金雨沉积变质型石墨矿床成矿特征及勘查方法初析

万平益，王光洪，周 勇，邱仁轩，郑晓旭

(四川省冶金地质勘查局 六0五大队，彭山 620860)

0 引言

金雨石墨矿区位于扬子成矿省(Ⅱ-15)-康滇断隆Fe-Cu-V-Ti-Ni-Sn-Pb-Zn-Au-Pt稀土-石棉成矿带(Ⅲ-76)上攀西裂谷带Fe-V-Ti-Pt-Cu-Pb-Zn-稀土- Au-Sn成矿亚带(Ⅲ-76-①)和盐边古弧前盆地Cu-Ni- Pb-Zn-石墨成矿亚带(Ⅲ-76-②)内，区域矿产呈北西一南东向带状分布。在下元古界河口群大营山组地层(Pt1dy)中形成沉积变质型石墨矿[1-3]。

前人在该区开展了不同比例尺的地物化工作，大致查明了区内地层、构造、岩浆岩的分布及其特点，圈定了具有一定找矿意义的物探异常，通过对部分异常的检查，发现了中坝、三大湾、田坪、茅坪矿床以及多处矿(化)点及矿化线索。

由于金雨石墨矿区中部地区被新近系昔格达组覆盖，且覆盖较厚，含矿岩层露头基本未出露，常规大比例尺地质填图、探槽施工等传统地质方法无法施展，找矿效果极差。以物探为主的组合方法是这种特殊地区找矿的首选方法，通过笔者综合研究，总结出一套针对类似地区寻找沉积变质型石墨矿行之有效的技术方法，希望该组合技术方法对地质勘查工作者有所启发。

1 矿区地质

矿区出露地层除局部有震旦系灯影组(Zbd)、观音组(Zbg)和新近系昔格达组(N2x)地层外，主要为下元古界河口群大营山组地层(Pt1dy)，其中上段(Pt1dy2)为石墨矿的主要含矿层位，赋矿岩石主要为白云母(绢云母)石英岩、黑云母石英片岩、二云母石英片岩，二云母片岩。该套地层遭受后期多期次构造运动及岩浆活动的改造，呈带状或残留体状，大致呈南西-北东向分布于矿区的西南部及东北部，矿区石墨矿富集在混合程度高的混合岩-混合花岗岩所包围的混合岩化变质岩或残留体中。

图1 金雨矿区综合平面简图

矿区构造较发育，盖层多呈微倾斜至水平状产出。基底的构造形态总体为一倾向北北西的单斜构造，倾角多为缓-中等，但次级褶皱发育，并出现不同方向和不同规模的断裂和挤压滑动面。矿区岩浆岩活动十分强烈，主要为晋宁期的花岗岩(γ2)、石英闪长岩(δο2)，以及一系列沿裂隙、断层贯入的基性、中酸性岩脉。

2 矿床特征

2.1 矿带特征

矿区已发现2条石墨矿(化)带(图1)，位于下元古界河口群大营山组上段(Pt1dy2)花岗岩与片麻岩的混合岩中，其长度分别为5 km、1.6 km,宽分别为0.4 km、1.3 km,矿带倾向北西，倾角为35°～60°。

2.2 矿体特征

矿区矿体主要分布在矿区的西南部江边坡和东北部摩坡佐一带，其中江边坡矿段圈定了3个石墨矿体，摩坡佐矿段圈定了8个石墨矿体。

1)I矿带：共圈定石墨矿体3个，矿体呈透镜状、似层状产出。矿体长度为100 m ～3 950 m，厚度为5.62 m～17.14 m，固定碳平均品位为3.71%～4.26%。其中主矿体：I-1号矿体长为3 950 m，平均厚度为8.13 m，固定碳平均品位为4.03%，矿体产状为295°-357°∠38°-61°；I-2号矿体长为646 m，平均厚度为5.62 m，固定碳平均品位为3.71%，矿体产状为315°-332°∠35°-58°。

表1 金雨矿区石墨矿石与围岩化学成分分析结果表

2)II矿带：共圈定石墨矿体8个，矿体呈透镜状、似层状产出。矿体长为100 m～916 m，厚度为1.73 m～11.87 m，固定碳平均品位为5.25%～8.99%。其中主矿体：Ⅱ-1号矿体长为916 m，平均厚度为3.79 m，固定碳平均品位为5.25%，矿体产状为310°-344°∠41°-60°；Ⅱ-7号矿体长为550 m，平均厚度为9.85 m，固定碳平均品位为5.99%，矿体产状为320°∠55°。

2.3 矿石特征

矿区石墨矿矿石类型主要为混合岩化石墨石英片岩型矿石与石墨片岩型矿石两种，以前者为主，后者次之。矿石中石墨矿物结构主要为鳞片粒状变晶结构，构造主要为块状构造，矿区石墨矿石工业类型属于晶质(鳞片状)石墨矿矿石。

