)探槽控制，長(zhǎng)1765m，深部施工鉆孔9個(gè)，控制最大斜深308m，賦礦標(biāo)高2 684～3 196m，單工程厚度4.98～72.06m，平均厚度10.07m，厚度變化系數(shù)99.50%，單工程固定碳含量2.27%～4.27%，平均品位3.07%，品位變化系數(shù)17.12%(圖3、圖4)。

表1 白臺(tái)溝東晶質(zhì)石墨礦礦體特征

3.2 礦石特征

(1)礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造：礦石結(jié)構(gòu)主要為鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造為片狀構(gòu)造，礦石礦物構(gòu)造為稀疏浸染狀構(gòu)造(圖5、6)。

(2)礦石礦物成分：礦石礦物為晶質(zhì)石墨，呈鱗片狀，稀疏浸染狀不均勻分布，含量2%～20%，通過(guò)189件光片統(tǒng)計(jì)其含量主要集中在3%～8%之間(圖7)，可辨鱗片粒度約 0.003×0.02 ～ 0.05×0.4mm±，多數(shù)片徑集中在0.04～0.2mm；光片統(tǒng)計(jì)＞100目以上的石墨占51.86%(圖8)，礦石中石墨主要呈片狀定向排列，與周圍脈石礦物接觸界線平直(圖9)。

(3)礦石化學(xué)成分：礦石中固定碳平均含量4.10%，其他主要化學(xué)成分為 SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、TiO2、MnO、P2O5、FeO，揮發(fā)分為 SO3、SO2、H2O+、H2O-(表 2)。

(4)礦石類型：礦區(qū)內(nèi)礦石自然類型均為二云石英片巖型晶質(zhì)石墨礦石。礦石片徑＞100目的占51.86%，工業(yè)類型屬晶質(zhì)石墨(鱗片狀石墨)，對(duì)比鄰區(qū)選礦實(shí)驗(yàn)樣，本區(qū)晶質(zhì)石墨精礦屬高碳石墨范疇，主要可用于潤(rùn)滑劑基料、涂料、電刷原料及電炭制品等，利用前景好。

4 礦床成因及找礦標(biāo)志

4.1 礦床成因

(1)控礦因素。

勘查區(qū)內(nèi)晶質(zhì)石墨礦體賦存于敦煌巖群B巖組2巖段的二云石英片巖中，礦體形態(tài)多為層狀、似層狀、透鏡狀，礦體的頂?shù)装鍑鷰r均為二云石英片巖，與礦體呈漸變過(guò)渡關(guān)系，含礦巖系中各地層接觸關(guān)系呈整合接觸，為典型層控型礦床。

(2)成礦物質(zhì)來(lái)源。

圖3 白臺(tái)溝東07勘探線剖面圖

圖4 C6-2礦體厚度品位變化曲線

白臺(tái)溝東晶質(zhì)石墨礦礦石礦物主要為晶質(zhì)石墨，賦礦巖石以含石墨二云石英片巖為主，礦體的頂?shù)装迮c賦礦巖石巖性一致，是一套典型的變質(zhì)沉積巖組合含礦建造。石墨呈顯微鱗片—鱗片狀分布于脈石礦物顆粒之間，說(shuō)明石墨礦質(zhì)與地層巖石同時(shí)沉積[5]。

(3)含礦層形成及其演化。

圖5 鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)(透射光)

圖6 稀疏浸染狀構(gòu)造(反射光)

圖7 石墨礦物含量直方圖

圖8 片徑統(tǒng)計(jì)餅狀圖

圖9 晶質(zhì)石墨礦礦石標(biāo)本

表2 白臺(tái)溝東晶質(zhì)石墨礦礦石全分析結(jié)果

根據(jù)礦床地質(zhì)特征及礦石內(nèi)礦物變晶特征，初步劃分為沉積期和區(qū)域變質(zhì)期兩大成礦期[6-7]。沉積期：伴隨沉積成巖作用，碳質(zhì)成分隨巖石初步共同沉積，富集成礦源層。區(qū)域變質(zhì)成礦期：沉積成巖后，在區(qū)域變質(zhì)作用過(guò)程中，碳質(zhì)成分進(jìn)一步富集，隨著溫度、壓力等條件的改變，經(jīng)過(guò)變質(zhì)變晶，聚集形成晶質(zhì)石墨。

形成石墨礦床的條件：①碳元素的富集；②較高的溫度、壓力；③還原環(huán)境。勘查區(qū)賦礦巖層為敦煌巖群B巖組2巖段二云石英片巖，原巖碳質(zhì)含量較高，為石墨礦床的形成提供了物質(zhì)來(lái)源[8]，該區(qū)中深程度的區(qū)域變質(zhì)作用使碳質(zhì)結(jié)晶為鱗片狀，混合巖化的廣泛發(fā)育，在含礦層內(nèi)較為強(qiáng)烈，使石墨重結(jié)晶形成的鱗片相對(duì)較大，提高了工業(yè)價(jià)值。綜上所述，初步認(rèn)為白臺(tái)溝東晶質(zhì)石墨礦礦床成因類型屬沉積—變質(zhì)型層控礦床。

4.2 找礦標(biāo)志

(1)地層標(biāo)志。

勘查區(qū)晶質(zhì)石墨礦體位于敦煌巖群B巖組第二巖段(ArPtDb

2)中，巖性組合多為二云石英片巖，晶質(zhì)石墨多分布于片巖中，該層位是尋找晶質(zhì)石墨的直接層位。

另外，從該區(qū)及相鄰多個(gè)礦區(qū)調(diào)查顯示，本區(qū)大理巖與賦有晶質(zhì)石墨礦的片巖層一般情況下相隔不遠(yuǎn)，在初期找礦階段，只要在敦煌巖群B巖組2巖段中尋找到大理巖，在大理巖的兩側(cè)就可以尋找到晶質(zhì)石墨含礦層。

(2)電法特征。

石墨具有良好的導(dǎo)電性，使用電法等物探手段具有較好的找礦效果。勘查區(qū)內(nèi)晶質(zhì)石墨礦表現(xiàn)出高極化率、低電阻率的電法特征，通過(guò)電法工作，尤其是電法剖面、激電測(cè)深手段可以有效指導(dǎo)找礦。

(3)地表特征。

由于晶質(zhì)石墨含礦帶中含黃鐵礦，地表經(jīng)氧化后具較強(qiáng)的黃鉀鐵礬化，呈黃色、黃褐色分布，這是野外宏觀的識(shí)別標(biāo)志，也是在該區(qū)域地表最直接的找礦標(biāo)志。

5 結(jié)論

白臺(tái)溝東晶質(zhì)石墨礦層展布受地層控制，呈層狀、似層狀、透鏡狀，礦石工業(yè)類型為鱗片狀晶質(zhì)石墨，屬高碳范疇。礦體賦存于敦煌巖群B巖組2巖段，該套變質(zhì)地層和地表黃褐色黃鉀鐵釩化是最主要的找礦標(biāo)志。礦床成因?qū)俪练e—變質(zhì)型礦床。