四川省巴中地區石墨成礦地質條件研究及成礦預測

高瑞祥， 高顯忠， 杜金銳， 陳海軍， 王文玉， 廖 海， 毛 藝

（1.中國建筑材料工業地質勘查中心四川總隊，四川 成都 610052；2．四川省礦產資源儲量評審中心，四川 成都 610045）

1 概述

石墨是戰略性新興產業礦產，是寶貴的新材料資源，具有特殊的分子結構，具有耐高溫、抗腐蝕及熱震、強度大、韌性好、自潤滑強度高、導熱導電性能等特有的物化性能，廣泛應用于冶金、石油、化工、機械、輕工、核工業、國防、軍工、航天等領域，是當今高新技術發展必不可少的非金屬材料。

巴中地區是四川省重要的石墨礦產區，在四川省礦產資源總體規劃(2016～2020年)中已納入國家級能源資源基地、國家級石墨礦開采規劃區，現已查明的資源儲量居全省第二位，目前累計查明資源儲量8 625.84萬t，石墨礦物資源量685.0萬t，主要分布在南江縣區域，集中出露于坪河、楊壩等鄉鎮，上兩、關壩、麻柳、橋亭等區域也有分布，預測潛在的石墨礦物總資源量＞1 000萬t。

巴中石墨礦床成因類型為沉積變質改造型，礦床經歷了沉積成巖、區域變質及疊加接觸變質三個階段。成礦受地層層位控制，富集程度、形態、規模受巖漿巖和構造的影響。石墨礦賦存于中—新元古界火地埡群麻窩子組和上兩組層位中，總體呈北東—南西向展布，石墨含礦建造為鎂質大理巖—碳質粉砂質板巖或(隱爆角礫)石墨片巖、黑云母鈣質片巖—鎂質大理巖變質建造，代表性礦床為“米倉山式”南江坪河石墨礦、沉積變質改造型南江尖山石墨礦床。

2 成礦地質背景

巴中市處于秦嶺成礦帶南麓，區內較老的元古界地層、巖漿巖、變質巖分布廣泛，呂梁期和燕山期造山運動使區內褶皺和裂隙發育，為石墨成礦提供了良好的成礦地質條件，豐富的元古界大理巖為石墨成礦提供了物質來源，巖漿巖活動及大型造山運動為石墨成礦提供了熱源和水源。該區域具有優越的石墨成礦地質背景和條件，找礦潛力巨大，勘查開發前景廣闊。

2.1 大地構造位置及成礦環境

巴中地區在大地構造上歸屬于揚子地塊。米倉山推覆隆起帶的水磨—關壩逆沖疊瓦帶和米倉山南緣滑脫帶的坪河—楊壩基底凸起是巴中南江境域石墨礦的重要成礦部位。南江境域石墨成礦賦集區北以旺蒼水磨—南江關壩斷裂為界，南以大河壩—竹壩脆韌性逆斷層及蓋層與基底角度不整合接觸面為界。基底構造線以近東西向或北東向展布，發育水磨—關壩逆沖疊瓦帶和坪河—楊壩基底凸起，前者長約34km，寬≤5.5km，后者呈斷塊式隆升透鏡體形態出露地表，它們主要由褶皺基底麻窩子組、上兩組和晉寧、澄江期巖漿巖組成。

2.2 地層條件

石墨成礦區出露地層主要為中—新元古界火地埡群，為褶皺基底。上覆地層主要為古生界震旦、寒武、奧陶系?；鸬貓喝簽槭V的賦礦層位，主要巖性為石榴黑云片巖、紅柱石、黑云石英片巖、黑云千枚巖、千枚巖、絹云千枚巖、千片巖、變礫狀雜砂巖、大理巖、石墨片巖等，自下而上劃分上兩組、麻窩子組，具有工業意義的石墨礦主要賦存在火地埡群麻窩子組二段中，是該區域尋找石墨的含礦層位。

