石墨资源现状及中国石墨矿床分布

王 力，樊俊雷，冯杨伟

(1.陕西煤田地质勘查研究院有限公司，西安 710021；2.中国地质调查局西安地质调查中心，西安 710054)

石墨资源现状及中国石墨矿床分布

王 力1，樊俊雷1，冯杨伟2

(1.陕西煤田地质勘查研究院有限公司，西安 710021；2.中国地质调查局西安地质调查中心，西安 710054)

对世界石墨矿产资源现状进行了初步概括，并对中国石墨矿床的成因类型、赋矿层位、变质时代、地理分布以及大地构造背景等特征进行了总结归纳。石墨是具有战略价值的非金属矿产。中国石墨矿产储量大、产量高、品种全，是世界石墨供应大国。中国石墨资源分布具有“分布广泛、东多西少、个别富集”的特点。中国石墨矿产类型包括区域变质型、接触变质型和岩浆热液型三类。区域变质型矿床分布广、规模大，以产出晶质石墨为主，是最重要的石墨矿产类型；接触变质型矿床品位高但规模较小，以产出隐晶质石墨为主；岩浆热液型矿床分布较少，多分布于新疆地区。中国石墨矿产勘探前景广阔，佳木斯地块南北两缘、华北板块北缘及东缘是目前石墨找矿突破潜力最大的区域。建议重视古老变质岩区的基础地质研究，开展成矿潜力区的多方法综合研究，加快勘查技术创新，以推动石墨找矿新突破。

石墨；资源分布；矿床类型；典型矿床；勘探前景

0 引言

石墨是碳元素的单质之一，俗称“黑铅”，呈钢灰色、黑色，具半金属光泽，有滑感，易污手。石墨不仅在冶金、机械、电子、航天等众多关乎国计民生的工业领域用途广泛，同时是军工与现代材料工业及高、新、尖技术发展中至关重要的非金属矿产。随着石墨烯戴着2010年度诺贝尔物理学奖的王冠入选欧盟“未来新兴旗舰技术项目”，石墨一跃成为当今炙手可热的重大战略资源[1]。根据地质成因和结晶形态的差异，石墨矿石一般分为晶质(鳞片状)和隐晶质(土状)石墨矿石两大类，晶质石墨又分为鳞片状和致密块状两种。晶质石墨由于其可浮性、润滑性、可塑性比其它类型石墨优越，因而具有更高的经济和工业价值。中国是石墨资源大国。通过分析国内外石墨资源现状、初步总结我国石墨矿产分布特征，力求开拓石墨矿产勘探新局面，服务中国社会经济发展。

1 石墨资源现状

1.1 世界

据美国地质调查局数据，截至2013年，全球己探明的天然石墨储量约1.3亿t[2]。石墨矿产在多个国家均有发现，但可供工业利用的石墨矿床仅集中于少数国家。

美国地质调查局的数据显示，中国、印度、巴西、朝鲜以及加拿大五个国家的石墨产量占据了世界石墨生产95%以上的市场[3]。由于实际生产远远大于USGS的统计数据，中国石墨产量直接决定着世界石墨的产出(表1)。

从石墨矿石种类来看，中国、乌克兰、斯里兰卡、马达加斯加、巴西等国是晶质石墨矿床的主要产出国，其中马达加斯加盛产大鳞片石墨，斯里兰卡盛产高品位的致密块状石墨，隐晶质石墨矿床主要分布于印度、韩国、墨西哥、奥地利、中国等地[4]。多数国家只产出某一类石墨矿产，中国是少数几个石墨矿产种类齐全的国家之一。

表1 2006-2012年世界主要石墨生产国产量统计[3]Table 1 Output statistics of main graphite producing countries during 2006～2012 (unit: ten thousand tons) [3] /万t

