我国石墨矿产地质特征及资源潜力分析

我国石墨矿产地质特征及资源潜力分析

彭娉王云亮

江苏华东地质工程有限公司（江苏省有色金属华东地质勘查局八一〇队）210007

摘要：石墨是传统的工业粮食矿产,随着新能源汽车及石墨烯高科技新材料的出现,石墨资源地位越来越受到社会的专注,石墨矿产品的开发进入新阶段,石墨的勘查工作也迅速发展.文章通过对我国石墨矿产分布特征、成矿规律分析进而总结石墨资源潜力特征,认为我国黑龙江、内蒙古、四川等省资源潜力巨大,可实行保护性开采,从而获取经济效益.

关键词：石墨;矿产特征;预测模型;资源潜力

1石墨及其分类

石墨是一种自然元素矿物,由德国化学家和矿物学家Werner于1789年命名,具有典型的层状结构,碳原子成层排列且互相等距相连,每一层中的碳原子按六方环状排列,层内C-C间距为0.142nm;上下相邻层的碳六方环通过平行网面方向的相互位移后再叠置形成层状结构,层间C-C间距为0.335nm｡位移方位和距离的不同导致石墨的多型结构,如图1所示,每两层一重复的为六方石墨(2H),每三层一重复的为菱面体石墨(3R)｡19世纪以前,石墨主要用于耐火材料､颜料等传统行业｡随着人们对石墨性质认识的深入,其应用领域也愈加广泛｡自2004年石墨烯被制备出以来,石墨的应用范围再次拓展｡其战略位置得到了明显提升,可以说已经成为现代科技发展不可缺少的矿产之一｡石墨依据其晶体形态可分为晶质石墨和隐晶质石墨｡晶质石墨占我国石墨储量的90%左右,多为区域变质成因｡不同程度的区域变质作用会促成不同形态的晶质石墨(细鳞片状和大鳞片状),且变质程度越高结晶程度越好｡目前研究普遍认为,隐晶质石墨由煤高变质而成,因此也常称为煤系石墨,且变质类型主要为接触热变质型｡

2石墨资源概况

据美国地质调查局数据，截至2013年，全球己探明的天然石墨储量约1．3亿t(李超等，2015)。石墨矿产在多个国家均有发现，但可供工业利用的石墨矿床仅集中于少数国家，多数国家只产出某一类石墨矿产，中国是少数几个石墨矿产种类齐全的国家之一。20世纪40年代以来，中国的石墨工业逐渐兴起。经过多年发展，从最初的简单手工作业到建立起比较完整的勘探、生产、加工体系，直至形成20世纪80年代山东南墅、黑龙江柳毛、内蒙古兴和三大石墨生产基地。21世纪初期，全国共有石墨生产及加工企业约300家，从业人员5万多人，年产量达140万t(其中晶质石墨35万t)，产值12．5亿元(段惠彬，2001)。地质勘探成果显示，中国石墨资源丰富，总保有量居世界之首。石墨矿的规模以大中型为主。根据地质成因和结晶形态的不同，石墨矿石一般分为晶质(鳞片状)和隐晶质(土状)两大类，晶质石墨又分为鳞片状和致密块状2种(曹宏，2008)。晶质石墨由于其可浮性、润滑性、可塑性比其他类型石墨优越，因而具有更高的经济和工业价值。从全国范围来看，石墨资源分布呈现“分布广泛、东多西少、个别富集”的特征。晶质石墨主要分布在黑龙江、山西、四川、山东、内蒙古5省，保有储量占全国80%以上，其中黑龙江省晶质石墨储量最多;隐晶质石墨主要分布于内蒙古、湖南2省，保有储量占全国67%以上(王家昌等，2013;李超等，2015;安江华等，2016;唐臣，2016)(图1、图2)。2015年以来，大型、超大型石墨矿床勘探成果丰硕，如内蒙古浩尧尔忽洞—赛乌素整装勘查区新发现了数个超大型晶质石墨矿床，查明石墨资源储量(矿物量)达4200万t，新疆奇台县新发现黄羊山超大型晶质石墨矿，估算资源量2122万t。中国石墨分布格局在未来几年会发生更大变化.

