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摘要：我国石墨矿产中以区域变质型晶质石墨矿床为主，约占已探明储量的77%，安徽金寨地区地处祁连一秦岭一淮阳石墨成矿带东段，以往晶质石墨矿产勘查工作程度较低，本文对区内典型的皂河石墨矿床成矿特征进行了系统分析，结合找矿方法试验结果，建立了该区晶质石墨矿找矿模型，为该区及临区石墨找矿工作提供理论依据。
关键词：晶质石墨矿；成矿特征；找矿模型；金寨地区
1.引言
石墨作为规模化制备石墨烯的天然原料，是一种新功能特色非金属矿产，随着天然晶质石墨越来越被广泛地应用到高新技术领域，已经成为支撑高新技术发展的重要战略资源。安徽金寨地区地处秦岭-大别山造山带东段，区内岩石经强烈变质后形成一套含石墨片岩、含石墨千枚岩、含石墨变粒岩、含石墨大理岩等变质岩建造，临区安徽桐城、河南北秦岭和湖北枣阳一随州等地石墨矿勘查均取得良好找矿成果，指示本区具有较好的晶质石墨找矿前景。本文总结项目实施的找矿方法试验，结合前人工作成果，对金寨地区晶质石墨矿成矿特征进行综合分析，建立金寨地区晶质石墨矿找矿模型，旨在为下步石墨找矿工作提供依据，有效支持服务于精准扶贫和皖西大别山革命老区的振兴发展。
2.区域地质背景
2.1地质特征
金寨地区位于秦岭-大别中央造山带东段，北秦岭加里东褶皱带的东延部分，大致以磨子潭断裂为界，以北属北淮阳构造带，以南属北大别山造山带。区内地层以磨子潭断裂为界，北侧为北淮阳地层小区，为一套变中基性火山-沉积岩组合；南侧为岳西地层小区，为一套古老的中深变质火山一沉积岩变质表壳岩组合。
研究区地处大别构造一岩浆岩带，变形变质作用复杂，多期次的构造活动留下了丰富的构造形迹，构造线总体呈北西一近东西向，主要发育表壳岩褶皱、区域片麻理褶皱、片内不协调褶皱等具有深层塑性流变特征的变形构造。区内不同时期的岩浆活动广泛，主要为晋宁期和燕山期，其中燕山期侵入岩对晶质石墨矿成矿作用有利。
2.2变质作用
区内变质作用复杂，形成多种变质岩组合。主要分为区域变质岩、接触变质岩和动力变质岩。
（1）区域变质作用：区内自北向南依次出露绿帘角闪岩相和绿片岩相、超高压榴辉岩相的麻粒岩相一角闪岩相的变质岩。其中新元古代庐镇关岩群经受了角闪岩相变质作用，主要岩石类型有黑云变粒岩、浅粒岩、斜长角闪岩、大理岩、云母片岩、石墨片岩等，为一套变中基性火山一沉积岩组合，该岩群从下而上划分为小溪河岩组和仙人冲岩组，是区内晶质石墨主要成矿建造。（2）接触变质作用：本区燕山期岩浆活动强烈，侵入岩与围岩的接触部位皆发生了不同程度的热接触变质作用，使围岩中片岩、千枚岩发生了角岩化，同时使其内的隐晶质一细晶质石墨进一步结晶从而形成较大的鳞片，增大了晶质石墨的片径。（3）动力变质作用：主要分布在测区韧性剪切带和断裂带内，分为碎裂岩类、糜棱岩类两类。小溪河岩组和仙人冲岩组早期普遍遭受了顺层韧性剪切变形，形成糜棱岩带，发育眼球状糜棱岩、纹层状超糜棱岩等，该类变形作用多顺层发育，对石墨矿层影响较小；晚期脆性断裂构造作用形成一系列碎裂岩、角砾岩带，对赋矿层位有破坏作用，导致部分地层（矿层）缺失。
3.典型矿床特征
本文选区内工作程度高的皂河石墨矿（陆中旦，1972）作为典型矿床进行总结。
