北秦嶺丹鳳地區石墨礦地質特征及找礦前景初探

張良

摘要：丹鳳地區地處秦嶺構造帶北亞帶南緣，商——丹區域大斷裂以北，夾持于蔡川斷裂和分水嶺斷裂之間。該區石墨礦屬區域變質鱗片狀晶質石墨類型，賦存于下元古界秦嶺群雁嶺溝組含石墨大理巖中，呈似層狀產出，具有層控后期熱液變質的特征。丹鳳地區北部，蔡川斷裂以南的地區，大面積出露下元古界秦嶺群雁嶺溝組含石墨大理巖，且巖漿活動強烈，發育大量加里東期侵入巖，石墨礦資源找礦潛力較大。

關鍵詞：丹鳳地區；石墨礦；地質特征；找礦前景

石墨是碳元素的結晶礦物之一，是一種重要的非金屬礦產；具有化學穩定性、潤滑性、導電性、特殊的導熱性和可塑性、涂敷性等優良性能，不僅廣泛用于耐火材料、坩堝、鑄造、煉鋼等傳統行業[1]，隨著近些年來對石墨結構性能的深入研究，石墨將跨越傳統行業的應用，成為新興環保材料、新興熱交換材料、儲能、導電材料、石墨烯及新型超級電容器材料等[2-3]。特別是近年來石墨烯的發現，作為目前自然界最薄、強度最高、導熱導電性最強的一種新型材料[4-5]，已經引起了電子通訊、航天軍工、光電、鋰離子電池等眾多新興領域的廣泛關注，極有可能掀起一場席卷全球的新技術產業革命[6-7]。有學者指出到2020年我國天然石墨需求規模將達到100萬t，比2010年增長42.5%[1]，礦產資源需求量逐步擴大，為有力保障我國經濟持續快速發展，有必要加大對石墨礦勘查開發力度。

丹鳳地區目前已發現石墨礦床兩個：庾家河石墨礦、留仙坪石墨礦；石墨礦點多處，該區石墨礦產于秦嶺群雁嶺溝組含石墨大理巖中，是區域變質型晶質石墨礦床。在此以留仙坪石墨礦床為例，分析該區石墨礦地質特征及成因類型，探討其找礦前景。

1. 區域地質概況

丹鳳地區位于陜西省商洛市丹鳳縣，大地構造位置位于北秦嶺成礦帶東段。石墨礦產于下元古界秦嶺群雁嶺溝巖組中，其巖石類型主要為一套以碳酸鹽巖為主體的含石墨變質巖，主要巖性為石墨大理巖、大理巖夾薄層石英巖及各類片麻巖；總體呈北西西向殘留體展布，分布于丹鳳地區中北部，蔡川斷裂以南、大坪——巒莊倒管油斷裂以北的地區（圖1）。

該套地層主要呈北西西向條帶狀、殘塊狀分布于丹鳳地區北部，經歷了多期次、多類型、多層次構造變形——變質——熱事件改造，變形變質十分強烈，多被早古生代花崗巖體穿插或侵吞，原生沉積關系已經消失，巖層間呈構造面理相疊覆，具有層狀無序的特點。

2. 石墨礦床特征

2.1 礦區地質

2.1.1 地層

留仙坪石墨礦礦區出露地層主要為下元古界秦嶺群雁嶺溝巖組（Pt1y.），巖性主要為深變質的大理巖、（含）石墨大理巖夾片麻巖、白云質大理巖、斜長角閃巖、長英粒巖和黑云斜長片麻巖等，以含石墨大理巖為其標志層。礦區內出露巖性有：灰白色-白色中厚層大理巖、白云石大理巖、含石墨大理巖、含石墨石英大理巖、斜長角閃巖，近東西走向，傾向北，傾角50°～60°。

2.1.2 巖漿巖

礦區內廣泛分布混合花崗巖（hγ3），巖體形態復雜，大小不一，多呈脈狀、巖株狀、巖床狀或不規則狀侵入地層，北西西向展布，方向與地層、構造線方向一致，受混合花崗巖體的侵入和穿插的影響，礦區地層、構造、含礦層的完整性遭到明顯破壞，因此礦區地層多以殘留體的形式存在于巖體之中。

