青海烏蘭向前溝地區(qū)石墨礦床地質(zhì)特征及成因

廖　強　馬俊強　陳　政

(1.四川省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院；2.四川省化工地質(zhì)勘查院)

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青海烏蘭向前溝地區(qū)石墨礦床地質(zhì)特征及成因

廖強1馬俊強1陳政2

(1.四川省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院；2.四川省化工地質(zhì)勘查院)

摘要青海烏蘭向前溝地區(qū)大地構(gòu)造位置位于俄博山克拉通邊緣盆地，盆地內(nèi)的古老變質(zhì)基底(下元古界金水口巖群)是形成區(qū)域變質(zhì)型礦床的有利層位。烏蘭向前溝石墨礦床內(nèi)共發(fā)育有4條石墨礦體，均賦存于金水口巖群內(nèi)的石墨礦化大理巖中，礦體具有品位高、規(guī)模大、延伸穩(wěn)定等特點。通過研究礦區(qū)地質(zhì)特征、礦床地質(zhì)特及礦床成因，認(rèn)為青海烏蘭向前溝石墨礦床屬區(qū)域變質(zhì)型礦床，是地層、變質(zhì)巖綜合作用的結(jié)果，后期熱液對石墨的富集有一定的促進作用。在上述分析的基礎(chǔ)上，總結(jié)了區(qū)內(nèi)巖性、礦化、地球物理找礦標(biāo)志，對于區(qū)內(nèi)找礦工作有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞石墨礦床地質(zhì)特征礦床成因找礦標(biāo)志

近年來，石墨礦在冶金、鑄造、電氣、化工、航天等領(lǐng)域發(fā)揮的作用越來越大，并逐漸成為各領(lǐng)域不可替代的重要材料，國內(nèi)外市場對石墨礦的需求量也越來越大，石墨礦正逐漸成為一種重要的戰(zhàn)略資源[1]。青海烏蘭向前溝地區(qū)屬南祁連山地層分區(qū)和宗務(wù)隆—澤庫地層分區(qū)，區(qū)域地層出露有下元古界金水口巖群(Pt1j)、志留系巴龍貢噶爾組(Sb)、石炭系—二疊系中吾農(nóng)山群土爾根大坂組(CP2t)和果可山組(CP2g)、二疊系巴音河群(PB)等，總體構(gòu)造展布方向為NW—SE向或NWW向，區(qū)內(nèi)斷裂、褶皺構(gòu)造發(fā)育[2-3]。區(qū)內(nèi)巖漿活動發(fā)生在華力西期、印支期，多以中—酸性巖株、巖脈形式產(chǎn)出，局部有基性巖脈發(fā)育。該區(qū)屬東昆侖成礦省—歐龍布魯克—烏蘭元古代金、鎢、鈮、鉭、寶玉石成礦帶(Ⅲ8)，帶內(nèi)礦產(chǎn)勘查主要側(cè)重于黑色、有色及稀有金屬，但勘查工作程度很低。近期在烏蘭向前溝地區(qū)發(fā)現(xiàn)了2條石墨礦帶，顯示了該區(qū)具有較好的石墨礦成礦潛力。 為進一步指導(dǎo)區(qū)內(nèi)石墨礦床找礦工作，本研究對區(qū)內(nèi)石墨礦床地質(zhì)特征及礦床成因進行詳細(xì)分析。

1礦區(qū)地質(zhì)特征

1.1地層

烏蘭向前溝石墨礦礦區(qū)出露地層較單一，以下元古界金水口巖群(Pt1j)為主，另有小范圍的第四系沖洪積分布。金水口巖群(Pt1j)為一套層狀無序的中—高級區(qū)域變質(zhì)巖系，巖性主要為灰色黑云斜長片麻巖、淺灰綠色綠泥石化角閃片巖、灰白色斜長片麻巖、淺灰—灰白色大理巖、灰色石墨礦化大理巖、灰褐色碎裂透輝石巖、灰黑色變質(zhì)砂巖等，有后期酸性、基性巖脈呈細(xì)脈狀、透鏡狀、團塊狀順層或切層侵入。金水口巖群(Pt1j)在區(qū)內(nèi)呈NW、NNW向展布，傾向NE、NEE，局部傾向SW，傾角一般為40°～80°，為1套泥砂質(zhì)、泥鈣質(zhì)夾中—基性火山巖建造，其中石墨礦化大理巖為石墨的賦存層位。

1.2構(gòu)造

礦區(qū)構(gòu)造以斷裂構(gòu)造為主，主要發(fā)育F1、F22斷裂，另發(fā)育多期次、多類型的小型次級斷裂，大型褶皺構(gòu)造不發(fā)育，僅在局部巖層有小尺度褶曲現(xiàn)象。

