安徽怀宁象山石墨矿床地质特征及找矿方向

李勇，马冬，吴仁飞

（安徽省地质矿产勘查局326地质队，安徽安庆 246003）

0 引言

近年来，石墨在战略性新兴产业如电子通讯、锂离子电池、航空航天、生物医药、环保、新能源等领域应用越来越广泛。石墨消费重心正在从传统产业向战略性新兴产业转移，正因为如此，石墨成为一种备受关注的战略性矿产资源。

我国石墨资源丰富，居世界前列，但资源分布集中度高，晶质石墨资源主要分布在黑龙江、内蒙古、四川、山西、山东等省（区）。安徽省已发现的石墨矿资源偏少，有产地11处［1］，主要为小型矿床和零星资源。

安徽省怀宁县象山石墨矿为近期发现的大型晶质石墨矿床，石墨矿物量大于100万吨，目前项目成果报告已通过安徽省自然资源厅组织的专家评审。

1 区域成矿地质背景及地球物理特征

象山石墨矿区位于长江中下游以铁铜为主的多金属成矿带安庆段，大地构造单元为“下扬子被动陆缘(Ⅲ级),沿江褶断带(Ⅳ级),安庆凹断褶束(V)”。

在V级构造单元“安庆凹断褶束”范围内，怀宁洪镇地区发育比较特殊的构造景观——怀宁洪镇地区的董岭变质核杂岩构造（图1）。本次普查工作区范围位于该变质核杂岩构造区内。

图1 安徽董岭变质核杂岩体构造略图(转引自《安徽沿江地区铜金矿床地质》(1998)［3］)Figure 1.Sketch of the Dongling metamorphic core complex structure in Anhui Province(quoted from Geology of Copper and Gold Deposits along the Yangtze River in Anhui Province,1998[3])

怀宁县洪镇地区的董岭变质核杂岩构造［2］,包括大鞍山-百子山-龙泉岭以西的环带状褶叠层-剥离断层系统以及受制于剥离断层的低硅富铁闪长岩系列和花岗岩体,构成独特的构造系统而有别于外围区域,叠加于印支期构造之上,说明其形成于燕山期。

1.1 地层

查区出露地层（图2）自下而上有志留系（S），泥盆系上统五通组（D3w），二叠系中统栖霞组（P2q）、孤峰组（P2g）、龙潭组（P2l），上统大隆组（P3d），三叠系下统殷坑组（T1y）、和龙山组（T1h）、南陵湖组（T1n），三叠系中统周冲村组（T2zh）、黄马青组（T2h）及第四系（Q4）。

图2 怀宁县象山石墨矿区地质简图Figure 2.Geological sketch of the Xiangshan graphite deposit area,Huining County

1.2 岩浆岩

矿区内分布有金山岩体，位于董岭背斜北东侧弧形岩浆岩带的西端，沿董岭背斜北西翼呈小岩株产出，总体呈40°方向延伸。岩石类型有闪长岩、石英闪长岩与暗色闪长岩，与之接触的地层有殷坑组、栖霞组及志留系。

矿区内脉岩以花岗岩脉为主，次有闪长岩脉、煌斑岩脉。岩脉主要沿北东和北西向两组构造断裂带和层间构造贯入，以花岗岩脉规模最大，闪长岩脉次之，煌斑岩脉规模最小。

1.3 构造

1.3.1 褶皱

象山石墨矿区由梁家山-雷山-象山背斜和象山至牌楼村的踏水桥-分龙岭向斜西翼单斜层两个次级褶皱构造单元组成，以F4断层为界线，断层以西为梁家山-雷山-象山背斜，轴向北东，断层以东为踏水桥-分龙岭向斜西翼单斜层，地层走向北北西。

象山石墨矿床位于梁家山-雷山-象山背斜的东翼，与地层产状基本一致。

1.3.2 断裂

矿区内断裂构造极为发育，以北北西、北西向一组为主（F1、F3、F4、F6），北东向断裂不甚发育，多属张扭性和张性断裂，个别为压扭性断裂。

断层规模较大，延伸较长，一般长度在500m以上，个别大于1200m，断面倾向南西，部分倾向由南西转向北东，倾角60°～80°。

本组断裂在区内多以横向断层为主，切割地层、褶皱轴和岩体，其次为层间滑脱剥离断层。

1.4 变质作用和围岩蚀变

1.4.1 变质作用

由于变质核杂岩构造活动和频繁的岩浆侵入，矿区内地层广泛地经受了各种变质作用。主要类型为区域变质作用、接触热变质作用。

该区域变质作用与本区发育的变质核杂岩构造体系密切相关。从图1可以看出，以大鞍山-百子山-龙泉岭为界，其以南、以西方向分布的志留系至下三叠统均发生不同程度的变质。碎屑岩、黏土岩变质成为石英岩、石英片岩、云母石英片岩，硅质板岩、碳质硅质板岩、碳质板岩、千枚岩、千枚状页岩等；碳酸盐类岩石变成为方解石大理岩、白云石大理岩等。

