王林

中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心四川總隊(duì)

攀枝花三大灣地區(qū)巖漿巖對(duì)石墨礦質(zhì)量的影響

王林

中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心四川總隊(duì)

隨著石墨礦的工業(yè)用途越來越廣，歸屬于國家“戰(zhàn)略性”礦產(chǎn)行列。但是不同的石墨礦質(zhì)量其用途也受到限制，經(jīng)濟(jì)價(jià)值更是相差巨大。本文羅列了石墨礦石的工業(yè)類型，討論了石墨礦質(zhì)量好壞的評(píng)判依據(jù)。通過對(duì)攀枝花三大灣地區(qū)巖漿巖特征的分析，以及不同礦體的礦石特征對(duì)比，最后得出了巖漿巖對(duì)石墨礦質(zhì)量影響的結(jié)論，對(duì)于在該區(qū)尋找更好品質(zhì)的石墨礦體提供了參考。

石墨礦；質(zhì)量；巖漿巖；三大灣

1 前言

石墨由于特殊的結(jié)構(gòu)而具有耐高溫性、抗熱震性、導(dǎo)電性、潤滑性、化學(xué)穩(wěn)定性以及可塑性等眾多特性，廣泛的應(yīng)用在冶金、機(jī)械、化學(xué)、電氣等眾多工業(yè)領(lǐng)域中。我國石墨資源較為豐富，據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局?jǐn)?shù)據(jù)，截至2013年，全球已探明的天然石墨儲(chǔ)量約1.3億噸，其中，中國儲(chǔ)量約為5500萬噸，占全球的42%，主要為晶質(zhì)石墨[1]。然而，石墨的用途主要決定于它的結(jié)晶程度，不同的石墨礦物類型其用途不同，經(jīng)濟(jì)價(jià)值更有天壤之別。為此，本文以三大灣地區(qū)石墨礦為研究對(duì)象，探討該地區(qū)巖漿巖對(duì)石墨礦質(zhì)量的影響，為今后在攀枝花石墨礦集區(qū)尋找高品質(zhì)的石墨礦提供參考。

2 石墨礦石工業(yè)類型的劃分

石墨的工藝性能及用途主要決定于其結(jié)晶程度，據(jù)此，工業(yè)上將石墨礦石分為晶質(zhì)（鱗片狀）石墨礦石和隱晶質(zhì)（土狀）石墨礦石兩種類型[2]。

2.1 晶質(zhì)（鱗片狀）石墨礦石

石墨晶體直徑大于1μm，呈鱗片狀、花崗鱗片變晶結(jié)構(gòu)，片狀、片麻狀或塊狀構(gòu)造，伴生礦物主要有云母、長石、石英、透閃石和石榴子石等。該類礦石含礦母巖主要有片巖、片麻巖以及大理巖等；礦石固定碳含量較低，一般為3%～13.5%，工業(yè)上不能直接利用，需經(jīng)選礦才能獲得合符要求的石墨產(chǎn)品，可選性好，礦石中所含各種雜質(zhì)易于脫除。

2.2 隱晶質(zhì)（土狀）石墨礦石

石墨晶體直徑小于1μm，呈微晶的集合體，在電子顯微鏡下才能見到晶形，具微細(xì)鱗片—隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀或土狀構(gòu)造，伴生礦物常見有石英、方解石等。該類礦石固定碳含量較高，一般為60%～80%，由于石墨粒度太小，選礦效果不好，目前工業(yè)上只經(jīng)手選后磨成粉末直接作為石墨產(chǎn)品，其中的雜質(zhì)未經(jīng)脫除，從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量。

3 石墨礦石質(zhì)量的評(píng)判依據(jù)

晶質(zhì)石墨礦石品位較低，需要經(jīng)選礦后獲得石墨產(chǎn)品，然而石墨產(chǎn)品銷售價(jià)格的高低主要取決于產(chǎn)品的鱗片大小、含碳量高低；石墨產(chǎn)品的鱗片越大、含碳量越高，銷售價(jià)格就高，反之則低，且高低價(jià)格之間差異較大。對(duì)于晶質(zhì)石墨選礦，我國目前主要采用浮選工藝，通過浮選處理后可得固定碳含量為90%～97%的石墨精礦；近年來隨著浮選設(shè)備、浮選藥劑、鱗片保護(hù)工藝的創(chuàng)新研究，在選礦過程中對(duì)原礦石墨晶體的完整性得到了有效的保護(hù)。因此，晶質(zhì)石墨礦石質(zhì)量的評(píng)判應(yīng)以固定碳含量高低、鱗片大小作為依據(jù)，即：固定碳含量高、鱗片大則質(zhì)量好，反之則差。

