江西贛東地區礦床地質特征及成礦規律研究

姜 平，丁志剛，劉玉波

（江西省核工業地質局二六五大隊，江西 鷹潭 335001）

1 緒論

石墨為傳統工業以及戰略性新興產業發展所必不可少的礦物原料，因其獨特的性質，在科技工程方面應用較為廣泛。天然石墨更是被歐美國家列為嚴禁開采以及技術出口的重要戰略資源。在我國，石墨屬于優勢礦產資源，其產量以及出口量居世界市場的主導地位，然而出口與進口的石墨品位存在一定差異，出口天然石墨大多為石墨精礦或其初級產品；但進口的主要為高、精、尖工藝產品。根據國際石墨市場的分析結果，發現晶質石墨供應量還將持續增加，大鱗片晶質石墨仍存在較大缺口[1-3]。

石昌石墨礦區有主礦層一個，經浮選試驗所得石墨精礦固定碳品位達83.77%～89.50%，其回收率為85.23%。隨著江西省投資環境的改善和境外、省外資金的進入，晶質石墨的市場需求擴大，開發金溪縣峽山和資溪縣石昌石墨礦的條件已經具備，其將帶動地方的經濟發展，增加社會效益，使其具有更加廣闊的發展前景[4，5]。

2 區域地質概況

區域內出露地層主要為新元古界南華—震旦系海相沉積碎屑巖，經區域變質作用形成炭質板巖，變質砂巖、石墨炭質片巖、片麻巖、石英巖、磁鐵或黃鐵石英巖、變粒巖、混合巖。其次為古生界寒武系，為一套海相泥砂質、鈣質、硅質、炭質及含磷結核的沉積巖，經區域變質作用后為石英片巖、石墨石英片巖、石英巖、變粒巖、透閃透輝石巖。中生界白堊系為一套由流紋巖、熔結凝灰巖火山噴發巖系及凝灰質粉砂巖、砂巖；第四系為粘土砂、砂礫石層（圖1）。

圖1 石昌石墨礦區區域地質圖

區域大型褶皺構造發育于加里東期的變質結晶基底之中。由于基底地層自早古生代寒武系結束沉積產生褶皺回返以來，經歷多期構造運動，多期褶皺迭加形成重褶，褶皺變形對區域內石墨礦層形態產生了重要影響。褶皺主要有東崗山背斜、石昌向斜。

區域斷裂主要有北北東向、北東向斷裂、北西向斷裂、近南北向斷裂。北東向斷裂多成帶出現，延伸數十公里，控制了中生代火山盆地沉積。

區域巖漿巖活動強烈，巖漿侵入活動主要發生于加里東期和燕山期。加里東期主要為混合重熔花崗巖。燕山早期主要為酸性巖侵入，形成花崗斑巖、花崗巖、花崗閃長巖、石英閃長斑巖、石英斑巖及巖株；燕山晚期多以火山噴發為主，形成較大范圍的流紋巖、流紋質熔結凝灰巖等。

區域內礦產資源非常豐富，金屬礦種有金、銀、鉛、鋅、鐵、稀土等，非金屬礦種有磷礦、硫鐵礦、螢石礦、石墨礦等。

3 礦床地質特征

3.1 地層

礦區出露的地層為南華-震旦系洪山組（Nh2-Z1h）以及第四系：

南華-震旦系洪山組：分布于研究區中部區域，呈北西向，位于第二段地層上部，兩者整合接觸。地層總體產狀230°∠35°～85°。上部主要巖性為黃褐、暗灰色-灰色二云石英片巖，弱硅化地帶則含有石墨二云片巖及部分石墨二云英片巖等。巖石片理較發育，巖石中石墨含量少且不均勻，該巖層中有較少的石墨石英片巖。局部由于石墨含量較高時形成石墨石英片巖夾層。由于其含量不穩定，導致其厚度沿走向和傾向上均不穩定。下部以暗灰色-黑色的石墨石英片巖（圖2）及灰黑色含星點狀黃鐵礦、磷結核的石墨二云英片巖為主，間夾石墨片巖、含釩白云母石墨片巖、云母石墨片巖、石墨石英片巖及夾雜其中的灰褐色變粒巖。因巖體侵入，各段地層的接觸段出現長石英片巖和石英巖，巖石片理發育。石墨石英片巖在厚度上產生穩定的變化，呈現出似層狀和透鏡狀。

