尚凱凱，羅清威，李新超，吳園園

(河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局 第七地質(zhì)大隊(duì)，河南 鄭州 450018)

石墨是非常重要的非金屬礦產(chǎn)之一，由于具有耐高溫、導(dǎo)電優(yōu)良、硬度高等特性，其應(yīng)用的領(lǐng)域十分廣泛，特別是近些年來(lái)在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中具有不可替代的作用。然而隨著地表礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)程度不斷加大，找礦難度也隨之增加，因此尋找深部隱伏礦產(chǎn)已經(jīng)成為地質(zhì)工作的主要方向。由于石墨的特性，與其他巖(礦)石相比具有明顯的低阻和高極化特征，且在成礦后往往具有穩(wěn)定的層位和一定的規(guī)模，這為通過(guò)電法勘查尋找石墨礦床提供了有利的先決條件[1-2]。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況及巖(礦)石標(biāo)本物性特征

1.1 研究區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)位于秦嶺造山帶東段，荊紫關(guān)—師崗復(fù)式向斜北翼中段，木家埡—內(nèi)鄉(xiāng)斷裂與淅川斷裂之間；處于小陡嶺—老灌河大溝巖組石墨成礦帶的中東部。區(qū)域構(gòu)造總體呈北西向展布，構(gòu)造較發(fā)育，變質(zhì)作用較強(qiáng)，巖漿活動(dòng)頻繁。通過(guò)在研究區(qū)開(kāi)展的大功率激電工作，結(jié)合槽探及鉆探工作，研究區(qū)內(nèi)共圈出Ⅰ號(hào)、Ⅱ號(hào)兩條石墨礦帶，圈定了27條石墨礦體(見(jiàn)圖1)，提交石墨礦石量3 274.35萬(wàn)t，礦物量183.22萬(wàn)t，石墨為細(xì)鱗片晶質(zhì)石墨，礦體的固定碳平均含量為2.20%～10.54%，礦床工業(yè)礦固定碳平均含量5.59%。

區(qū)內(nèi)出露的地層主要有古元古界陡嶺群大溝巖組、少量中元古界毛堂群姚營(yíng)寨組二段以及少量分布的新生界第四系。其中古元古界陡嶺群大溝巖組為主要的含礦巖系，該組可以劃分為兩個(gè)巖性段，一段主要由白云母石墨片巖、石墨斜長(zhǎng)片麻巖、含石墨白云母片巖及角閃斜長(zhǎng)片麻巖組成，呈互層狀產(chǎn)出，區(qū)內(nèi)石墨礦層賦存于一段的白云母石墨片巖和石墨斜長(zhǎng)片麻巖層中。二段主要由斜長(zhǎng)角閃片巖及少量的白云母片巖組成[3]。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造總體以單斜形式產(chǎn)出，局部可見(jiàn)緊閉褶皺、無(wú)根褶皺等，斷裂構(gòu)造不發(fā)育。而區(qū)內(nèi)對(duì)石墨礦體(層)影響顯著的構(gòu)造是早期區(qū)域變質(zhì)作用過(guò)程中的同變質(zhì)構(gòu)造，造成石墨礦體(層)在其巖層中形成碎裂巖化、糜棱巖化巖石及揉皺等，石墨鱗片隨之產(chǎn)生破裂或撓曲。空間上造成厚度變化較大并在局部形成厚大礦體(層)。

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，有大面積的巖漿巖出露，主要為古元古代中酸性侵入巖類、新元古代中—中酸性侵入巖。其中古元古代侵入巖體與大溝巖組呈熱接觸變質(zhì)作用，使研究區(qū)內(nèi)石墨礦石片度增大[4-5]。區(qū)內(nèi)巖脈十分發(fā)育，具有巖石類型齊全、多期次侵入的特點(diǎn)。區(qū)內(nèi)出露有超基性巖脈、角閃巖脈、輝綠輝長(zhǎng)巖脈，其中超基性巖脈最為發(fā)育。

1.2 主要礦體地質(zhì)特征

研究區(qū)內(nèi)礦體受大溝巖組地層控制，呈層狀、似層狀平行展布，產(chǎn)狀與地層一致。其中規(guī)模較大的主礦體為Ⅰ4-1、Ⅰ5-1、Ⅰ6-1、Ⅰ7-1，石墨礦物量占區(qū)內(nèi)總資源量的75.05%。主礦體特征如下：

1 第四系全新統(tǒng)砂礫石層; 2 中元古界姚營(yíng)寨組二段變流紋巖等; 3 古元古界大溝巖組一段含石墨白云母片巖、白云母石墨片巖; 4 新元古代早南華世鷹爪山片麻狀閃長(zhǎng)玢巖; 5 新元古代早南華世封子山片麻狀中?；◢忛W長(zhǎng)巖; 6 古元古代團(tuán)山寨片麻雜巖; 7 新元古代早南華世邊桿嶺片麻狀石英閃長(zhǎng)巖; 8 古元古代靈官埡雜巖; 9 韌性剪切帶; 10 產(chǎn)狀; 11 礦體及編號(hào); 12 礦體夾石; 13 勘探線及編號(hào); 14 鉆孔及編號(hào)

