中国石墨矿床类型
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石墨本为无名鼠辈,然2010年的诺贝尔物理学奖,使石墨一夜扬名四海,风光无限。
借着石墨矿的传说与光环,中国宝安股上窜下跳,令人心惊肉跳,欲仙欲死。
石墨矿究有何种神奇,请听我说!一、石墨特性、分类及用途(一)石墨基本性质关于石墨的发现和利用,有案可据的,当首推《水经注》,书中载“洛水侧有石墨山。
山石尽黑,可以书疏,故以石墨名山矣。
”考古发现,早在3000多年前商代,中国就有用石墨书写的文字,一直延续至东汉末年(公元220年),石墨作为书墨才被松烟制墨所取代。
清朝道光年间(公元1821-1850年),湖南郴州农民开采石墨做燃料,称之为“油碳”。
石墨英文名Graphite,源于希腊文“graphein”,意为“用来写”。
由德国化学家和矿物学家A.G.Werner 于1789命名。
石墨分子式为C,分子量为12.01。
天然石墨呈铁黑色、钢灰色,条痕亮黑色,金属光泽,不透明。
晶体属复六方双锥晶类,沿{0001}呈六方板状晶体,常见单形有平行双面、六方双锥、六方柱,但完好晶形少见,一般呈鳞片状或板状。
晶胞参数:a0=0.246nm,c0=0.670nm。
典型的层状结构,碳原子成层排列,每个碳与相邻的碳之间等距相连,每一层中的碳按六方环状排列,上下相邻层的碳六方环通过平行网面方向相互位移后再叠置形成层状结构,位移的方位和距离不同就导致不同的多型结构。
上下两层的碳原子之间距离比同一层内的碳之间的距离大得多(层内C-C间距=0.142nm,层间C-C间距=0.340nm)。
具{0001}完全解理,比重2.09-2.23,比表面积5-10m2/g。
硬度具异向性,垂直解理面为3-5,平行解理面为1-2。
集合体常为鳞片状,块状和土状。
石墨薄片具良好的导电性和导热性。
矿物薄片在透射光下一般不透明,极薄片能透光,呈淡绿灰色,一轴晶,折射率1.93~2.07,在反射光下呈浅棕灰色,反射多色性明显,Ro灰色带棕,Re深蓝灰色,反射率Ro23(红),Re5.5(红),反射色、双反射均显著,非均质性强,偏光色为稻草黄色。
中国石墨矿地理分布中国耐材之窗网[耐火材料基本知识] 2008年3月25日截至1996年止,中国保有储量的69处大、中型石墨矿产地的分布。
各地区保有石墨矿产资源概况如下:1.华北地区保有石墨矿产地22处。
其中:晶质石墨矿20处(大型矿1处、中型矿14处、小型矿5处),共计保有晶质石墨矿物储量B+C+D级904万t,主要分布于内蒙古自治区及山西与河北省的北部;隐晶质石墨矿2处(小型),共计保有隐晶质石墨矿石储量11万t,分布于北京市郊。
内蒙古自治区是中国晶质石墨矿主要的蕴藏区和当前鳞片石墨主要产区之一。
从自治区西面的阿拉善左旗,往东经包头、呼和浩特至集宁、兴和一带长700~800km地段内,已发现矿产地数十处,估计晶质石墨矿资源量在2000万t以上,已勘查的矿产地有13处(中型矿11处、小型矿2处),共计保有晶质石墨矿物储量548万t。
其中∶集宁县以东的兴和县黄土夭石墨矿由1号矿、18号矿B段、18号矿C 段和其他矿体4处中型矿和11号小型矿,加上附近的荣华背中型矿,实际构成一个大型矿区,各矿均已利用,矿山开发具有六七十年的历史,以产出优质大鳞片石墨而著称,是中国著名的鳞片石墨生产矿山之一;在兴和县以西,还有丰镇县南井、武川县庙沟、土默特左旗什报气和灯笼素4处中型矿也已利用,形成以兴和为重点的中国鳞片石墨生产基地之一。
此外,固阳县五当召、阿拉善右旗挡巴井2个中型矿和包头市克尔马沟小型矿也可供选择利用。
内蒙古兴和石墨矿以南,在山西北部分布有晶质石墨矿4处(大型矿1处、中型矿2处、小型矿1处),共计保有晶质石墨矿物储量318万t。
其中:大同市弘赐堡大型矿和六亩地、鸡窝涧中型矿可供选择利用,天镇县白羊口小型矿可供边采边探。
内蒙古兴和石墨矿以东,河北省赤城县艾家沟中型晶质石墨矿于1988年开采利用,其附近新发现的水泉中型晶质石墨矿也可供选择利用,怀安县蔓青沟和阳原县谷端庄2处小型晶质石墨矿也已零星开采。
河北省东部青龙县魏仗子和南部邢台市,还各分布小型晶质石墨矿1处,现已停采。
石墨选矿和石墨的深加工高昊天(黑龙江科技大学11级矿物加工2班2013030023)摘要:石墨具有一系列的优良性能,广泛应用于石油、化工、冶金、造纸、原子能和国防等工业部门,具有很大的开发利用价值。
中国石墨矿资源丰富,石墨储量居世界首位。
但由于天然产出的石墨纯度不高,开发应用受到限制。
本文简要介绍了石墨的性质和其矿产资源分布,重点介绍了浮选法在石墨选矿中的应用,以及石墨的粉碎、提纯和改性等深加工技术。
通过深加工,可以进一步改善石墨的特性,形成各种高附加值的产品,使其能满足相关领域应用及现代高技术和新材料产业的要求。
最后,本文对石墨材料在高速、耐磨、防腐、节能、超小型等高科技应用领域的发展前景进行了展望。
结果表明,石墨正在众多领域逐步取代某些金属材料和有机材料,其发展前景十分广阔。
关键词:矿物加工石墨选矿浮选粉碎提纯深加工石墨(Graphite)是由碳元素组成,是碳的同素异构体之一。
石墨晶体具典型的层状结构,碳原子排列成六方网状层,面网结点上的碳原子相对于上下邻层间格的中心。
重复层状为2的是石墨2H多型,属六方晶系,即通常所指的石墨;若重复层状为3的属三方晶系,但在天然石墨结构中不能单独分离出来。