隱晶質(zhì)石墨礦石原礦固定碳含量高，石墨粒度細(xì)，浮選性差，一般通過手選后磨礦直接形成石墨產(chǎn)品；產(chǎn)品中的雜質(zhì)成分不同而影響其性能的差異，比如含硫、鐵等雜質(zhì)時(shí)會(huì)影響產(chǎn)品的耐火度和化學(xué)穩(wěn)定性。因此，隱晶質(zhì)石墨礦石質(zhì)量的評(píng)判應(yīng)以固定碳高低、主要雜質(zhì)成分作為依據(jù)。

4 三大灣石墨礦體特征

礦區(qū)大地構(gòu)造位置位于揚(yáng)子陸塊（Ⅰ）上揚(yáng)子古陸塊（Ⅱ）康滇基底斷隆帶（Ⅲ）[3]大田背斜（Ⅳ）的南翼。區(qū)內(nèi)出露地層為前震旦系康定群冷竹關(guān)組，為一套低綠片巖—角閃巖相變質(zhì)巖組；按巖性組合特征可分為上、中、下三段，上段巖性為石英云母片巖、石英千枚巖，中段巖性為含石墨云母石英片巖、含石墨石英千枚巖、云母石英片巖，下段巖性為石英云母片巖、斜長角閃巖；石墨礦體呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出于本組地層的中段，產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致。該組地層原巖建造為優(yōu)地槽相的復(fù)理石建造，該建造沉積于近陸源淺海濱海地帶，還原條件良好，有機(jī)質(zhì)豐富，為石墨成礦提供了最初的物源；后經(jīng)晉寧運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈擠壓、褶皺，產(chǎn)生區(qū)域變質(zhì)作用形成結(jié)晶基地，原巖中的有機(jī)碳質(zhì)則隨之運(yùn)移、富集、變質(zhì)形成石墨礦體。因此，本礦床成因類型為沉積變質(zhì)型。

經(jīng)過地質(zhì)調(diào)查、槽探揭露以及采樣分析，在三大灣地區(qū)初步發(fā)現(xiàn)了4個(gè)石墨礦體，編號(hào)依次為KT1～KT4（見插圖1）。礦體呈似層狀或透鏡狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀一致，傾向132°～160°，傾角47°～81°，受東側(cè)接斷山斷層的影響，局部產(chǎn)狀倒轉(zhuǎn)，各礦體特征見表1。

三大灣地區(qū)石墨礦體特征表表1

5 三大灣巖漿巖特征

三大灣地區(qū)巖漿巖發(fā)育，其特點(diǎn)主要為侵入深度大、分布范圍廣。按巖漿巖侵入時(shí)期及類型可分為晉寧期酸性巖漿巖和華力西期基性巖漿巖。各種特征具體如下：

晉寧期酸性巖漿巖，為黑么花崗巖體，呈巖株?duì)钋治挥谇罢鸬┫道渲耜P(guān)變質(zhì)巖組，大量蠶食圍巖地層，在平面上顯示為“半包圍”形態(tài)。黑么花崗巖體主要由斑狀二長花崗巖組成，其次含少量英云閃長巖等，巖性變化呈過渡形式，相帶界線不明顯，無清晰的相帶劃分。斑狀二長花崗巖具似斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)具中?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，部分具流動(dòng)構(gòu)造；鉀長石斑晶粗大，一般為3～5厘米；斜長石半自形，局部微顯環(huán)帶構(gòu)造，被鉀長石交代，具凈邊結(jié)構(gòu)；黑云母具副礦物小包體；石英具波狀消光。各礦物成份百分含量為鉀長石22%～32%、斜長石32%、石英30%、黑云母7%～12%。根據(jù)巖體的礦物成份、結(jié)構(gòu)等特征判斷，巖體應(yīng)屬中—淺成相侵入體，剝蝕較深，對(duì)區(qū)內(nèi)圍巖變質(zhì)程度有影響。

華力西期基性巖漿巖，主要由輝長巖、輝長閃長巖以及輝綠巖等巖體組成，呈脈狀沿?cái)嗔褬?gòu)造走向侵入于前震旦系冷竹關(guān)組地層中。巖石礦物成份為斜長石（45%）、輝石（25%）、角閃石（20%）、綠簾石（5%～8%）、方解石（1%～2%）、鐵質(zhì)（1%）。巖石有明顯蝕變，包括綠泥石化、碳酸鹽化、絹云母化、鈉長石化、綠簾石化，個(gè)別見有硫化銅鎳礦化。部分巖脈侵入于石墨礦體中，對(duì)石墨礦體的形態(tài)以及完整性有一定影響。