数据来源：USGS

从石墨资源消费来看，日本、美国、德国、英国和韩国等发达国家是世界石墨消费量最大的国家[5]。消费领域集中在耐火材料(26%)，铸造(15%)，润滑剂(14%)，制动衬片(13%)，铅笔(7%)，电池材料、柔性石墨、等静压石墨、石墨乳等其它材料(25%)[6]。

1.2 中国

中国石墨资源丰富，总保有量多年居世界之首。2014年统计显示，我国已探明晶质石墨基础储量达5 749万t，隐晶质石墨储量为2 166万t[7]。2016年国土资源部最新数据显示，我国“十二五”期间新发现石墨矿产地17处，其中大型矿产地12处；晶质石墨保有的资源储量(矿物量)从2010年的1.85亿t增长到2015年的2.6亿t[8]。晶质石墨矿的规模以大、中型矿居多，占矿产地总数的70%(大型矿占26%、中型矿占44%)，全国晶质石墨保有矿物储量约88%集中分布于大型矿中[4]。

目前已发现全国25个省、市、自治区有石墨矿点。石墨资源分布呈现“分布广泛、东多西少、个别富集”的特征(图1)。晶质石墨主要分布于黑龙江、内蒙古、山西、四川、山东五省，保有储量占全国80%以上，黑龙江和内蒙古晶质石墨储量最多；隐晶质石墨主要分布于内蒙古、湖南两省[2,9-10]。

2 中国石墨矿床分布特征

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、接触变质型及岩浆热液型石墨矿床三种类型，其中晶质石墨矿床以区域变质型为主，接触变质型以隐晶质石墨矿床为主，岩浆热液型晶质石墨矿床较少(表2，图2)。

2.1 区域变质型矿床分布

中国区域变质型石墨矿床含矿地层普遍比较古老，并且经历了较为强烈的区域变质作用。石墨矿床的原岩多为海相陆源沉积建造，包括碳质黏土岩、碎屑岩、碳酸盐建造及中基性火山岩。含矿岩石多经过中—深程度的变质作用，形成变粒岩、片麻岩、片岩、大理岩、透辉岩等。

(a)晶质石墨储量; (b) 隐晶质石墨储量图1 2015年中国各省(自治区)石墨产地资源储量分布(据文献[2]修改)Figure 1 Provincial (autonomous regional) graphite producing area resources and reserves distribution in 2015 (after[2], modified)

表2 中国石墨矿床主要类型[10-11]Table 2 Main types of graphite deposit in China[10-11]

1扬子地台；2 华夏板块；3 佳木斯地块；4 华北地台；5 秦祁昆-大别造山带；6 断裂；7典型石墨矿床产地；8 区域变质型；9 接触变质型；10 岩浆热液型；11 大型矿床；12 中型矿床；13 小型矿床图2 中国主要石墨资源分布图(据文献[2]修改)Figure 2 Main graphite resources distribution in China (after[2], modified)

区域变质型石墨矿床中，石墨赋矿层的沉积时代从新太古代一直延续到寒武纪[12]。元古界孔兹岩系在中国古老板块中较为发育，是区域变质型石墨矿床最重要的赋矿层位，含矿地层包括胶东的粉子山群、辽东的辽河群、吉南的集安群、晋冀的桑干群、黑龙江的麻山群、内蒙的集宁群、豫西及陕西部分地区的太华群、鄂西的崆岭群、福建的麻源群、川北的火地垭群以及川、滇交界的普登群等[13]。中条期、晋宁期和加里东期是中国石墨矿床主要的变质时代，正是在这些范围广泛、多期次且不同程度的变质作用影响下，这些古老且富有机质的沉积地层形成了众多规模巨大、储量丰富的大型矿床，尤其是价值巨大的晶质石墨矿床[14-16](表3)。