在石墨晶体结构中,层内碳原子的配位数为3,具共价金属键,间距0.142nm,层与层间以分子键相连,间距为0.3354 nm,石墨矿物呈铁黑、钢灰色,条痕光亮黑色;金属光泽,隐晶集合体光泽暗淡,不透明;解理(0001)完全,硬度具异向性,垂直角理面为3~5,平行解理面为1~2,质软,密度为2.09~2.23g/cm3,有滑腻感,易污染手指。
石墨集合体通常为鳞片状,块状和土状;单晶体常呈片状或板状,但完整的很少见。
根据其结晶程度分为晶质石墨和隐晶质石墨(土状石墨)。
石墨具有一系列的优良特性,主要有如下几点:(1)耐高温:由于碳原子在石墨结晶格子的原于层中排列紧密,热振动困难,因而石墨能耐高温并具特殊的热性能。
第一作者简介:张艳飞(1982~),男,主要从事地质矿产勘查及评价工作,教授级高级工程师。
E-mail :***********************通讯作者简介:梁帅(1986~),男,主要从事基础地质与土地质量调查工作,高级工程师。
E-mail :****************收稿日期:2019-03-15 改回日期:2019-06-16 ❶ 资助项目:辽宁省化工地质勘查院博士点科研项目第42卷 第2期 化工 矿 产 地 质 V ol.42 No.22020年06月 GEOLOGY OF CHEMICAL MINERALS Jun.2020地质·矿产石墨矿床类型及显晶质石墨矿床成矿模式(Ⅱ):矿石矿物及矿化特征❶张艳飞1 梁帅2 赵青3 刘敬党1 肖荣阁31辽宁省化工地质勘查院有限责任公司,辽宁 锦州 121007 2中国地质调查局沈阳地质调查中心,辽宁 沈阳 1100003中国地质大学(北京)地球科学与资源学院,北京 海淀100083摘 要 基于系统的野外观察和镜下鉴定,从石墨矿石矿物、矿化特征角度研究石墨矿床类型及显晶质石墨矿床成矿模式。
研究发现石墨矿物晶体具有多期生长连晶特征,形成复合板状晶体;深变质阶段的混合岩化和大理岩的透辉透闪石化是石墨矿床热液交代阶段的主要矿化蚀变;石墨矿石分为硅酸盐岩型、碳酸盐岩及蚀变碳酸盐岩型石墨矿石;石墨矿床类型为热变质隐晶质土状石墨、浅变质显晶质微晶石墨和深变质大鳞片石墨;成矿模式是成矿物质碳富集-无定型有机碳形成石墨晶核-碳硅有机热液富集再结晶。
关键词 石墨矿石矿物 矿化特征 矿石类型 成矿阶段中图分类号: P612;P619.252 文献标识码: A 文章编号:1006–5296(2020)02–0097–09石墨是碳素材料的基础原料矿产,具有耐高温、导热、导电、润滑和抗腐蚀性等优越的理化特性,在国民经济中发挥着重要的作用。
近年来石墨烯作为一种新型的二维纳米材料,因其特殊的纳米结构以及优异的性能在航空航天、电子学、生物医学和储能等高科技领域展现出巨大的应用潜能,引起国际科学界和产业界的高度关注。
【石墨产业】全球及中国石墨矿资源分布概况(最新、最全、最详细)一、全球石墨矿资源概况1、全球石墨资源储量全球石墨资源分布既广泛又相对集中,据USGS资料显示,2013年全球石墨总储量约1.3亿吨矿物量。
巴西、中国、印度和墨西哥的石墨储量合计占全球总储量的92.77%。
中国石墨基础储量约占世界的33%,仅次于巴西(约占世界的38%)。
巴西新发现的Almenara石墨矿为罕见的超大型石墨矿,使其石墨总储量由之前的36万吨增加到近5800万吨,位居世界首位。
印度石墨矿储量为1100万吨,墨西哥石墨储量为310万吨。
2015年世界主要石墨国家基础储量对比图2、国外石墨矿床类型(1)石墨呈浸染鳞片状分布在火山岩、硅质沉积岩中,此类矿床石墨鳞片大,矿石质量高,有著名的马达加斯加大鳞片晶质石墨矿;(2)含石墨矿石呈脉状充填在断裂裂隙和洞穴中,此类矿床石墨品位高,典型的矿床是斯里兰卡的脉状石墨矿;(3)由中酸、酸性花岗岩侵入大理岩中形成热液交代接触变质矿床,此类矿床矿石质量较好,在俄罗斯和朝鲜等国家有分布;(4)煤或富碳沉积物中的变质石墨矿床矿石中的石墨多为隐晶质,墨西哥、印度及澳大利亚的大部分石墨矿床均属此类型。
3、各国石墨资源概况巴西巴西石墨矿分布在MinasGerais、Ceara和Bahia地区,PedraAzul地区拥有巴西最好的鳞片石墨矿,石墨矿石储量已探明2.5亿吨,品位20-25%。
新发现的奥门纳拉石墨矿石资源量近5700万吨,碳含量4-10%。
印度印度石墨矿床多为煤或富碳沉积物的变质石墨矿床,主要分布在奥瑞萨邦和拉贾斯坦邦,奥瑞萨邦的石墨矿床赋存于寒武纪地层中,有三个石墨矿带,即:博兰吉尔-桑巴尔普尔矿带、普尔巴尼-长拉汉迪矿带和登卡纳尔矿带,其中最大的矿床延伸达6.4-11.3公里,矿体厚120米。
墨西哥墨西哥已发现的石墨矿床绝大多数为隐晶质石墨矿床。
其石墨矿床主要分布在格雷罗州、索诺拉州和伊达尔戈州。