3.1地质特征
该矿床位于安徽省金寨县铁冲乡皂河一带。区内出露地层较简单，主要为新元古代庐镇关岩群仙人冲岩组，该岩组可分为三段：下段为灰白色厚层糜棱岩化黑云石英片岩；中段为灰白色中一厚层白云质大理岩夹绢云石英片岩及灰黑色含石墨白云石英片岩，常伴生有磷和石墨；上段为灰黄色白云片岩及含绿帘云母石英片岩。
区内矿体主要赋存于仙人冲岩组中段，该段进一步可划分为三层，下部为角岩化千枚岩，局部发育石墨红柱石千枚岩，为区内一重要赋矿层位；中部为白云（绢云）石英片岩夹薄层大理岩，局部发育含石墨云母石英片岩，是区内另一重要赋存层位；上部为白云质大理岩夹绢云石英片岩，以大理岩为主，局部夹薄层含石墨云母石英片岩，本层石墨矿层较薄，形成次要矿体。区内构造线呈北北西向，地层呈一波状单斜层，倾向南西，倾角12°～75°。断裂构造以横向、纵向两组断层为主，但断层远离矿体，对矿体影响不大。区内燕山期中酸性侵入岩广泛发育，以花岗岩、花岗闪长岩为主，次为中酸性脉岩（闪长玢岩、花岗斑岩、正长斑岩等）。在岩体外接触带，广泛发育角岩化蚀变，形成红柱石、堇青石等变质矿物，使隐晶质石墨进一步变质为鳞片状晶质石墨。
3.2矿体特征
矿区共分张店、马草畈、安塘三个矿段，分布于南北五公里的狭长地带。张店地表矿体，馬草畈Ⅱ号矿体呈层状，其它各矿体多为透镜状、饼状矿体，矿体长数十米至百余米，厚1m～14.7m，产状多向西倾，倾角25°～40°，深部延伸数十米至百余米。以张店矿段为例，总结区内成矿特征如下：（1）矿体呈层状，为一套含红柱石石墨千枚岩层，矿体牵引褶皱与围岩褶皱产状吻合，表明矿体受地层控制，为层内炭质含量较高的岩性段；（2）矿体顶底板为绢云母石英岩，顶板厚度稳定且大于底板厚度，底板薄而不稳定，局部被岩体侵吞；（3）矿体与围岩关系：①边界清晰，矿物成分和结构均具明显差别；②两者整合接触，因两者刚性强度不一，导致接触面倾角比围岩略大；③受深部岩体侵入作用影响，两者接触界线呈挠曲状展布；（4）矿体近岩体者变质程度高于远岩体者，距岩体越近，石墨含量增高，片径增大，岩体中捕掳体中的矿体质量更优，显示近岩体者受热接触变质作用发生进一步变质（以发育大量的角岩为证据），形成结晶程度更好的大鳞片晶质石墨，表明热接触变质作用为区内石墨矿的另一重要成矿因素。
3.3矿化特征
矿石矿物：主要有用矿物为石墨，呈黑色不透明，细鳞片状或尘点状，石墨片径0.01mm～0.2mm，固定碳含量3%～13.8%，平均6.23%，石墨赋存状态有显晶质、隐晶质两种，显晶质与绢云母或黑云母相间成细小鳞片状平行条带排列，隐晶质呈条带平行层理分布，部分石墨呈斑点状，零星分布。 脉石矿物：绢云母、红柱石、石英、长石、黑云母、铁质、炭质，尚有少量的黄铁矿、磁铁矿、金红石。
矿石结构、构造：基质为具有显微鳞片变晶结构斑状变晶结构，片状构造、条带状构造、浸染状构造。
矿化类型：①石墨红柱石千枚岩、石墨千枚岩、红柱石石墨石英岩型，形成主要矿体；②含炭绢云母石英岩、含炭红柱石绿泥石英岩型，形成次要矿体。
4.物探找矿方法
