石墨礦成礦規律及礦山效益分析

劉書星LⅠU Shu-xing；謝東方XⅠE Dong-fang

（河南省有色金屬地質礦產局第五地質大隊，鄭州 450016）

0 引言

本次石墨礦勘測工作的主要目的是通過地質測量、槽探和鉆探工程控制，基本查明工作區的地層、構造特征，基本查明工作區內主要石墨礦體的形態、產狀、規模、分布規律和礦石質量特征，基本查明礦床的開采技術條件和礦石的加工選冶性能，估算石墨礦物資源儲量，為進一步勘查、預可行性研究及礦山的建設規劃提供依據。

1 工作區自然地理、經濟概況

礦區地處秦嶺造山帶的東延部分，海拔高度最低270m，最高峰732m，相對高差463m。地形條件惡劣，地形等級為Ⅳ級。區內部分山體迭巒，灌木、荊棘布滿山體，植被覆蓋嚴重；地形總體呈北高、南低趨勢。區內地形切割較深，南北向溝谷發育，有利于大氣降水的向南部排泄。

區內以農業、林業為主。主要農作物為小麥、玉米、紅薯等。經濟作物以黃姜、花生為主。人多地少，部分口糧靠國家救濟，剩余勞動力多。區內工業不發達，礦業開發處于起步階段，近年來，隨著地質工作的開展，群眾采礦熱情高漲。區內電力資源豐富，五千伏高壓線路覆蓋全區，加之縣級小水電站與高壓線路并網，可滿足工業用電之需求。

2 礦床成礦地質規律

2.1 區域成礦地質背景

大扒石墨礦區位于秦嶺構造帶的靠東一段，從大地構造位置上來看本礦區已經橫跨了華北、揚子等二大板塊構造單元，其構造演化歷史具有長期性及復雜性以及變質變形等特征?？睖y區域內分布著很多條板塊（地塊）結合帶或具有明顯區域特征的斷裂通過，將勘測區分割為多塊具有相對獨立演化歷程的不同質變及組成的構造單元，并且呈現出許多非常復雜的構造變形特點，如多樣式、多層次、多階段、多機制等。（1∶5 萬荊紫關等五幅報告，地調四隊，1996）區域地層出露較全，巖漿活動強烈頻繁，構造復雜形式多樣，以釩、石墨、大理巖、金為主的沉積變質和內生金屬礦產蘊藏豐富。

2.2 構造

勘測區位置分布于荊紫關—師崗復向斜北翼，荊紫關—毛堂—內鄉斷裂的北側。其中構造線方向主要以淇河作為界限，此界以東主要為北西西—南東東向，此界以西主要為近東西向，地層向北倒轉。形成了一系列以北西西—南東東向的褶皺、擠壓帶、沖斷層；次為北東—南西向的平推斷層?？睖y區內的斷裂構造單元力學性質非常復雜，并顯示出具有多期活動的特點。

2.3 區域礦產及分布特征

礦區位于南秦嶺（西峽縣—驗縣）金銀銻鉛鋅（鉑鈀）成礦帶（Ⅲ5）內，沿成礦帶發育有多處銻、鉛、鋅、銅、金、銀、稀土元素異常；該帶兩側礦產比較豐富，非金屬、金屬礦產均有產出。非金屬礦產主要有藍石棉、虎晶石、水晶、磷、大理巖、白云巖、石墨；金屬礦產有鐵、銅、鉛、鋅、釩、銻；貴金屬有銀、金等。礦區附近已評價的主要礦床有淅川縣吳家溝鐵礦、淅川縣龍潭溝鐵礦、淅川縣大扒—陡嶺水晶礦、淅川縣唐家凹釩礦、淅川縣荊紫關菩薩堂金礦及淅川縣小陡嶺石墨礦等。

礦區已探明石墨儲量非常豐富達8100 萬噸左右，石英石儲量可達600 余萬噸，石膏、鋇石、釩土、白云巖、大理石、花崗巖、水泥灰巖等儲量都很豐富達3800 萬噸、200萬噸、3.5 億噸、2.5 億噸、3.5 億立方米、10.6 億立方米、53億噸。

2.4 區域石墨礦成礦規律

片麻巖型鱗片狀石墨礦主要出產于因區域變質因素而形成的礦床中，以矽線石、石榴子石和石墨含量都非常豐富為特征的區域變質巖石組合是孔茲巖系的主要特征?？灼潕r系的原巖一般認為是富含鋁及含碳的粉質及泥質巖石，由穩定大陸邊緣地帶的淺海相陸源碎屑巖所建造而成。變質作用可以達到高角閃巖相及麻粒巖相之間，其中還時常伴隨著極強的混合巖化作用以及花崗質巖漿活動等。