圖2 石墨石英片巖

第四系（Q）：主要分布于山間洼地，為沖積、坡積、殘積物，巖性為泥砂、砂土、亞粘土夾碎石層等。

3.2 構造

礦區構造較簡單，以褶皺構造為主，褶皺主要表現為地層有褶曲現象，褶曲產狀北東約40°～60°，南西約50° ～70°。

礦區內有一條平推斷層F1，在區內出露長約340m，為區域斷層的一部分，斷層走向為北東40°，傾向南東，傾角50°～80°，斷層中普遍見有硅化壓碎帶和角礫巖帶，斷層內見有花崗巖或硅化脈充填膠結破碎帶。該斷裂構造切割了加里東期花崗巖、燕山期花崗斑巖。該構造距石墨礦層約400m，對石墨礦層影響不大。

3.3 巖漿巖

礦區內部巖漿活動劇烈，礦區內部巖漿巖主要是由加里東期侵入的斜長花崗巖（γ33-1）組成，占礦區巖漿巖的73.6%左右，與車坎山巖體有著密切聯系。

巖石呈巖株狀產出，與南華-震旦系地層呈交代侵入型接觸；既有熱接觸特點（圍巖產生角巖化），又有滲透交代特征（圍巖產生混合巖化），混合花崗巖與圍巖界線不清，巖性呈過渡狀態。巖體均含有多量殘留圍巖。礦物分布不均，常含有硅線石等變質礦物。巖體對礦體石墨重結晶提供了相對有利條件，但同時又對礦體的形態及內部結構造成了較大破壞。巖體致礦體沿傾向不連續，在礦體內巖脈發育，致礦體內部夾石發育。

3.4 變質作用

礦區內變質作用十分強烈，變質巖分布廣泛，且以區域變質作用為主。變質巖的主體包含層狀片麻巖、片巖兩類。礦物形態上出部分鋯石、石榴子石、磷灰石和板鈦礦等礦物具有原生次滾圓狀或次棱角狀外，余者具有變質形成的礦物特征。礦區在區域變質作用的同時局部出現混合巖化作用和變質分異作用，表現為局部地段變質程度加深，此作用對石墨的重結晶長大富集和變晶斑狀含釩白云母的形成是有利的因素。

3.5 圍巖蝕變

礦區圍巖存在蝕變發育，主要有矽線石化、絹云母化硅化、方解石化、巖漿期的鉀化、高溫熱氣交代、云英巖化、綠泥石化、黃鐵礦化等。根據本礦區研究發現，其中以巖漿期的鉀化和期后熱液作用產生的云英巖化對石墨的重結晶長大關系密切。

3.6 賦礦層位及礦化特征

區內石墨礦主要賦存于南華-震旦系洪山組第三段下部。含礦巖石主要為暗灰色-黑色的石墨石英片巖及灰黑色含星點狀黃鐵礦、磷結核的石墨二云英片巖為主，間夾石墨片巖、含釩白云母石墨片巖、云母石墨片巖、含石墨石英片巖以及局部夾灰黑色變粒巖。礦體產狀基本一致，主要為層狀、似層狀。

4 礦體地質

4.1 礦體特征

此次圈出了分布于6與7線之間的V1礦體，礦體賦存于南華-震旦系洪山組第三段（Nh2-Z1h3）下部石墨片巖、石墨石英片巖段中，礦體產出為層狀與似層狀，產狀220°至240°，∠35°-89°，與地層產狀具有一致性。