区内岩石电性特征差异明显，其中含石墨云母石英片岩、含石墨千枚岩表现为极低的电阻率和极高的极化率特征，而其围岩（云母石英片岩、石英岩、千枚岩、大理岩、糜棱岩化石英片岩等）表现为明显的高阻低极化特征，因此，电法为优选找矿手段。本文对自然电场电位测量、激电中梯和激电测深三种方法的有效性和异常特征进行了分析，具体如下：（1）自然电场电位测量：为了在地形切割强烈，植被茂密，通行通视困难地区快速有效开展工作，开展了自然电场电位梯度测量，结果显示自然电场电位梯度异常明显，以正负电位差转换带作为异常，圈定了3条异常，总体呈北北西向带状展布，异常幅值较大，电位差在几十至300mV，异常与地表矿体位置对应良好，表明自然电场电位梯度异常对浅表矿反应效果良好。（2）激电中梯测量和激电测深：激电中梯和激电测深低阻高极化异常形态能够反映矿体深部展布特征，与矿有关异常视电阻率多为几十至100Ω·m，一般小于300Ω·m，视极化率5%-30%，极高值可达60%，矿（化）体尤与低阻异常区吻合度好，多位于高极化异常边部。
5.找矿标志
经对典型矿床系统分析，总结出区内晶质石墨矿找矿标志如下：（1）地层标志：新元古代庐镇关岩群仙人冲岩组中段为区内主要的赋矿层位，该岩性段上部的大理岩易于辨识，可作为赋矿层位顶板进行识别。（2）构造标志：区内早期顺层塑性变形构造导致局部石墨矿层呈藕节状、透镜状分布，可沿构造线追索发现新矿体。（3）岩浆岩标志：燕山期侵入岩与赋矿层位接触带部位是良好的成矿部位。（4）自然电场电位标志：自然电场电位梯度正负突变梯级带对应地表或浅表晶质石墨矿（化）体位置。（5）激电中梯标志：低电阻率和高极化率异常反应深部矿（化）体展布特征，经验证，与矿化有关异常视极化率值一般在5%以上，视电阻率一般在几十至300Ω·m左右。（6）激电测深标志：呈典型的低阻高极化特征，矿体对应的视极化率较高，普遍达8%以上，而视
6.找矿模型
本文根据典型矿床特征及找矿标志建立了该区如下找矿模型（图1）：（1）赋矿围岩：新元古代盧镇关岩群白云质大理岩及其下含石墨绢云石英岩、含石墨云母石英片岩、含石墨千枚岩；（2）岩石类型：石墨云母片岩、石墨千枚岩；（3）岩石结构：鳞片、粒状变晶结构；（4）成矿时代：海西期、燕山期；（5）成矿环境：含矿地层原岩为一套泥砂质沉积并含有较丰富的有机物质；经海西期区域变质作用，有机质相应变质成相当于无烟煤一半石墨，燕山期发生剧烈的岩浆活动，隐晶石墨受岩浆侵入热力影响进一步重结晶而形成鳞片状晶质石墨（矿体）；（6）构造背景：大地构造位置属大别造山带东段，地层受区域性北西向大断裂控制，多呈构造块体形式分布；（7）矿物组合：矿石矿物主要为石墨。脉石矿物主要为绢云母、红柱石、石英、长石、黑云母、铁质、炭质，尚有少量的黄铁矿、磁铁矿、金红石；（8）控矿条件：新元古代仙人冲组大理岩、云母石英片岩、绢云石英岩、千枚岩，与燕山期侵入体接触带；（9）自然电场电位：自然电场电位梯度正负突变梯级带；（10）激电中梯：低电阻率和高极化率异常区，视极化率值一般在5%以上，视电阻率一般在几十至300Ω·M；（11）激电测深：低阻高极化异常区，视极化率普遍达8%以上，视电阻率低至几至几十Ω·m。
7.结论