(1)F1斷裂。位于礦區(qū)西側(cè)，呈NE—SW向延伸，斷裂周圍巖石表面附著一層灰黑色鐵氧化物薄膜，具弱蝕變現(xiàn)象，發(fā)育糜棱巖，斷層走向約56°，推斷其性質(zhì)為伴隨有逆沖性質(zhì)的右型平移斷裂，該斷裂南東側(cè)發(fā)育有石墨礦化帶，礦化現(xiàn)象明顯，而北西側(cè)則無明顯的石墨礦化現(xiàn)象，該斷裂在普查區(qū)內(nèi)延伸長約2.5 km。

(2)F22斷裂。分布于礦區(qū)中部，呈NEE向延伸，斷層產(chǎn)狀為220°∠39°，斷裂經(jīng)過處巖石破碎嚴(yán)重，并且顯示為較密集的片理化及碳化現(xiàn)象，斷裂性質(zhì)不明，該斷裂在普查區(qū)內(nèi)延伸長約5 km。

1.2巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖較發(fā)育，巖漿活動較強，侵入巖在空間上群聚性較強，均以巖株、巖脈形式產(chǎn)出，其展布方向與區(qū)域總體構(gòu)造線方向基本一致，侵入巖活動時限主要為華力西期與印支期。華力西期侵入巖主要出露巖性為閃長巖、花崗閃長巖，印支期侵入巖主要出露巖性為二長花崗巖體、正長巖體。

1.3變質(zhì)巖

礦區(qū)變質(zhì)巖分布廣泛，種類較多，主體為區(qū)域變質(zhì)巖，動力變質(zhì)巖、接觸變質(zhì)巖次之，變質(zhì)巖石類型復(fù)雜多樣，變質(zhì)程度以中—高級角閃巖相為主。區(qū)域變質(zhì)巖石類型有淺灰白色石榴黑云斜長片麻巖、淺灰色—灰白色中—細(xì)晶大理巖、灰白色片狀石墨礦化大理巖、淺灰白色黑云角閃花崗片麻巖等；動力變質(zhì)巖分布于斷裂附近，有糜棱巖、碎裂巖等；接觸變質(zhì)巖分布于巖體與圍巖的接觸部位，多為發(fā)生磁鐵礦化、綠簾石化、綠泥石化、石墨礦化的片巖、片麻巖。

2礦床地質(zhì)特征

2.1礦體特征

礦區(qū)內(nèi)具有一定規(guī)模的石墨礦體有4條，即位于礦區(qū)西部的Ⅰ#、Ⅱ#礦體，位于礦區(qū)東部的Ⅲ#、Ⅳ#礦體，另還發(fā)育有多條小型石墨礦脈、礦點等(圖1)。礦體呈似層狀、層狀、脈狀產(chǎn)出，總體走向135°～160°，其中Ⅰ#、Ⅱ#礦體傾向NE，Ⅲ#、Ⅳ#礦體傾向SW。4條礦體地表延伸均較穩(wěn)定，Ⅲ#礦體最厚部分達30.24 m，Ⅳ#礦體地表延伸長800 m。東西礦段礦體均賦存于金水口巖群(Pt1j)石墨礦化大理巖中，頂板主要為斜長片麻巖，次為角閃片麻巖、黑云斜長片麻巖；底板主要為斜長片麻巖、大理巖，次為黑云斜長片麻巖、角閃片巖等。夾石多為片麻巖、大理巖，其厚度小于夾石剔除厚度。上述礦體特征詳見表1。由表1可知：東礦段的Ⅲ#、Ⅳ#礦體質(zhì)量明顯高于西礦段的Ⅰ#、Ⅱ#礦體，總體來說，東礦段礦石品位更高、礦體規(guī)模更大。

圖1　烏蘭向前溝石墨礦床區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

2.2礦石特征

2.2.1礦石類型

礦區(qū)石墨礦類型均為晶質(zhì)石墨礦，礦體多沿山頂、半山腰分布，受地下水影響較小，另外礦區(qū)屬中緯度高山低溫區(qū)、高原半干旱氣候類型，降雨較少，因而礦石受風(fēng)化、淋濾較弱，大部分為原生礦石，主要礦石類型為石墨礦化大理巖，有少量石墨礦化碎裂透輝石巖。石墨礦化大理巖具細(xì)—中粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)，巖石礦物成分簡單，由方解石、石墨、石英、鐵礦類不透明礦物組成。方解石呈0.3～2.6 mm的他形粒狀變晶鑲嵌，以中粒(1～3 mm)為主，細(xì)粒(<1 mm)為次，方解石之間的鑲嵌邊界呈不規(guī)則齒狀，普遍有受力光性錯動產(chǎn)生的聚片狀雙晶帶，顆粒間呈緊密接觸，廣泛、均勻地分布于整個巖石中。石墨呈稀疏浸染狀分布，具軸狀鱗片變晶結(jié)構(gòu)，粒徑0.015～1.00 mm，多數(shù)為0.07 mm。石英呈細(xì)小他形粒狀，粒度多小于0.2 mm，分布不均，零星可見。鐵礦類不透明礦物呈微粒(<0.01 mm)零星分布。

