祁 東， 張冬霞， 曹義甲， 柴麗潔， 陳璐璐， 黃 達

(1.河南省地質礦產勘查開發(fā)局 第二地質礦產調查院,河南 鄭州 450001； 2.河南省地質礦產勘查開發(fā)局 測繪地理信息院,河南 鄭州 450003)

石墨不僅在工業(yè)領域用途廣泛，而且是高、新、尖技術發(fā)展中至關重要的非金屬礦產[1]。隨著石墨烯的發(fā)現(xiàn)，石墨一躍成為了當今炙手可熱的重大戰(zhàn)略資源，帶動了石墨礦產勘探的新局面。因此，“走出去”戰(zhàn)略尋找可開采利用的大型石墨礦顯得尤為重要。坦桑尼亞處于非洲東部、印度洋西岸，石墨礦產資源較為豐富。主要分布在3個地區(qū)(圖1)：①北東部阿魯沙—坦葛地區(qū)；②中東部的莫羅戈羅—多多馬地區(qū)；③東南部的林迪—姆特瓦拉地區(qū)。

班巴拉維石墨礦東距坦桑尼亞行政首都達累斯薩拉姆約200 km，北距莫羅戈羅省會城市約60 km，行政區(qū)劃隸屬于姆孚哈(Mvuha)鎮(zhèn)。該礦床在坦桑尼亞中東部的莫羅戈羅—多多馬石墨成礦帶上，其大地構造位置位于新元古代莫桑比克活動帶[2]，其北西側為太古代坦桑尼亞克拉通，南東側為晚古生代—新生代變質沉積地層。本文研究總結了坦桑尼亞莫羅戈羅地區(qū)班巴拉維石墨礦的地質特征，通過與中國典型的區(qū)域變質型石墨礦特征進行對比研究，分析了它們的相似特征。

1 班巴拉維石墨礦基本情況

1.1 礦區(qū)地質特征

班巴拉維石墨礦區(qū)內主要出露的地層巖性為古元古代烏薩迦蘭超群的斜長角閃片麻巖、(含石墨)黑云斜長片麻巖、大理巖；晚古生代卡魯超群的砂礫巖及第四系(Q)。礦區(qū)為一單斜地層，整體向東傾，局部受構造等因素的影響，向北東或北西偏轉，傾角集中在12°～60°。

1.2 礦體特征

班巴拉維石墨礦的礦體主要賦存于烏薩迦蘭超群魯匡古勒組的石墨黑云斜長片麻巖和含石墨黑云斜長片麻巖中，礦體的分布主要受層位控制。大理巖和片麻巖為石墨礦體的頂?shù)装鍑鷰r。

目前，班巴拉維石墨礦區(qū)中西部共發(fā)現(xiàn)13個石墨礦體(圖2)，均為露頭礦體。礦體隨地層整體近南北向呈層狀、似層狀展布，局部受構造影響呈北西向或者北東向。礦體產狀與圍巖產狀基本一致，礦體延伸長度600～7 000 m，傾角11°～45°，平均厚度3.51～36.93 m，平均品位(固定碳)2.95%～21.38%。

班巴拉維石墨礦區(qū)Ⅴ號和Ⅸ號主礦體規(guī)模較大。其中，Ⅴ號主礦體工程控制長度2 000 m，控制平均傾斜延伸156 m，平均厚度19.66 m，平均品位4.05%；Ⅸ號主礦體工程控制長度1 400 m，控制平均傾斜延伸337 m，平均厚度36.50 m，平均品位7.37%。僅針對上述這兩個礦體進行資源量初步估算，共圈定(333)+(334)？類石墨礦石量約3 807.20萬t，石墨礦物量約237.37萬t。目前勘查工程主要分布于礦區(qū)南部2 km范圍內，礦區(qū)整體地質研究程度和勘查程度均較低。

圖1 坦桑尼亞大地構造簡圖(據(jù)白德勝等 2017，有修改)
Fig.1 Geotectonic sketch of Tanzania
1.第四系；2.構造；3.地層界線；4.國境線；5.海岸線；6.水系；7.主要城市；8.石墨成礦帶；9.班巴拉維石墨礦床。