（1）金寨地区晶质石墨矿属于区域变质型叠加热接触变质型石墨矿床，受层位和燕山期岩浆侵入活动控制。（2）本区晶质石墨矿主要赋存于新元古代卢镇关岩群仙人冲岩组中段，其上部大理岩层易于辨识，为一重要找矿标志。（3）电法是石墨矿有效找矿方法，自然电场电位梯度测量是地形复杂区寻找浅表石墨矿最有效、最快捷、最轻便、最经济的方法；激电中梯和激电测深对矿体深部展布特征具有较好的识别性。
关键词：晶质石墨矿；成矿特征；找矿模型；金寨地区
1.引言
石墨作为规模化制备石墨烯的天然原料，是一种新功能特色非金属矿产，随着天然晶质石墨越来越被广泛地应用到高新技术领域，已经成为支撑高新技术发展的重要战略资源。安徽金寨地区地处秦岭-大别山造山带东段，区内岩石经强烈变质后形成一套含石墨片岩、含石墨千枚岩、含石墨变粒岩、含石墨大理岩等变质岩建造，临区安徽桐城、河南北秦岭和湖北枣阳一随州等地石墨矿勘查均取得良好找矿成果，指示本区具有较好的晶质石墨找矿前景。本文总结项目实施的找矿方法试验，结合前人工作成果，对金寨地区晶质石墨矿成矿特征进行综合分析，建立金寨地区晶质石墨矿找矿模型，旨在为下步石墨找矿工作提供依据，有效支持服务于精准扶贫和皖西大别山革命老区的振兴发展。
2.区域地质背景
2.1地质特征
金寨地区位于秦岭-大别中央造山带东段，北秦岭加里东褶皱带的东延部分，大致以磨子潭断裂为界，以北属北淮阳构造带，以南属北大别山造山带。区内地层以磨子潭断裂为界，北侧为北淮阳地层小区，为一套变中基性火山-沉积岩组合；南侧为岳西地层小区，为一套古老的中深变质火山一沉积岩变质表壳岩组合。
研究区地处大别构造一岩浆岩带，变形变质作用复杂，多期次的构造活动留下了丰富的构造形迹，构造线总体呈北西一近东西向，主要发育表壳岩褶皱、区域片麻理褶皱、片内不协调褶皱等具有深层塑性流变特征的变形构造。区内不同时期的岩浆活动广泛，主要为晋宁期和燕山期，其中燕山期侵入岩对晶质石墨矿成矿作用有利。
2.2变质作用
区内变质作用复杂，形成多种变质岩组合。主要分为区域变质岩、接触变质岩和动力变质岩。
（1）区域变质作用：区内自北向南依次出露绿帘角闪岩相和绿片岩相、超高压榴辉岩相的麻粒岩相一角闪岩相的变质岩。其中新元古代庐镇关岩群经受了角闪岩相变质作用，主要岩石类型有黑云变粒岩、浅粒岩、斜长角闪岩、大理岩、云母片岩、石墨片岩等，为一套变中基性火山一沉积岩组合，该岩群从下而上划分为小溪河岩组和仙人冲岩组，是区内晶质石墨主要成矿建造。（2）接触变质作用：本区燕山期岩浆活动强烈，侵入岩与围岩的接触部位皆发生了不同程度的热接触变质作用，使围岩中片岩、千枚岩发生了角岩化，同时使其内的隐晶质一细晶质石墨进一步结晶从而形成较大的鳞片，增大了晶质石墨的片径。（3）动力变质作用：主要分布在测区韧性剪切带和断裂带内，分为碎裂岩类、糜棱岩类两类。小溪河岩组和仙人冲岩组早期普遍遭受了顺层韧性剪切变形，形成糜棱岩带，发育眼球状糜棱岩、纹层状超糜棱岩等，该类变形作用多顺层发育，对石墨矿层影响较小；晚期脆性断裂构造作用形成一系列碎裂岩、角砾岩带，对赋矿层位有破坏作用，导致部分地层（矿层）缺失。
3.典型矿床特征
本文选区内工作程度高的皂河石墨矿（陆中旦，1972）作为典型矿床进行总结。
3.1地质特征
该矿床位于安徽省金寨县铁冲乡皂河一带。区内出露地层较简单，主要为新元古代庐镇关岩群仙人冲岩组，该岩组可分为三段：下段为灰白色厚层糜棱岩化黑云石英片岩；中段为灰白色中一厚层白云质大理岩夹绢云石英片岩及灰黑色含石墨白云石英片岩，常伴生有磷和石墨；上段为灰黄色白云片岩及含绿帘云母石英片岩。