中国石墨资源概况及晶质石墨成矿规律王力;樊俊雷;李雷;康磊【摘要】初步概括了中国石墨矿产资源现状,总结了晶质石墨矿床的成矿规律、成矿模式及主要找矿标志.中国石墨矿产资源储量巨大、种类齐全,资源分布呈现“分布广泛、东多西少、个别富集”的特征,区域变质型晶质石墨矿床是主要矿床类型,晶质石墨主要成矿规律为“构造定区、沉积控源、变质限量、热液提质”,即大地构造格局决定晶质石墨矿床的有利区分布,富有机质陆源碎屑沉积体系主控炭源供给和赋矿层位分布,变质作用深度及期次限定石墨矿体总量,混合岩化过程对提升矿石品质具有不可忽视的作用.典型晶质石墨矿床的形成一般经历沉积成岩—区域变质—混合岩化3个阶段.地层、岩性、沉积环境、构造以及地球物理异常等是石墨找矿的良好标志.【期刊名称】《地质学刊》【年(卷),期】2017(041)002【总页数】8页(P310-317)【关键词】石墨资源;晶质石墨;成矿规律;区域变质;成矿模式;找矿标志【作者】王力;樊俊雷;李雷;康磊【作者单位】陕西煤田地质勘查研究院有限公司,陕西西安710021;陕西煤田地质勘查研究院有限公司,陕西西安710021;西安西北有色地质研究院有限公司,陕西西安710054;大陆动力学国家重点实验室,陕西西安710069【正文语种】中文【中图分类】P619.25+2石墨是C元素的结晶矿物之一,素有“黑金子”的美称,呈钢灰色、黑灰色,具半金属光泽,有滑感,易污手(汤贺军等,2015)。
石墨既具有非金属矿物的一般性能,又兼有金属和有机塑料的某些特性。
晶质石墨资源是我国重要的非金属矿产,在军工与现代材料工业及高新尖技术发展中至关重要(李思远等,2016)。
石墨是中国得天独厚的优势资源,从发展新兴产业以及保持我国优势地位的角度,石墨矿产应列为优先勘查矿种,进一步加大勘探投入(张艳飞等,2014)。
面对国民经济和高新产业发展对石墨矿产尤其是晶质石墨资源的巨大需求,有必要对石墨资源及成矿特征进行系统梳理。
第51卷第3期西#$届Vol. 51 No. 3 2018 年(总 209 期)NORTHWESTERN GEOLOGY 2018(Sum209)陕西省石墨矿成矿特征及成矿区带划分寿立永(中国建筑材料工业地质勘查中心陕西总队,陕西西安710003)摘要:石墨矿是具有重要发展前景的原材料矿产。
笔者对陕西省石墨矿床类型、成矿时代、矿床 成因进行了分析归纳,认为陕西省石墨矿产资源具有类型齐全、矿石质量有明显差异的特点。
对陕 西省石墨矿典型矿床进行了分析,对成矿规律进行了总结,认为区域变质型为晶质石墨矿重要成因 类型,岩浆作用、混合岩化作用对石墨矿物片度增大有促进作用;接触变质型为隐晶质石墨重要成因类型,矿体分布在岩体外接触带,规模较小。
根据成矿条件对陕西省石墨矿成矿区带进行了划分,指出了陕西省石墨矿进一步找矿方向。
关键词:陕西;石墨;矿床类型;成矿区带中图分类号:P619. 25 文献标志码:A文章编号#009-6248(2018)03-0185-07 Metallogenic Characteristics and Mineralization Zoning of Granite Deposits in Shaanxi ProvinceS H O U L iyong(Shaanxi Branch of China Building M aterials Industry Geologic Exploration C en ter,Xi'an 710003,Shaanxi , China) Abstract:T he graphite is an im portant raw m aterial,w ith good developm ent prospect.A fter analyzing the ty p es,m etallogenic age and genesis of the graphite deposits in Shaanxi Province,it!s concluded that Shaanxi Province has all kinds of graphite deposits,but they are obvious differences in ore q uality.In this paper,the typical graphite deposits in Shaanxi have been analyzed,and their m etallogenic regularity has been sum m arized.The results show that the regional m eta-m orphic type serves as the m ost im portant genetic type for the crystalline graphite deposit,while the m agm atism and dolom itization can im prove the degree of graphite m inerals.T he contact m et-am orphic type is an im portant genetic type for the aphanitic graphite deposits,and the orebody is distributed in the outer contact zone of rock m ass,w ith small scale.According to the m etallogenic conditions,the m ineralization zone of graphite deposits in Shaanxi Province has been divided,and the further direction for p rospecting graphite deposits in Shaanxi Province has been pointed out.Keywords:Shaanxi;g rap h ite;deposit ty p e;m etallogenic zone石墨矿物具有耐高温、耐腐蚀的高化学稳定性,同时具有导电性、润滑性、可塑性等众多特性,在耐 火材料、摩擦材料、电碳材料等传统领域应用较多,随着新材料科技的不断发展。
