张志尧
内蒙古第一地质矿产勘查开发有限责任公司 内蒙古呼和浩特市 010010
摘要：石墨是碳元素的结晶矿物之一，其具有性能优良，应用广泛的特点。随着现代科学技术和工业的发展，石墨的应用领域还在不断拓宽，已成为高科技领域中新型复合材料的重要原料，在国民经济中具有重要的作用。本文通过对我国石墨矿资源矿床时空分布及主要矿床类型结合典型矿山进行研究。剖析我国石墨矿资源状况。
关键词：石墨矿，分布，矿床类型
1我国石墨资源状况
中国石墨矿产资源分布的特点：一是矿石种类齐全，以晶质石墨为主，又有隐晶质石墨产出。二是矿产地分布广泛，而储量又相对集中于少数成矿最有利的地区。晶质石墨矿保有矿物储量集中于黑龙江、四川、山东、河南、内蒙古，共占全国晶质石墨矿保有矿物储量的89%。黑龙江省保有晶质石墨矿物储量为全国之冠，占全国晶质石墨保有矿物储量的64%。其东部地区为中国晶质石墨最大的蕴藏区。保有矿物储量11000万t以上。其次川南滇北地区、山东东部、豫西陕东地区、内蒙古东部与山西北部地区，也相对集中保有晶质石墨矿物储量800-1700万t。隐晶质石墨矿主要分布于湖南省，占全国隐晶质石墨保有矿石储量的75%；其次吉林省占11%；广东省占8%；陕西省占5%。中国石墨矿产这种分布既广泛而又相对集中的特点，既便于各地兴办中、小型石墨企业，也为集中建设大规模石墨生产基地创造了条件。
中国石墨矿产资源的勘查程度较高，保有储量的103处石墨矿产地中，已做过勘探地质工作的14处，做过详查地质工作的57处。做过普查地质工作的32处。其中大、中型矿做过勘探或详查的占81%。在保有储量的矿产地中，已利用的有33处。其中，已利用的晶质石墨矿产地29处。主要分布于黑龙江、山东及内蒙古，其次为河南、湖北、四川、云南及河北等省、自治区，共计保有晶质石墨矿物储量9000万t以上，占全国晶质石墨保有储量的52%。按当前中国晶质石墨工业生产规模与发展水平预计，已利用的晶质石墨矿产地的保有储量，可以满足直至2010年前及以后一段较长时期内晶质石墨工业生产的需要??已利用的隐晶质石墨矿产地有5处。分布于湖南、吉林及陕西。共计保有隐晶质石墨矿石储量近4000万t，占全国隐晶质石墨保有矿石储量的90%。也可以满足2010年前隐晶质石墨工业生产的需求。
供今后选择利用的矿产地有70处。主要为晶质石墨矿，可供利用的矿产地有62处。共计保有晶质石墨矿物储量近8000万t。除少数矿产地由于交通条件差、矿石品位低、石墨片径小、选矿较困难等原因，近期难以利用外，其余近50处共计保有晶质石墨矿物储量7000万t以上的矿产地可供近期选择利用，这些矿产地主要分布于黑龙江、山东、河南、山西、内蒙古、陕西、四川、云南等省、自治区。可供今后选择利用的隐晶质石墨矿产地很少，只有分布于广东、黑龙江及陕西的1处中型矿和7处小型矿，多数由于规模小、品位低、开采条件复杂等原因，近期难以利用。因此，中国隐晶质石墨矿后备产地缺乏。
2矿床时空分布及成矿规律