在地理分布上，区域变质型石墨矿床集中于黑龙江、山东、内蒙古、河南以及陕西等省份，而从大地构造背景上来看，区域变质型石墨矿床集中分布于古老地块隆起区及其周缘。黑龙江鸡西柳毛和萝北云山特大型石墨矿床分别位于佳木斯地块的南缘和北缘；内蒙古兴和、山东南墅特大型石墨矿床分别位于华北地台的北缘和东缘，在华北地台南缘还分布有河南鲁山背孜等一系列矿床；在扬子地台的西缘和北缘分布有四川攀枝花中坝、湖北宜昌三岔娅等典型矿床[2,12,17]。

表3 中国典型区域变质型石墨矿床地质特征Table 3 Typical regional metamorphic type graphite deposit geological features in China

2.2 接触变质型矿床分布

接触变质型石墨矿床是我国第二类重要的矿床类型，矿床规模以中、小型为主。该类石墨矿床原岩为富有机质的泥页岩或者含煤地层。在岩浆侵入形成的接触变质晕内，原岩变质为各种板岩、千枚岩及变质砂页岩；同时富有机质组分在岩浆侵入过程中，经过高温低压变质作用形成高品位的隐晶质石墨矿床。

接触变质型石墨矿床的赋矿地层沉积时代主要为石炭纪、二叠纪[18]。变质时代主要为燕山期[19]。

在地理分布上，接触变质型石墨矿床集中于内蒙古、湖南、广东以及吉林等省份，而从大地构造背景上来看，接触变质型石墨矿床主要分布在中国东部活动大陆边缘地区，一般形成于早期挤压—中酸性岩浆活动阶段。由于变质持续时间相对较短，变质条件为高温低压，变质程度相对较低，所形成的石墨多数为隐晶质[18,20]。代表性矿床为湖南郴州鲁塘、吉林磐石烟筒山、吉林延边等石墨矿床。

2.3 岩浆热液型矿床分布

岩浆热液型石墨矿床在我国较为少见，目前仅在新疆等地有所发现，其中以苏吉泉石墨矿床最为典型，矿床产于花岗岩接触带中。新疆托克布拉克等地也见有岩浆热液形成的石墨，产于库尔勒群下部大理岩与花岗伟晶岩的节理裂隙中，规模和品位均较低，工业价值需进一步探明[10]。

3 中国典型石墨矿床

3.1 柳毛石墨矿

柳毛超大型石墨矿位于黑龙江省鸡西市，是我国著名的三大晶质石墨矿产地之一，地处佳木斯隆起南部，属沉积变质型晶质石墨矿床。其成矿原岩为一套富含有机质成分的浅海陆源火山碎屑—碳酸盐建造，含矿岩系主要为新太古界麻山群西麻山组石墨片岩、石墨片麻岩及石墨石英片岩，变质级别为麻粒岩相—角闪岩相[21]。矿体多呈层状、似层状、透镜状或带状产出，固定碳平均品位4%～16%，最高可达30%，累计探明储量和资源量达2 954万t[22-23]。

3.2 南墅石墨矿

南墅石墨矿床位于山东省莱西市，地处华北板块东缘栖霞复背斜南翼，同样属沉积变质型晶质石墨矿床。其成矿原岩为基性火山岩—炭质黏土岩—碳酸盐岩建造，含矿岩系为古元古界荆山群陡崖组的石墨黑云斜长片麻岩、透闪透辉岩，变质级别达麻粒岩相—角闪岩相[24]。矿体呈似层状或透镜状产出，固定碳平均含量为3.94%～5.57 %，累计探明资源储量约1 000万t，属大型矿床[2]。

3.3 鲁塘石墨矿

鲁塘石墨矿床位于湖南省郴州市，构造位置为粤桂湘赣褶皱带骑田岭褶皱区鲁塘复向斜东翼，骑田岭花岗岩体西侧，属于接触变质型石墨矿床[18]。其赋矿地层为二叠系龙潭组，在中生代燕山期骑田岭花岗岩多期接触变质作用下，岩体西侧外接触带宽约900m的煤变质为石墨，在此高温低压变质条件下形成矿体形态复杂的隐晶质石墨矿床。受强烈塑性变形影响，矿体厚度、产状及品位变化较大，固定碳含量为75%～80%，探明资源储量950万t，为大型矿床[2,25]。