由于接触热变质作用对石墨矿的生成是一个重要因素，含碳质地层在区域变质的基础上，叠加岩浆侵入而受到的热接触变质，易于形成石墨矿床。

1.4.2 围岩蚀变

沿接触带两侧围岩主要出现透辉石化、石榴石化、方柱石化、硅灰石化、大理岩化、矽卡岩化、碳酸盐化、硅化、角岩化、碳质石墨化、水云母化、绢云母化、高岭土化。

1.5 地球物理特征

1.5.1 区域航磁异常特征

矿区位于梁家冲(皖M—61—219)航磁异常内。该航磁异常为一向北东方向开口的弧形异常带，四周伴有负磁异常。由几个局部异常所组成，一般长2～3km，宽500m，强度在120nT左右，△Tmax可达300nT。

1.5.2 地磁异常特征

矿区主要有6个正磁异常（图3），其中位于南西及南部M1、M3正磁异常，因工作范围所限，其形态并不完整，尤其南西侧正异常尚未封闭。两正磁异常走向大致为北北东向，结合矿区地质特征，该异常与岩体相关，其叠加异常峰值△Tmax达500nT，异常四周等值线较密集。在两正磁异常之间，夹持一负异常带，△Tmin达-1100nT。

图3 怀宁县象山石墨矿区地磁和剩余重力异常图Figure 3.Geomagnetic and residual gravity anomaly map of the Xiangshan graphite deposit area,Huining County

北部、东南部为低缓负异常区，等值线较舒缓，呈带状分布。北中、北西分别在负值低缓异常区出现规模不大的局部正高值异常，其中北中为两个正负异常叠加，异常强度较大；北西的正异常近似椭圆，走向北西，异常幅值不高，四周均被宽缓的负异常所包围。

矿区内I、Ⅱ、Ⅲ石墨矿带分布的地层出露区为低缓负异常区，等值线较舒缓，呈带状分布。北中、北西分别在负值低缓异常区出现规模不大的局部正高值异常（M4、M5），该两处正高值磁异常与小岩体还是与含磁性金属矿产有关，需进一步查证。

1.5.3 剩余重力异常特征

区内有两个剩余重力异常（图3），编号“枞怀G—13”、“枞怀G—12”。其中“枞怀G—13”位于象山、横山三叠系下统出露区，呈南北向展布，形似鞋底，北宽南窄，长约1900m，宽500～900m，异常极大值达1.6mGal，面积约1.4km2。

“枞怀G—12”位于矿区西侧梁家山-雷山-象山背斜北西翼，梁家冲岩体出露区，面积较大，图幅内圈定的范围仅为它的一部分。

I、Ⅱ、Ⅲ号石墨矿带分布于剩余重力异常“枞怀G—13”内，象山石墨矿与该剩余重力异常关系十分密切。与之东西相对应的“枞怀G—12”梁家冲岩体出露区，面积较大，该异常范围存在二叠纪含碳质地层出露，至于是否含有石墨矿产有待于下步查证。

1.5.4 激电异常特征

象山石墨矿带具有明显低阻高极化特征，ρs≈15Ω·m；一般ηs＞7%，最高达9.79%。

1.5.5 放射性特征

矿区岩（矿）心经放射性γ测量，γ强度均接近正常场，未发现异常。放射性场强16～20γ。

2 矿床地质特征

2.1 矿体特征

象山石墨矿矿体呈层状、似层状赋存于二叠系大隆组、龙潭组、孤峰组中，栖霞组底部偶见石墨矿体（图4）。共圈定3个石墨矿带，32个石墨矿体。其中工业矿体28个，低品位矿体4个，主要矿体为Ⅱ-9、I-3。石墨矿体走向自南向北由北西转为南北向。石墨矿带地表分布范围长1500m，宽大于500m。

全区主要有用组分固定碳（C）一般含量4%～8%，最高18.33%，最低2.0%，平均6.08%；伴生有益元素V2O5一般含量0.10%～0.25%，最高可达0.43%，平均0.14%。有害组分S、Fe2O3含量较低。石墨矿石主要为石墨石英片岩、石墨石英岩，次为含石墨角岩。顶底板围岩主要为角岩、石英岩、硅质岩、闪长岩和花岗岩。