中国石墨矿床常产出于大地构造隆起区或断裂岩浆带上，较集中的分布于中国的东部环太平洋构造带、康滇-龙门大巴-黄陵、祁连-秦岭-淮阳、天山-阴山以及金沙江-哀牢山5个成矿地带。区域变质型石墨矿床分布于中朝准地台和扬子准地台以及吉黑、秦岭、祁连、华南、三江等褶皱系的隆起区。例如，在佳木斯隆起、胶辽断隆、内蒙古地轴、豫西断隆、山西断隆及康滇地轴等隆起区，分布较多的晶质石墨矿床。规模多为大、中型矿，在黄陵背斜、龙门-大巴台缘褶带、秦岭地轴、淮阳地轴及武夷隆起区，也分布有较多的以中、小型矿为主的晶质石墨矿床。接触变质型隐晶质石墨矿床大多分布于中国东部环太平洋构造带，尤其是郯庐断裂系以东地区，西部某些断裂带也有分布。岩浆热液型晶质石墨矿床则分布于中国西部的一些断裂岩浆带间。
区域变质型石墨矿床含矿岩系的时代从新太古代到早寒武世，其中以新元古代最为重要，北方多为新太古代至新元古代，南方多为新元古代至早寒武世，北方早于南方，其含矿层位有华北的桑干群、胶东的粉子山群、豫西的太华群、龙门-大巴山的火地垭群、黄陵背斜的崆岭群、康滇地轴的昆阳群、南天山的库尔勒群和兴凯湖的麻山群、武夷山的建瓯群及罗峰溪群等变质岩系，接触变质型隐晶质石墨矿床含矿岩系的时代从晚古生代石炭纪、二叠纪至中生代侏罗纪。其中最重要的是晚二叠世及早侏罗世和晚侏罗世，北方以晚、早侏罗世及石炭纪的较多，南方以二叠纪为主，其主要含矿层位北方有石盒子组、二道梁子组、鸡西群，南方有斗岭组、龙潭组及梨山组等煤系地层，产生接触变质作用的岩浆热源体的侵入时代大多为印支期-燕山期。但北方也有的为海西期，岩浆热液型晶质石墨矿床的形成则多与海西期的中、酸性岩浆岩的侵入有关。
中国石墨矿床的成矿作用发生于一定的大地构造发展阶段，有三个重要的成矿期，包括一次接触变质及岩浆热液成矿期和两次区域变质成矿期。
2.1接触变质及岩浆热液成矿期
该期时代为印支期-喜马拉雅期，属于海西-燕山构造旋回。成矿作用发生于古欧亚大陆基本形成至开始部分解体，滨太平洋及特提斯喜马拉雅构造强烈活动阶段。在中国东部环太平洋构造域等地，由中酸性岩体侵入含煤地层引起接触变质作用，煤层变质形成隐晶质石墨矿床，而在新疆、西藏等一些地方，由于与中、酸性岩体活动有关的岩浆热液作用，形成成因独特的晶质石墨矿床。
2.2区域变质第Ⅱ成矿期
该期时代为扬子-加里东期，属于扬子-加里东构造旋回。成矿作用发生于中国地台基本形成并开始解体的早期阶段，多见于褶皱隆起区，如佳木斯隆起、哀牢山褶皱带、金沙江褶皱带、武夷山褶皱区，云开大山褶皱区等地，以麻山群、昆阳群、罗峰溪群、陀烈群等为代表，由于区域变质作用形成晶质石墨矿床。
2.3区域变质第Ⅰ成矿期
该期时代为中条期以前，属于中条旋回以前的构造旋回。成矿作用发生于中国地台逐步形成阶段的陆核区及地台发展过程中的一些残块，如河淮、鄂尔多斯、武当-淮阳地盾、黄陵背斜古基底、祁连中间隆起区等地，以桑干群、粉子山群、太华群、登封群、三道洼群、崆岭群为代表，由于区域变质作用形成晶质石墨矿床。
3矿床类型
我国已知的具有工业价值的石墨矿床按其成因可分为??区域变质型石墨矿床、接触变质型石墨矿床及岩浆热液型石墨矿床三种类型。其中以区域变质型晶质石墨矿床最多。其次为接触变质型隐晶质石墨矿床，岩浆热液型晶质石墨矿床较少。
3.1区域变质型石墨矿床