石墨矿资源石墨矿资源地质特征一、矿床时空分布及成矿规律中国石墨矿床常产出于大地构造隆起区或断裂岩浆带上,较集中的分布于中国的东部环太平洋构造带、康滇—龙门大巴—黄陵、祁连—秦岭—淮阳、天山—阴山以及金沙江—哀牢山5个成矿地带。
区域变质型石墨矿床分布于中朝准地台和扬子准地台以及吉黑、秦岭、祁连、华南、三江等褶皱系的隆起区,例如:在佳木斯隆起、胶辽断隆、内蒙古地轴、豫西断隆、山西断隆及康滇地轴等隆起区,分布较多的晶质石墨矿床,规模多为大、中型矿;在黄陵背斜、龙门—大巴台缘褶带、秦岭地轴、淮阳地轴及武夷隆起区,也分布有较多的以中、小型矿为主的晶质石墨矿床。
接触变质型隐晶质石墨矿床大多分布于中国东部环太平洋构造带,尤其是郯庐断裂系(包括依兰—依通断裂在内)以东地区,西部某些断裂带也有分布。
岩浆热液型晶质石墨矿床则分布于中国西部的一些断裂岩浆带间。
区域变质型石墨矿床含矿岩系的时代从新太古代到早寒武世,其中以新元古代最为重要,北方多为新太古代至新元古代,南方多为新元古代至早寒武世,北方早于南方,其含矿层位有华北的桑干群、胶东的粉子山群、豫西的太华群、龙门—大巴山的火地垭群、黄陵背斜的崆岭群、康滇地轴的昆阳群、南天山的库尔勒群和兴凯湖的麻山群、武夷山的建瓯群及罗峰溪群等变质岩系;接触变质型隐晶质石墨矿床含矿岩系的时代从晚古生代石炭纪、二叠纪至中生代侏罗纪,其中最重要的是晚二叠世及早侏罗世和晚侏罗世,北方以晚、早侏罗世及石炭纪的较多,南方以二叠纪为主,其主要含矿层位北方有石盒子组、二道梁子组、鸡西群,南方有斗岭组、龙潭组及梨山组等煤系地层,产生接触变质作用的岩浆热源体的侵入时代大多为印支期—燕山期,但北方也有的为海西期;岩浆热液型晶质石墨矿床的形成则多与海西期的中、酸性岩浆岩的侵入有关。
中国石墨矿床的成矿作用发生于一定的大地构造发展阶段,有三个重要的成矿期,包括一次接触变质及岩浆热液成矿期和两次区域变质成矿期。
中国石墨矿床成矿规律概要中国石墨矿床具有丰富的资源量和广泛的分布,在工农业以及新材料领域都有广泛的应用,因此对其成矿规律的研究具有重要的意义。
本文将对中国石墨矿床成矿规律的基本情况进行概述。
首先,石墨矿床的形成与地质背景密切相关。
中国石墨矿床主要分布在花岗岩、板岩、石英岩、片麻岩等岩石中,主要与变质作用和岩浆活动有关。
其中,板岩型石墨矿床多发生在地层构造单元交界处及其包边绿带内,与裂隙-滑移作用、地幔流体活动等有关。
而松散性石墨矿床则多见于河流冲积扇、冰碛矿床等地质环境中。
其次,石墨矿床的成因与成矿物质有关。
中国石墨矿床主要来源于地壳中的碳元素,包括生物残骸、沉积岩中的有机质以及深部流体等。
石墨矿床的成矿作用包括:1)热液作用:在岩浆作用过程中,流体经过主矿体岩石的周围,使石墨与它们结合,并伴随着黏土矿物的沉淀,形成硬脆性岩石;2)变质作用:在高温、高压和流体的作用下,侵入岩石中的石墨结合成为块状或片状矿物;3)沉积作用:浅海区沉积中的海生有机质,经过富集和压实作用,可形成薄层或块状石墨矿。
另外,石墨矿床的成矿地质条件也是影响其规律的关键因素。
一般来说,中国石墨矿床的成矿地质条件包括:1)富碳质岩石:在石墨矿床形成过程中,碳是矿物的主要成分,富含石墨的岩石在形成矿床时是必不可少的;2)含水岩石:石墨矿床的形成通常与流体的活动有关,因此在成矿地质条件中含水岩石也是一个重要因素;3)适宜的构造环境和地质构造背景:多数石墨矿床位于构造带中,并与断层带、褶皱波动以及岩浆等有关。
综上所述,中国石墨矿床成矿规律包括地质背景、成矿物质、成矿作用和成矿地质条件等方面。
在实际生产中,对石墨矿床成矿规律进行深入研究,提高相关技术,将有助于优化石墨矿床的勘探、开采和利用,从而更好地满足社会需求并推动经济发展。
对于中国的石墨矿床,根据中国地质调查局的发布数据,中国拥有世界上最大的石墨矿储量,达到了7900万吨,同时在世界总产量中,中国的石墨矿产量也位居第一,占据了全球的31%。
【矿产资源】我国矽卡岩型石墨矿床成因类型及其意义颜 开1,杨 刚1,张小林2,李 芃3(1.中国建筑材料工业地质勘查中心(中国非金属矿工业有限公司),北京 100035;2.中国建筑材料工业地质勘查中心新疆总队,新疆 乌鲁木齐 830000;3.中国建筑材料工业地质勘查中心辽宁总队,辽宁 沈阳 110004)【摘 要】矽卡岩型石墨矿床作为一种成因类型从20世纪50年代以来多有述及,但对矽卡岩型石墨矿床的典型案例却少有论述。
通过对我国石墨矿床资料的系统梳理,将国内两处石墨矿床与国外矽卡岩型石墨矿地质特征进行对比,笔者认为我国石墨矿床成因类型除业界公认的类型外,国内有2个石墨矿床具有矽卡岩型石墨矿床特点,本文首次探讨了矽卡岩型石墨矿床地质特征,可为同类型石墨矿床找矿提供参考。
