王 力，樊俊雷，馮楊偉

(1.陜西煤田地質(zhì)勘查研究院有限公司，西安 710021；2.中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，西安 710054)

石墨資源現(xiàn)狀及中國石墨礦床分布

王 力1，樊俊雷1，馮楊偉2

(1.陜西煤田地質(zhì)勘查研究院有限公司，西安 710021；2.中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，西安 710054)

對世界石墨礦產(chǎn)資源現(xiàn)狀進行了初步概括，并對中國石墨礦床的成因類型、賦礦層位、變質(zhì)時代、地理分布以及大地構(gòu)造背景等特征進行了總結(jié)歸納。石墨是具有戰(zhàn)略價值的非金屬礦產(chǎn)。中國石墨礦產(chǎn)儲量大、產(chǎn)量高、品種全，是世界石墨供應(yīng)大國。中國石墨資源分布具有“分布廣泛、東多西少、個別富集”的特點。中國石墨礦產(chǎn)類型包括區(qū)域變質(zhì)型、接觸變質(zhì)型和巖漿熱液型三類。區(qū)域變質(zhì)型礦床分布廣、規(guī)模大，以產(chǎn)出晶質(zhì)石墨為主，是最重要的石墨礦產(chǎn)類型；接觸變質(zhì)型礦床品位高但規(guī)模較小，以產(chǎn)出隱晶質(zhì)石墨為主；巖漿熱液型礦床分布較少，多分布于新疆地區(qū)。中國石墨礦產(chǎn)勘探前景廣闊，佳木斯地塊南北兩緣、華北板塊北緣及東緣是目前石墨找礦突破潛力最大的區(qū)域。建議重視古老變質(zhì)巖區(qū)的基礎(chǔ)地質(zhì)研究，開展成礦潛力區(qū)的多方法綜合研究，加快勘查技術(shù)創(chuàng)新，以推動石墨找礦新突破。

石墨；資源分布；礦床類型；典型礦床；勘探前景

0 引言

石墨是碳元素的單質(zhì)之一，俗稱“黑鉛”，呈鋼灰色、黑色，具半金屬光澤，有滑感，易污手。石墨不僅在冶金、機械、電子、航天等眾多關(guān)乎國計民生的工業(yè)領(lǐng)域用途廣泛，同時是軍工與現(xiàn)代材料工業(yè)及高、新、尖技術(shù)發(fā)展中至關(guān)重要的非金屬礦產(chǎn)。隨著石墨烯戴著2010年度諾貝爾物理學(xué)獎的王冠入選歐盟“未來新興旗艦技術(shù)項目”，石墨一躍成為當今炙手可熱的重大戰(zhàn)略資源[1]。根據(jù)地質(zhì)成因和結(jié)晶形態(tài)的差異，石墨礦石一般分為晶質(zhì)(鱗片狀)和隱晶質(zhì)(土狀)石墨礦石兩大類，晶質(zhì)石墨又分為鱗片狀和致密塊狀兩種。晶質(zhì)石墨由于其可浮性、潤滑性、可塑性比其它類型石墨優(yōu)越，因而具有更高的經(jīng)濟和工業(yè)價值。中國是石墨資源大國。通過分析國內(nèi)外石墨資源現(xiàn)狀、初步總結(jié)我國石墨礦產(chǎn)分布特征，力求開拓石墨礦產(chǎn)勘探新局面，服務(wù)中國社會經(jīng)濟發(fā)展。

1 石墨資源現(xiàn)狀

1.1 世界

據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局數(shù)據(jù)，截至2013年，全球己探明的天然石墨儲量約1.3億t[2]。石墨礦產(chǎn)在多個國家均有發(fā)現(xiàn)，但可供工業(yè)利用的石墨礦床僅集中于少數(shù)國家。

美國地質(zhì)調(diào)查局的數(shù)據(jù)顯示，中國、印度、巴西、朝鮮以及加拿大五個國家的石墨產(chǎn)量占據(jù)了世界石墨生產(chǎn)95%以上的市場[3]。由于實際生產(chǎn)遠遠大于USGS的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，中國石墨產(chǎn)量直接決定著世界石墨的產(chǎn)出(表1)。