2.3 構造條件

該區域屬秦祁昆成礦域(Ⅰ級)秦嶺—大別成礦省(Ⅱ級)南秦嶺成礦帶(Ⅲ級)之秦巴成礦帶，位于國家級重要成礦帶之秦嶺成礦帶邊緣之鷹咀巖—關壩構造區上兩復背斜構造帶。呂梁運動形成褶皺結晶基底，后期燕山運動形成強烈褶皺、基底斷塊抬升，使本區沉積巖相、建造發生變遷，形成構造破碎帶，提供石墨運移通道和容礦空間，促進了該區域石墨的富集成礦。

2.4 巖漿巖

本區域內巖漿巖體較發育，主要為呂梁期的二、三、四時期的產物，呈巖基、巖株、巖脈侵位元古界火地埡群變質巖中，沉積不整合于震旦紀地層之下。巖漿的活動提供了熱源，石墨礦為原巖沉積變質經后期熱液多次疊加改造、富集而成，成礦具有多類型、多期次的特點，使礦體呈透鏡狀、似層狀或囊狀，一個礦床中一般有多個礦體。

2.5 變質作用

巴中石墨礦主要分布在川北揚子地塊北緣的大型剪切—擠壓斷裂帶中，屬于川北南江變質地帶，成礦作用與晚元古期裂谷型區域低溫動力熱流(核部)變質作用密切相關，變質相為高綠片巖相—低(中)角閃巖相，石墨礦主要產于斜長角閃巖—(隱爆角礫)石墨片巖—鎂質大理巖變質建造中。變質作用促進了石墨鱗片大小的變化，部分由土狀經變質作用形成了晶質石墨，變質作用的強烈與石墨鱗片大小呈正相關，多期變質作用疊加影響較明顯，混合巖化作用使得石墨鱗片發生重結晶作用，石墨鱗片片徑加大，礦石富化。

3 典型礦床地質特征

3.1 南江縣坪河石墨礦

坪河石墨礦體主要賦存于麻窩子組上部地層，石墨礦類型分為石墨片巖、石墨大理巖、含石墨大理巖三種，其中石墨片巖為主要礦石類型，發現大小不等的石墨片巖體30余個。石墨片徑以0.01～0.001mm的細鱗片為主，屬晶質石墨與隱晶質石墨的混合類型。石墨礦體固定碳含量一般4.58%～19.76%，最高達43.29%，全礦區平均固定碳含量13.50%，提交石墨礦石資源量521.84萬t，礦物量70.23萬t。

3.2 南江縣尖山石墨礦

尖山石墨礦賦存于麻窩子組地層的白云巖、白云大理巖內，巖層走向近東西，傾向330～350°，傾角40～60°；賦礦巖石為白云巖和白云大理巖內的角礫巖，礦體與角礫巖產狀基本一致，石墨多沿角礫面或巖石裂隙分布，有時角礫巖普遍石墨化，在擠壓帶有時形成石墨片巖、石墨角礫巖。

礦石中的碳主要是以石墨的形式產出，其次以碳酸鹽礦物的形式存在，另有少量的碳為有機碳；礦石中的金屬礦物整體含量較低，主要為黃鐵礦，其次為少量的赤鐵礦。礦石中礦物主要為石墨、白云石、石英、白云母等礦物。

區內發現大小不等的12個含礦帶(或礦體)，其中規模較大并據化學資料圈定的工業礦體5個，其固定碳含量5.35%～7.85%，礦石類型為石墨礦化角礫巖型，按照邊界品位2.5%，最低平均工業品位3%圈礦，全礦區查明提交石墨礦石資源量(331)+(332)+(333)8 012.0萬t，石墨礦物資源量613.0萬t，為特大型礦床。全礦區固定碳平均含量7.65%，石墨礦以中—細粒晶質鱗片狀石墨為主，其中大鱗片占21.65%，中—細粒占59.78%。