本勘測區主要分布于商南—丹鳳斷裂帶以南的秦嶺構造帶內，被揚子及華北板塊包圍的邊界地體之中比較重要的構造單元之一。早在地質時代非常久遠的古元古代早期，華北古大陸出現了一次非常嚴重裂解，這次裂解后出現了克拉通盆地沉積。隨著時間的積累在裂陷以及裂谷中慢慢沉淀了大量泥砂質和碳酸鹽巖類沉積，進而形成了孔茲巖系原巖。之后經過2.0～1.8Ga 地質時代發生了一次兩個古大陸的陸—陸碰撞，造成了克拉通盆地關閉的同時由于巨大的碰撞力使孔茲巖系被卷入下地殼之內，又經過漫長地質時代在高溫高壓的環境下發生變質變形進而形成了當今的石墨礦床。

經過對比研究發現，小陡嶺石墨礦與下大扒石墨礦都處于河南淅川—陜西商南石墨礦帶之內，其礦層大都在地表裸露，均受到地層的嚴格控制，與地層走向基本都一致。河南淅川—陜西商南石墨礦帶的分布規律主要是自淅川縣東北方向的徐家坡往西一致延伸到陜西省境內，礦帶長約50 公里一路斷續延伸。礦帶大多由兩到三個礦層組成最多的地方可達七層，單層厚度7 米到159 米之間，最大層厚可達525m。礦石主要由石墨片麻巖、石墨片巖等礦石類型組成，石墨礦石大多為片巖型，石墨主要是晶質鱗片狀，石墨礦石的片徑大多是0.1mm 左右，個別片徑可以達到2mm。固定碳含量多分布與5～10%之間，最高可達15%左右，大多為中細鱗片，中等品位的石墨礦。礦化層層位相對比較穩定，固定碳含量較高，沿礦帶具有良好的找礦前景。

3 礦床地質特征

礦區的含石墨礦巖層，根據巖性特征和產出部位，可分為三層，從南往北順序編號KⅢ、KⅣ、KⅤ，見表1。其中KⅢ礦帶為鄰區小陡嶺石墨礦KⅢ礦帶的西延部分，本次工作重點對該礦體進行詳細工作與研究。

表1 礦區礦帶特征一覽表

3.1 礦體基本特征

KⅢ礦帶為區內主要礦帶，其內部按相關地質特征，根據勘探線橫縱對比，其主要礦體為KⅢ-1，分布于礦區中部，由20 個探槽、7 個鉆孔控制，走向近東西向，兩端延出礦區，長度為2000m，礦體多呈層狀、似層狀產出，邊界規則。傾向北北西—北東，最小傾角32°，最大傾角80°，一般為40～65°。礦體埋深0～219m，地表出露最低標高390m，最高547m，平均標高468.5m。厚度以礦區中部最大，為116.92m，向兩端厚度逐漸變薄，最薄處為57.62m。平均厚度93.53m，變化系數19.31%。屬厚度穩定的礦床。

礦石單樣固定碳最高18.82%，多數7～10%，平均8.90%，品位變化系數為13.43%，屬品位穩定的礦床。

礦體內的脈巖和夾石較多，主要有石英閃長巖、花崗巖、黑云斜長片麻巖。石英閃長巖呈不規則脈狀分布，寬數十米，長約200～700m?；◢弾r脈呈長條狀產出，不規則分布在礦層的不同部位，長約200～1300m。黑云斜長片麻巖呈脈狀分布，多分布于礦體中部，寬約數米，長約200m。主礦體KⅢ-1 礦體工業礦（333）+（334）？石墨礦石量14296.79 萬噸，礦物資源量1271.93 萬噸，其中（333）石墨礦石量9404.52 萬噸，礦物資源量為816.10 萬噸，平均品位8.68%，（334）？石墨礦石量4892.27 萬噸，礦物資源量為455.83 萬噸，平均品位9.32%。

綜上所述，KⅢ-1 礦體總的特點是：

礦體呈緩傾斜產出，產狀與地層總體產狀一致，隨地層的走向的變化而變化。礦體膨大狹縮特征明顯，品位變化與厚度呈負相關關系，狹縮部位固定碳品位增高。

3.2 礦石礦物特征

石墨（斜長）片麻巖型礦石的有用礦物及主要脈石礦物特征見表2。

表2 石墨（斜長）片麻巖型礦石礦物成分表

本次普查工作共采集15 件光薄片樣，石墨呈鱗片狀或葉片狀，反射色多呈淺褐色，非均質強，常彎曲變形或波狀消光，沿片理定向不均勻分布，統計石墨鱗片片度小于0.1mm 占86.67%，小于0.05mm 占13.33%。根據上述統計，石墨鱗片小于100 目的占94.72%，100-50 目占5.28%，其中80-50 目的石墨鱗片為數極少。

4 找礦前景

本勘測礦區石墨礦主要產于下元古界陡嶺群大溝組頂部，屬于河南淅川—陜西商南石墨礦帶的一部分，其礦層大都在地表裸露，均受到地層的嚴格控制，與地層走向基本都一致。在河南省境內自淅川縣東北方向的徐家坡往西一致延伸到陜西省境內，礦帶長約50 公里一路斷續延伸，礦帶大多有兩到三個礦層組成最多的地方可達七層，單層厚度7 米到159m 之間，最大層厚可達525m。礦化層層位相對比較穩定，固定碳含量較高，多數高于邊界或最低工業品位的要求。沿礦帶具有良好的找礦前景，單就礦區外圍而論，礦區富含石墨礦化帶的大溝巖組西部延伸至陜西省境內、東部（包括小陡嶺礦區）的地段內，預計有大型晶質石墨礦床的賦存。