從石墨礦石種類來看，中國、烏克蘭、斯里蘭卡、馬達加斯加、巴西等國是晶質(zhì)石墨礦床的主要產(chǎn)出國，其中馬達加斯加盛產(chǎn)大鱗片石墨，斯里蘭卡盛產(chǎn)高品位的致密塊狀石墨，隱晶質(zhì)石墨礦床主要分布于印度、韓國、墨西哥、奧地利、中國等地[4]。多數(shù)國家只產(chǎn)出某一類石墨礦產(chǎn)，中國是少數(shù)幾個石墨礦產(chǎn)種類齊全的國家之一。

表1 2006-2012年世界主要石墨生產(chǎn)國產(chǎn)量統(tǒng)計[3]Table 1 Output statistics of main graphite producing countries during 2006～2012 (unit: ten thousand tons) [3] /萬t

數(shù)據(jù)來源：USGS

從石墨資源消費來看，日本、美國、德國、英國和韓國等發(fā)達國家是世界石墨消費量最大的國家[5]。消費領(lǐng)域集中在耐火材料(26%)，鑄造(15%)，潤滑劑(14%)，制動襯片(13%)，鉛筆(7%)，電池材料、柔性石墨、等靜壓石墨、石墨乳等其它材料(25%)[6]。

1.2 中國

中國石墨資源豐富，總保有量多年居世界之首。2014年統(tǒng)計顯示，我國已探明晶質(zhì)石墨基礎(chǔ)儲量達5 749萬t，隱晶質(zhì)石墨儲量為2 166萬t[7]。2016年國土資源部最新數(shù)據(jù)顯示，我國“十二五”期間新發(fā)現(xiàn)石墨礦產(chǎn)地17處，其中大型礦產(chǎn)地12處；晶質(zhì)石墨保有的資源儲量(礦物量)從2010年的1.85億t增長到2015年的2.6億t[8]。晶質(zhì)石墨礦的規(guī)模以大、中型礦居多，占礦產(chǎn)地總數(shù)的70%(大型礦占26%、中型礦占44%)，全國晶質(zhì)石墨保有礦物儲量約88%集中分布于大型礦中[4]。

目前已發(fā)現(xiàn)全國25個省、市、自治區(qū)有石墨礦點。石墨資源分布呈現(xiàn)“分布廣泛、東多西少、個別富集”的特征(圖1)。晶質(zhì)石墨主要分布于黑龍江、內(nèi)蒙古、山西、四川、山東五省，保有儲量占全國80%以上，黑龍江和內(nèi)蒙古晶質(zhì)石墨儲量最多；隱晶質(zhì)石墨主要分布于內(nèi)蒙古、湖南兩省[2,9-10]。

2 中國石墨礦床分布特征

我國已知的具有工業(yè)價值的石墨礦床按其成因可分為：區(qū)域變質(zhì)型、接觸變質(zhì)型及巖漿熱液型石墨礦床三種類型，其中晶質(zhì)石墨礦床以區(qū)域變質(zhì)型為主，接觸變質(zhì)型以隱晶質(zhì)石墨礦床為主，巖漿熱液型晶質(zhì)石墨礦床較少(表2，圖2)。

2.1 區(qū)域變質(zhì)型礦床分布

中國區(qū)域變質(zhì)型石墨礦床含礦地層普遍比較古老，并且經(jīng)歷了較為強烈的區(qū)域變質(zhì)作用。石墨礦床的原巖多為海相陸源沉積建造，包括碳質(zhì)黏土巖、碎屑巖、碳酸鹽建造及中基性火山巖。含礦巖石多經(jīng)過中—深程度的變質(zhì)作用，形成變粒巖、片麻巖、片巖、大理巖、透輝巖等。

(a)晶質(zhì)石墨儲量; (b) 隱晶質(zhì)石墨儲量圖1 2015年中國各省(自治區(qū))石墨產(chǎn)地資源儲量分布(據(jù)文獻[2]修改)Figure 1 Provincial (autonomous regional) graphite producing area resources and reserves distribution in 2015 (after[2], modified)

表2 中國石墨礦床主要類型[10-11]Table 2 Main types of graphite deposit in China[10-11]

1揚子地臺；2 華夏板塊；3 佳木斯地塊；4 華北地臺；5 秦祁昆-大別造山帶；6 斷裂；7典型石墨礦床產(chǎn)地；8 區(qū)域變質(zhì)型；9 接觸變質(zhì)型；10 巖漿熱液型；11 大型礦床；12 中型礦床；13 小型礦床圖2 中國主要石墨資源分布圖(據(jù)文獻[2]修改)Figure 2 Main graphite resources distribution in China (after[2], modified)

