攀枝花三大湾地区岩浆岩对石墨矿质量的影响

王林

中国建筑材料工业地质勘查中心四川总队

攀枝花三大湾地区岩浆岩对石墨矿质量的影响

王林

中国建筑材料工业地质勘查中心四川总队

随着石墨矿的工业用途越来越广，归属于国家“战略性”矿产行列。但是不同的石墨矿质量其用途也受到限制，经济价值更是相差巨大。本文罗列了石墨矿石的工业类型，讨论了石墨矿质量好坏的评判依据。通过对攀枝花三大湾地区岩浆岩特征的分析，以及不同矿体的矿石特征对比，最后得出了岩浆岩对石墨矿质量影响的结论，对于在该区寻找更好品质的石墨矿体提供了参考。

石墨矿；质量；岩浆岩；三大湾

1 前言

石墨由于特殊的结构而具有耐高温性、抗热震性、导电性、润滑性、化学稳定性以及可塑性等众多特性，广泛的应用在冶金、机械、化学、电气等众多工业领域中。我国石墨资源较为丰富，据美国地质调查局数据，截至2013年，全球已探明的天然石墨储量约1.3亿吨，其中，中国储量约为5500万吨，占全球的42%，主要为晶质石墨[1]。然而，石墨的用途主要决定于它的结晶程度，不同的石墨矿物类型其用途不同，经济价值更有天壤之别。为此，本文以三大湾地区石墨矿为研究对象，探讨该地区岩浆岩对石墨矿质量的影响，为今后在攀枝花石墨矿集区寻找高品质的石墨矿提供参考。

2 石墨矿石工业类型的划分

石墨的工艺性能及用途主要决定于其结晶程度，据此，工业上将石墨矿石分为晶质（鳞片状）石墨矿石和隐晶质（土状）石墨矿石两种类型[2]。

2.1 晶质（鳞片状）石墨矿石

石墨晶体直径大于1μm，呈鳞片状、花岗鳞片变晶结构，片状、片麻状或块状构造，伴生矿物主要有云母、长石、石英、透闪石和石榴子石等。该类矿石含矿母岩主要有片岩、片麻岩以及大理岩等；矿石固定碳含量较低，一般为3%～13.5%，工业上不能直接利用，需经选矿才能获得合符要求的石墨产品，可选性好，矿石中所含各种杂质易于脱除。

2.2 隐晶质（土状）石墨矿石

石墨晶体直径小于1μm，呈微晶的集合体，在电子显微镜下才能见到晶形，具微细鳞片—隐晶质结构，块状或土状构造，伴生矿物常见有石英、方解石等。该类矿石固定碳含量较高，一般为60%～80%，由于石墨粒度太小，选矿效果不好，目前工业上只经手选后磨成粉末直接作为石墨产品，其中的杂质未经脱除，从而影响产品的质量。

3 石墨矿石质量的评判依据

晶质石墨矿石品位较低，需要经选矿后获得石墨产品，然而石墨产品销售价格的高低主要取决于产品的鳞片大小、含碳量高低；石墨产品的鳞片越大、含碳量越高，销售价格就高，反之则低，且高低价格之间差异较大。对于晶质石墨选矿，我国目前主要采用浮选工艺，通过浮选处理后可得固定碳含量为90%～97%的石墨精矿；近年来随着浮选设备、浮选药剂、鳞片保护工艺的创新研究，在选矿过程中对原矿石墨晶体的完整性得到了有效的保护。因此，晶质石墨矿石质量的评判应以固定碳含量高低、鳞片大小作为依据，即：固定碳含量高、鳞片大则质量好，反之则差。

隐晶质石墨矿石原矿固定碳含量高，石墨粒度细，浮选性差，一般通过手选后磨矿直接形成石墨产品；产品中的杂质成分不同而影响其性能的差异，比如含硫、铁等杂质时会影响产品的耐火度和化学稳定性。因此，隐晶质石墨矿石质量的评判应以固定碳高低、主要杂质成分作为依据。

4 三大湾石墨矿体特征

矿区大地构造位置位于扬子陆块（Ⅰ）上扬子古陆块（Ⅱ）康滇基底断隆带（Ⅲ）[3]大田背斜（Ⅳ）的南翼。区内出露地层为前震旦系康定群冷竹关组，为一套低绿片岩—角闪岩相变质岩组；按岩性组合特征可分为上、中、下三段，上段岩性为石英云母片岩、石英千枚岩，中段岩性为含石墨云母石英片岩、含石墨石英千枚岩、云母石英片岩，下段岩性为石英云母片岩、斜长角闪岩；石墨矿体呈似层状、透镜状产出于本组地层的中段，产状与地层产状基本一致。该组地层原岩建造为优地槽相的复理石建造，该建造沉积于近陆源浅海滨海地带，还原条件良好，有机质丰富，为石墨成矿提供了最初的物源；后经晋宁运动的强烈挤压、褶皱，产生区域变质作用形成结晶基地，原岩中的有机碳质则随之运移、富集、变质形成石墨矿体。因此，本矿床成因类型为沉积变质型。

经过地质调查、槽探揭露以及采样分析，在三大湾地区初步发现了4个石墨矿体，编号依次为KT1～KT4（见插图1）。矿体呈似层状或透镜状产出，产状与地层产状一致，倾向132°～160°，倾角47°～81°，受东侧接断山断层的影响，局部产状倒转，各矿体特征见表1。