2.1.3 構造

礦區位于秦嶺群南東東向傾伏的巨型復式背斜構造——巒莊復背斜，主要表現為碾子坪向斜構造的南翼，為傾向北北東的單斜構造。區內斷裂發育，斷裂構造整體呈北西西向和近東西向展布，主要為礦區北部商（縣）——高（躍）大斷裂帶，以及貫穿礦區中部和南部三組北西西——南東東向斷裂構造及其次級構造斷裂；見大量擠壓面、構造透鏡體分布，表現為壓扭活動特征；屬于石墨成礦后期構造，導致礦體形態較為復雜，但對礦體分布、規模影響不大。

2.2 礦體特征

留仙坪石墨礦礦體產于秦嶺群雁嶺溝組含石墨大理巖中，共圈定石墨礦體七個，含礦巖性均為含石墨大理巖，礦體形態呈層狀近東西向展布，總體產狀337～22°∠52～63°，礦石呈塊狀，可見黑灰——鉛灰色鱗片狀晶質石墨，細小鱗片構造，亞金屬光澤，硬度較小且污手。礦體厚度1.5m～5.2m，固定碳含量一般為3.42%～6.72%，礦體質量、品位變化較穩定[8]。

2.3 礦石特征

留仙坪石墨礦礦石自然類型皆為大理巖型，含礦巖石為（含）石墨大理巖。礦石中有用礦物為石墨，一般含量8%～15%，脈石礦物主要有：方解石（60%～80%）、透輝石（1%～10%）、石英（2%～15%）、鉀長石（1%～2%），石墨含量有時高達20%，礦石工業類型為晶質（鱗片狀）石墨礦。

石墨礦石一般呈自形——半自形及它形鱗片狀變晶結構，主要為浸染狀、條帶狀、塊狀構造。石墨呈稀疏浸染狀、鱗片狀、星點狀散布在大理巖中，呈鋼灰色、黑色，不透明，且污手；石墨鱗片之間往往夾少量綠泥石、硅線石、高嶺土；鱗片中常有石英、褐鐵礦包體。

2.4 石墨礦床的成因類型

前人研究表明，秦嶺群雁嶺溝巖組原巖為一套富含有機質的濱淺海沉積巖，為礦源層[9]，該套含礦母巖經區域變質作用后形成了石墨大理巖、石墨片麻巖、石墨長英粒巖、石榴石硅線石片麻巖。后期因加里東期花崗巖侵入發生接觸熱變質，致使大理巖層變質形成晶質石墨礦床。石墨礦床顯示出明顯的沉積——變質成因，具有層控后期熱液變質的基本特征[10]。

2.5 找礦標志

丹鳳地區石墨礦受賦礦巖層——秦嶺群雁嶺溝組含石墨大理巖性段所控制，且在石墨礦床的形式過程中，熱液活動起著至關重要的作用，故其找礦標志主要有三點：第一、石墨大理巖可以作為石墨礦的直接找礦標志；第二、大理巖與花崗巖接觸帶附近是尋找石墨礦化線索有利地段；第三、石墨具有良好的導電性，地球物理電法測量低阻高極化異常是石墨礦良好的找礦標志[11]。

3. 找礦前景分析

（1）丹鳳地區北部廣泛出露下元古界秦嶺群雁嶺溝組含石墨大理巖，具有良好的接觸變質型石墨礦成礦地質條件。

（2）丹鳳地區位于北西西向分水嶺斷裂和近東西向蔡川斷裂夾持區，屬華北地臺南緣北秦嶺加里東構造——巖漿巖帶，加里東期侵入巖廣泛分布[12]，多期次的巖漿活動可以為石墨礦再次富集成礦提供熱源。

4. 結語

丹鳳地區石墨礦具有層控后期熱液變質的特征，該區北部廣泛分布下元古界秦嶺群雁嶺溝組含石墨大理巖，受后期加里東期巖漿活動影響強烈，從成礦地質背景分析認為丹鳳地區北部具有良好的石墨找礦前景。

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