此类型矿床占中国已知石墨矿床的84%，储量占石墨探明储量的77%，是中国石墨矿床中主要的工业类型。矿床赋存于前寒武纪的中、深变质岩系中。主要岩性有片麻岩、片岩、透辉岩、大理岩、变粒岩、石英岩、斜长角闪岩等，原岩建造多属粘土岩、碳酸盐岩、基性火山岩、沉积于近陆源浅海区，石墨矿层往往赋存在其上部富碳酸盐部位，含矿岩系的变质程度普遍达到角闪岩相至麻粒岩相。矿床褶皱、断裂构造发育，常伴有晚期花岗岩、伟晶岩类侵入。混合岩化作用普遍，多期变质作用叠加影响较明显。矿体受沉积变质作用控制，有一定的层位，产状多与围岩产状一致，呈层状、似层状或透镜状，长度一般为几十至数百米，有的可达千米以上，倾角陡—中等。一个矿床中一般有多层矿体，常受断层或岩体的破坏而使矿体形态复杂化。常见的矿石类型有石墨片麻岩和石墨片岩，其次为石墨透辉岩，少数矿床有石墨变粒岩、石墨混合岩及石墨大理岩等。矿石中与石墨共生的矿物多达30余种，主要有长石、石英、云母、方解石、白云石，含多种变质矿物如透辉石、透闪石、红柱石、夕线石、石榴子石、黝帘石、蛇纹石、金云母等，伴生有黄铁矿、金红石、钒云母、钒榴石等。石墨呈鳞片状结晶，聚片状或星散状较均匀分布，具定向构造或浸染构造。石墨鳞片片径0.1mm至数毫米不等，混合岩化作用常使石墨粗化或相对富集。矿石品位一般不高，固定碳含量低的为3-10%，较高的为10-16%，有的可达30%以上。矿石的可选性好，精矿质量也好。由于原岩沉积环境还原条件良好，含矿建造中常富含硫、钛、钒、磷物质，有的矿床中伴生的金红石、黄铁矿及钒等可供综合回收利用。矿床规模多为中—大型。属于此类型的矿床有??黑龙江鸡西、柳毛，山东莱西南墅及北墅，内蒙古兴和，湖北宜昌三岔垭等石墨矿床。
3.2接触变质型石墨矿床
此类型矿床占中国已知石墨矿床的14%，储量占石墨探明储量的22%，是中国石墨矿床中较主要的工业类型。此类矿床是由于岩体侵入煤系地层引起煤层接触变质而成。侵入岩体一般为酸性或中、酸性花岗岩、闪长岩，岩体常沿背斜轴部或倾伏端等构造有利部位侵入，上有盖层，封闭条件良好。受变质的煤层一般为优质无烟煤，煤岩性质多属镜煤质亮煤类型。接触变质晕宽一般可达2-3km，含煤岩系原岩为粘土质岩、砂岩、碳酸盐岩等，变质成为板岩、千枚岩、片岩、大理岩等，以板岩最为广泛，变质程度一般为绿片岩相或角闪岩相。无烟煤变质为隐晶质石墨，从接触带向外渐次出现石墨—半石墨—无烟煤的渐变过渡带。矿体呈层状、似层状、带状及透镜状分布，长度几百米至数千米，常见多层矿体，单层厚度几十厘米至数米，有的可达十余米，一般为1-3m，倾角有的陡，有的呈缓倾斜。由于矿床多生成于褶皱、断裂发育且有岩体侵入的地质环境中，矿体形态一般复杂。矿石自然类型可分软质、硬质两种。矿石外观呈土状、致密块状，由隐晶、微晶及细晶石墨鳞片构成集合体，以隐晶石墨为主，共生矿物有石英、粘土矿物、黄铁矿及红柱石、堇青石、夕线石、黑云母等。矿石品位一般较高，固定碳含量多为60-80%，高者可达 90%以上，少数矿床低于60%。矿石精选困难，一般手选加工后可提供工业利用。矿床规模以中、小型为主。属于此类型的矿床有，湖南郴州鲁塘、吉林磐石烟筒山等石墨矿床。