工程控制的礦體在各勘探線上的特征如下表1：

表1 勘探線礦體特征一覽表

4.2 礦石質量

4.2.1 結構與構造

礦石結構主要分為鱗片變晶結構與花崗鱗片變晶結構。

花崗鱗片變晶結構：巖石組成主要包含石墨鱗片、蝕變后的長石晶體、石英晶體顆粒以及云母礦物，以上晶體呈相間分布，并定向平行排列成為片狀的巖石構造[6，7]。以石英為主的粒狀礦物則呈現出他行拉長粒狀以及半自形～自形。礦物顆粒大小較均勻，粒徑0.1mm～0.6mm，含量一般50%～80%

鱗片變晶結構：巖石中大量細小的石墨鱗片和石英晶體組成，各礦物晶體大致相間分布。粒狀礦物以石英為主，呈細小的不規則顆粒狀、少量的伸長柱狀，大小較不均勻，粒徑0.05mm～0.5mm，細粒較多，大部分含量在25-50%；片狀礦物由以石墨為主、少量絹云母、黑云母以及含礬白云母組成的混合礦物，其形狀常呈現為半自形板狀以及鱗片狀。

礦石的主要構造為片狀構造，石英、石墨和蝕變了的長石等主要礦物的伸長方向大致平行排列，形成結晶片理。

4.2.2 礦石的礦物成分及礦物特點

礦石的巖性主要為石墨云母石英片巖。礦石在偏光顯微鏡下可見一定程度擠壓片理化現象。采礦目的產物為石墨，主要礦產物為白云母和石英，微量礦產物為炭質黃鐵礦、方解石等以及部分的長石、黑云母、綠泥石。主要礦物含量見表2。

表2 研究區礦石中主要礦物含量

礦石的主要礦物為石英和石墨，其它礦物含量較少。石墨為礦石中最多見的有用礦物，以下重點介紹石墨礦物特點。經整理本次礦石巖礦鑒定及電鏡檢測資料，石墨及其它礦物特征如下：

（1）石墨礦物特征：石墨在礦石中常表現為細小的板片狀、顯微鱗片狀以及片狀，少量呈粉塵狀（圖3）。大部分石墨結晶較好，片度主要為0.043mm～0.25mm，部分粒徑小者為0.02mm～0.043mm，少量大者可達0.5mm。根據石墨與各個共生礦物的相互作用關系，石墨可分為單晶形式與其他礦物嵌連形式。在礦石中以單晶形式產出的石墨，其形狀多為斑片狀、鱗片狀以及片狀，大部分在礦石中表現為定向分布，少量為彎曲褶皺狀。此類石墨的片徑（粒徑）多在0.02mm～0.25mm之間，少數石墨的片徑大于0.40mm，這類石墨只嵌布在其他礦物粒間，相對來說嵌布關系較為簡單。

圖3 石墨礦物特征與片度測定圖

（2）石墨片度統計：結合偏光顯微鏡觀察及初步統計，上述兩種形式產出的石墨所占的比例大約為85：15，即獨立產出的石墨含量約占85%，與石英、白云母及黃鐵礦等礦物嵌連的石墨約占15%（圖3）。用原礦礦石所磨制的光片進行石墨片度測定，結果見表3。

表3 原礦石墨片度測定表

由表3可知，大于0.147mm的石墨含量為45.84%，大于0.074mm的石墨含量為72.76%；粒級在0.074mm～0.043mm的石墨含量為8.68%；而小于0.043mm的石墨含量也較多，其占比為18.56%；還有2.77%的石墨粒徑大于0.287mm，一般為0.287mm～0.4mm。總體來說，本礦石中的石墨粒度較粗。