5 勘查工作及其質量評述

5.1 普查工作方法及手段

區內地層較簡單，構造簡單，工作程度較低。本次普查工作結合了前期礦調部分成果，首先進行了1:10000 地質測量，在大致了解區內地層、構造、巖漿巖和含礦巖系及礦（化）體的地質特征的基礎上，布設槽探工程對其進行揭露和控制，進而對已知礦體特征進一步了解；并根據地表工程的見礦情況進行鉆探工程布設。綜上所述本次普查采用工作方法和選擇的手段是合理的。

5.2 質量評述

本次測量工作嚴格以“規范”為依據，其各項工作均滿足規范要求。

6 資源量估算及經濟效益分析

6.1 資源量估算方法的選擇及其依據

在圈定礦體的基礎上，資源量估算方法采用垂直平行斷面法。依據是：①勘探工程基本按勘探線進行布置（僅00 線與11 線工程間距600m，但對普查階段的資源量估算無較大影響），以槽探、鉆探為主要勘探手段，鉆孔為鉛直孔。②主要礦體礦體厚度大、形態較簡單，產狀較平較緩（40～65°±），且便于剝采比的概略計算。③便于工業礦體中低品位礦體和夾石的體積剔除。④礦體分布范圍內，沒有較大的成礦后斷層破壞礦體的形態和產狀。該估算方法簡便，精度相對高，直接利用橫勘探線剖面圖估算資源量。

6.2 資源量估算資源量估算公式

式中：Q—石墨礦石量；V—塊段體積；d—礦石平均體重。

6.3 資源量估算結果

截至2017 年11 月30 日，在勘查許可證范圍內，本次共對3 個石墨礦體進行了資源量估算。此次資源量估算結果按礦山露采技術條件要求，均為露采。

共估算工業礦（333）+（334）？石墨礦石量14607.15 萬噸，礦物資源量1298.36 萬噸，石墨平均品位8.89%。其中（333）石墨礦石量9404.52 萬噸，礦物資源量為816.10 萬噸，平均品位8.68%，（334）？石墨礦石量5202.63 萬噸，礦物資源量為482.26 萬噸，平均品位9.27%。

7 礦床開發經濟意義概略研究

7.1 資源量前景

截至2017 年11 月30 日，本次普查工作共發現3 個礦體。

共估算工業礦（333）+（334）？石墨礦石量14607.15 萬噸，礦物資源量1298.36 萬噸，石墨平均品位8.89%。其中（333）石墨礦石量9404.52 萬噸，礦物資源量為816.10萬噸，平均品位8.68%，（334）？石墨礦石量5202.63 萬噸，礦物資源量為482.26 萬噸，平均品位9.27%，剝采比為3.50（m3/m3）。

7.2 礦石加工技術性能

由于本礦區KⅢ-1 礦體為小陡嶺石墨礦KⅢ礦層的西延部分，根據小陡嶺石墨礦詳查時的可選性試驗資料以及對當地鄰區選礦廠的調查情況認為：該區石墨礦石選礦方法采用常規浮選法為易。

7.3 礦床開采條件

①礦床開采外部條件。礦區東距淅川縣城80km，西距陜西省商南縣城60km，有山區扶貧水泥道路和柏油省道貫通。區內水力、電力、人力資源豐富。近幾年，由于當地政府對礦山的重視和一系列優惠政策的出臺，礦業發展速度較快，已形成石墨礦采、選、冶生產鏈。②礦床開采技術條件。礦床水文地質、工程地質條件屬簡單類型。礦體產狀較緩、埋藏淺、相對集中。礦體圍巖為堅硬類巖石，裂隙不發育，穩固程度好。礦床開采對環境影響不大，滑坡、泥石流等其它地質隱患較少。總之礦床開發的內外部條件比較優越。

7.4 經濟效益分析

綜上所述，該區礦石類型簡單，易采易選，交通方便。本礦床目前屬大型規模，礦石品位高；礦體多呈層狀、似層狀產出，產狀較緩；礦體沿傾向尚未控制完全，礦床有進一步擴大規模的遠景。初步采用靜態經濟分析，本礦山如投資1000萬元，建成年采礦石23.44 萬噸的礦山，同步生產周期20年，礦山開發凈態總利潤為43069.40 萬元，每年銷售收入達44536 萬元，年凈利潤1503.48 萬元。在當前市場條件下，該礦山的開發將會有很好的投資回報，經濟效益顯著。

8 結束語

通過本次工作及對以往該區地質成果研究，基本查明礦區地質、構造及礦床成礦條件；基本查明了礦體數量、形態、規模、產狀等礦床地質特征；基本查明了礦石類型、結構、構造及有用組分含量和變化規律，基本了解了礦區的水文地質、工程地質、環境地質等開采技術條件，調查研究了礦石的加工利用情況，并對該礦區作了礦床技術經濟概略評價。