区内矿体主要赋存于仙人冲岩组中段，该段进一步可划分为三层，下部为角岩化千枚岩，局部发育石墨红柱石千枚岩，为区内一重要赋矿层位；中部为白云（绢云）石英片岩夹薄层大理岩，局部发育含石墨云母石英片岩，是区内另一重要赋存层位；上部为白云质大理岩夹绢云石英片岩，以大理岩为主，局部夹薄层含石墨云母石英片岩，本层石墨矿层较薄，形成次要矿体。区内构造线呈北北西向，地层呈一波状单斜层，倾向南西，倾角12°～75°。断裂构造以横向、纵向两组断层为主，但断层远离矿体，对矿体影响不大。区内燕山期中酸性侵入岩广泛发育，以花岗岩、花岗闪长岩为主，次为中酸性脉岩（闪长玢岩、花岗斑岩、正长斑岩等）。在岩体外接触带，广泛发育角岩化蚀变，形成红柱石、堇青石等变质矿物，使隐晶质石墨进一步变质为鳞片状晶质石墨。
3.2矿体特征
矿区共分张店、马草畈、安塘三个矿段，分布于南北五公里的狭长地带。张店地表矿体，馬草畈Ⅱ号矿体呈层状，其它各矿体多为透镜状、饼状矿体，矿体长数十米至百余米，厚1m～14.7m，产状多向西倾，倾角25°～40°，深部延伸数十米至百余米。以张店矿段为例，总结区内成矿特征如下：（1）矿体呈层状，为一套含红柱石石墨千枚岩层，矿体牵引褶皱与围岩褶皱产状吻合，表明矿体受地层控制，为层内炭质含量较高的岩性段；（2）矿体顶底板为绢云母石英岩，顶板厚度稳定且大于底板厚度，底板薄而不稳定，局部被岩体侵吞；（3）矿体与围岩关系：①边界清晰，矿物成分和结构均具明显差别；②两者整合接触，因两者刚性强度不一，导致接触面倾角比围岩略大；③受深部岩体侵入作用影响，两者接触界线呈挠曲状展布；（4）矿体近岩体者变质程度高于远岩体者，距岩体越近，石墨含量增高，片径增大，岩体中捕掳体中的矿体质量更优，显示近岩体者受热接触变质作用发生进一步变质（以发育大量的角岩为证据），形成结晶程度更好的大鳞片晶质石墨，表明热接触变质作用为区内石墨矿的另一重要成矿因素。
3.3矿化特征
矿石矿物：主要有用矿物为石墨，呈黑色不透明，细鳞片状或尘点状，石墨片径0.01mm～0.2mm，固定碳含量3%～13.8%，平均6.23%，石墨赋存状态有显晶质、隐晶质两种，显晶质与绢云母或黑云母相间成细小鳞片状平行条带排列，隐晶质呈条带平行层理分布，部分石墨呈斑点状，零星分布。 脉石矿物：绢云母、红柱石、石英、长石、黑云母、铁质、炭质，尚有少量的黄铁矿、磁铁矿、金红石。
矿石结构、构造：基质为具有显微鳞片变晶结构斑状变晶结构，片状构造、条带状构造、浸染状构造。
矿化类型：①石墨红柱石千枚岩、石墨千枚岩、红柱石石墨石英岩型，形成主要矿体；②含炭绢云母石英岩、含炭红柱石绿泥石英岩型，形成次要矿体。
4.物探找矿方法
