江西贛東地區(qū)礦床地質(zhì)特征及成礦規(guī)律研究

姜 平，丁志剛，劉玉波

（江西省核工業(yè)地質(zhì)局二六五大隊，江西 鷹潭 335001）

1 緒論

石墨為傳統(tǒng)工業(yè)以及戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展所必不可少的礦物原料，因其獨特的性質(zhì)，在科技工程方面應(yīng)用較為廣泛。天然石墨更是被歐美國家列為嚴(yán)禁開采以及技術(shù)出口的重要戰(zhàn)略資源。在我國，石墨屬于優(yōu)勢礦產(chǎn)資源，其產(chǎn)量以及出口量居世界市場的主導(dǎo)地位，然而出口與進(jìn)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(chǎn)品；但進(jìn)口的主要為高、精、尖工藝產(chǎn)品。根據(jù)國際石墨市場的分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)晶質(zhì)石墨供應(yīng)量還將持續(xù)增加，大鱗片晶質(zhì)石墨仍存在較大缺口[1-3]。

石昌石墨礦區(qū)有主礦層一個，經(jīng)浮選試驗所得石墨精礦固定碳品位達(dá)83.77%～89.50%，其回收率為85.23%。隨著江西省投資環(huán)境的改善和境外、省外資金的進(jìn)入，晶質(zhì)石墨的市場需求擴(kuò)大，開發(fā)金溪縣峽山和資溪縣石昌石墨礦的條件已經(jīng)具備，其將帶動地方的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，增加社會效益，使其具有更加廣闊的發(fā)展前景[4，5]。

2 區(qū)域地質(zhì)概況

區(qū)域內(nèi)出露地層主要為新元古界南華—震旦系海相沉積碎屑巖，經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用形成炭質(zhì)板巖，變質(zhì)砂巖、石墨炭質(zhì)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(zhì)、鈣質(zhì)、硅質(zhì)、炭質(zhì)及含磷結(jié)核的沉積巖，經(jīng)區(qū)域變質(zhì)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(jié)凝灰?guī)r火山噴發(fā)巖系及凝灰質(zhì)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(qū)區(qū)域地質(zhì)圖

區(qū)域大型褶皺構(gòu)造發(fā)育于加里東期的變質(zhì)結(jié)晶基底之中。由于基底地層自早古生代寒武系結(jié)束沉積產(chǎn)生褶皺回返以來，經(jīng)歷多期構(gòu)造運動，多期褶皺迭加形成重褶，褶皺變形對區(qū)域內(nèi)石墨礦層形態(tài)產(chǎn)生了重要影響。褶皺主要有東崗山背斜、石昌向斜。

區(qū)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(xiàn)，延伸數(shù)十公里，控制了中生代火山盆地沉積。

區(qū)域巖漿巖活動強(qiáng)烈，巖漿侵入活動主要發(fā)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(fā)為主，形成較大范圍的流紋巖、流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r等。

區(qū)域內(nèi)礦產(chǎn)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(zhì)特征

3.1 地層

礦區(qū)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(qū)中部區(qū)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(chǎn)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(fā)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(wěn)定，導(dǎo)致其厚度沿走向和傾向上均不穩(wěn)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(jié)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(xiàn)長石英片巖和石英巖，巖石片理發(fā)育。石墨石英片巖在厚度上產(chǎn)生穩(wěn)定的變化，呈現(xiàn)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(gòu)造

礦區(qū)構(gòu)造較簡單，以褶皺構(gòu)造為主，褶皺主要表現(xiàn)為地層有褶曲現(xiàn)象，褶曲產(chǎn)狀北東約40°～60°，南西約50° ～70°。

礦區(qū)內(nèi)有一條平推斷層F1，在區(qū)內(nèi)出露長約340m，為區(qū)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(nèi)見有花崗巖或硅化脈充填膠結(jié)破碎帶。該斷裂構(gòu)造切割了加里東期花崗巖、燕山期花崗斑巖。該構(gòu)造距石墨礦層約400m，對石墨礦層影響不大。

3.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)部巖漿活動劇烈，礦區(qū)內(nèi)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(qū)巖漿巖的73.6%左右，與車坎山巖體有著密切聯(lián)系。

巖石呈巖株狀產(chǎn)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(chǎn)生角巖化），又有滲透交代特征（圍巖產(chǎn)生混合巖化），混合花崗巖與圍巖界線不清，巖性呈過渡狀態(tài)。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(zhì)礦物。巖體對礦體石墨重結(jié)晶提供了相對有利條件，但同時又對礦體的形態(tài)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成了較大破壞。巖體致礦體沿傾向不連續(xù)，在礦體內(nèi)巖脈發(fā)育，致礦體內(nèi)部夾石發(fā)育。

