青海乌兰向前沟地区石墨矿床地质特征及成因

廖　强　马俊强　陈　政

(1.四川省核工业地质调查院；2.四川省化工地质勘查院)



青海乌兰向前沟地区石墨矿床地质特征及成因

廖强1马俊强1陈政2

(1.四川省核工业地质调查院；2.四川省化工地质勘查院)

摘要青海乌兰向前沟地区大地构造位置位于俄博山克拉通边缘盆地，盆地内的古老变质基底(下元古界金水口岩群)是形成区域变质型矿床的有利层位。乌兰向前沟石墨矿床内共发育有4条石墨矿体，均赋存于金水口岩群内的石墨矿化大理岩中，矿体具有品位高、规模大、延伸稳定等特点。通过研究矿区地质特征、矿床地质特及矿床成因，认为青海乌兰向前沟石墨矿床属区域变质型矿床，是地层、变质岩综合作用的结果，后期热液对石墨的富集有一定的促进作用。在上述分析的基础上，总结了区内岩性、矿化、地球物理找矿标志，对于区内找矿工作有一定的参考价值。

关键词石墨矿床地质特征矿床成因找矿标志

近年来，石墨矿在冶金、铸造、电气、化工、航天等领域发挥的作用越来越大，并逐渐成为各领域不可替代的重要材料，国内外市场对石墨矿的需求量也越来越大，石墨矿正逐渐成为一种重要的战略资源[1]。青海乌兰向前沟地区属南祁连山地层分区和宗务隆—泽库地层分区，区域地层出露有下元古界金水口岩群(Pt1j)、志留系巴龙贡噶尔组(Sb)、石炭系—二叠系中吾农山群土尔根大坂组(CP2t)和果可山组(CP2g)、二叠系巴音河群(PB)等，总体构造展布方向为NW—SE向或NWW向，区内断裂、褶皱构造发育[2-3]。区内岩浆活动发生在华力西期、印支期，多以中—酸性岩株、岩脉形式产出，局部有基性岩脉发育。该区属东昆仑成矿省—欧龙布鲁克—乌兰元古代金、钨、铌、钽、宝玉石成矿带(Ⅲ8)，带内矿产勘查主要侧重于黑色、有色及稀有金属，但勘查工作程度很低。近期在乌兰向前沟地区发现了2条石墨矿带，显示了该区具有较好的石墨矿成矿潜力。 为进一步指导区内石墨矿床找矿工作，本研究对区内石墨矿床地质特征及矿床成因进行详细分析。

1矿区地质特征

1.1地层

乌兰向前沟石墨矿矿区出露地层较单一，以下元古界金水口岩群(Pt1j)为主，另有小范围的第四系冲洪积分布。金水口岩群(Pt1j)为一套层状无序的中—高级区域变质岩系，岩性主要为灰色黑云斜长片麻岩、浅灰绿色绿泥石化角闪片岩、灰白色斜长片麻岩、浅灰—灰白色大理岩、灰色石墨矿化大理岩、灰褐色碎裂透辉石岩、灰黑色变质砂岩等，有后期酸性、基性岩脉呈细脉状、透镜状、团块状顺层或切层侵入。金水口岩群(Pt1j)在区内呈NW、NNW向展布，倾向NE、NEE，局部倾向SW，倾角一般为40°～80°，为1套泥砂质、泥钙质夹中—基性火山岩建造，其中石墨矿化大理岩为石墨的赋存层位。

1.2构造

矿区构造以断裂构造为主，主要发育F1、F22断裂，另发育多期次、多类型的小型次级断裂，大型褶皱构造不发育，仅在局部岩层有小尺度褶曲现象。

(1)F1断裂。位于矿区西侧，呈NE—SW向延伸，断裂周围岩石表面附着一层灰黑色铁氧化物薄膜，具弱蚀变现象，发育糜棱岩，断层走向约56°，推断其性质为伴随有逆冲性质的右型平移断裂，该断裂南东侧发育有石墨矿化带，矿化现象明显，而北西侧则无明显的石墨矿化现象，该断裂在普查区内延伸长约2.5 km。

(2)F22断裂。分布于矿区中部，呈NEE向延伸，断层产状为220°∠39°，断裂经过处岩石破碎严重，并且显示为较密集的片理化及碳化现象，断裂性质不明，该断裂在普查区内延伸长约5 km。

1.2岩浆岩

矿区内岩浆岩较发育，岩浆活动较强，侵入岩在空间上群聚性较强，均以岩株、岩脉形式产出，其展布方向与区域总体构造线方向基本一致，侵入岩活动时限主要为华力西期与印支期。华力西期侵入岩主要出露岩性为闪长岩、花岗闪长岩，印支期侵入岩主要出露岩性为二长花岗岩体、正长岩体。

1.3变质岩

矿区变质岩分布广泛，种类较多，主体为区域变质岩，动力变质岩、接触变质岩次之，变质岩石类型复杂多样，变质程度以中—高级角闪岩相为主。区域变质岩石类型有浅灰白色石榴黑云斜长片麻岩、浅灰色—灰白色中—细晶大理岩、灰白色片状石墨矿化大理岩、浅灰白色黑云角闪花岗片麻岩等；动力变质岩分布于断裂附近，有糜棱岩、碎裂岩等；接触变质岩分布于岩体与围岩的接触部位，多为发生磁铁矿化、绿帘石化、绿泥石化、石墨矿化的片岩、片麻岩。

