何振忠，聶張星，桂淑林

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局311地質(zhì)隊， 安徽安慶 246003）

0 引言

晶質(zhì)石墨礦作為我國重要的戰(zhàn)略資源，廣泛應(yīng)用于冶金、化工、機(jī)械、核工業(yè)、電子、航空航天和國防軍工等領(lǐng)域。據(jù)中國地科院估算，中國晶質(zhì)石墨占全球的70%以上，而我國晶質(zhì)石墨礦主要分布于黑龍江、內(nèi)蒙古、四川、山西、山東等省，其中黑龍江省晶質(zhì)石墨資源可占中國60%，全球的40%以上。安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局311 地質(zhì)隊開展的“桐城地區(qū)晶質(zhì)石墨礦資源調(diào)查評價”項目，取得了較大的找礦成果，初步估算晶質(zhì)石墨礦石資源量463.25 萬噸，礦物量20.28 萬噸。本文基于調(diào)查成果，進(jìn)行綜合研究，總結(jié)礦床的成礦特征，試圖指出下步找礦方向，以指導(dǎo)今后的找礦工作。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

礦區(qū)主體位于秦嶺—大別造山帶大別構(gòu)造帶內(nèi)（圖1），郯廬斷裂帶分支——桐城—太湖斷裂（簡稱桐—太斷裂）西北，磨子潭—曉天斷裂以南。桐—太斷裂以東屬下?lián)P子地塊，磨子潭—曉天斷裂以北為北淮陽構(gòu)造帶。

區(qū)內(nèi)出露地（巖）層有晚太古—早元古代大別巖群，包括變質(zhì)表殼巖組合及變質(zhì)（超）鐵鎂質(zhì)巖組合等；晚元古代盧鎮(zhèn)關(guān)巖群小溪河巖組；中生代侏羅紀(jì)鐘山組、江鎮(zhèn)組、毛坦廠組及白堊紀(jì)彭家口組、汪公廟組；新生代第三紀(jì)、第四紀(jì)地層。區(qū)內(nèi)晶質(zhì)石墨礦賦存于晚太古—早元古代變質(zhì)表殼巖組合中。

圖1 安徽大別山構(gòu)造地質(zhì)簡圖Figure 1. Sketch of the Dabie structures and geology in Anhui Province

區(qū)內(nèi)侵入巖分布廣泛。主要有晚元古代變質(zhì)變形侵入巖、中生代侵入巖及脈巖。

礦區(qū)位于桐—太斷裂和磨子潭—曉天斷裂之間，兩斷裂帶附近，斷裂構(gòu)造發(fā)育。除兩大區(qū)域性斷裂外，斷裂構(gòu)造也較發(fā)育，包括北東向、北西向及近東西向斷裂；變質(zhì)表殼巖及變形變質(zhì)侵入體分布區(qū)巖石韌性變形較強(qiáng)，主要表現(xiàn)為形成早期韌性剪切帶，變質(zhì)表殼巖組合及桐城片麻巖套發(fā)生糜棱巖化作用及片理、片麻理發(fā)生塑性流變褶皺。

區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源分布較多，金屬礦產(chǎn)以銅、鐵、鉻礦為主。非金屬礦產(chǎn)以晶質(zhì)石墨及石棉礦為主，其中石棉礦分布較廣泛。

2 礦區(qū)地質(zhì)簡況

2.1 地層

本區(qū)大別巖群在上世紀(jì)80 年代進(jìn)行石墨礦產(chǎn)調(diào)查時沿用1∶20萬區(qū)調(diào)大別山群地層單位，包括文家?guī)X組和劉畈組，并進(jìn)行了分段和分層。1997年桐城幅1∶5 萬區(qū)調(diào)將原大別山群解體為變質(zhì)表殼巖組合、變質(zhì)（超）鎂鐵質(zhì)巖和變質(zhì)變形侵入體，但過多地將部分混合巖化的變質(zhì)表殼巖劃入變質(zhì)變形侵入體，甚至區(qū)內(nèi)見大量大理巖層、石墨片巖地段也劃入變質(zhì)變形侵入體，顯然難以全面反映本區(qū)變質(zhì)表殼巖的分布及地質(zhì)特征，更不能反映區(qū)內(nèi)沉積變質(zhì)巖系與礦產(chǎn)的關(guān)系。因此本次在以往礦區(qū)及外圍地質(zhì)測量成果、桐城幅1∶5萬區(qū)調(diào)報告基礎(chǔ)上，結(jié)合其他區(qū)域地質(zhì)資料，對區(qū)內(nèi)變質(zhì)表殼巖進(jìn)行了重新劃分，根據(jù)以往工作所了解的巖性組合將變質(zhì)表殼巖組大體劃分為片麻巖組（DBG）和大理巖組（DBM），大理巖組進(jìn)一步細(xì)分為角閃斜長片麻巖組及角閃斜長片麻巖+斜長片麻巖組。