圖2 坦桑尼亞班巴拉維石墨礦區(qū)南部地質簡圖
Fig.2 Regional geological map of the Bambarawe graphite deposit in Tanzania
1.第四系沖洪積物；2.大理巖；3.黑云斜長片麻巖；4.斜長角閃片麻巖；5.地質界線；6.斷層及編號；7.產狀；8.石墨礦體及編號。

后期通過進一步實施勘查工作，進一步擴大資源量規(guī)模，該礦床規(guī)模有望達到特大型。

1.3 礦石特征

班巴拉維石墨礦石中的礦石礦物主要為石墨，脈石礦物主要為斜長石、石英、黑云母等，局部含石墨黑云斜長片麻巖中可見少量石榴子石。礦石結構一般為中—粗粒鱗片狀變晶結構；礦石構造為片麻狀構造、片狀構造、定向構造。

根據(jù)班巴拉維石墨礦區(qū)內的石墨礦石樣品粒度統(tǒng)計分析，石墨礦石樣品平均粒徑最大為0.832 mm，最小為0.092 mm。樣品正目(石墨粒徑>0.147 mm)石墨含量最高可達98.87%，平均含量為91.65%，石墨樣品粒度分析結果均顯示為粗晶鱗片狀石墨礦石。

1.4 控礦因素

(1) 含礦巖系和賦礦地層。礦體主要賦存于古元古代烏薩迦蘭超群魯匡古勒組，由含金紅石、石榴子石、石墨等變質特征礦物的片麻巖組成。

(2) 變質巖原巖及沉積條件。礦區(qū)內石墨黑云斜長片麻巖的主要礦物成分為斜長石、石英、黑云母、石墨等，其與頂?shù)装鍑鷰r表現(xiàn)出了較好的互層特征，表明原巖的沉積環(huán)境可能為相對穩(wěn)定的淺海沉積環(huán)境。

(3) 變質作用條件。石墨礦的形成很大程度上依賴于區(qū)域變質作用，區(qū)域變質作用越強烈，對原巖的改造也越徹底。班巴拉維石墨礦床含礦巖系的變質程度已達到角閃巖相—麻粒巖相。

2 與中國典型區(qū)域變質型石墨礦對比研究

本文選擇了遼寧寬甸張家堡、黑龍江雞西柳毛、山東平度劉戈莊等3個區(qū)域變質型石墨礦床與坦桑尼亞班巴拉維石墨礦床進行對比研究。

2.1 地質特征對比

通過對坦桑尼亞班巴拉維石墨礦和中國典型區(qū)域變質型石墨礦地質特征的比較[3-7](見表1)，可以看出：區(qū)域變質型石墨礦的成礦時代相對較老，從收集的各礦區(qū)內含礦巖石的U-Pb測年數(shù)據(jù)來看，主要集中在(1 824±9.3)～(2 230±16) Ma，即古元古代。此時期為地臺形成時期，礦床所處地塊均在大地構造隆起、構造活動強烈的位置，其中，柳毛和劉戈莊石墨礦由礦區(qū)內褶皺控礦。含礦巖石多為片麻巖、變粒巖、片巖、透輝巖等變質巖，其原巖以砂質、泥質、長英質、鈣質等沉積巖為主，局部含有碳酸巖或者火成巖；礦區(qū)內礦體的形成除了受強烈的區(qū)域變質作用以外，還伴隨有不同程度的混合巖化。劉戈莊、黃土窯石墨礦的炭質來源是含碳有機質提供，即有機成因；班巴拉維、張家堡、柳毛石墨礦的炭質來源主要是含碳有機質提供，少部分是碳酸鹽巖提供，即混合成因。

表1 班巴拉維石墨礦與中國典型區(qū)域變質型石墨礦地質特征對比Table 1 Comparison of geological characteristics of Bambarawe graphite ore and metamorphic graphite ore of typical areas in China