3 矿床地球化学特征

区域提交的1∶200 000水系沉积物测量报告中，未发现与石墨矿化有关的水系沉积物异常。

矿区矿石主量元素与围岩存在明显的差异 (表1)，石墨矿石中MgO、CaO、Al2O3、Na2O、P2O5、Fe2O3和FeO含量总体偏低，可能反映了矿石形成过程中陆源碎屑沉积组分较多，受混合岩化作用明显。

4 矿床形成机制及矿床成因

经过综合研究，金雨石墨矿的形成经历了太古界古陆风化形成的含碳质粘土质细碎屑物，被水携带至浅海沉积成碳质粘土质粉砂～细砂岩(浅海相碎屑沉积阶段)，沉积时限24亿～29亿年。区内受区域变质作用叠加动力变质作用，变质程度最高达角闪岩相，含碳的部份变质形成碳质片岩或石墨石英片岩，变质时限17亿～19亿年。在康滇地轴基底断隆带上表现特别明显，引起康定岩群、河口群、会理群部份地层发生重熔，形成熔浆上侵，在其边缘为混合花岗岩，时限>17亿年。由于该期区域变质和混合岩化作用，促成石墨鳞片加长变大，形成具工业利用的晶质石墨矿床。含石墨地层多被重熔，金雨石墨矿就形成于花岗岩与片麻岩的混合岩中。

经过对矿区成矿地质条件综合研究分析，金雨石墨矿床具有以下成矿特征：

1)该矿床产于下元古界河口群大营山组地层中，其变质程度较深，属中～深变质相，混合岩化强烈。

2)含矿母岩主要是云母石英片岩，片麻岩和混合岩。岩石矿物成分简单，主要由石墨(4%～15%)、白云母和绢云母(10%～30%)、黑云母(2%～10%)、石英(60%～70%)等组成。含矿母岩之原岩是含碳泥质砂岩，局部夹粉砂质页岩，它是有一定成熟度的沉积岩，经区域变质成为云母石英片岩、石墨矿体。

表2 岩(矿)石标本电参数统计表

3)含矿母岩和石墨矿石具有较清晰的片状构造、条带状构造，这种构造反映了原岩沉积时的层理构造。

4)石墨矿体的空间分布完全受含矿岩层制约，矿体形态产状与含矿岩层一致。矿体内石墨含量变化不大，石墨鳞片大小较均匀，反映了矿体的碳质与含矿母岩的物质沉积的同时性和均匀性，以及结晶(变质)环境基本相同的特点。

5)矿石中石墨、云母、石英呈交互相间定向排列，石墨晶体自形程度高于石英，又沿石英粒间分布，不受石英边界限制，说明了石墨、石英同时结晶的结果。

6)石墨矿与晋宁期岩浆岩产出关系密切。已竣工的钻孔中均有闪长岩分布，虽然岩浆岩对矿床、矿体乃至矿石起破坏作用，但对成矿也起到了积极作用，补充了成矿阶段所需的热力。

综上所述，金雨石墨矿床属于典型的沉积变质型石墨矿床。

5 地球物理特征及找矿模型

经过对测区进行自然电场法梯度测量统计可知，全区自然电位梯度较低，正极值为8.0 mV/m，负极值为-8.44 mV/m，考虑误差以±2.0 mV/m为限，异常点数为132个，占测区有效物理点的3.5%。由此可见，本区自然电位梯度变化不明显，不易形成强烈的梯度异常，这与本区岩(矿)石电参数特征一致。从自然电场法梯度测量成果可见，已圈定的异常多呈串珠状，其走向主要呈南西-北东向展布。测区异常主要分布于其西南部的江边坡矿段和东北部的摩坡佐矿段。与矿区地形地质图对比分析发现：异常主要分布于矿体出露位置及浅覆盖区，新近系昔格达组覆盖区域几乎无异常显示。根据实测物探数据、物性测量结果 (表2)，并结合已有地质资料，在测区共圈定自然电位梯度异常4处，编号分别为ZD1、ZD2、ZD3和ZD4(图1)。其中ZD1、ZD4异常区地表已有一定规模的矿体产出，为矿致异常，因地势条件因素限制，导致异常未控制完全，其正梯度极值为6.08 mV/m，负梯度极值为-5.71 mV/m。矿体倾向北，倾角较平缓，矿体连续且其厚度稳定。矿区石墨矿出露地段具有自然电位异常强度较高、视电阻率低的异常特征，据此通过自然电场法圈定了异常区[4]。