3.4 苏吉泉石墨矿

苏吉泉石墨矿位于新疆奇台县，该地区地处准格尔地块与东准格尔海西褶皱带之间的克拉美里断裂带北侧，断裂及褶皱变形强烈，岩浆活动期次较多[26]。岩浆在侵入过程中同化了石炭纪中富有机质的岩石，地层中的有机质在高温高压作用下发生变质形成石墨，石墨矿体主要赋存于花岗角闪岩与后期侵入的黑云母花岗岩接触带附近的含石墨浑染花岗岩中，矿体多为不规则透镜体，平面上为短轴或近似等轴状，石墨矿石具球状特征构造[27]。苏吉泉石墨矿属典型的岩浆热液型矿床，固定碳含量为2.5%～10%，探明资源储量15万t，为小型矿床[2,28]。

4 前景展望

中国石墨矿产资源丰富，种类齐全，分布广泛，勘探前景广阔。以往的勘探实践证明，大型石墨矿床，尤其是晶质石墨矿床集中分布于新太古代—早寒武世中深变质岩系层位，赋矿岩性包括各类含石墨片岩、片麻岩、变粒岩、麻粒岩及大理岩等。佳木斯地块南北两缘、华北板块北缘及东缘是目前石墨找矿突破潜力最大的区域。加强古老变质岩区的基础地质研究，对地质条件较好、成矿潜力较大的地区应注重其含有机质地层的含矿性评价工作，利用地质与地球物理、地球化学等方法相互印证、综合研究，加快石墨矿产勘查技术不断创新，尽早实现更大找矿突破。

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Graphite Resources Status Quo and Distribution of Graphite Deposits in China

Wang Li1, Fan Junlei1and Feng Yangwei2

(1.Shaanxi Coal Geological Exploration Research Institute Co.Ltd., Xi’an, Shaanxi 710021;2.Xi’an Center of Geological Survey, CGS, Xi’an, Shaanxi 710054)

The paper has preliminarily summarized the world graphite resources status quo and summed up graphite deposit genetic type, hosting horizon, metamorphic age, geographical distribution and geotectonic setting in China. Graphite is a nonmetallic mineral with strategic value; the Chinese graphite deposits have large reserves, high yields and wide variety, thus a leading supplier in the world. The graphite resources distribution in the country has features of “wide distribution, abundant east and less west, individually enriched”. The metamorphic type of Chinese graphite minerals has regional, contact and magmatic hydrothermal types. The regional metamorphic deposits are widely distributed and large scaled, mainly crystalline graphite, thus the most important graphite deposit type; contact metamorphic deposits have high grade, but small scale, mainly cryptocrystalline graphite; magmatic hydrothermal metamorphic deposits are less distributed, mainly in the Xinjiang area. The graphite deposits in China have bright exploration prospect; both south and north margins of the Jiamusi land mass, north and east margins of the North China Plate are the largest potential areas for graphite prospecting breakthrough at present. It is suggested that should pay attention to basic geological study in old metamorphic rock areas; carry out multi-method integrated researches on mineralization potential areas; speed up exploration technological innovation to push forward graphite prospecting new breakthrough.

graphite; resources distribution; mineral deposit type; typical mineral deposit; exploration prospect

10.3969/j.issn.1674-1803.2017.07.02

1674-1803(2017)07-0005-05

陕西省地质勘查基金项目《陕西省城固县双溪一带金多金属矿预查》(项目编号：61201304188)、国家自然科学青年基金项目《岩浆热侵位对煤变质型石墨富集成矿的控制——以西秦岭凤县隐晶质石墨矿为例》(项目编号：41502081)联合资助。

王 力(1986—)，男，2013年硕士研究生毕业于西北大学地质学系矿物学、岩石学、矿床学专业，工程师，主要从事固体矿产资源勘探工作，

2017-04-01

责任编辑：宋博辇

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