【关键词】矽卡岩型;石墨矿床;地质特征【中图分类号】P619.252 【文献标识码】A 【文章编号】1007-9386(2021)06-0013-03Types and Significance of Skarn-type Graphite Deposits in ChinaYAN Kai 1, YANG Gang 1, ZHANG Xiao-lin 2, LI Peng 3(1. China National Geological Exploration Center of Building Materials Industry(China Non-metal Mining Industry Co.Ltd.), Beijing 100035, China; 2. Xinjiang Branch of China National Geological Exploration Center of Building Materials Industry, Urumqi 830000, China; 3.Liaoning Branch of China National Geological Exploration Center of Building Materials Industry, Shenyang 110004, China) Abstract: As a genetic type, skarn-type graphite deposits have been mentioned since the 1950s, but the typical cases of skarn-type graphite deposits are rarely discussed. By systematically review of graphite deposits in China, the geological characteristics of two domestic graphite deposits are compared with those of skarn-type graphite deposits abroad. The author believes that besides the genetic types of graphite deposits in China recognized by the industry, there are two graphite deposits in China with the characteristics of skarn-type graphite deposits. This paper clarifies the existence of skarn-type graphite deposits in China for the first time and summarized its geological characteristics, which can provide reference for prospecting similar graphite deposits.Key words: skarn-type; graphite deposit; geologic features【基金项目】中国地质调查局“中国矿产地质志”项目(编号:DD20160346、DD20190379)。
浅析河南省南召县某石墨矿地质特征及成因摘要:河南省南召县某石墨矿普查项目位于河南省南召县西北塔寺、绵羊沟一带,行政区划隶属南召县崔庄乡管辖。
本区石墨矿体主要赋存于太华群含石墨混合片麻岩地层中,矿石类型为片麻岩型晶质石墨矿。
矿床成因类型为沉积变质型矿床,并具有后期热液叠加富集特征。
关键词:石墨矿,地质特征,沉积变质1区域地质本区位于华北地层区,豫西-豫东南分区的卢明小区和北秦岭分区的南召小区。
区域构造线方向呈北西-南东向,栾川-维摩寺断裂横贯本区,其南侧发育有瓦穴子-乔端深大断裂。
区域上断裂构造发育,且构造规模大、切割深,形成本区基本构造格架。
在华北地层区太古宇太华群中,晶质石墨矿产资源较为丰富。
区域上地层划分以栾川-维摩寺断裂为界。
北侧出露地层岩性主要为太古界太华群的一套区域性中深变质岩系,以变质的沉积岩和火山岩;南侧出露地层主要为中元古界栾川群的一套浅变质碎屑岩-碳酸盐岩组合;宽坪群铁匠炉组的黑云石英片岩、斜长角闪片岩、二云石英片岩;宽坪群甘罗沟组的绿帘斜长角闪片岩、含石榴二云石英片岩、白云石英片岩、白云绿泥石英片岩;下古生界二郎坪群小寨组的主要岩性为斑点状变质石英砂岩、粉砂岩;二郎坪群火神庙组的细碧岩、细碧玢岩、石英角斑岩;三叠系上统太山庙组下段的细粒长石石英砂岩,钙质细粒长石石英砂岩下白垩统-上侏罗统的细粒钙质石英砂岩,长石石英砂岩夹粉砂岩及砂砾岩;上白垩统的为红色、紫红色砾岩、砂砾岩及第四系全新统山区河流及河谷的松散堆积物。
构造单元划分属华北板块南缘构造带,横跨卢氏-确山构造带和北秦岭板内增生带两个次级构造单元。
区域内褶皱发育,以昭君垛-黑石顶复背斜为主,南北两翼均有不同形态的次级褶皱发育,如五里坡向斜、口子上-徐家庄背斜等,形成一个复杂的褶皱群。
区域内断裂发育,主要为北西西及北西向断裂;其次为北东向;北北东向和北北西向较少。
按断裂性质、产状、级别和从属关系等特征综合分析,北北西向复杂断裂带为区域内重要的主干断裂构造,由头道河-杨树庄断裂和白果树断裂组成,又以前者规模最大。
中国石墨资源分布关注率:1131 【大中小】截至1996年止,中国保有储量的69处大、中型石墨矿产地的分布见图4.13.1及表4.13.5。
各地区保有石墨矿产资源概况如下:图4.13.1 中国石墨矿分布表4.13.5中国石墨矿分布一览表1.华北地区保有石墨矿产地22处。
