張 詵，劉錦興，左 貓，鄧書榕，黨順安

（1.咸陽西北有色七一二總隊有限公司，陜西 咸陽 712000；2.明市東川金水礦業(yè)有限責任公司，云南 昆明 654100；3.根河市森鑫礦業(yè)開發(fā)有限責任公司，內蒙古 根河 022357）

隨著現代科學技術和工業(yè)的發(fā)展，石墨在冶金、鑄造、電氣、機械、化工、航天等多領域不斷發(fā)展，已成為高科技領域中新型復合材料的重要原料，在國民經濟中具有重要的作用。佛坪袁家莊位于陜西省漢中市佛坪縣袁家莊鎮(zhèn)。

1 區(qū)域地質概況

該區(qū)地處東西秦嶺結合部位，是中央造山系與賀蘭—龍門—川滇南北構造帶的交接點，同時也是華北板塊和揚子板塊擠壓作用最為強烈的地區(qū)之一。

地層單元屬揚子地層區(qū)南秦嶺分區(qū)徽縣—旬陽地層分區(qū)，區(qū)內出露地層有中泥盆統(tǒng)池溝組(D2c)、中泥盆統(tǒng)青石埡組(D2q)、中泥盆統(tǒng)桐峪寺組(D2tn)、中泥盆系古道嶺組(D2g)、中泥盆系星紅鋪組(D3x)、志留系(S)、第四系（Q）。

礦區(qū)遭受了多期、多層次構造作用的改造，構造變形復雜，主體構造特征為南北向擠壓作用形成的一系列東西向展布的褶皺構造(見圖1)。

該區(qū)巖漿活動強烈，巖漿活動主要以侵入巖為主，主要有華力西期黑云母閃長巖，印支期的花崗巖、偉晶巖。

區(qū)域內礦產較豐富，主要礦產有：稀有、稀土礦（化）點、金礦點、石墨礦床、剛玉礦點、水晶礦點、大理礦點、白云母礦、石英礦、石冰洲石礦點、花崗巖礦等。

2 礦區(qū)地質特征

工作區(qū)地處南秦嶺造山帶中部。北與北秦嶺造山帶相鄰，南與揚子地塊相接。區(qū)內地質構造復雜，巖漿活動強烈，主體構造以龍草坪、佛坪縣城為中心位置上出露的兩個片麻巖穹窿構造，其核部為佛坪巖群片麻巖套(Ar3F)，屬南秦嶺造山帶的結晶基底；其上蓋層則發(fā)育一套從震旦—石炭系的變質巖系。佛坪古陸北側被五龍巖體環(huán)繞，與巖體北側接觸的為一套下古生代地層，接觸帶角巖化比較發(fā)育。

2.1 地層

礦區(qū)內出露地層主要為上太古界佛坪巖群(Ar3F)、中新元古界長角壩巖群(Pt2-3C)等。

上太古界佛坪巖群(Ar3F)，礦區(qū)中東部有少量零星分布。該巖群主要巖性為黑云母斜長片麻巖、含剛玉黑云斜長片麻巖、石榴黑云斜長片麻巖，此外還有少量矽線石榴黑云斜長片麻巖、方柱石黑云斜長片麻巖等，巖石中含有大量的富鋁礦物。

中新元古界長角壩巖群(Pt2-3C)根據其巖石學特征從下向上依次分為低莊溝巖組(Pt2-3CD)、黑龍?zhí)稁r組(Pt2-3CH)和沙壩巖組(Pt2-3CS)三個巖組。

低莊溝巖組(Pt2-3CD)，巖性以黑云石英片巖、黑云斜長片巖、黑云母變粒巖、黑云斜長片麻巖及鈣質片巖為主，在工作區(qū)常夾有薄層大理巖條帶或透鏡體，是晶質石墨礦的主要賦礦層位。

黑龍?zhí)稁r組(Pt2-3CH)，巖性以石英巖、含石墨石英巖、含云母石英巖及石英片巖為主。總體呈粒狀變晶結構，塊狀—條帶狀構造。該層是石墨礦的主要賦存層位。