1)Ⅰ4-1號(hào)礦體：位于研究區(qū)南西部，礦體控制長(zhǎng)約570 m，產(chǎn)狀35(°)～75(°)∠ 43(°)～80(°)。礦體形態(tài)較規(guī)則，呈似層狀產(chǎn)出，礦體在傾向上變化較小，南東端被閃長(zhǎng)玢巖侵入，整體連續(xù)性較好。礦石類型為白云母石墨片巖型，礦石品位5.16%～11.12%，平均品位7.20%，變化系數(shù)27%，屬穩(wěn)定型；礦體厚度3.14～36.72 m，平均厚度12.64 m，厚度變化系數(shù)105%，屬不穩(wěn)定型。

2)Ⅰ5-1號(hào)礦體：位于研究區(qū)南西部，礦體控制長(zhǎng)約1 468 m，產(chǎn)狀20(°)～56(°)∠47(°)～80(°)。礦體形態(tài)較規(guī)則，呈似層狀產(chǎn)出，走向上呈北西窄，往南東向逐漸變寬。礦石類型為白云母石墨片巖型，礦石品位2.51%～8.73%，平均品位6.45%，變化系數(shù)34%，屬穩(wěn)定型；礦體厚度2.24～37.99 m，平均厚度13.94 m，變化系數(shù)80%，屬不穩(wěn)定型。

3)Ⅰ6-1號(hào)礦體：位于研究區(qū)南西部，礦體控制長(zhǎng)約1 380 m，產(chǎn)狀22(°)～59(°)∠53(°)～85(°)。礦體形態(tài)較規(guī)則，呈似層狀產(chǎn)出，走向上呈北西窄，往南東向變寬。礦石類型為白云母石墨片巖型，礦石品位2.02%～6.19%，平均品位4.63%，變化系數(shù)32%，屬穩(wěn)定型；礦體厚度2.06～16.65 m，平均厚度7.05 m，變化系數(shù)64%，屬較穩(wěn)定型。

4)Ⅰ7-1號(hào)礦體：位于研究區(qū)南西部，礦體控制長(zhǎng)約1 380 m，產(chǎn)狀47(°)～90(°)∠34(°)～80(°)。礦體形態(tài)較規(guī)則，呈似層狀產(chǎn)出，走向上總體變化較小。礦石類型為白云母石墨片巖型，礦石品位3.27%～7.21%，平均品位4.86%，變化系數(shù)29%，屬穩(wěn)定型；礦體厚度2.11～21.06 m，平均厚度8.23 m，變化系數(shù)61%，屬較穩(wěn)定型。

1.3 研究區(qū)巖(礦)石標(biāo)本物性特征

研究區(qū)內(nèi)采集的巖(礦)石標(biāo)本的電性參數(shù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。測(cè)量結(jié)果表明，不同巖(礦)石的極化率和電阻率存在顯著差異。其中賦礦地層中的斜長(zhǎng)角閃片麻巖呈現(xiàn)出明顯的高阻—低極化，而含石墨白云片巖和含石墨大理巖則表現(xiàn)出相對(duì)高阻和一定的極化率，同時(shí)，石墨礦石可形成明顯的低阻—高極化異常特征，使其與圍巖具有相對(duì)明顯的區(qū)分，這為大功率激電工作圈定成礦靶區(qū)提供了依據(jù)。

表1 研究區(qū)巖(礦)石電性參數(shù)統(tǒng)計(jì)

2 勘查方法及裝置

在石墨礦的物探勘查方法中，常用的是自然電位測(cè)量和激電中梯測(cè)量。自然電位測(cè)量常常用來(lái)在第四系覆蓋區(qū)圈出找礦靶區(qū)，自然電位異常反映的主要是地表及淺部的致密礦(化)體信息，而激電中梯測(cè)量比自然電位測(cè)量更能反映深部的礦(化)體信息，準(zhǔn)確指示礦(化)體的展布，對(duì)浸染狀礦(化)體也會(huì)有明顯反映[6-9]。由于本區(qū)通過(guò)前期開(kāi)展的地質(zhì)工作，對(duì)找礦靶區(qū)已大致了解，需要進(jìn)一步查清礦(化)體的展布情況，因而選擇激電中梯測(cè)量，裝置采用偶極—偶極測(cè)深，野外觀測(cè)選用儀器為法國(guó)VIP10000大功率發(fā)射系統(tǒng)和10 kW發(fā)電機(jī)，配合ELERC PRO 10通道激電接收儀。通過(guò)前期試驗(yàn)確定，本次激電測(cè)深工作的AB距為1 200 m，MN 距為40 m，供電脈沖為4 s，延遲為200 s，樣寬為40 ms，疊加次數(shù)1 次。