大理巖組以含較多的大理巖為特征。主要巖性組合包括黑云角閃斜長片麻巖、黑云斜長片麻巖、角閃斜長片麻巖夾斜長角閃巖、大理巖、透輝巖、含透輝石變粒巖、石英巖、白云石英片巖、石墨片巖、石墨變粒巖等。地層層理與片麻理一致，傾向一般為100°～140°，傾角20°～50°，局部受褶皺作用產(chǎn)狀變化較大。

區(qū)內(nèi)晶質(zhì)石墨礦即賦存于變質(zhì)表殼巖組合大理巖組內(nèi)，且主要賦存于其中角閃斜長片麻巖組合中。

2.2 變質(zhì)作用

區(qū)內(nèi)巖石普遍經(jīng)受了較深的變質(zhì)作用，其類型主要有區(qū)域變質(zhì)作用和動力變質(zhì)作用。區(qū)內(nèi)混合巖化作用也較普遍。

區(qū)域變質(zhì)作用對石墨礦的成礦起到?jīng)Q定性作用，石墨礦的礦石質(zhì)量、石墨鱗片片徑的大小，礦石類型與變質(zhì)程度的深淺有著極密切的關(guān)系。角閃巖相變質(zhì)作用為區(qū)內(nèi)主要區(qū)域變質(zhì)作用，變質(zhì)表殼巖及變質(zhì)變形侵入體的區(qū)域變質(zhì)作用均屬此相。變質(zhì)礦物組合有：變質(zhì)基性巖類：Hb+Pl+Bit±Mp+Qz；變質(zhì)長英質(zhì)巖類：Pl+Hb+Bit+Qz、Pl+Kp+Hb+Qz、Pl+Bit+Gro+Qz、Pl+Kp+Bit+Qz、Pl+Hb+Di；變質(zhì)泥質(zhì)巖類：Bit+Ald+Qz、Pl+Bit+Qz、Pl+Kp+Ms+Qz+Gph；變質(zhì)鈣質(zhì)巖類：Cal+Do+Ti±Qz、Cal+Do+Di+Ti±Qz。區(qū)內(nèi)分布于變質(zhì)表殼巖組合內(nèi)的石墨片巖、石墨變粒巖即為角閃巖相變質(zhì)作用所形成，原巖為含碳質(zhì)泥質(zhì)、粉砂質(zhì)巖石。

混合巖化與石墨的關(guān)系主要體現(xiàn)在對石墨礦的后期改造上，混合巖化相對較弱的地區(qū)如板橋礦區(qū)，石墨礦點(diǎn)數(shù)量最多，礦體規(guī)模也最大。相反，混合巖化較強(qiáng)的地區(qū)如黃草尖礦區(qū)，出露的石墨礦（化）點(diǎn)數(shù)量較少，規(guī)模也較小。從微觀上看，由于混合巖化作用使原礦石中增加了大量的長英質(zhì)組分，而改變了礦石的礦物成分、礦石類型乃至降低固定碳含量，如板橋礦區(qū)受混合巖化作用較弱，礦石中新生的脈體成分較少，石墨及固定碳含量均較高，礦石有石墨片巖型，也有石墨變粒巖型。而黃草尖等受混合巖化較強(qiáng)的礦區(qū)，主要出露混合巖及混合片麻巖，局部接近混合花崗巖，其礦石中新生脈體組分明顯增加，石墨及固定碳含量都降低，直至邊界品位以下，幾乎全為石墨變粒巖型。但是，混合巖化對石墨礦的影響也有有利的一面，主要體現(xiàn)在使礦石中石墨鱗片片徑進(jìn)一步加大，并促使石墨的進(jìn)一步聚集而形成更大的鱗片集合體。