4.2.3 礦石的化學成分

對礦石組分進行分析，其詳細成分如下表4：

表4 礦石多元素分析結果

由表4可以看出：

本礦礦石中可供選礦回收的主要組分是碳，其它有價金屬元素銅等含量太低綜合利用的價值不大。需排除礦石中的SiO2、Al2O3，以達到富集碳礦物的目的。

4.2.4 礦石類型

產出礦石的類型屬于鱗片狀晶質石墨礦。但根據礦物的結構構造、含礦性以及共生組合等特性，礦石自然類型可劃分為石英石墨片巖與石墨石英片巖。

4.3 礦體圍巖和夾石

礦體頂板圍巖主要為黃褐、暗灰色-灰色的二云石英片巖，弱硅化含石墨二云片巖夾石墨二云英片巖以及加里東期花崗巖；礦體底板圍巖主要為含石墨石英片巖、石英片巖。礦體夾石主要有兩類，一類是石英片巖類夾石，一類是花崗巖類夾石。礦體中夾石分布規律主要與花崗巖體的侵入關系密切，其產出相態為與巖層一致性較好的透鏡狀或似層狀。

4.4 礦床成因

鱗片狀晶質石墨礦床主要源于礦區內部的區域變質。南華-震旦紀晚世及早寒武世，本詳查區處于近古陸海灣淺水區，屬波浪激動所及地段、海水寧靜期和振蕩期及氧化與還原環境交替的海盆。水體中的生物大量死亡沉積，有機質大量聚集和堆積。后由于強烈的造山褶皺運動，產生了強烈區域變質作用和深成侵入交代的巖漿作用，這極有利于有機碳轉化為晶質石墨。

褶皺構造運動強烈和變質程度越深，越有利于粗鱗片石墨的重結晶富集。

5 結論

5.1 礦床成礦規律分析

本礦區為區域變質形成的鱗片狀晶質石墨礦床，區內巖石變質多數為區域變質，巖石類型為片麻巖、混合巖、片巖和透鏡狀石英巖，屬于綠片巖相的鈉長石-白云母-黑云母亞相或鈉長石-綠簾石-黑云母亞相。礦體賦存于南華-震旦系洪山組第三段（Nh2-Z1h3）下部地層石墨片巖、石墨石英片巖段中。礦體為層狀、似層狀等，規模為中型，本礦床具層控特征。礦區礦層呈單斜構造，礦層沿走向及傾向較穩定。礦區斷層發育一般，對礦層僅有較小影響。巖漿巖活動強烈，但巖石類型簡單（以車坎山斜長花崗巖體為主），較多的厚度較小的巖脈順巖層層面侵入。局部對礦體產生擠壓，具有較強的破壞。圍巖蝕變發育，以巖漿期的鉀化和期后熱液作用產生的云英巖化對石墨的重結晶長大關系密切。

5.2 幾點認識

（1）資溪縣石昌石墨礦床為區域變質形成的鱗片狀晶質石墨礦床，區內發育的變質巖石類型為片麻巖、混合巖、片巖和透鏡狀石英巖，屬于綠片巖相的鈉長石-白云母-黑云母亞相或鈉長石-綠簾石-黑云母亞相。

（2）礦區巖漿巖活動強烈，但巖石類型簡單（以車坎山斜長花崗巖體為主），諸多巖脈順巖層層面侵入，局部對礦體產生擠壓破壞作用。礦床圍巖蝕變發育，以巖漿期的鉀化和期后熱液作用產生的云英巖化對石墨礦成礦作用關系密切。礦體賦存于南華-震旦系洪山組第三段（Nh2-Z1h3）下部地層石墨片巖、石墨石英片巖段中，呈層狀、似層狀，具層控特征。

（3）在江西贛東地區的資溪縣、金溪縣、南城縣和宜黃縣一帶，廣泛出露南華-震旦系洪山組第三段（Nh2-Z1h3）下部地層，區域變質作用強烈，具備石墨資源成礦的良好地質條件。研究表明研究區具備優質高純度石墨礦的良好成礦條件，在此開展地質找礦工作具有良好的前景。