區(qū)域變質(zhì)型石墨礦床中，石墨賦礦層的沉積時代從新太古代一直延續(xù)到寒武紀[12]。元古界孔茲巖系在中國古老板塊中較為發(fā)育，是區(qū)域變質(zhì)型石墨礦床最重要的賦礦層位，含礦地層包括膠東的粉子山群、遼東的遼河群、吉南的集安群、晉冀的桑干群、黑龍江的麻山群、內(nèi)蒙的集寧群、豫西及陜西部分地區(qū)的太華群、鄂西的崆嶺群、福建的麻源群、川北的火地埡群以及川、滇交界的普登群等[13]。中條期、晉寧期和加里東期是中國石墨礦床主要的變質(zhì)時代，正是在這些范圍廣泛、多期次且不同程度的變質(zhì)作用影響下，這些古老且富有機質(zhì)的沉積地層形成了眾多規(guī)模巨大、儲量豐富的大型礦床，尤其是價值巨大的晶質(zhì)石墨礦床[14-16](表3)。

在地理分布上，區(qū)域變質(zhì)型石墨礦床集中于黑龍江、山東、內(nèi)蒙古、河南以及陜西等省份，而從大地構(gòu)造背景上來看，區(qū)域變質(zhì)型石墨礦床集中分布于古老地塊隆起區(qū)及其周緣。黑龍江雞西柳毛和蘿北云山特大型石墨礦床分別位于佳木斯地塊的南緣和北緣；內(nèi)蒙古興和、山東南墅特大型石墨礦床分別位于華北地臺的北緣和東緣，在華北地臺南緣還分布有河南魯山背孜等一系列礦床；在揚子地臺的西緣和北緣分布有四川攀枝花中壩、湖北宜昌三岔婭等典型礦床[2,12,17]。

表3 中國典型區(qū)域變質(zhì)型石墨礦床地質(zhì)特征Table 3 Typical regional metamorphic type graphite deposit geological features in China

2.2 接觸變質(zhì)型礦床分布

接觸變質(zhì)型石墨礦床是我國第二類重要的礦床類型，礦床規(guī)模以中、小型為主。該類石墨礦床原巖為富有機質(zhì)的泥頁巖或者含煤地層。在巖漿侵入形成的接觸變質(zhì)暈內(nèi)，原巖變質(zhì)為各種板巖、千枚巖及變質(zhì)砂頁巖；同時富有機質(zhì)組分在巖漿侵入過程中，經(jīng)過高溫低壓變質(zhì)作用形成高品位的隱晶質(zhì)石墨礦床。

接觸變質(zhì)型石墨礦床的賦礦地層沉積時代主要為石炭紀、二疊紀[18]。變質(zhì)時代主要為燕山期[19]。

在地理分布上，接觸變質(zhì)型石墨礦床集中于內(nèi)蒙古、湖南、廣東以及吉林等省份，而從大地構(gòu)造背景上來看，接觸變質(zhì)型石墨礦床主要分布在中國東部活動大陸邊緣地區(qū)，一般形成于早期擠壓—中酸性巖漿活動階段。由于變質(zhì)持續(xù)時間相對較短，變質(zhì)條件為高溫低壓，變質(zhì)程度相對較低，所形成的石墨多數(shù)為隱晶質(zhì)[18,20]。代表性礦床為湖南郴州魯塘、吉林磐石煙筒山、吉林延邊等石墨礦床。

2.3 巖漿熱液型礦床分布

巖漿熱液型石墨礦床在我國較為少見，目前僅在新疆等地有所發(fā)現(xiàn)，其中以蘇吉泉石墨礦床最為典型，礦床產(chǎn)于花崗巖接觸帶中。新疆托克布拉克等地也見有巖漿熱液形成的石墨，產(chǎn)于庫爾勒群下部大理巖與花崗偉晶巖的節(jié)理裂隙中，規(guī)模和品位均較低，工業(yè)價值需進一步探明[10]。

3 中國典型石墨礦床

3.1 柳毛石墨礦

柳毛超大型石墨礦位于黑龍江省雞西市，是我國著名的三大晶質(zhì)石墨礦產(chǎn)地之一，地處佳木斯隆起南部，屬沉積變質(zhì)型晶質(zhì)石墨礦床。其成礦原巖為一套富含有機質(zhì)成分的淺海陸源火山碎屑—碳酸鹽建造，含礦巖系主要為新太古界麻山群西麻山組石墨片巖、石墨片麻巖及石墨石英片巖，變質(zhì)級別為麻粒巖相—角閃巖相[21]。礦體多呈層狀、似層狀、透鏡狀或帶狀產(chǎn)出，固定碳平均品位4%～16%，最高可達30%，累計探明儲量和資源量達2 954萬t[22-23]。