表1　石墨礦體特征

2.2.2礦石品位

由刻槽樣品化學(xué)分析可知，礦石樣品固定碳含量為3.18%～6.32%，各礦體平均品位為3.55%～4.96%，均高于工業(yè)品位，沿礦體走向品位變化系數(shù)為14.09%～20.9%，礦石質(zhì)量穩(wěn)定程度屬穩(wěn)定。

3礦床成因

3.1成礦物質(zhì)來源

石墨礦賦存于金水口巖群(Pt1j)石墨礦化大理巖中，金水口巖群是一套變質(zhì)程度高的變質(zhì)巖系，具有由高綠片巖相—麻粒巖相遞增變質(zhì)的特點，變質(zhì)類型為區(qū)域動力熱流變質(zhì)作用。變質(zhì)原巖恢復(fù)為泥砂質(zhì)、泥鈣質(zhì)夾中—基性火山巖，類似于近陸源的濱海瀉湖或海灣相的黏土-碎屑巖和碳酸鹽巖沉積。礦區(qū)內(nèi)的金水口巖群在早期沉積階段，沉積盆地接受了富含有機質(zhì)的陸源碎屑沉積物及碳酸鹽的沉積，為成礦提供了最初的礦物質(zhì)來源，成礦物質(zhì)來源主要為有機碳，石墨礦中的碳為有機成因。

3.2成礦作用

早期沉積物固結(jié)成巖后經(jīng)歷了高綠片巖相—麻粒巖相中—深程度的區(qū)域變質(zhì)及混合巖化作用，在此期間，初期沉積的有機物經(jīng)過一系列的分解成為有機碳，有機碳再進一步重結(jié)晶形成晶質(zhì)石墨礦。因此區(qū)域變質(zhì)作用為成礦提供了動力來源。

3.3礦床形成過程

(1)沉積階段。主要發(fā)生沉積作用，在較穩(wěn)定的淺海及瀉湖(尤其是還原性的)環(huán)境中沉積了一套富含有機質(zhì)的泥砂質(zhì)、泥鈣質(zhì)巖及碳酸鹽巖。

(2)碳化階段。主要發(fā)生在區(qū)域變質(zhì)作用初期，碎屑物沉積成巖后，其內(nèi)富含的有機質(zhì)在區(qū)域變質(zhì)作用下發(fā)生了一系列復(fù)雜的分解反應(yīng)，有機質(zhì)慢慢分解為有機碳。該階段須處于高溫高壓的還原環(huán)境下，有機質(zhì)方可發(fā)生碳化，同時又不被氧化。

(3)結(jié)晶階段。主要發(fā)生在區(qū)域變質(zhì)作用中期和末期，有機碳被分解出后，在適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫l件下發(fā)生重結(jié)晶，形成微小的鱗片狀石墨晶體。石墨晶體形成后，還經(jīng)歷了后期熱液作用和混合巖化作用，此時部分礦體可能遭受破壞，但大部分礦體在后期熱液和混合巖化過程中發(fā)生了石墨的重結(jié)晶作用，使石墨片度增大，質(zhì)量提高。東礦段礦石質(zhì)量高于西礦段，可能與東礦段大量發(fā)育的酸性巖脈有關(guān)。

綜上所述，石墨礦的成因類型應(yīng)屬區(qū)域變質(zhì)型，是地層、變質(zhì)巖綜合作用的結(jié)果，后期熱液與混合巖化熱液對石墨的富集有一定的促進作用。

4找礦標(biāo)志

(1)巖性。已發(fā)現(xiàn)的石墨礦(化)體均分布于下元古界金水口巖群(Pt1j)的石墨礦化大理巖中，因此大理巖是尋找區(qū)內(nèi)石墨礦的巖性標(biāo)志。

(2)礦化。浸染狀分布的石墨礦化是尋找石墨礦的有利標(biāo)志。

(3)地球物理。石墨具有良好的導(dǎo)電性，因此高極化率、低電阻率異常地段可反映石墨礦化的存在。

參考文獻

[1]翟裕生，姚書振，蔡克勤.礦床學(xué)[M].3版.北京：地質(zhì)出版社，2011.

[2]張雪亭，楊生德.青海省板塊構(gòu)造研究——1∶100萬青海省大地構(gòu)造圖說明書[M].北京：地質(zhì)出版社，2007.

[3]青海省地質(zhì)礦產(chǎn)局.青海省巖石地層[M].武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1997.

(收稿日期2015-11-12)

廖強(1988—)，男，助理工程師，610052 四川省成都市龍?zhí)豆I(yè)園華冠路35號。