礦區(qū)內(nèi)動力變質(zhì)作用主要是與斷裂構(gòu)造作用有關(guān)，它分為碎裂巖類、糜棱巖類兩類巖石系列，且與斷裂帶形成的構(gòu)造層次相對應(yīng)。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

本礦區(qū)共圈出石墨礦體15個，礦體均賦存于角閃斜長片麻巖組中（以暗色片麻巖夾大理巖、石墨片巖為特征），礦體出露長150～1100m，礦體厚1.03～22m，厚度不穩(wěn)定。除方家龍窩礦體受褶皺影響導(dǎo)致走向北東東，傾向北，傾角30°～40°外，其余礦體傾向95°～140°，傾角25°～35°。礦體平均品位（固定碳含量）2.98%～7.08%，石墨含量變化較大，最高品位達(dá)15.07%。

3.2 礦石特征

圖2 石墨礦石特征Figure 2. Characteristics of graphite ore

圖3 桐城地區(qū)晶質(zhì)石墨片徑統(tǒng)計Figure 3. Statistics of diameters of crystalline graphite flakes in the Tongcheng area

圖4 晶質(zhì)石墨礦石鏡下特征Figure 4. Microscopic characteristics of crystalline graphite ore

礦石類型為石墨變粒巖型（圖2），由石墨變粒巖形成。礦石為深灰—黑灰色，致密塊狀及條紋、細(xì)條帶狀，細(xì)鱗片花崗變晶結(jié)構(gòu)。主要脈石礦物為石英、斜長石（少量鉀長石）、白（絹）云母及黑云母；次為磷灰石、榍石、綠簾石、鋯石、鈦鎂礦等。粒狀礦物一般占70%～80%左右，顆粒較細(xì)。礦石礦物為晶質(zhì)石墨，呈細(xì)鱗片狀，常和黑云母等片狀礦物聚集，其鱗片長徑平行片麻理定向分布,少量石墨為不等粒半自形—自形粒狀，呈浸染狀星散分布于粒狀脈石礦物之間；或定向排列于淺色礦物中，呈微薄層互層，顯示條紋狀構(gòu)造。本次對評價區(qū)28片光薄片進(jìn)行了片徑統(tǒng)計，可以看出石墨鱗片片徑多為0.02～0.5mm（圖3、圖4），最大為1mm，見于方家龍窩礦區(qū)。本區(qū)石墨質(zhì)量較好，礦物組合簡單，粒度、含量及分布比較均一、穩(wěn)定。粒狀脈石礦物比例大，易于選礦。礦石礦物含量較高，變化較小，致密塊狀礦石質(zhì)量尤佳。

4 成礦規(guī)律及找礦方向

4.1 成礦規(guī)律

（1）本區(qū)各含礦層位（段）都具有相似的巖石——角閃斜長片麻巖，主要巖性為以角閃斜長片麻巖、黑云（角閃）斜長片麻巖為主，夾斜長角閃巖、大理巖、石墨片巖、石墨變粒巖、石英巖等。不同的含礦段巖石組分也有一定的差異，這不僅表現(xiàn)在一些巖石組分的有無，也表現(xiàn)在上述基本巖石組分的多寡上。

角閃斜長片麻巖內(nèi)石墨礦體的分布也很不均勻，這與本身巖石組分的變化有關(guān)。在板橋附近大理巖組中，巖性組分較復(fù)雜，暗色巖系發(fā)育，尤以斜長角閃巖發(fā)育為特點(diǎn)，大理巖也多見，石墨礦體規(guī)模較大。向北，成分漸趨簡單，斜長角閃巖、大理巖含量也明顯減少，巖石色率降低，顆粒變粗，未見石墨礦體。向東，基本為角閃斜長片麻巖和黑云斜長片麻巖，未見大理巖且也未見石墨礦體。巖性組合及巖性層的變化反映原巖具一定的沉積旋回，具特定沉積環(huán)境的特征。

（2）大理巖與石墨礦的關(guān)系體現(xiàn)：較大的石墨礦體附近均見大理巖，53.8%的石墨礦（化）體附近見大理巖，62.1%的大理巖附近見石墨礦（化）體；各礦段均見大理巖；所劃分的含礦層位均見大理巖。但是，不同含礦段大理巖與石墨礦體關(guān)系也存在差異，評價區(qū)西部大理巖可見于底板，也可見于頂板；在評價區(qū)中部黃草尖—鏡主廟一帶，大理巖僅見于底板；在東部則見于頂板。局部較復(fù)雜的含礦段，大理巖可以是頂、底板，也可以是夾石。