Ⅱ-9号矿体分布在象山石墨矿区Ⅱ矿带（图4），晶质石墨矿物量：343700t,所占晶质石墨矿物量资源量比例为27.84%，达到中型规模。矿体走向长约810m，水平投影宽度33.24～154.82m。赋存标高+203.5～-490.37m。最小真厚度1.70m，最大真厚度43.55m，平均厚度约11.95m，厚度变化系数69.97%。倾斜延深220.24～729.27m。走向17°～325°，总体倾向东，倾角58°～60°，为一单斜层。单样最高品位18.33%，矿体平均品位6.28%，固定碳（C）沿矿体走向变化系数为38.95%，沿矿体倾向变化系数为40.08%，矿化较均匀。

图4 怀宁县象山石墨矿4线地质剖面Figure 4.Line 4 geological section across the Xiangshan graphite deposit in Huining County

I-3号矿体分布在象山石墨矿区I矿带，晶质石墨矿物量：197500t,所占晶质石墨矿物量资源量比例为15.99%，近中型规模。矿体走向长约440m，水平投影宽度17.18～78.58m。赋存标高+126.38～-139.53m。最小真厚度14.73m，最大真厚度35.72m，平均厚度约24.47m，厚度变化系数35.72%。倾斜延深217.07～281.51m。走向328°，浅部倾向北东，深部倾向南西，倾角70°～82°，矿体产状变化不大。为一单斜层。单样最高品位9.13%，矿体平均品位5.27%，固定碳（C）沿矿体走向变化系数为18.66%，沿矿体倾向变化系数为12.14%，矿化较均匀。

2.2 矿石质量

矿石矿物主要为晶质石墨，脉石矿物主要有石英，次有堇青石、石榴石，还有极少量褐铁矿、水云母、透辉石、纤闪石、酸性斜长石及微量黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、绿帘石等。矿石结构为花岗变晶结构，斑状变晶结构及鳞片状、叶片状变晶结构。矿石构造主要有浸染状、块状、层纹状、斑点状构造和片状构造。矿石自然类型主要为石墨石英片岩，次为石墨石英岩。按风化程度可分为风化石墨矿石和原生石墨矿石，以原生矿石为主。矿石工业类型为晶质石墨矿石。

象山石墨矿片径范围0.003～0.436mm，以小于0.147mm（+100目）为主，约占91.90%；呈片状、鳞片状，为细小鳞片型晶质石墨矿［4］。

象山石墨矿片径小于0.038mm（-400目）所占比例14.1%，0.038～0.075mm（-400～-200目）所占比例44.1%，0.075～0.147mm（-200～+100目）所占比例33.8%，大于0.147mm（+100目）所占比例8.1%。

2.3 矿化富集规律

象山石墨矿位于董岭变质核杂岩构造体系内、梁家冲背斜的南东翼、金山岩体北东侧外围二叠纪含碳质地层中，主要赋矿层位为二叠系大隆组（P3d）、龙潭组（P2l）、孤峰组（P2g）。矿体严格受褶皱控制，Ⅲ矿带矿体形态表现为宽缓的向斜。I、Ⅱ矿带近地表矿体产状较陡，形态表现为反S形，深部同Ⅲ矿带矿体形态相似、受宽缓的向斜构造控制。

地表风化矿石与其下部原生矿石石墨矿化表现出明显分带性，风化石墨矿石固定碳(C)平均品位为6.81%，原生石墨矿石固定碳平均品位为6.07%，风化石墨矿石比原生石墨矿石固定碳(C)品位略高。

占总资源量98%的原生石墨矿化分带性不明显，原生石墨矿石固定碳（C）一般含量4%～8%，最高18.33%，最低2.0%。主要矿体沿走向和倾向固定碳（C）品位变化系数均在12.14%～40.08%之间，品位变化系数小于50%。矿化均匀。

后期各类岩脉沿地层层间侵入对石墨矿存在进一步矿化富集作用，致使局部矿段固定碳（C）平均品位高于矿体平均品位。

2.4 找矿标志

（1）二叠纪含碳地层并有岩体广泛分布为石墨矿的主要找矿标志。

（2）二叠纪含碳地层其上覆三叠纪地层，尤其是殷坑组（T1y）达到长英质角岩变质程度是本区石墨矿的间接找矿标志。

（3）激电测深的低阻高极化物探异常是本区寻找石墨矿的间接找矿标志。

2.5 矿床成因

象山石墨矿床是二叠纪含碳质地层经区域变质作用和岩浆的侵入接触热变质作用而形成的，该矿床的成因应属沉积变质矿床［5］。

3 石墨矿找矿方向探讨

（1）探矿权范围内I、Ⅱ、Ⅲ矿带石墨矿体的边界未控制，已发现的石墨矿体东部有含矿地层分布，有形成石墨矿的地质条件，是寻找本类型石墨矿的有利部位。

（2）从区域成矿条件分析，董岭变质核杂岩构造体系分布区域，尤其是该区内二叠纪含碳质地层分布区、岩浆岩较发育的地段应是石墨矿重点找矿远景区。