其中:晶质石墨矿20处(大型矿1处、中型矿14处、小型矿5处),共计保有晶质石墨矿物储量B+C+D级904万t,主要分布于内蒙古自治区及山西与河北省的北部;隐晶质石墨矿2处(小型),共计保有隐晶质石墨矿石储量11万t,分布于北京市郊。
内蒙古自治区是中国晶质石墨矿主要的蕴藏区和当前鳞片石墨主要产区之一。
从自治区西面的阿拉善左旗,往东经包头、呼和浩特至集宁、兴和一带长700~800km地段内,已发现矿产地数十处,估计晶质石墨矿资源量在2000万t以上,已勘查的矿产地有13处(中型矿11处、小型矿2处),共计保有晶质石墨矿物储量548万t。
其中∶集宁县以东的兴和县黄土夭石墨矿由1号矿、18号矿B段、18号矿C段和其他矿体4处中型矿和11号小型矿,加上附近的荣华背中型矿,实际构成一个大型矿区,各矿均已利用,矿山开发具有六七十年的历史,以产出优质大鳞片石墨而著称,是中国著名的鳞片石墨生产矿山之一;在兴和县以西,还有丰镇县南井、武川县庙沟、土默特左旗什报气和灯笼素4处中型矿也已利用,形成以兴和为重点的中国鳞片石墨生产基地之一。
此外,固阳县五当召、阿拉善右旗挡巴井2个中型矿和包头市克尔马沟小型矿也可供选择利用。
内蒙古兴和石墨矿以南,在山西北部分布有晶质石墨矿4处(大型矿1处、中型矿2处、小型矿1处),共计保有晶质石墨矿物储量318万t。
其中:大同市弘赐堡大型矿和六亩地、鸡窝涧中型矿可供选择利用,天镇县白羊口小型矿可供边采边探。
内蒙古兴和石墨矿以东,河北省赤城县艾家沟中型晶质石墨矿于1988年开采利用,其附近新发现的水泉中型晶质石墨矿也可供选择利用,怀安县蔓青沟和阳原县谷端庄2处小型晶质石墨矿也已零星开采。
石墨矿石墨矿床的成因中国石墨矿床的成因类型有四种:①区域变质型石墨矿床,产于元古宙陆壳基底褶皱带中。
矿体呈层状,透镜状产于大理岩、变粒岩中,群集产出。
矿石所含为晶质石墨,含矿率8%~15%,如陕西丹凤石墨矿床。
②混合岩化型石墨矿床,产于元古宙或上古生代陆壳基底褶皱带中。
矿体呈层状、似层状、透镜状产于混合岩化片麻岩中。
矿石所含为晶质石墨,有石墨片岩型、石墨片麻岩型、石墨大理岩型、石墨透辉岩型和石墨变粒岩型5种矿石类型,其中又各分为风化型和未风化型矿石两类。
风化型矿石,因易选而质佳,含矿率3%~22%。
如山东莱西南墅、黑龙江柳毛、内蒙古兴和石墨矿床。
是中国主要的石墨矿床成因类型。
③混染同化型石墨矿床,系古生代或中生代花岗岩浆混染同化含碳高的岩层而成矿,矿体由含石墨混染花岗岩组成,呈囊状、透镜状、不规则状成群分布。
晶质石墨矿石,呈鳞片状集合体或团块状,含矿率3%~6%。
如新疆尉犁县托克布拉克、新疆奇台县苏吉泉石墨矿床。
④接触变质型石墨矿床,系煤系受中生代酸性岩浆作用,在有盖层封闭的低压中温条件下,煤层接触变质为半石墨和石墨。
矿体层状,多层。
矿石为土状(隐晶质)石墨,含矿率60%~90%。
如湖南鲁塘、吉林磐石石墨矿床。
[性质特征常温下单质碳的化学性质比较稳定,不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂;高温下与氧反应燃烧,生成二氧化碳或一氧化碳;在卤素中只有氟能与单质碳直接反应;在加热下,单质碳较易被酸氧化;在高温下,碳还能与许多金属反应,生成金属碳化物。
碳具有还原性,在高温下可以冶炼金属。
此外,近年的研究发现,石墨可以被氯磺酸溶解,形成单层石墨烯的氯磺酸“溶液”。
[4]石墨是碳质元素结晶矿物,它的结晶格架为六边形层状结构。
每一网层间的距离为340pm,同一网层中碳原子的间距为142pm;。
属六方晶系,具完整的层状解理。
解理面以分子键为主,对分子吸引力较弱,故其天然可浮性很好。
石墨与金刚石、碳60、碳纳米管等都是碳元素的单质,它们互为同素异形体。
关于石墨矿一、分类按结晶程度分晶质石墨和土状石墨1、晶质石墨呈单个晶体或片状晶体的连生体产出,其片径大于1微米,常伴生云母、石英、透闪石、透辉石、石榴子石和少量硫铁矿、方解石等,系区域变质或花岗浆作用而成矿。
2、土状石墨为细小的微粒晶(片径大于1—0.01微米)构成的集合体,晶形中有用高倍显微镜才能辨别。
系由煤层接触变质形成。
二、用途晶质石墨由于具良导性,且熔点(约3850℃)、沸点高(约4250℃),膨胀系数很小,因此主要作耐火材料、热金属成型材料、导电材料、耐磨材料、环保吸附材料(晶质石墨)等。
土状石墨用途较狭窄,主要用来作耐火材料,制造功能性的水泥材料等。
三、矿床类型有四种。
①片麻岩大理岩透辉岩变粒岩混合岩化型晶质石墨矿床如山东莱西南墅矿、黑龙江鸡西柳毛矿内蒙古兴和矿,是我国主要的晶质石墨矿床。
②片岩区域变质型晶质石墨矿床。
③花岗岩混染同化型晶质矿床,这类矿床中有时有部分土状石墨矿石。
④含煤碎屑岩接触变质型土状石墨矿床。
四、资源概况2008年底全球探明9000万吨,储量基础22000万吨。
中国储量、产量、出口目前均居世界首位。
中国的石墨富集区:1、黑龙江混合岩化型晶质石墨矿富集区。
2、胶东混合岩化型晶质石墨矿富集区。
3、内蒙古中西部混合岩化型晶质石墨矿富集区。
4、江西、湖北、四川、云南区域变质型晶质石墨矿床富集区。
5、湖南接触变质型土状石墨资源富集区。
已知的超大型晶质石墨矿床在中国东部黑龙江鸡西和山东胶东莱西。
五、一般工业指标1、晶质石墨矿风化矿:边界品位2—3%,工业品位2.5—3.5%。
原生矿:边界品位2.5—3.5%,工业品位3—8%。