（3）含礦段具有一定的巖石組分。區(qū)內(nèi)產(chǎn)出的石墨變粒巖及圍巖等，將其化學(xué)成分計算結(jié)果（表1），利用P.尼格里原巖恢復(fù)的方法（圖5、圖6），可確定其原巖，其中石墨變粒巖、石墨片巖原巖為含碳質(zhì)黏土巖、頁巖、火山巖。共生的圍巖組合相近，推測原巖也為含碳質(zhì)泥巖。區(qū)內(nèi)其他變質(zhì)巖根據(jù)區(qū)域資料及實(shí)際觀察結(jié)果看，各種淺粒巖、斜長片麻巖，部分角閃（黑云）斜長片麻巖等相當(dāng)于長石石英砂巖、長石砂巖及火山巖；石英巖相當(dāng)于石英砂巖；各類大理巖相當(dāng)于白云質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r、灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r等。結(jié)合以往資料，根據(jù)原巖可以看出，含礦段具有韻律層結(jié)構(gòu)特征。韻律層和石墨礦的關(guān)系還表現(xiàn)在石墨礦層本身也具有韻律層特征。

表1 桐城地區(qū)巖石化學(xué)成分及特征值Table 1. Chemical composition and characteristic values of rocks in the Tongcheng area

圖5 （al+fm）-（c+alk）-Si圖解（據(jù)西蒙南，1953）Figure 5.（al+fm）-（c+alk）-Si diagram（after Simonan,1953）

韻律層的變化，尤其是組分的變化，也具有一定的規(guī)律。大理巖組各韻律層，共同構(gòu)成一個具有海進(jìn)特征的沉積旋回，并可分為兩個亞旋回。亞旋回的底部以斜長片麻巖、淺粒巖為主，向上漸為角閃斜長片麻巖、黑云斜長片麻巖，再向上夾較多的斜長角閃巖，并含大理巖。從總體看，該旋回的總體變化也具有亞旋回變化的規(guī)律，即向上暗色層增多。這種沉積韻律和旋回的變化，反映出沉積環(huán)境的變化。即反映出一種濱海相、淺海相交互變化的環(huán)境。在這種環(huán)境下，沉積了一套由砂巖、雜砂巖、泥砂巖、泥質(zhì)、泥鈣質(zhì)、碳質(zhì)和中酸性火山巖組成，具復(fù)理式建造特征的沉積層。此時，區(qū)域上正處于地槽發(fā)展期下降階段中期。石墨礦層正是在這個時期，在這種特定的沉積環(huán)境下，富含碳質(zhì)的泥質(zhì)沉積巖層，經(jīng)后期地質(zhì)作用改造而形成。

圖6 巖石化學(xué)分析圖解（al-alk）（據(jù)利克，1969）Figure 6. Chemical analysis of rocks（al-alk）（after Leake,1969）

4.2 找礦方向

區(qū)內(nèi)的石墨礦產(chǎn)于一定的地層中，這個層位具有特定的巖石組合，它是在特定的地質(zhì)環(huán)境下沉積形成的含碳質(zhì)巖層經(jīng)變質(zhì)作用形成的，并經(jīng)混合巖化作用進(jìn)一步改造的石墨礦床。其找礦方向應(yīng)考慮以下幾方面：

（1）應(yīng)注意在大別巖群變質(zhì)表殼巖大理巖組含礦段極其外圍分布區(qū)尋找新的石墨礦產(chǎn)地。對具有類似特征的其他層位如片麻巖組，也可注意新的找礦線索。

（2）大理巖是區(qū)內(nèi)非常重要的尋找石墨礦的找礦標(biāo)志，但應(yīng)注意其礦物組合及共生巖石，注意MgO高的大理巖附近不易尋找共生的石墨礦。

（3）變質(zhì)作用的程度以深為好，過淺則不宜形成優(yōu)質(zhì)晶質(zhì)石墨礦。

（4）混合巖化作用過強(qiáng)的地區(qū)，特別是混合花崗巖分布區(qū)，難以找到規(guī)模較大的石墨礦。但不否認(rèn)殘留的混合巖化稍淺的局部地區(qū)有小的石墨礦的存在。