区内岩石电性特征差异明显，其中含石墨云母石英片岩、含石墨千枚岩表现为极低的电阻率和极高的极化率特征，而其围岩（云母石英片岩、石英岩、千枚岩、大理岩、糜棱岩化石英片岩等）表现为明显的高阻低极化特征，因此，电法为优选找矿手段。本文对自然电场电位测量、激电中梯和激电测深三种方法的有效性和异常特征进行了分析，具体如下：（1）自然电场电位测量：为了在地形切割强烈，植被茂密，通行通视困难地区快速有效开展工作，开展了自然电场电位梯度测量，结果显示自然电场电位梯度异常明显，以正负电位差转换带作为异常，圈定了3条异常，总体呈北北西向带状展布，异常幅值较大，电位差在几十至300mV，异常与地表矿体位置对应良好，表明自然电场电位梯度异常对浅表矿反应效果良好。（2）激电中梯测量和激电测深：激电中梯和激电测深低阻高极化异常形态能够反映矿体深部展布特征，与矿有关异常视电阻率多为几十至100Ω·m，一般小于300Ω·m，视极化率5%-30%，极高值可达60%，矿（化）体尤与低阻异常区吻合度好，多位于高极化异常边部。
5.找矿标志
经对典型矿床系统分析，总结出区内晶质石墨矿找矿标志如下：（1）地层标志：新元古代庐镇关岩群仙人冲岩组中段为区内主要的赋矿层位，该岩性段上部的大理岩易于辨识，可作为赋矿层位顶板进行识别。（2）构造标志：区内早期顺层塑性变形构造导致局部石墨矿层呈藕节状、透镜状分布，可沿构造线追索发现新矿体。（3）岩浆岩标志：燕山期侵入岩与赋矿层位接触带部位是良好的成矿部位。（4）自然电场电位标志：自然电场电位梯度正负突变梯级带对应地表或浅表晶质石墨矿（化）体位置。（5）激电中梯标志：低电阻率和高极化率异常反应深部矿（化）体展布特征，经验证，与矿化有关异常视极化率值一般在5%以上，视电阻率一般在几十至300Ω·m左右。（6）激电测深标志：呈典型的低阻高极化特征，矿体对应的视极化率较高，普遍达8%以上，而视
6.找矿模型
本文根据典型矿床特征及找矿标志建立了该区如下找矿模型（图1）：（1）赋矿围岩：新元古代盧镇关岩群白云质大理岩及其下含石墨绢云石英岩、含石墨云母石英片岩、含石墨千枚岩；（2）岩石类型：石墨云母片岩、石墨千枚岩；（3）岩石结构：鳞片、粒状变晶结构；（4）成矿时代：海西期、燕山期；（5）成矿环境：含矿地层原岩为一套泥砂质沉积并含有较丰富的有机物质；经海西期区域变质作用，有机质相应变质成相当于无烟煤一半石墨，燕山期发生剧烈的岩浆活动，隐晶石墨受岩浆侵入热力影响进一步重结晶而形成鳞片状晶质石墨（矿体）；（6）构造背景：大地构造位置属大别造山带东段，地层受区域性北西向大断裂控制，多呈构造块体形式分布；（7）矿物组合：矿石矿物主要为石墨。脉石矿物主要为绢云母、红柱石、石英、长石、黑云母、铁质、炭质，尚有少量的黄铁矿、磁铁矿、金红石；（8）控矿条件：新元古代仙人冲组大理岩、云母石英片岩、绢云石英岩、千枚岩，与燕山期侵入体接触带；（9）自然电场电位：自然电场电位梯度正负突变梯级带；（10）激电中梯：低电阻率和高极化率异常区，视极化率值一般在5%以上，视电阻率一般在几十至300Ω·M；（11）激电测深：低阻高极化异常区，视极化率普遍达8%以上，视电阻率低至几至几十Ω·m。
7.结论
（1）金寨地区晶质石墨矿属于区域变质型叠加热接触变质型石墨矿床，受层位和燕山期岩浆侵入活动控制。（2）本区晶质石墨矿主要赋存于新元古代卢镇关岩群仙人冲岩组中段，其上部大理岩层易于辨识，为一重要找矿标志。（3）电法是石墨矿有效找矿方法，自然电场电位梯度测量是地形复杂区寻找浅表石墨矿最有效、最快捷、最轻便、最经济的方法；激电中梯和激电测深对矿体深部展布特征具有较好的识别性。