2.2 礦床特征對比

通過對坦桑尼亞班巴拉維石墨礦和中國典型區(qū)域變質型石墨礦礦床特征比較(表2)，可以看出：區(qū)域變質型石墨礦床礦體的產狀與地層產狀基本一致，礦體多呈層狀、似層狀，與頂?shù)装鍑鷰r一起表現(xiàn)出了較好的沉積韻律性特征。區(qū)域變質型石墨礦的礦體規(guī)模一般較大，礦體延伸從幾百米到幾千米，厚度一般為幾米到幾十米不等，比較穩(wěn)定。礦石類型多為石墨黑云斜長片麻巖型、石墨變粒巖型、石墨透輝斜長片麻巖型；其礦物成分以石墨、石英、斜長石、黑云母等為主，根據(jù)礦石類型的不同，有些礦石還含有石榴子石、透輝石、透閃石、矽線石等。石墨礦石多為鱗片粒狀變晶結構，片狀或片麻狀構造。事實上，區(qū)域變質型石墨礦的平均品位一般集中在3%～10%；大鱗片(+100目)石墨占比多在50%以上，而班巴拉維石墨礦的大鱗片(+100目)石墨更是超過了90%，礦石易選，回收率高。

2.3 地球化學特征對比

通過對坦桑尼亞班巴拉維石墨礦和中國典型區(qū)域變質型石墨礦礦石主要化學成分比較(表3)，可以看出：區(qū)域變質型石墨礦礦石主要化學成分差別不是很大，這與含礦原巖的化學成分有關。班巴拉維石墨礦礦石相對富鋁，鐵含量較高；張家堡石墨礦礦石具有富硅、富鋁、高鉀的特征；柳毛石墨礦礦石相對低硅、高鈣；劉戈莊石墨礦礦石表現(xiàn)出富鎂、富鈣的特點。

表2 班巴拉維石墨礦與中國典型區(qū)域變質型石墨礦礦體及礦石特征對比Table 2 Comparison of ore bodies and ore characteristics of Bambarawe graphite deposit with typical regional metamorphic graphite deposits in China

表3 班巴拉維石墨礦與中國典型區(qū)域變質型石墨礦礦石主要化學成分(%)Table 3 Main chemical compositions of Bambarawe graphite oreand typical regional metamorphic graphite ore in China

圖3為班巴拉維石墨礦與中國典型區(qū)域變質型石墨礦的含礦巖系稀土元素平均值球粒隕石標準化配分模式圖，可以看出：區(qū)域變質型石墨礦含礦巖系樣品球粒隕石標準化的配分曲線總體右傾，輕稀土元素富集，重稀土元素虧損。各石墨礦區(qū)含礦巖石樣品表現(xiàn)為負Eu異常，反映了沉積體系源區(qū)存在結晶分異作用。其中，班巴拉維石墨礦變現(xiàn)為弱的負Eu異常，而張家堡、柳毛和劉戈莊石墨礦負Eu異常明顯。

2.4 綜合比較分析

通過與中國典型石墨礦綜合對比，總的來說，此類區(qū)域變質型石墨礦床主要賦存于元古代的中—深變質巖系中，并伴隨有一定程度的構造作用。礦床原巖多為泥巖、砂巖、粘土巖，少部分為碳酸巖或火成巖，沉積于近陸源淺海區(qū)。其含礦巖石主要有片麻巖、變粒巖、片巖、透輝(透閃)巖、大理巖等。其成礦物質來源主要為原巖中的有機碳，少部分由無機碳(碳酸鹽巖)提供，經(jīng)過高溫—中低壓、角閃巖相—麻粒巖相的區(qū)域變質作用形成石墨，后期經(jīng)歷不同程度的混合巖化重結晶作用，形成浸染狀中—粗鱗片晶質石墨[8]。

圖3 各礦區(qū)變質型石墨礦含礦巖系稀土元素平均值球粒隕石標準化配分模式圖
Fig.3 Standardized partition model of chondrite with average rare earth elements in metamorphic graphite ore-bearing rock series in each mining area

3 結論

坦桑尼亞班巴拉維石墨礦含礦巖性為古元古代烏薩迦蘭超群魯匡古勒組的石墨黑云斜長片麻巖，礦體呈層狀、似層狀，礦石結構為中—粗粒鱗片狀變晶結構，礦石構造為片麻狀構造，礦石類型為大鱗片晶質石墨礦石；變質程度為中深程度角閃巖相—麻粒巖相，炭質來源以有機碳為主，少量無機碳；礦床成因屬于區(qū)域變質型晶質石墨礦。通過與中國典型區(qū)域變質型石墨礦床特征對比可以看出：坦桑尼亞班巴拉維石墨礦在礦床地質特征、變質特征、成礦時代、炭質來源、礦體及礦石類型特征、巖石地球化學特征上與中國典型地區(qū)石墨礦具有相似性，有較好的勘查開發(fā)前景。