三大湾地区石墨矿体特征表表1

5 三大湾岩浆岩特征

三大湾地区岩浆岩发育，其特点主要为侵入深度大、分布范围广。按岩浆岩侵入时期及类型可分为晋宁期酸性岩浆岩和华力西期基性岩浆岩。各种特征具体如下：

晋宁期酸性岩浆岩，为黑么花岗岩体，呈岩株状侵位于前震旦系冷竹关变质岩组，大量蚕食围岩地层，在平面上显示为“半包围”形态。黑么花岗岩体主要由斑状二长花岗岩组成，其次含少量英云闪长岩等，岩性变化呈过渡形式，相带界线不明显，无清晰的相带划分。斑状二长花岗岩具似斑状结构，基质具中粒花岗结构，块状构造，部分具流动构造；钾长石斑晶粗大，一般为3～5厘米；斜长石半自形，局部微显环带构造，被钾长石交代，具净边结构；黑云母具副矿物小包体；石英具波状消光。各矿物成份百分含量为钾长石22%～32%、斜长石32%、石英30%、黑云母7%～12%。根据岩体的矿物成份、结构等特征判断，岩体应属中—浅成相侵入体，剥蚀较深，对区内围岩变质程度有影响。

华力西期基性岩浆岩，主要由辉长岩、辉长闪长岩以及辉绿岩等岩体组成，呈脉状沿断裂构造走向侵入于前震旦系冷竹关组地层中。岩石矿物成份为斜长石（45%）、辉石（25%）、角闪石（20%）、绿帘石（5%～8%）、方解石（1%～2%）、铁质（1%）。岩石有明显蚀变，包括绿泥石化、碳酸盐化、绢云母化、钠长石化、绿帘石化，个别见有硫化铜镍矿化。部分岩脉侵入于石墨矿体中，对石墨矿体的形态以及完整性有一定影响。

6 岩浆岩对石墨矿质量影响分析

根据区内岩浆岩特征分析，晋宁期花岗岩体呈岩株状侵入，规模巨大，属中—浅成相侵入体，其侵位时所带来的大量热源对围岩烘烤，甚至混合岩化，使围岩发生热接触变质作用，形成外接触带形成从混合岩—片岩—千枚岩的岩性变化带，加深了外接触带变质岩组围岩的变质程度，进而加深了石墨矿体的变质程度，对石墨矿的质量有直接影响。华力西期基性岩脉侵入规模小，分布范围有限，对围岩影响不大，对石墨矿体的形态及完整性有影响，对其变质程度的影响甚微。

从插图1可以看出，三大湾地区的KT1～KT4四个矿体在空间位置上距离晋宁期黑么花岗岩体最近的应该属KT1矿体，因此该矿体受岩浆岩作用影响程度最大。KT1矿体含矿母岩为含石墨云母石英片岩，显微鳞片粒状变晶结构，片状构造，主要矿物成份为石英（55%）、长石（5%）、绢云母（30%）、石墨（10%），石墨与定向排列的鳞片状绢云母在岩石中呈条纹状分布；其余矿体含矿母岩为含石墨云母石英片岩或含石墨石英千枚岩，KT1矿体含矿母岩变质程度高于或等于其余矿体。

从表1可以看出，KT1矿体矿石平均固定碳含量为4.87%，明显高于KT2～KT4矿体矿石平均固定碳含量，对于同种矿石类型的KT2、KT3矿体来说，KT1矿体矿石品位较高，则其矿石质量较好。对于类似矿石类型的KT1与KT2矿体来说，KT1矿体矿石石墨矿物粒度范围为1.80μm～30.71μm，平均粒度为5.46μm，而KT2矿体矿石石墨矿物粒度范围为1.49μm～24.37μm，平均粒度为5.22μm，无论从粒度值大小的上、下限以及平均值KT1矿体均高于KT2矿体，并且矿石固定碳含量也较高，因此，毫无疑问KT1矿体的矿石质量好于KT2矿体。

7 结论

通过对区内四个石墨矿体的对比可知，KT1矿体距离大型的岩浆岩体最近，其矿石质量也最好，主要为固定碳品位更高，石墨矿物的粒度更大，因此经济价值也更高。对于产生此种现象的原因进行探讨，首先黑么花岗岩体侵入规模巨大，随之带来的热源也很巨大，达到使围岩发生变质甚至混合岩化的温度要求；再次岩体侵入深度较大，热能不易快速散失，岩体可以有足够的时间结晶成粗大的斑晶，围岩同样有足够的时间发生热接触变质作用，其中的石墨矿物在此过程中随片理、裂隙等通道进行运移富集，同时重结晶形成更大粒度的晶体。

综合上述分析，三大湾地区的大型岩浆岩活动对岩体外接触带的石墨矿质量有直接影响，表现为加深矿石的变质程度，提高矿石的固定碳品位，增加石墨矿物晶体粒度，使其质量更优异、工业用途更广、经济价值更高。

[1]李超,王登红,等.中国石墨矿床成矿规律概要[J].矿床地质,2015，34(6):1224.

[2]中华人民共和国国土资源部.DZ/T 0207-2002玻璃硅质原料饰面石材石膏温石棉硅灰石滑石石墨矿产地质勘查规范[S].北京：中国标准出版社，2002.

[3]潘桂棠,肖庆辉,等.中国大地构造单元划分[J].中国地质，2009,36(1)：3～7.