攀枝花三大灣地區巖漿巖對石墨礦質量的影響

王林

中國建筑材料工業地質勘查中心四川總隊

攀枝花三大灣地區巖漿巖對石墨礦質量的影響

王林

中國建筑材料工業地質勘查中心四川總隊

隨著石墨礦的工業用途越來越廣，歸屬于國家“戰略性”礦產行列。但是不同的石墨礦質量其用途也受到限制，經濟價值更是相差巨大。本文羅列了石墨礦石的工業類型，討論了石墨礦質量好壞的評判依據。通過對攀枝花三大灣地區巖漿巖特征的分析，以及不同礦體的礦石特征對比，最后得出了巖漿巖對石墨礦質量影響的結論，對于在該區尋找更好品質的石墨礦體提供了參考。

石墨礦；質量；巖漿巖；三大灣

1 前言

石墨由于特殊的結構而具有耐高溫性、抗熱震性、導電性、潤滑性、化學穩定性以及可塑性等眾多特性，廣泛的應用在冶金、機械、化學、電氣等眾多工業領域中。我國石墨資源較為豐富，據美國地質調查局數據，截至2013年，全球已探明的天然石墨儲量約1.3億噸，其中，中國儲量約為5500萬噸，占全球的42%，主要為晶質石墨[1]。然而，石墨的用途主要決定于它的結晶程度，不同的石墨礦物類型其用途不同，經濟價值更有天壤之別。為此，本文以三大灣地區石墨礦為研究對象，探討該地區巖漿巖對石墨礦質量的影響，為今后在攀枝花石墨礦集區尋找高品質的石墨礦提供參考。

2 石墨礦石工業類型的劃分

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

2.1 晶質（鱗片狀）石墨礦石

石墨晶體直徑大于1μm，呈鱗片狀、花崗鱗片變晶結構，片狀、片麻狀或塊狀構造，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%，工業上不能直接利用，需經選礦才能獲得合符要求的石墨產品，可選性好，礦石中所含各種雜質易于脫除。

2.2 隱晶質（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，具微細鱗片—隱晶質結構，塊狀或土狀構造，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，目前工業上只經手選后磨成粉末直接作為石墨產品，其中的雜質未經脫除，從而影響產品的質量。

3 石墨礦石質量的評判依據

晶質石墨礦石品位較低，需要經選礦后獲得石墨產品，然而石墨產品銷售價格的高低主要取決于產品的鱗片大小、含碳量高低；石墨產品的鱗片越大、含碳量越高，銷售價格就高，反之則低，且高低價格之間差異較大。對于晶質石墨選礦，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；近年來隨著浮選設備、浮選藥劑、鱗片保護工藝的創新研究，在選礦過程中對原礦石墨晶體的完整性得到了有效的保護。因此，晶質石墨礦石質量的評判應以固定碳含量高低、鱗片大小作為依據，即：固定碳含量高、鱗片大則質量好，反之則差。

隱晶質石墨礦石原礦固定碳含量高，石墨粒度細，浮選性差，一般通過手選后磨礦直接形成石墨產品；產品中的雜質成分不同而影響其性能的差異，比如含硫、鐵等雜質時會影響產品的耐火度和化學穩定性。因此，隱晶質石墨礦石質量的評判應以固定碳高低、主要雜質成分作為依據。

4 三大灣石墨礦體特征

礦區大地構造位置位于揚子陸塊（Ⅰ）上揚子古陸塊（Ⅱ）康滇基底斷隆帶（Ⅲ）[3]大田背斜（Ⅳ）的南翼。區內出露地層為前震旦系康定群冷竹關組，為一套低綠片巖—角閃巖相變質巖組；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、透鏡狀產出于本組地層的中段，產狀與地層產狀基本一致。該組地層原巖建造為優地槽相的復理石建造，該建造沉積于近陸源淺海濱海地帶，還原條件良好，有機質豐富，為石墨成礦提供了最初的物源；后經晉寧運動的強烈擠壓、褶皺，產生區域變質作用形成結晶基地，原巖中的有機碳質則隨之運移、富集、變質形成石墨礦體。因此，本礦床成因類型為沉積變質型。

經過地質調查、槽探揭露以及采樣分析，在三大灣地區初步發現了4個石墨礦體，編號依次為KT1～KT4（見插圖1）。礦體呈似層狀或透鏡狀產出，產狀與地層產狀一致，傾向132°～160°，傾角47°～81°，受東側接斷山斷層的影響，局部產狀倒轉，各礦體特征見表1。

三大灣地區石墨礦體特征表表1

5 三大灣巖漿巖特征

三大灣地區巖漿巖發育，其特點主要為侵入深度大、分布范圍廣。按巖漿巖侵入時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，呈巖株狀侵位于前震旦系冷竹關變質巖組，大量蠶食圍巖地層，在平面上顯示為“半包圍”形態。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構，基質具中?；◢徑Y構，塊狀構造，部分具流動構造；鉀長石斑晶粗大，一般為3～5厘米；斜長石半自形，局部微顯環帶構造，被鉀長石交代，具凈邊結構；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%。根據巖體的礦物成份、結構等特征判斷，巖體應屬中—淺成相侵入體，剝蝕較深，對區內圍巖變質程度有影響。

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，呈脈狀沿斷裂構造走向侵入于前震旦系冷竹關組地層中。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（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，個別見有硫化銅鎳礦化。部分巖脈侵入于石墨礦體中，對石墨礦體的形態以及完整性有一定影響。

6 巖漿巖對石墨礦質量影響分析

根據區內巖漿巖特征分析，晉寧期花崗巖體呈巖株狀侵入，規模巨大，屬中—淺成相侵入體，其侵位時所帶來的大量熱源對圍巖烘烤，甚至混合巖化，使圍巖發生熱接觸變質作用，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巖組圍巖的變質程度，進而加深了石墨礦體的變質程度，對石墨礦的質量有直接影響。華力西期基性巖脈侵入規模小，分布范圍有限，對圍巖影響不大，對石墨礦體的形態及完整性有影響，對其變質程度的影響甚微。

從插圖1可以看出，三大灣地區的KT1～KT4四個礦體在空間位置上距離晉寧期黑么花崗巖體最近的應該屬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構，片狀構造，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，則其礦石質量較好。對于類似礦石類型的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礦體的礦石質量好于KT2礦體。

7 結論

通過對區內四個石墨礦體的對比可知，KT1礦體距離大型的巖漿巖體最近，其礦石質量也最好，主要為固定碳品位更高，石墨礦物的粒度更大，因此經濟價值也更高。對于產生此種現象的原因進行探討，首先黑么花崗巖體侵入規模巨大，隨之帶來的熱源也很巨大，達到使圍巖發生變質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間結晶成粗大的斑晶，圍巖同樣有足夠的時間發生熱接觸變質作用，其中的石墨礦物在此過程中隨片理、裂隙等通道進行運移富集，同時重結晶形成更大粒度的晶體。

綜合上述分析，三大灣地區的大型巖漿巖活動對巖體外接觸帶的石墨礦質量有直接影響，表現為加深礦石的變質程度，提高礦石的固定碳品位，增加石墨礦物晶體粒度，使其質量更優異、工業用途更廣、經濟價值更高。

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

[2]中華人民共和國國土資源部.DZ/T 0207-2002玻璃硅質原料飾面石材石膏溫石棉硅灰石滑石石墨礦產地質勘查規范[S].北京：中國標準出版社，2002.

[3]潘桂棠,肖慶輝,等.中國大地構造單元劃分[J].中國地質，2009,36(1)：3～7.