2、土状石墨矿:边界品位≥55%,工业品位≥65%。
六、选矿一般采用浮选。
由于晶质石墨的片度不同,选矿成本、用途及经济价值相差很大,以风化型最易采、选。
土状石墨精先困难,工艺性能差,一般只手选后磨成粉末即供工业使用,其中硫、铁等杂质含量高,降低耐火度与化学稳定性应用范围小,且开采易污染环境,价值远低于晶质石墨。
中国石墨矿床时空分布及成矿规律关注率:740 【大中小】中国石墨矿床常产出于大地构造隆起区或断裂岩浆带上,较集中的分布于中国的东部环太平洋构造带、康滇—龙门大巴—黄陵、祁连—秦岭—淮阳、天山—阴山以及金沙江—哀牢山5个成矿地带。
区域变质型石墨矿床分布于中朝准地台和扬子准地台以及吉黑、秦岭、祁连、华南、三江等褶皱系的隆起区,例如:在佳木斯隆起、胶辽断隆、内蒙古地轴、豫西断隆、山西断隆及康滇地轴等隆起区,分布较多的晶质石墨矿床,规模多为大、中型矿;在黄陵背斜、龙门—大巴台缘褶带、秦岭地轴、淮阳地轴及武夷隆起区,也分布有较多的以中、小型矿为主的晶质石墨矿床。
接触变质型隐晶质石墨矿床大多分布于中国东部环太平洋构造带,尤其是郯庐断裂系(包括依兰—依通断裂在内)以东地区,西部某些断裂带也有分布。
岩浆热液型晶质石墨矿床则分布于中国西部的一些断裂岩浆带间。
区域变质型石墨矿床含矿岩系的时代从新太古代到早寒武世,其中以新元古代最为重要,北方多为新太古代至新元古代,南方多为新元古代至早寒武世,北方早于南方,其含矿层位有华北的桑干群、胶东的粉子山群、豫西的太华群、龙门—大巴山的火地垭群、黄陵背斜的崆岭群、康滇地轴的昆阳群、南天山的库尔勒群和兴凯湖的麻山群、武夷山的建瓯群及罗峰溪群等变质岩系;接触变质型隐晶质石墨矿床含矿岩系的时代从晚古生代石炭纪、二叠纪至中生代侏罗纪,其中最重要的是晚二叠世及早侏罗世和晚侏罗世,北方以晚、早侏罗世及石炭纪的较多,南方以二叠纪为主,其主要含矿层位北方有石盒子组、二道梁子组、鸡西群,南方有斗岭组、龙潭组及梨山组等煤系地层,产生接触变质作用的岩浆热源体的侵入时代大多为印支期—燕山期,但北方也有的为海西期;岩浆热液型晶质石墨矿床的形成则多与海西期的中、酸性岩浆岩的侵入有关。
中国石墨矿床的成矿作用发生于一定的大地构造发展阶段,有三个重要的成矿期,包括一次接触变质及岩浆热液成矿期和两次区域变质成矿期。
1.接触变质及岩浆热液成矿期该期时代为印支期—喜马拉雅期(T-K,67~230Ma)属于海西—燕山构造旋回。
成矿作用发生于古欧亚大陆基本形成至开始部分解体,滨太平洋及特提斯喜马拉雅构造强烈活动阶段。
在中国东部环太平洋构造域等地,由中酸性岩体侵入含煤地层引起接触变质作用,煤层变质形成隐晶质石墨矿床;而在新疆、西藏等一些地方,由于与中、酸性岩体活动有关的岩浆热液作用,形成成因独特的晶质石墨矿床。
2.区域变质第Ⅱ成矿期该期时代为扬子—加里东期(Pt2—Pt1,400~1100Ma),属于扬子—加里东构造旋回。
成矿作用发生于中国地台基本形成并开始解体的早期阶段,多见于褶皱隆起区,如佳木斯隆起、哀牢山褶皱带、金沙江褶皱带、武夷山褶皱区,云开大山褶皱区等地,以麻山群、昆阳群、罗峰溪群、陀烈群等为代表,由于区域变质作用形成晶质石墨矿床。
3.区域变质第Ⅰ成矿期该期时代为中条期以前(Ar—Pt,1700Ma以前),属于中条旋回以前的构造旋回。
成矿作用发生于中国地台逐步形成阶段的陆核区及地台发展过程中的一些残块,如河淮、鄂尔多斯、武当—淮阳地盾、黄陵背斜古基底、祁连中间隆起区等地,以桑干群、粉子山群、太华群、登封群、三道洼群、崆岭群为代表,由于区域变质作用形成晶质石墨矿床。
中国石墨矿床类型关注率:807 【大中小】中国已知的具有工业价值的石墨矿床按其成因可分为:区域变质型石墨矿床、接触变质型石墨矿床及岩浆热液型石墨矿床三种类型。
其中以区域变质型晶质石墨矿床最多,其次为接触变质型隐晶质石墨矿床,岩浆热液型晶质石墨矿床较少。
(一) 区域变质型石墨矿床此类型矿床占中国已知石墨矿床的84%,储量占石墨探明储量的77%,是中国石墨矿床中主要的工业类型。
矿床赋存于前寒武纪的中、深变质岩系中,主要岩性有片麻岩、片岩、透辉(透闪)岩、大理岩、变粒岩、石英岩、斜长角闪岩等,原岩建造多属粘土岩-碳酸盐岩-基性火山岩,沉积于近陆源浅海区,石墨矿层往往赋存在其上部富碳酸盐部位,含矿岩系的变质程度普遍达到角闪岩相至麻粒岩相。
矿床褶皱、断裂构造发育,常伴有晚期花岗岩、伟晶岩类侵入,混合岩化作用普遍,多期变质作用叠加影响较明显。
矿体受沉积变质作用控制,有一定的层位,产状多与围岩产状一致,呈层状、似层状或透镜状,长度一般为几十至数百米,有的可达千米以上,倾角陡—中等。
一个矿床中一般有多层矿体,常受断层或岩体的破坏而使矿体形态复杂化。
常见的矿石类型有石墨片麻岩和石墨片岩,其次为石墨透辉岩,少数矿床有石墨变粒岩、石墨混合岩及石墨大理岩等。
矿石中与石墨共生的矿物多达30余种,主要有长石、石英、云母、方解石、白云石,含多种变质矿物如透辉石、透闪石、红柱石、夕线石、石榴子石、黝帘石、蛇纹石、金云母等,伴生有黄铁矿、金红石、钒云母、钒榴石等。
石墨呈鳞片状结晶,聚片状或星散状较均匀分布,具定向构造或浸染构造。
石墨鳞片片径0.1mm至数毫米不等,混合岩化作用常使石墨粗化或相对富集。
矿石品位一般不高,固定碳含量低的为3%~10%,较高的为10%~16%,有的可达30%以上。
矿石的可选性好,精矿质量也好。
由于原岩沉积环境还原条件良好,含矿建造中常富含硫、钛、钒、磷物质,有的矿床中伴生的金红石、黄铁矿及钒等可供综合回收利用。
