石墨烯拓展石墨新用途，石墨矿床勘探及研究热点结出新成果
中国石墨矿产资源丰富，矿床类型齐全，晶质石墨资源储量居世界前列，对系统研究石墨矿床成因，总结石墨矿床成矿理论具有天然的有利条件。最新出版的《华北显晶质石墨矿床》（刘敬党等著. 北京：科学出版社，2017.4，以下简称“该书”）从地球动力学和生态演化、石墨岩系形成地质背景分析入手，通过含矿建造、沉积相、变质作用、同位素年代学、岩石地球化学、石墨矿物学、矿化特征、石墨碳同位素组成等测试资料的系统研究，总结了石墨矿床的成因类型。按不同石墨矿带分析其成矿背景、矿床矿石类型及矿化特征，对华北古陆鳞片状晶质石墨矿床进行重点研究论述。
▲《华北显晶质石墨矿床》封面图案
所有石墨都是晶质的，石墨矿物间的区别只是结构粗细大小，是可见与不可见的区别，不是晶质与非晶质的区别，所以书名定义为显晶质石墨矿床，旨在研究传统的晶质石墨或鳞片状石墨矿床。封面图案设计为突出石墨矿床研究方法，左边大图是石墨矿床照片，右边叠置图底部向上依次是地层学研究照片—含矿岩石学研究照片—矿化蚀变研究照片—石墨矿物学研究照片。
该书概述了如下主要研究成果：
▋ 根据石墨矿物晶体结构、矿石类型、含矿建造类型，将石墨矿床划分为深变质矿床、浅变质矿床和煤变质矿床三种主要成因类型。深变质矿床以粗晶鳞片状石墨为主，浅变质以微晶石墨为主，煤变质则属于隐晶质土状石墨。
深变质石墨矿床是我国主要石墨矿床类型，其矿石矿物都是粗晶鳞片状显晶质石墨，主要产于早前寒武纪孔兹岩系深变质杂岩中，含矿岩石是片麻岩、蚀变大理岩、变粒岩、麻粒岩、斜长角闪岩及混合岩；浅变质石墨矿床，以晚前寒武纪浅变质岩型石墨矿床为主，分布较广，主要形成于黑色岩系的动力变质带，或热动力变质带；煤变质石墨矿床，是品位高储量大的隐晶质土状石墨，我国煤变质石墨分布广泛，资源储量较大。受接触变质的煤层一般为高级无烟煤—亮煤深变质煤，在石墨与无烟煤之间有石墨与煤的过渡带，从接触带向外渐次为：石墨—半石墨—无烟煤。
▋ 根据锆石U-Pb 同位素系统测试，获得华北古陆各石墨矿带深变质型石墨岩系沉积年龄比较一致，基本是古元古代晚期2.0Ga 前后的年龄，随后发生了吕梁运动，导致广泛强烈的区域变质作用，形成含石墨深变质岩系。
▋ 系统的岩石地球化学研究揭示了深变质晶质石墨矿床沉积建造属于滨海—浅海相裂谷、陆棚环境沉积孔兹岩系和黑色岩系，包括了各种与黑色页岩共生的细碎屑岩和化学沉积岩，其物源系海源陆源物质不同含量的混合物，因此其岩石化学组成有较大的差异，海源物质以化学沉积为主，陆源物质以碎屑沉积为主，化学沉积物胶结碎屑物质一般为海陆混合物源。
▋ 矿床变质相及矿化蚀变研究显示，石墨矿床的矿化蚀变是与区域变质作用同时发生的，因此矿化蚀变强弱与变质程度有关。
深变质型石墨矿床孔兹岩系的变质程度一般为高角闪岩相到麻粒岩相，以含蓝晶石的麻粒岩相矿物组合为标志。具有混合岩化作用和蛇纹石化、透辉石化、透闪石化、阳起石化、金云母化等蚀变，热液交代现象比较明显。浅变质岩型石墨矿床黑色岩系是低压片岩相，以含红柱石、夕线 50 30000 50 15288 0 0 2781 0 0:00:10 0:00:05 0:00:05 3004片岩为特征，不发育混合岩化作用，热液交代作用也较弱。
▋ 石墨碳同位素组成，显示石墨碳同位素的组成介于无机碳酸盐碳同位素（δ13CPDB=0±‰）和有机碳同位素（δ13CPDB=－30‰～－35‰）组成之间，深变质型石墨矿碳同位素偏离有机同位素，浅变质型石墨矿碳同位素接近有机碳同位素一端。
▋ 综合石墨矿床矿化特征及地球化学特征，系统总结了石墨的成矿模式：原生碳沉积富集→高温热变质无定形碳转变为石墨核晶→碳硅有机热液氧化还原交代石墨核晶生长形成鳞片状粗晶石墨，因而定义为石墨矿床三阶段成矿模式：简称为“碳质沉积富集—有机碳热结晶—碳硅有机热液交代成矿模式”。
以石墨与黑色页岩有机碳同位素和大理岩无机碳同位素比较，估算深变质鳞片状石墨碳来源一般是70%的有机来源和30%的无机来源混合作用的结果，这个结果与封闭环境高碳氢化合物与无机二氧化碳的氧化还原公式比较吻合。在开放环境中由于空气中游离氧的氧化作用，石墨碳同位素将保持以有机碳为主，δ13CPDB基本没有明显变化。以此可以判别，石墨δ13CPDB值较小的矿床是开放环境成矿，δ13CPDB值较大的矿床是封闭环境成矿。但是很多石墨矿床是在半开放半封闭环境成矿，既有有机碳和无机碳的氧化还原反应，又有有机碳的氧化作用。
该书从地球动力学演化及生命起源、生态演化开始，逐步深入研究石墨矿床的沉积环境、沉积建造、变质作用、岩石矿床地球化学及主要的成矿作用，全面系统地总结了成矿模式及石墨矿床类型。刘敬党教授在指导石墨矿床勘探过程中，结合石墨资源及石墨矿物作为新型材料的发展前景，率先提出对石墨矿床成矿作用和矿床类型进行深入系统研究的总体思路，以填补国内外在石墨矿床系统研究方面的空白。肖荣阁教授结合矿床学及成矿理论研究的经验，指导承担了主要的研究内容。
本文为赵鹏大院士为《华北显晶质石墨矿床》（刘敬党 肖荣阁 张艳飞 梁帅 赵青 白凤军 张永兴 王继春 杨培奇 刘剑等著. 责任编辑：王运 李静. 北京：科学出版社，2017.4）一书所作“序”。标题为编者所加。
ISBN 978-7-03-052136-1
定价：478.00 元
石墨矿床及石墨矿物是现代矿床及矿物材料研究的热点。《华北显晶质石墨矿床》从地球动力学和生态演化、石墨岩系形成地质背景分析入手，根据含矿建造、沉积相、变质作用、同位素年代学、岩石地球化学、石墨矿物学、矿化特征、石墨碳同位素组成等测试资料的系统研究，总结了石墨矿床的成因类型。根据石墨矿物晶体结构、矿石类型、含矿建造类型，划分石墨矿床为深变质矿床、浅变质矿床和煤变质矿床三种主要成因类型。总结石墨的成矿模式：原生碳沉积富集→高温热变质无定形碳转变为石墨核晶→碳硅有机热液氧化还原交代石墨核晶生长形成鳞片状粗晶石墨，定义为石墨矿床三阶段成矿模式：简称为“碳质沉积富集—有机碳热结晶—碳硅有机热液交代成矿模式”。分不同石墨矿带论述了华北古陆显晶质石墨矿床成矿背景、矿床矿石类型及矿化特征。
(本文责编：刘四旦）
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