通过地表TC0101揭露、深部ZK0101钻孔验证，控制Ⅰ-1号矿体倾斜延深290 m；通过地表TC1401揭露、ZK1401钻孔验证，控制Ⅰ-1号矿体倾斜延深450 m。由此证实了ZD1异常沿矿体倾斜延深已超过450 m，也证实了该异常是I-1号矿体的自然电场特征响应的结果，验证了矿体深部延深较大，矿石品位较高，矿层具有一定的变化，说明物探工作是本区有效的勘查手段，成果是可靠的，有利于建立矿区石墨矿勘查从地表-深部的找矿模型(图2)，即地表通过自然电场法圈定异常区，槽探工程揭露地表矿(化)体，采用音频大地电磁测深圈定深部异常区，再通过钻探工程验证异常，从而达到寻找石墨矿的目的。通过对矿区建立石墨矿找矿模型，这对矿区中部覆盖区及其他类似地区地质找矿具有一定的参考作用。

通过工作，本次自然电场法梯度测量工作共圈定异常4个，其中ZD1、ZD4异常经过验证为矿致异常；ZD2、ZD3异常可能与石墨矿(化)体有关。充分说明石墨的化学性稳定，使得近于地表的石墨都是比较完整的，因而能产生很强的自然电场，所以用自电法进行晶质石墨资源勘查，方法理论依据充分、物理前提明显[5]。自然电场测量对隐伏石墨矿体有明显的效果，负电位异常延伸范围与石墨矿化带的分布吻合较好[6]。通过音频大地电磁测深，大致了解了重点异常区内的地层结构、构造情况和石墨矿(化)体的深部延伸形态，为深部工程(如钻探工程等)布置提供了可靠的物探依据。测区物探异常显示，矿区具有较好的寻找石墨矿的远景。

图2 P14号勘查线AMT反演成果图

6 找矿标志

金雨矿床赋存于下元古界河口群大营山组上段第三岩性段中的石墨石英片岩中，属沉积变质矿床，受层位控制，该层位较稳定，层厚在58 m～113 m之间，矿体多富集于大营山组上段第三岩性段上、下部，故该套含矿层可作为直接找矿标志；区域变质和混合岩化作用，使岩石中的矿物产生重结晶、重新排列组合，其中的碳质变成晶质石墨，其片径加大，在适当的层位和部位富集而成工业矿体。当混合岩化强度中等时，岩石中长英质脉体不多，而含矿层中石墨保留较多，鳞片增大，对成矿极为有利，故可将此现象作为找矿标志。

7 勘查方法初析

矿区以寻找石墨矿为主要目的，根据其特性，未使用磁法测量。主要赋矿层位是下元古界河口群大营山组上段第三岩性段中的石墨石英片岩。石墨矿具有低电阻率、超高极化率、高密度特征，与围岩物性差异明显；石墨矿与其他岩矿石有明显自然电位差异，这说明自然电场技术中自然电位测量能够满足在本测区开展石墨矿勘探的地球物理前提条件[5]。

石墨矿在空间分布上与自电电位梯度异常具有一定的相关性，地质和物探为直接找矿手段，对找矿具有直接的指导意义。地质测量和激电测量是该类矿床最佳的勘查工作方法组合，其具体流程如下：

1)确定找矿靶区：根据地质背景、成矿条件等，开展1∶10 000面积性自电电位法测量，圈定自电电位异常范围；根据异常特征，并结合地质工作成果，初步判断异常性质，推断具有较好找矿前景的异常，对有利成矿地段开展1∶10 000激电剖面，初步圈定矿体可能的分布范围。

2)圈定石墨矿体：选择有利地段进行音频大地电磁测深工作，并根据剖面测量成果，进行反演计算，作出定量解释，选择有利部位地表施工槽探工程进行揭露控制，施工钻探工程进行深部验证，并根据样品分析结果,按照石墨矿地质勘查规范圈定石墨矿体[8]。

经过实践证明，在矿区中部有利成矿地段，由于地表被新近系昔格达组覆盖较厚，往往显示其自电异常较弱，且在此段无法通过槽探或浅井(坑)工程进行控制，此时利用激电中梯测深较大的特点，使用激电中梯测深工作方法，能有效地测出石墨矿(化)物探异常强度，从而有的放矢地布设钻探工程，达到节约勘查成本、提高工作效率的目的。

由此可见，在矿区有利成矿地段利用地质+物探组合勘查方法，是能够有效解决覆盖较厚地区通过常规地质勘查方法无法见到明显找矿效果的最有效的勘查组合手段，其运用提高了找矿效率和成功率，达到了较为经济地寻找沉积变质型石墨矿的目的，能缩短类似沉积变质型石墨矿的勘查周期。

致谢:

在本论文撰写过程中，得到了四川省冶金地质勘查局六0五大队队长吴方见、四川省冶金地质勘查局原地矿处处长周存中等同志大力支持，作者在此表示衷心地感谢！