3 數(shù)據(jù)處理及資料解譯驗(yàn)證[10]

根據(jù)前期的地質(zhì)及槽探揭露工作，圈出2條石墨成礦帶，為查明礦體深部的延深情況，布設(shè)了5.6 km激電中梯剖面和35個(gè)激電測(cè)深點(diǎn)，結(jié)合后期鉆孔驗(yàn)證情況來(lái)看，選擇的物探方法對(duì)深部礦體有較好的反映，具有很好的指示意義[10]。

1)Ⅰ0剖面：剖面長(zhǎng)度450 m，方位60(°)，其中BTⅠ03、TCI01、TCI02、TCI03揭露有多條石墨礦體，結(jié)合剖面二維反演斷面圖來(lái)看(見(jiàn)圖2)，在1 200～1 350點(diǎn)處存在一條向下延伸的高極化—低阻帶，傾角大致為70(°)～80(°)，該異常在深部未封閉，與地表槽探揭露的石墨礦層產(chǎn)狀較吻合，推斷可能為I4石墨礦體向下延伸的綜合反映。在該低阻帶南、北兩側(cè)表為相對(duì)中高阻，結(jié)合地表出露的巖性，可推斷為古元古界大溝巖組地層。而在1 450～1 500點(diǎn)顯示為高阻，推斷為花崗閃長(zhǎng)玢巖。

2)Ⅰ24剖面：剖面長(zhǎng)度450 m，方位60(°)，其中1 150號(hào)點(diǎn)、1 200號(hào)點(diǎn)、1 250號(hào)點(diǎn)分別為Ⅰ7、Ⅰ6、Ⅰ5石墨礦層露頭所在處，根據(jù)剖面二維反演斷面圖(圖3)，原推測(cè)Ⅰ7號(hào)石墨礦層深部產(chǎn)狀相對(duì)地表產(chǎn)狀變陡，約為70(°)左右，Ⅰ6、Ⅰ5石墨礦層深部延伸較淺。通過(guò)鉆孔ZKI2401、ZKI2402驗(yàn)證結(jié)果對(duì)照，ZKI2402在49.19～78.90 m為含石墨石英片巖，其中51.12～67.86 m為Ⅰ6石墨礦體，該處的含石墨石英片巖石墨含量較少，且相對(duì)于該孔中的含石墨云母片巖明顯呈現(xiàn)黃鐵礦化發(fā)育較少，電阻率呈現(xiàn)高值特征，對(duì)處于其中間部位的石墨礦體起到了一定的屏蔽干擾。而通過(guò)鉆孔ZKI2402驗(yàn)證結(jié)果來(lái)看，在1 200～1 300點(diǎn)之間的150 m以淺存在的相對(duì)高阻異常即為含石墨石英片巖與石墨礦體的綜合反映，結(jié)合研究區(qū)的礦體賦存特點(diǎn)來(lái)說(shuō)，偶極偶極測(cè)深的分辨率可以很好的指示深部礦體是否存在，但不能精確劃分出礦體與其圍巖。

圖2 I0剖面偶極偶極測(cè)深充電率、電阻率二維反演斷面

圖3 I24剖面偶極偶極測(cè)深電阻率二維反演斷面及解釋推斷

4 結(jié) 論

研究區(qū)位于秦嶺造山帶東段南支，荊紫關(guān)—師崗復(fù)式向斜北翼中段，西官莊—鎮(zhèn)平斷裂以南的古元古界大溝巖組一套中深變質(zhì)的副變質(zhì)巖系中。石墨礦床成因類型為沉積變質(zhì)礦床，并具有后期熱接觸變質(zhì)疊加富集特征。石墨中的碳主要來(lái)自有機(jī)碳，少數(shù)來(lái)自無(wú)機(jī)碳。石墨礦賦存于古元古界大溝巖組中，屬河南淅川—陜西商南石墨礦帶的一部分，局部礦層裸露地表，礦化層層位相對(duì)較穩(wěn)定，走向與地層基本一致。河南淅川—陜西商南石墨成礦帶斷續(xù)延伸近50 km，由2～3個(gè)礦層組成，最多可達(dá)到7層，單層厚度約7～159 m，最大厚度525 m。礦石類型為石墨片麻巖型、石墨片巖型，石墨為晶質(zhì)鱗片狀，固定碳含量一般為5%～10%，個(gè)別可達(dá)15%以上，為細(xì)鱗片。目前，該石墨成礦帶已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)特大型石墨礦床，四個(gè)大型石墨礦床，且該帶上的小陡嶺石墨礦曾經(jīng)開(kāi)采過(guò)，該成礦帶資源潛力較大，具有良好的找礦前景。