沙壩巖組(Pt2-3CS)，主要巖性為白色含透輝石結晶大理巖、含石墨大理巖。該層也是石墨礦的主要賦礦層位。

2.2 構造

礦區(qū)構造位于佛坪穹窿的南半部，由于多期次構造、巖漿熱液事件的改造形成了現今的復雜構造格局。礦區(qū)內褶皺、斷裂發(fā)育。

礦區(qū)內褶皺構造以楊家壩背斜為主，核部為推覆構造作用出露的佛坪巖群，兩翼依次為黑龍?zhí)稁r組、沙壩巖組?？傮w為軸面南傾的同斜褶皺。兩翼產狀201°∠30°～40°，西部被巖體及脆性斷裂侵吞切割。東部延伸出礦區(qū)。

斷裂構造以楊家壩推覆構造為主，長約3km，寬數米至數百米不等，由三條推覆構造組成。構造面產狀160°～250°∠30°～60°不等。構造西部被脆性斷層切割，東部延伸出礦區(qū)。

礦區(qū)內韌性—韌脆性剪切帶，呈NWW-SEE向展布。主要表現為發(fā)育強烈的片理化構造帶，構造帶數條平行斷層組成。寬約25m 左右。弱變形域由大理巖、灰質大理巖、黑云石英片巖團塊和透鏡體組成。強變形域主要為黑云石英片巖，其中發(fā)育長英質分泌脈褶皺、無根褶皺、豆莢狀褶皺、尖棱頂厚褶皺等。

礦區(qū)內脆性斷層總體為NW 向，規(guī)模較大。工作區(qū)主要有油坊溝斷裂(F1)、金家坪斷裂(F2)、彭家溝斷裂(F3)和核桃坪斷裂(F4)四條，四條斷裂產狀相近延伸普遍大于20km，最長延伸60km,寬2～20m，斷層產狀200°～230°∠60°～75°，斷層性質均為逆斷層。

2.3 巖漿巖

工作區(qū)巖漿活動劇烈，出露面積較大，主要為古生代侵入巖，其次零星分布有中生代、晚太古代及元古代侵入巖：元古代侵入巖主要為碗牛壩侵入體(Wηγ)；古生代侵入巖：貓耳梁單元(PM)、岳壩單元(PY)、栗子壩單元(PL)和郭家壩單元(PG)；中生代侵入巖：五龍超單元組合的石板溝單元(TS)和木河單元(TM)。另外還有零星分布的花崗偉晶巖脈。

2.4 變質作用及圍巖蝕變

區(qū)域內所有地層和巖石均遭不同程度的變質作用，變質程度較深，可達綠片巖相—低角閃巖相。主變質期屬華力西—印支期。變質類型主要為區(qū)域變質，巖石類型有片麻巖、片巖、石英巖、大理巖等。熱液蝕變發(fā)育，主要分布于巖體與圍巖接觸帶上，礦化蝕變帶熱液蝕變也較明顯,蝕變類型為炭化、硅化、綠泥石化、黑云母化、黃鐵礦化、鐵碳酸鹽化等。

3 礦體（層）地質特征

3.1 礦體（層）特征

通過預普查工作，礦區(qū)內共圈出數層石墨礦體，礦體受地層控制。其中Ⅱ、Ⅲ號石墨礦層工程控制程度較高，礦層延伸較遠，呈層狀、似層狀產出于中新元古界長角壩巖群地層中。

Ⅱ號礦層出露于礦區(qū)中部，產于沙壩巖組含石墨大理巖地層中，產狀為：傾向185°～224°，傾角41°～78°，呈層狀、似層狀、透鏡狀產出，地表控制工程自西向東有TC72、TC64、TC56、TC48-1、TC36、TC16、TC7-2、TC19、TC47，深部控制工程有 ZK6401、ZK2801、ZK1901。地表控制長度3060m，傾向延深控制最大390m，厚度2.02～11.46m，平均4.14m，厚度變化系數72%。品位2.04%～4.93%，平均3.26%，品位變化系數29%，厚度變化不穩(wěn)定，品位變化穩(wěn)定，屬較穩(wěn)定型。礦體賦存標高706～1252m。