3.4 變質(zhì)作用

礦區(qū)內(nèi)變質(zhì)作用十分強(qiáng)烈，變質(zhì)巖分布廣泛，且以區(qū)域變質(zhì)作用為主。變質(zhì)巖的主體包含層狀片麻巖、片巖兩類。礦物形態(tài)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(zhì)形成的礦物特征。礦區(qū)在區(qū)域變質(zhì)作用的同時局部出現(xiàn)混合巖化作用和變質(zhì)分異作用，表現(xiàn)為局部地段變質(zhì)程度加深，此作用對石墨的重結(jié)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(qū)圍巖存在蝕變發(fā)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?zé)釟饨淮⒃朴r化、綠泥石化、黃鐵礦化等。根據(jù)本礦區(qū)研究發(fā)現(xiàn)，其中以巖漿期的鉀化和期后熱液作用產(chǎn)生的云英巖化對石墨的重結(jié)晶長大關(guān)系密切。

3.6 賦礦層位及礦化特征

區(qū)內(nèi)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(jié)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(chǎn)狀基本一致，主要為層狀、似層狀。

4 礦體地質(zhì)

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(chǎn)出為層狀與似層狀，產(chǎn)狀220°至240°，∠35°-89°，與地層產(chǎn)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(zhì)量

4.2.1 結(jié)構(gòu)與構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)主要分為鱗片變晶結(jié)構(gòu)與花崗鱗片變晶結(jié)構(gòu)。

花崗鱗片變晶結(jié)構(gòu)：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(gòu)造[6，7]。以石英為主的粒狀礦物則呈現(xiàn)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(jié)構(gòu)：巖石中大量細(xì)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(xì)小的不規(guī)則顆粒狀、少量的伸長柱狀，大小較不均勻，粒徑0.05mm～0.5mm，細(xì)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(xiàn)為半自形板狀以及鱗片狀。

礦石的主要構(gòu)造為片狀構(gòu)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(jié)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(xiàn)象。采礦目的產(chǎn)物為石墨，主要礦產(chǎn)物為白云母和石英，微量礦產(chǎn)物為炭質(zhì)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(qū)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(jīng)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(xiàn)為細(xì)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(jié)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(dá)0.5mm。根據(jù)石墨與各個共生礦物的相互作用關(guān)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(chǎn)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(xiàn)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(shù)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(guān)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(tǒng)計：結(jié)合偏光顯微鏡觀察及初步統(tǒng)計，上述兩種形式產(chǎn)出的石墨所占的比例大約為85：15，即獨立產(chǎn)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(jìn)行石墨片度測定，結(jié)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(xué)成分

對礦石組分進(jìn)行分析，其詳細(xì)成分如下表4：

表4 礦石多元素分析結(jié)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(dá)到富集碳礦物的目的。

4.2.4 礦石類型

產(chǎn)出礦石的類型屬于鱗片狀晶質(zhì)石墨礦。但根據(jù)礦物的結(jié)構(gòu)構(gòu)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(guī)律主要與花崗巖體的侵入關(guān)系密切，其產(chǎn)出相態(tài)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(zhì)石墨礦床主要源于礦區(qū)內(nèi)部的區(qū)域變質(zhì)。南華-震旦紀(jì)晚世及早寒武世，本詳查區(qū)處于近古陸海灣淺水區(qū)，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(huán)境交替的海盆。水體中的生物大量死亡沉積，有機(jī)質(zhì)大量聚集和堆積。后由于強(qiáng)烈的造山褶皺運動，產(chǎn)生了強(qiáng)烈區(qū)域變質(zhì)作用和深成侵入交代的巖漿作用，這極有利于有機(jī)碳轉(zhuǎn)化為晶質(zhì)石墨。

褶皺構(gòu)造運動強(qiáng)烈和變質(zhì)程度越深，越有利于粗鱗片石墨的重結(jié)晶富集。

5 結(jié)論

5.1 礦床成礦規(guī)律分析

本礦區(qū)為區(qū)域變質(zhì)形成的鱗片狀晶質(zhì)石墨礦床，區(qū)內(nèi)巖石變質(zhì)多數(shù)為區(qū)域變質(zhì)，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(guī)模為中型，本礦床具層控特征。礦區(qū)礦層呈單斜構(gòu)造，礦層沿走向及傾向較穩(wěn)定。礦區(qū)斷層發(fā)育一般，對礦層僅有較小影響。巖漿巖活動強(qiáng)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(chǎn)生擠壓，具有較強(qiáng)的破壞。圍巖蝕變發(fā)育，以巖漿期的鉀化和期后熱液作用產(chǎn)生的云英巖化對石墨的重結(jié)晶長大關(guān)系密切。

5.2 幾點認(rèn)識

（1）資溪縣石昌石墨礦床為區(qū)域變質(zhì)形成的鱗片狀晶質(zhì)石墨礦床，區(qū)內(nèi)發(fā)育的變質(zhì)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(qū)巖漿巖活動強(qiáng)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(chǎn)生擠壓破壞作用。礦床圍巖蝕變發(fā)育，以巖漿期的鉀化和期后熱液作用產(chǎn)生的云英巖化對石墨礦成礦作用關(guān)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(qū)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(qū)域變質(zhì)作用強(qiáng)烈，具備石墨資源成礦的良好地質(zhì)條件。研究表明研究區(qū)具備優(yōu)質(zhì)高純度石墨礦的良好成礦條件，在此開展地質(zhì)找礦工作具有良好的前景。