3晶质石墨成矿模式

(1)沉积成岩阶段。在浅海稳定的沉积环境中，泥沙质、半黏土质、黏土质及含有机碳的泥灰质、富镁碳酸盐形成有序的沉积，在成岩过程中有机质发生分解、迁移，使炭质成分发生相对富集，出现某些炭质成分较高的岩段，这一过程中以富有机质的陆源碎屑沉积地层为主，少数为碳酸盐岩地层沉积(张天宇等，2014;刘晓刚，2016)。(2)区域变质作用阶段。区域变质作用形成的晶质石墨的温压范围比较宽，从麻粒岩相到绿片岩相都有，在中高区域变质作用过程中，炭质组分发生自组织作用和重结晶作用并相对集中，形成含石墨片麻岩、含石墨片岩等，以及具有一定层位分布的不同品级的石墨矿床(李超等，2015)。(3)混合岩化作用阶段。部分石墨矿床受到破坏，甚至完全被混合岩所吞噬;部分石墨矿床再度发生重结晶，提高了石墨鳞片的片度和矿石的质量，特别是混合花岗岩体周围及其附近部位。因此，混合岩化作用阶段是晶质石墨能否具有工业价值的关键(解立发，1991)。

4石墨资源潜力预测评价

4.1预测要素图编制

根据矿产预测类型确定预测底图编制方案,沉积变质型石墨一方面要编制变质建造系列图件,同时要对原始沉积古地理环境及原岩恢复编图。包括主要工作内容如下:(1)划分矿产预测类型,确定预测工作区范围。根据矿产预测类型构造建造分析确定石墨矿产分布可行地段;(2)编制建造构造系列图件,沉积变质石墨矿产包括变质建造分布图件、变质相图件;(3)编制综合预测要素图件,建立预测要素综合解释模型,进行综合信息预测要素图编制。

4.2综合信息矿产预测模型研究

研究矿产预测类型的典型矿床预测要素特征,建立圈定区域成矿系统及其定量预测的模型,主要工作有:(1)研究典型矿床预测模型,建立矿床成矿模式,确定预测标准组合;(2)开展典型矿床深部外围的预测评价,预测模型区的资源潜力,研究定量预测参数;(3)建立区域预测模型,将典型矿床的预测模型与区域编图成果结合,转化区域预测要素。

4.3区域预测靶区圈定及资源量估算

以区域预测要素图件为基础,通过预测模型准则,定性定量圈定区域成矿系统,采用矿床模型地质参数法估算预测资源量。

我国石墨成矿地质条件优越,是我国在世界范围内具有优势地位的非金属矿产,通过阶段性潜力评价可有如下认识:1)我国石墨矿产主要成矿类型为沉积变质型和接触变质型,有重要经济价值的石墨矿产为沉积变质型鳞片晶质石墨矿产。沉积变质型石墨矿产主要分布在变质程度高的古老陆块周缘地区。沉积变质型石墨成矿时代为新太古代与古元古代,接触变质型石墨矿产成矿时代为中生代。2)我国主要石墨矿集区为佳木斯陆块区、阿拉善地块、华北地台周缘、扬子陆块周缘等地区,成矿潜力最大地区有黑龙江、内蒙古、山东、吉林、四川等省区,其中黑龙江省沉积变质型石墨资源潜力最大。3)沉积变质型石墨矿产就位于我国高变质程度的老陆块区,今后要进一步加强石墨资源成矿条件与沉积变质型铁矿成矿条件对比研究,总结区域成矿规律,如要回答我国辽宁有世界前列的沉积变质铁矿、硼矿及菱镁矿等,而石墨矿产却出现在黑龙江地区等问题。

参考文献：

[1]寇林林,陈江,韩仁萍,赵岩,毕中伟,张朋.东北地区石墨资源量潜力及未来发展对策探讨[J].地质与资源,2017,26(02):203-208.

[2]陈婷芳.石墨矿产市场分析[D].中国地质大学(北京),2016.

[3]李媛媛,刘伟.黑龙江省石墨资源矿产地储备研究[J].北方经贸,2013(11):68-69.