Ⅲ號礦層出露于礦區(qū)中南部，產于低莊溝巖組含黑云石英片巖、黑云斜長片巖、黑云母變粒巖、黑云斜長片麻巖及鈣質片巖地層中，產狀為：傾向175°～225°，傾角40°～80°，呈層狀、似層狀、透鏡狀產出，地表控制工程自西向東有TC1、TC8、TC0、TC7、TC36、BT05、TC31、TC47- 1、TC79、TC2，深 部 控 制 工 程 有ZK001。地表控制長度2720m，傾向延深控制最大140m，厚度2.08～8.36m，平均3.31m，厚度變化系數68%。品位2.19%～7.78%，平均3.33%，品位變化系數40%，厚度變化較穩(wěn)定，品位變化穩(wěn)定，屬較穩(wěn)定型。礦體賦存標高1053～1250m。

3.2 礦石質量

3.2.1 礦石礦物成分

礦石礦物主要為晶質石墨，另有少量黃鐵礦、褐鐵礦等，脈石礦物主要為斜長石、黑云母、石英等，含微量榍石、輝石、角閃石、石榴子石、磷灰石等。

主要礦物賦存特征：

石墨：多以單礦物賦存于礦石中，呈銀灰色，晶質鱗片狀，多呈單晶，部分呈集合體狀沿片麻理分布。單晶片徑一般0.287～0.589mm，最大1.81mm。石墨鱗片手摸有滑感，污手。見石墨礦物賦存特征圖2～圖7。

黃鐵礦：地表礦石與深部鉆孔原生礦石中均有分布，多呈細粒星散狀少量分布，集合體呈條帶狀定向分布于巖石內部空隙之間。半自形粒狀，粒徑在（0.05mm×0.05mm）～（0.20mm×0.20mm）之間。

褐鐵礦：多呈細脈狀、條帶狀分布于黃鐵礦邊緣及巖石空隙內部，部分褐鐵礦與黃鐵礦接觸面附近存在交代作用。

斜長石：他形粒狀，粒度粒度分布在（0.20mm×0.30mm）～（0.30mm×1.20mm）區(qū)間，少部分顆粒內部可見聚片雙晶，局部發(fā)生輕微泥化、絹云母化、鈉長石化。

黑云母：呈片狀，薄片下呈綠—棕色，片徑分布在0.10～0.30mm之間，定向排列明顯。

石英：呈他形粒狀，具有粒狀變晶的特征，顆粒之間結合緊密，粒度分布在（0.10mm×0.20mm）～（0.40mm×1.30mm）這個區(qū)間，大部分顆粒被拉長，部分顆粒內部可見變形紋和波狀消光現象。

3.2.2 礦石化學成分

礦區(qū)礦石主要化學成分：C 4.96%～5.87%，SiO2 43.35% ～70.99% ，Al2O3 6.88% ～17.74% ,Fe2O3 2.07% ～4.23% ,CaO 7.03% ～7.85% ,MgO 0.86% ～1.57%。石墨礦中各組分變化規(guī)律不明顯，反映了礦床內部礦石分布的隨機性（表1）。

表1 化學多元素分析成果表[ω(B)(10-2)]

3.2.3 礦石結構構造

礦石結構多為鱗片狀、星點狀粒狀變晶結構，塊狀、條帶狀構造，礦石中石墨多沿片麻理分布。

3.3 礦石類型

礦區(qū)石墨礦多呈鱗片狀，粒度0.01～1.651mm，石墨粒度以大于50目主，占有率為60.75%，其次為80～50目，占36.30%，再次為小于100 目，占11.02%，而100～80目占有率最小，占有率為5.42%（表2）。大于100目石墨顆粒占比89.98%，屬優(yōu)質晶質石墨礦體，含礦巖石為石墨礦化黑云斜長片麻巖，屬片麻巖型晶質石墨礦。