2矿床地质特征

2.1矿体特征

矿区内具有一定规模的石墨矿体有4条，即位于矿区西部的Ⅰ#、Ⅱ#矿体，位于矿区东部的Ⅲ#、Ⅳ#矿体，另还发育有多条小型石墨矿脉、矿点等(图1)。矿体呈似层状、层状、脉状产出，总体走向135°～160°，其中Ⅰ#、Ⅱ#矿体倾向NE，Ⅲ#、Ⅳ#矿体倾向SW。4条矿体地表延伸均较稳定，Ⅲ#矿体最厚部分达30.24 m，Ⅳ#矿体地表延伸长800 m。东西矿段矿体均赋存于金水口岩群(Pt1j)石墨矿化大理岩中，顶板主要为斜长片麻岩，次为角闪片麻岩、黑云斜长片麻岩；底板主要为斜长片麻岩、大理岩，次为黑云斜长片麻岩、角闪片岩等。夹石多为片麻岩、大理岩，其厚度小于夹石剔除厚度。上述矿体特征详见表1。由表1可知：东矿段的Ⅲ#、Ⅳ#矿体质量明显高于西矿段的Ⅰ#、Ⅱ#矿体，总体来说，东矿段矿石品位更高、矿体规模更大。

图1　乌兰向前沟石墨矿床区域地质构造

2.2矿石特征

2.2.1矿石类型

矿区石墨矿类型均为晶质石墨矿，矿体多沿山顶、半山腰分布，受地下水影响较小，另外矿区属中纬度高山低温区、高原半干旱气候类型，降雨较少，因而矿石受风化、淋滤较弱，大部分为原生矿石，主要矿石类型为石墨矿化大理岩，有少量石墨矿化碎裂透辉石岩。石墨矿化大理岩具细—中粒粒状变晶结构，岩石矿物成分简单，由方解石、石墨、石英、铁矿类不透明矿物组成。方解石呈0.3～2.6 mm的他形粒状变晶镶嵌，以中粒(1～3 mm)为主，细粒(<1 mm)为次，方解石之间的镶嵌边界呈不规则齿状，普遍有受力光性错动产生的聚片状双晶带，颗粒间呈紧密接触，广泛、均匀地分布于整个岩石中。石墨呈稀疏浸染状分布，具轴状鳞片变晶结构，粒径0.015～1.00 mm，多数为0.07 mm。石英呈细小他形粒状，粒度多小于0.2 mm，分布不均，零星可见。铁矿类不透明矿物呈微粒(<0.01 mm)零星分布。

表1　石墨矿体特征

2.2.2矿石品位

由刻槽样品化学分析可知，矿石样品固定碳含量为3.18%～6.32%，各矿体平均品位为3.55%～4.96%，均高于工业品位，沿矿体走向品位变化系数为14.09%～20.9%，矿石质量稳定程度属稳定。

3矿床成因

3.1成矿物质来源

石墨矿赋存于金水口岩群(Pt1j)石墨矿化大理岩中，金水口岩群是一套变质程度高的变质岩系，具有由高绿片岩相—麻粒岩相递增变质的特点，变质类型为区域动力热流变质作用。变质原岩恢复为泥砂质、泥钙质夹中—基性火山岩，类似于近陆源的滨海泻湖或海湾相的黏土-碎屑岩和碳酸盐岩沉积。矿区内的金水口岩群在早期沉积阶段，沉积盆地接受了富含有机质的陆源碎屑沉积物及碳酸盐的沉积，为成矿提供了最初的矿物质来源，成矿物质来源主要为有机碳，石墨矿中的碳为有机成因。

3.2成矿作用

早期沉积物固结成岩后经历了高绿片岩相—麻粒岩相中—深程度的区域变质及混合岩化作用，在此期间，初期沉积的有机物经过一系列的分解成为有机碳，有机碳再进一步重结晶形成晶质石墨矿。因此区域变质作用为成矿提供了动力来源。

3.3矿床形成过程

(1)沉积阶段。主要发生沉积作用，在较稳定的浅海及泻湖(尤其是还原性的)环境中沉积了一套富含有机质的泥砂质、泥钙质岩及碳酸盐岩。

(2)碳化阶段。主要发生在区域变质作用初期，碎屑物沉积成岩后，其内富含的有机质在区域变质作用下发生了一系列复杂的分解反应，有机质慢慢分解为有机碳。该阶段须处于高温高压的还原环境下，有机质方可发生碳化，同时又不被氧化。

(3)结晶阶段。主要发生在区域变质作用中期和末期，有机碳被分解出后，在适当的温度和压力条件下发生重结晶，形成微小的鳞片状石墨晶体。石墨晶体形成后，还经历了后期热液作用和混合岩化作用，此时部分矿体可能遭受破坏，但大部分矿体在后期热液和混合岩化过程中发生了石墨的重结晶作用，使石墨片度增大，质量提高。东矿段矿石质量高于西矿段，可能与东矿段大量发育的酸性岩脉有关。

综上所述，石墨矿的成因类型应属区域变质型，是地层、变质岩综合作用的结果，后期热液与混合岩化热液对石墨的富集有一定的促进作用。

4找矿标志

(1)岩性。已发现的石墨矿(化)体均分布于下元古界金水口岩群(Pt1j)的石墨矿化大理岩中，因此大理岩是寻找区内石墨矿的岩性标志。

(2)矿化。浸染状分布的石墨矿化是寻找石墨矿的有利标志。

(3)地球物理。石墨具有良好的导电性，因此高极化率、低电阻率异常地段可反映石墨矿化的存在。

参考文献

[1]翟裕生，姚书振，蔡克勤.矿床学[M].3版.北京：地质出版社，2011.

[2]张雪亭，杨生德.青海省板块构造研究——1∶100万青海省大地构造图说明书[M].北京：地质出版社，2007.

[3]青海省地质矿产局.青海省岩石地层[M].武汉：中国地质大学出版社，1997.

(收稿日期2015-11-12)

廖强(1988—)，男，助理工程师，610052 四川省成都市龙潭工业园华冠路35号。