3.3岩浆热液型石墨矿床
此类型矿床较为少见，仅占中国已知石墨矿床的2%，储量占石墨探明储量的1%，目前只在中国西部新疆、西藏等地有所发现。与岩浆有关的石墨矿床见于新疆奇台等地，产于花岗岩的接触带，矿体即为含石墨花岗岩，常成群分布，呈透镜状、囊状，形态与产状都较复杂，单矿体直径长十至数百米，厚度几十至 200m，石墨呈团块状或鳞片状分布于花岗岩中，矿石品位3-6%，矿床规模一般为中、小型。与热液有关的石墨矿可见于新疆托克布拉克等地，石墨产于库尔勒群下部大理岩与花岗伟晶岩的节理裂隙中，规模小、品位低，目前尚未探明具有工业价值的矿床。
4典型矿床-黑龙江省鸡西市柳毛石墨矿
该矿床为区域变质型晶质石墨矿床，位于佳木斯隆起区南部麻山石墨含矿带的东端。麻山一带是一个主要由近东西向的复向斜和逆冲断裂组成的构造区，以后又被北西及北东向断裂支解为一系列叠瓦式断块。含矿层位麻山群逆冲隆起，大面积分布于林口-鸡西-光义一带。整个麻山群普遍含石墨，共有12个石墨层，众多的矿点星罗棋布于鸡西，土顶子、黄汪沟、西麻山、石场、和平、余庆、中三阳、龙爪及光义等地构成一个规模巨大的麻山含矿带，是中国已知的最大的石墨产区。柳毛石墨矿是麻山含矿带中规模特大的矿床，处于八面通台凸北东端，密敦断裂北西侧龙山复向斜北东断块隆起区中，矿区分布元古宇麻山群的西麻山组和龙山村组中—深变质岩系。矿体赋存在下部西麻山组中，其主要岩性??下部为石榴球斑条带混合岩夹石榴堇青片麻岩，二辉斜长片麻岩和石英钾长交代岩，大理岩及混合岩化石墨透辉斜长片麻岩等??上部以混合岩化石墨透辉斜长片麻岩、石墨夕线斜长片麻岩为主，夹石墨石英片岩、变粒岩、混合岩等，是区内的主要含矿层位。矿区内褶皱和断裂构造发育，大西沟复向斜轴向50-60°，由3个次级向斜和1个次级背斜组成，走向断裂和横断裂规模较大，对地层和矿体有控制作用，岩浆岩则以小脉岩穿插为主。
矿体分布在西麻山组上部含矿变质层位中，各矿层组成宽600-1000m的矿带，主要分布在大西沟复向斜构造的北西翼，走向50-60°，倾向南东，倾角45-60°。由于褶皱、断裂对矿层的影响，矿区划分为站前、郎家沟及大西沟3个矿段，共有工业矿体56个。其中大西沟矿段的矿体最为集中，规模也最大，分布有大、小矿体44个。单矿体平均厚度11-27m，呈层状、楔状及透镜状，常见膨胀、收缩、分叉及断裂切割现象，厚度变化系数为64%，长度300-1600m，斜深200-800m，倾角40-60°。矿石自然类型有钒榴石墨矿、夕线石墨矿、石英石墨矿、钙质石墨矿等。与石墨共生的矿物有，钒榴石、金红石、石榴子石、夕线石、榍石、透辉石、石英、方解石、钛铁矿等。矿石化学成分为，固定碳10.32%，品位变化系数33%，TiO2：0.047%、V2O5：0.17、Fe2O3：5.69%、S：1.35%。矿石可选性好，精矿品位可达90%。矿区矿石平均风化深度33.56m，风化矿石的硬度低，含硫量降至0.35%，更有利于采选。
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