石墨礦化黑云斜長片麻巖：灰—灰黑色，細粒鱗片變晶結構，片麻狀構造。主要礦物成分：石墨、斜長石、黑云母、石英，巖石中綠泥石化、綠簾石化、硅化明顯，石墨多呈鱗片狀沿片麻理分布，片徑0.1～1.5mm。石墨礦多呈灰—銀灰色，有滑感，污手。斜長石他形粒狀，少部分顆粒內部可見聚片雙晶。黑云母呈片狀，薄片下呈綠—棕色，定向排列明顯。

石英呈他形粒狀，具有粒狀變晶的特征，顆粒之間結合緊密，部分顆粒內部可見變形紋和波狀消光現象。

3.4 礦體（層）圍巖與夾石

礦體圍巖為黑云斜長片麻巖、含石墨大理巖。黑云斜長片麻巖與礦體界限不清，肉眼以巖石中是否含有石墨與礦體區(qū)分，主要依靠化學分析成果確定。含石墨大理巖與礦體界限明顯，產狀總體南傾，傾向變化較大，傾角與礦體傾角相近。圍巖固定碳含量一般1.0%。

礦體中的夾石多呈薄層狀、似層狀，無明顯規(guī)律。

4 礦床成因及找礦標志

4.1 礦床成因

礦區(qū)位于華南板塊秦嶺褶皺系南秦嶺褶皺帶，經歷了多期造山運動和巖漿熱液事件，遭受了多期構造巖漿活動，為成礦作用奠定了有利基礎。經預普查工作發(fā)現，礦體有一定的層位，礦體產狀與黑云斜長片麻巖產狀近乎一直，呈層狀、似層狀、透鏡狀，長度延伸最長可達千米以上，每個礦層一般有多條近乎平行的礦體組成，各個礦體礦體特征相近，礦體近礦圍巖多見（?。訝钍V化大理巖出露，多與礦體呈互層狀分布。

礦床的炭質來源于原始沉積物的有機質（曹芳芳等，2012）。石墨礦的成礦作用，多發(fā)生在區(qū)域變質及熱液作用下，受溫度和壓力影響，原巖中的有機碳發(fā)生重結晶作用形成鱗片狀晶質碳。持續(xù)的區(qū)域變質作用是形成鱗片狀晶質石墨礦的主要成礦因素。

綜之，該礦區(qū)石墨礦床成因為區(qū)域變質礦床。

4.2 找礦標志

中新元古界長角壩巖群(Pt2-3C)地層是該區(qū)石墨礦賦存層位，主要含礦巖性為石墨礦化黑云斜長片麻巖，礦體邊部見（?。訝畲罄韼r，石墨礦呈黑—銀灰色，有滑感、污手等特點可直接指示石墨礦的存在。

5 結論

（1）佛坪袁家莊石墨礦自北向南已發(fā)現3 個礦帶，Ⅰ號礦帶分布于礦區(qū)北部楊家壩一帶（由于該礦帶大部分被高鐵壓覆區(qū)覆蓋，且控制工程較少，本文中并未提及）。Ⅱ號礦帶分布于礦區(qū)中部，產于沙壩巖組含地層中，Ⅲ號礦帶分布于礦區(qū)中南部，產于低莊溝巖組地層中。

（2）該礦區(qū)石墨礦賦存于中新元古界長角壩巖群(Pt2-3C)，受地層層位控制，產狀與片麻巖產狀一致，礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀產出，礦體長度約2720～3060m,傾向最大控制深度140～390m，厚度2.02～11.46m，品位2.04%～7.78%；礦石類型為麻巖型晶質石墨礦；礦床成因類型為區(qū)域變質礦床。

（3）工作區(qū)地處南秦嶺造山帶中部，經歷了多期造山運動和巖漿熱液事件，遭受了多期構造巖漿活動，為成礦作用奠定了有利基礎。工作中發(fā)現，在已圈定三條石墨礦帶兩側均存在大量石墨小礦體，由于工作量限制，并未施工工程對其進行控制分析，沿現有主礦體兩側具有良好的找礦前景，預計有大型晶質石墨礦床的賦存。