6 巖漿巖對(duì)石墨礦質(zhì)量影響分析

根據(jù)區(qū)內(nèi)巖漿巖特征分析，晉寧期花崗巖體呈巖株?duì)钋秩?，?guī)模巨大，屬中—淺成相侵入體，其侵位時(shí)所帶來的大量熱源對(duì)圍巖烘烤，甚至混合巖化，使圍巖發(fā)生熱接觸變質(zhì)作用，形成外接觸帶形成從混合巖—片巖—千枚巖的巖性變化帶，加深了外接觸帶變質(zhì)巖組圍巖的變質(zhì)程度，進(jìn)而加深了石墨礦體的變質(zhì)程度，對(duì)石墨礦的質(zhì)量有直接影響。華力西期基性巖脈侵入規(guī)模小，分布范圍有限，對(duì)圍巖影響不大，對(duì)石墨礦體的形態(tài)及完整性有影響，對(duì)其變質(zhì)程度的影響甚微。

從插圖1可以看出，三大灣地區(qū)的KT1～KT4四個(gè)礦體在空間位置上距離晉寧期黑么花崗巖體最近的應(yīng)該屬KT1礦體，因此該礦體受巖漿巖作用影響程度最大。KT1礦體含礦母巖為含石墨云母石英片巖，顯微鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造，主要礦物成份為石英（55%）、長石（5%）、絹云母（30%）、石墨（10%），石墨與定向排列的鱗片狀絹云母在巖石中呈條紋狀分布；其余礦體含礦母巖為含石墨云母石英片巖或含石墨石英千枚巖，KT1礦體含礦母巖變質(zhì)程度高于或等于其余礦體。

從表1可以看出，KT1礦體礦石平均固定碳含量為4.87%，明顯高于KT2～KT4礦體礦石平均固定碳含量，對(duì)于同種礦石類型的KT2、KT3礦體來說，KT1礦體礦石品位較高，則其礦石質(zhì)量較好。對(duì)于類似礦石類型的KT1與KT2礦體來說，KT1礦體礦石石墨礦物粒度范圍為1.80μm～30.71μm，平均粒度為5.46μm，而KT2礦體礦石石墨礦物粒度范圍為1.49μm～24.37μm，平均粒度為5.22μm，無論從粒度值大小的上、下限以及平均值KT1礦體均高于KT2礦體，并且礦石固定碳含量也較高，因此，毫無疑問KT1礦體的礦石質(zhì)量好于KT2礦體。

7 結(jié)論

通過對(duì)區(qū)內(nèi)四個(gè)石墨礦體的對(duì)比可知，KT1礦體距離大型的巖漿巖體最近，其礦石質(zhì)量也最好，主要為固定碳品位更高，石墨礦物的粒度更大，因此經(jīng)濟(jì)價(jià)值也更高。對(duì)于產(chǎn)生此種現(xiàn)象的原因進(jìn)行探討，首先黑么花崗巖體侵入規(guī)模巨大，隨之帶來的熱源也很巨大，達(dá)到使圍巖發(fā)生變質(zhì)甚至混合巖化的溫度要求；再次巖體侵入深度較大，熱能不易快速散失，巖體可以有足夠的時(shí)間結(jié)晶成粗大的斑晶，圍巖同樣有足夠的時(shí)間發(fā)生熱接觸變質(zhì)作用，其中的石墨礦物在此過程中隨片理、裂隙等通道進(jìn)行運(yùn)移富集，同時(shí)重結(jié)晶形成更大粒度的晶體。

綜合上述分析，三大灣地區(qū)的大型巖漿巖活動(dòng)對(duì)巖體外接觸帶的石墨礦質(zhì)量有直接影響，表現(xiàn)為加深礦石的變質(zhì)程度，提高礦石的固定碳品位，增加石墨礦物晶體粒度，使其質(zhì)量更優(yōu)異、工業(yè)用途更廣、經(jīng)濟(jì)價(jià)值更高。

[1]李超,王登紅,等.中國石墨礦床成礦規(guī)律概要[J].礦床地質(zhì),2015，34(6):1224.

[2]中華人民共和國國土資源部.DZ/T 0207-2002玻璃硅質(zhì)原料飾面石材石膏溫石棉硅灰石滑石石墨礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002.

[3]潘桂棠,肖慶輝,等.中國大地構(gòu)造單元?jiǎng)澐諿J].中國地質(zhì)，2009,36(1)：3～7.