矿床规模多为中—大型(有的规模特大)。
属于此类型的矿床有:黑龙江鸡西、柳毛,山东莱西南墅及北墅,内蒙古兴和,湖北宜昌三岔垭等石墨矿床。
(二) 接触变质型石墨矿床此类型矿床占中国已知石墨矿床的14%,储量占石墨探明储量的22%,是中国石墨矿床中较主要的工业类型。
此类矿床是由于岩体侵入煤系地层引起煤层接触变质而成。
侵入岩体一般为酸性或中、酸性花岗岩、闪长岩,岩体常沿背斜轴部或倾伏端等构造有利部位侵入,上有盖层,封闭条件良好。
受变质的煤层一般为优质无烟煤,煤岩性质多属镜煤质亮煤类型。
接触变质晕宽一般可达2~3km,含煤岩系原岩为粘土质岩、砂岩、碳酸盐岩等,变质成为板岩、千枚岩、片岩、大理岩等,以板岩最为广泛,变质程度一般为绿片岩相或角闪岩相。
无烟煤变质为隐晶质石墨,从接触带向外渐次出现石墨—半石墨—无烟煤的渐变过渡带。
矿体呈层状、似层状、带状及透镜状分布,长度几百米至数千米,常见多层矿体,单层厚度几十厘米至数米,有的可达十余米,一般为1~3m,倾角有的陡,有的呈缓倾斜。
由于矿床多生成于褶皱、断裂发育且有岩体侵入的地质环境中,矿体形态一般复杂。
矿石自然类型可分软质、硬质两种。
矿石外观呈土状、致密块状,由隐晶、微晶及细晶石墨鳞片构成集合体,以隐晶石墨为主,共生矿物有石英、粘土矿物、黄铁矿及红柱石、堇青石、夕线石、黑云母等。
矿石品位一般较高,固定碳含量多为60%~80%,高者可达90%以上,少数矿床低于60%。
矿石精选困难,一般手选加工后可提供工业利用。
矿床规模以中、小型为主。
属于此类型的矿床有:湖南郴州鲁塘、吉林磐石烟筒山等石墨矿床。
(三) 岩浆热液型石墨矿床此类型矿床较为少见,仅占中国已知石墨矿床的2%,储量占石墨探明储量的1%,目前只在中国西部新疆、西藏等地有所发现。
与岩浆有关的石墨矿床见于新疆奇台等地,产于花岗岩的接触带,矿体即为含石墨花岗岩,常成群分布,呈透镜状、囊状,形态与产状都较复杂,单矿体直径长十至数百米,厚度几十至200m,石墨呈团块状或鳞片状分布于花岗岩中,矿石品位(固定碳含量)3%~6%,矿床规模一般为中、小型。
与热液有关的石墨矿可见于新疆托克布拉克等地,石墨产于库尔勒群下部大理岩与花岗伟晶岩的节理裂隙中,规模小、品位低,目前尚未探明具有工业价值的矿床。
中国石墨矿床案例关注率:755 【大中小】(一) 黑龙江省鸡西市柳毛石墨矿该矿床为区域变质型晶质石墨矿床,位于佳木斯隆起区南部麻山石墨含矿带的东端。
麻山一带是一个主要由近东西向的复向斜和逆冲断裂组成的构造区,以后又被北西及北东向断裂支解为一系列叠瓦式断块。
含矿层位麻山群逆冲隆起,大面积分布于林口—鸡西—光义一带。
整个麻山群普遍含石墨,共有12个石墨层,众多的矿点星罗棋布于鸡西,土顶子、黄汪沟、西麻山、石场、和平、余庆、中三阳、龙爪及光义等地构成一个规模巨大的麻山含矿带,是中国已知的最大的石墨产区。
柳毛石墨矿是麻山含矿带中规模特大的矿床,处于八面通台凸北东端,密敦断裂北西侧龙山复向斜北东断块隆起区中,矿区分布元古宇麻山群的西麻山组和龙山村组中—深变质岩系。
矿体赋存在下部西麻山组中,其主要岩性:下部为石榴球斑条带混合岩夹石榴堇青片麻岩,二辉斜长片麻岩和石英钾长交代岩,大理岩及混合岩化石墨透辉斜长片麻岩等;上部以混合岩化石墨透辉斜长片麻岩、石墨夕线斜长片麻岩为主,夹石墨石英片岩、变粒岩、混合岩等,是区内的主要含矿层位。
矿区内褶皱和断裂构造发育,大西沟复向斜轴向50°~60°,由3个次级向斜和1个次级背斜组成,走向断裂和横断裂规模较大,对地层和矿体有控制作用,岩浆岩则以小脉岩穿插为主。
图4.13.2黑龙江鸡西柳毛石墨矿大西沟矿段矿体分布略图①1.第四系;2.大理岩或透辉岩;3.片岩;4.片麻岩;5变粒岩;6.混合岩;7.石墨矿体;8.西麻山组;①据谭冠民引自黑龙江地质矿产局第一调研所,略有删节矿体分布在西麻山组上部含矿变质层位中,各矿层组成宽600~1000m的矿带,主要分布在大西沟复向斜构造的北西翼,走向50°~60°,倾向南东,倾角45°~60°。
由于褶皱、断裂对矿层的影响,矿区划分为站前、郎家沟及大西沟3个矿段,共有工业矿体56个。
其中大西沟矿段的矿体最为集中,规模也最大,分布有大、小矿体44个(见图4.13.2、图4.13.3)。
单矿体平均厚度11~27m,呈层状、楔状及透镜状,常见膨胀、收缩、分叉及断裂切割现象,厚度变化系数为64%,长度300~1600m,斜深200~800m,倾角40°~60°。
矿石自然类型有钒榴石墨矿、夕线石墨矿、石英石墨矿、钙质(大理岩)石墨矿等。
与石墨共生的矿物有:钒榴石、金红石、石榴子石、夕线石、榍石、透辉石、石英、方解石、钛铁矿等。
矿石化学成分为:固定碳10.32%(Ⅶ号矿体为15.26%),品位变化系数33%,TiO2 0.047%、V2O5 0.17%、Fe2O3 5.69%、S 1.35%。
矿石可选性好,精矿品位可达90%。
矿区矿石平均风化深度33.56m,风化矿石的硬度低,含硫量降至0.35%,更有利于采选。
图4.13.3黑龙江鸡西柳毛石墨矿床大西沟矿段A-B剖面略图①①据谭冠民引自黑龙江地质矿产局第一调研所,略有删节,图例同图4.13.2(二) 湖南省郴州市鲁塘石墨矿该矿床属接触变质型隐晶质石墨矿。
矿床位于粤桂湘赣褶皱带骑田岭褶皱区鲁塘复向斜东翼,骑田岭花岗岩体西侧,江都庙断裂和金湘源断裂之间的外接触变质围岩中。