3.2 南墅石墨礦

南墅石墨礦床位于山東省萊西市，地處華北板塊東緣棲霞復(fù)背斜南翼，同樣屬沉積變質(zhì)型晶質(zhì)石墨礦床。其成礦原巖為基性火山巖—炭質(zhì)黏土巖—碳酸鹽巖建造，含礦巖系為古元古界荊山群陡崖組的石墨黑云斜長片麻巖、透閃透輝巖，變質(zhì)級別達麻粒巖相—角閃巖相[24]。礦體呈似層狀或透鏡狀產(chǎn)出，固定碳平均含量為3.94%～5.57 %，累計探明資源儲量約1 000萬t，屬大型礦床[2]。

3.3 魯塘石墨礦

魯塘石墨礦床位于湖南省郴州市，構(gòu)造位置為粵桂湘贛褶皺帶騎田嶺褶皺區(qū)魯塘復(fù)向斜東翼，騎田嶺花崗巖體西側(cè)，屬于接觸變質(zhì)型石墨礦床[18]。其賦礦地層為二疊系龍?zhí)督M，在中生代燕山期騎田嶺花崗巖多期接觸變質(zhì)作用下，巖體西側(cè)外接觸帶寬約900m的煤變質(zhì)為石墨，在此高溫低壓變質(zhì)條件下形成礦體形態(tài)復(fù)雜的隱晶質(zhì)石墨礦床。受強烈塑性變形影響，礦體厚度、產(chǎn)狀及品位變化較大，固定碳含量為75%～80%，探明資源儲量950萬t，為大型礦床[2,25]。

3.4 蘇吉泉石墨礦

蘇吉泉石墨礦位于新疆奇臺縣，該地區(qū)地處準格爾地塊與東準格爾海西褶皺帶之間的克拉美里斷裂帶北側(cè)，斷裂及褶皺變形強烈，巖漿活動期次較多[26]。巖漿在侵入過程中同化了石炭紀中富有機質(zhì)的巖石，地層中的有機質(zhì)在高溫高壓作用下發(fā)生變質(zhì)形成石墨，石墨礦體主要賦存于花崗角閃巖與后期侵入的黑云母花崗巖接觸帶附近的含石墨渾染花崗巖中，礦體多為不規(guī)則透鏡體，平面上為短軸或近似等軸狀，石墨礦石具球狀特征構(gòu)造[27]。蘇吉泉石墨礦屬典型的巖漿熱液型礦床，固定碳含量為2.5%～10%，探明資源儲量15萬t，為小型礦床[2,28]。

4 前景展望

中國石墨礦產(chǎn)資源豐富，種類齊全，分布廣泛，勘探前景廣闊。以往的勘探實踐證明，大型石墨礦床，尤其是晶質(zhì)石墨礦床集中分布于新太古代—早寒武世中深變質(zhì)巖系層位，賦礦巖性包括各類含石墨片巖、片麻巖、變粒巖、麻粒巖及大理巖等。佳木斯地塊南北兩緣、華北板塊北緣及東緣是目前石墨找礦突破潛力最大的區(qū)域。加強古老變質(zhì)巖區(qū)的基礎(chǔ)地質(zhì)研究，對地質(zhì)條件較好、成礦潛力較大的地區(qū)應(yīng)注重其含有機質(zhì)地層的含礦性評價工作，利用地質(zhì)與地球物理、地球化學(xué)等方法相互印證、綜合研究，加快石墨礦產(chǎn)勘查技術(shù)不斷創(chuàng)新，盡早實現(xiàn)更大找礦突破。

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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

陜西省地質(zhì)勘查基金項目《陜西省城固縣雙溪一帶金多金屬礦預(yù)查》(項目編號：61201304188)、國家自然科學(xué)青年基金項目《巖漿熱侵位對煤變質(zhì)型石墨富集成礦的控制——以西秦嶺鳳縣隱晶質(zhì)石墨礦為例》(項目編號：41502081)聯(lián)合資助。

王 力(1986—)，男，2013年碩士研究生畢業(yè)于西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)專業(yè)，工程師，主要從事固體礦產(chǎn)資源勘探工作，

2017-04-01

責任編輯：宋博輦

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