4 區域成礦條件研究

4.1 地質環境

(1) 成礦時代：中、晚元古代(800～1 000Ma)。

(2) 成礦層位：火地埡群麻窩子組第二段，嚴格受地層層位制約。

(3) 巖石類型：與成礦有關的巖性為白云(質)大理巖、斜長角閃巖、(隱爆角礫)石墨片巖、石墨化片巖、碳質粉砂質板巖、黑云母鈣質片巖。

(4) 原巖建造：碳質粘土巖—泥質巖及粉砂巖—火山巖—鎂質碳酸鹽巖建造。

(5) 構造背景：晉寧晚期，古秦嶺大洋巖石圈板塊向米倉山古陸俯沖，構成古秦嶺大洋南緣海溝、古揚子板塊北緣漢南島弧、米倉山弧后盆地的溝—弧—盆板塊邊緣構造格局。

(6) 成礦環境：米倉山弧后盆地強烈坳陷，沉積了麻窩子組碎屑巖、碳酸鹽巖含多層沉積礫石及火山巖噴發環境，后經兩期區域動力變形及熱變質，與板塊俯沖有關的寨坡鈣堿性中酸性侵入巖侵位，巖漿熱液疊加在變質碳酸鹽巖及碳質粘土巖、碎屑巖上，巖漿熱力持續穩定，即有熱力作用和交代混合作用，使分散的有機碳遷移集中，形成石墨礦。變質程度達高綠片巖相—低(中)角閃巖相。

4.2 礦床特征

地層較老，主要為元古界火地埡群麻窩子、上兩組；構造發育，構造破碎帶較多，節理裂隙較發育；巖漿巖較發育，為呂梁期(多期侵入)，巖漿巖種類較多(閃長巖、花崗巖、正長巖及混合類型)；具有區域變質作用的產物，有千枚巖類和大理巖；沿斷裂中發育動力變質巖，主要為碎裂巖和角礫巖。

各礦點石墨礦多為晶質鱗片石墨，少數為晶質鱗片石墨與隱晶質石墨的混合類型。因此該區域的地層、地質構造和變質作用等地質條件均有利于石墨礦的形成，從而推斷南江縣區域內為石墨礦成礦帶，在該區域內具有進一步尋找石墨礦的前景。

5 巴中石墨礦成礦遠景預測

據大地構造單元，區域構造、地化背景、含礦地層、礦石成因類型、礦產分布及已有典型礦床的分析，研究區可劃分兩個成礦遠景區。

(1) 成礦條件最有利區，在南江坪河何家壩—楊壩尖山一帶：①坪河石墨礦床北東—南西兩側的王家坪—青龍寨及何家壩，都見麻窩子組二段夾石墨礦源層，在何家壩具有找到中型礦床潛力；②尖山石墨礦床北東—南西吳家灣、玉石梁、桂花園及磨坊寨等地，麻窩子組二段內都夾石墨礦源層，在吳家灣具有找到大型礦床的潛力。

(2) 成礦條件比較有利區，在上兩新生—關壩周家溝一帶，有已知礦點、礦化點出露的資源潛力地區，關壩斷裂與竹壩斷裂間和西清基底凸起、九灣子疊瓦帶構造區塊內麻窩子組二段中含石墨礦源層；麻窩子組與鈣堿性及中酸性、酸性侵入巖接觸帶為找石墨礦的遠景區域，區內的廟坪有找到大型礦床的潛力。

6 結論

巴中南江境域具有良好石墨礦成礦地質條件及找礦前景，已發現及開采的石墨礦均產于麻窩子組二段，在中(高)級區域變質基礎上疊加熱力作用及交代混合作用變質是石墨礦成礦的必要條件，褶皺構造轉折端和核部是重要的成礦部位及賦礦空間。

本次劃定的坪河何家壩—尖山和上兩新生—關壩周家溝兩個成礦遠景區，具備必要的石墨礦成礦條件，并有已知礦床探明及開發，外圍部分已開展地質調查及物探工作，預測潛在的石墨礦物總資源量＞1 000萬t，具有較好的找礦資源潛力遠景。