青海妥拉海河一带石墨矿地质特征及成因浅析

庞小朋

(中国建筑材料工业地质勘查中心青海总队,青海 西宁 810008)

矿区位于青海省格尔木市以西的妥拉海河一带，在长约33km，宽3～9km的范围内均有石墨矿分布。查明该地区石墨矿床的成因及分布规律对矿区外围的石墨矿勘查具有重要意义。

通过对妥拉海河一带石墨矿开展勘查工作，从地层、构造、含矿岩系、矿体特征、矿石结构构造等方面有了初步认识，结合前人研究成果，本文总结了该矿的地质特征，初步分析了矿床成因。

1 区域地质概况

矿区大地构造位置属东昆仑弧盆系，北昆仑岩浆弧[1]。东昆仑自古元古代固结成结晶基底，中新元古代形成沉积盖层以来，经历了多期大陆裂解与拼合，褶皱造山及断块造山作用，与此形成的造山带和微陆块依次叠加，构成复杂的地质构造格局。区域内出露地层主要为下元古界金水口岩群，为一套中—深变质岩系，以发育大量变质基性火山岩(斜长角闪岩)、变质陆缘碎屑岩(片麻岩类)、变质镁质碳酸盐岩为特征。区内主要由一系列东西向褶皱、断裂组成，构造较发育[2]，区域内断裂构造主要为近东西向—北西西向、北东向、北西向三组。其中东西向—北西西向断裂规模较大，以高角度逆断层或逆冲断层为主，断层面倾向南，倾角 50～80°不等；北东向断裂规模相对东西向—北西西向较小，以左行平移断层为主；北西向断裂规模最小，为右行平移断层。区域内岩浆活动强烈，以华力西期中—酸性侵入岩为主，次为燕山期侵入岩。岩脉主要有：石英岩脉(q)、花岗岩脉 (γ)、闪长岩脉(δ)、伟晶岩脉 (ρ)。

2 矿区地质特征

矿区内大面积出露下元古界金水口岩群下岩组(Pt1J.a)，中部和东部多被第四系覆盖，矿区北部主要为斜长花岗岩(γоD)。矿区内岩浆岩较发育，地质构造相对简单，地质简图见图1。

图1 妥拉海河一带石墨矿区地质简图

2.1 地层

下元古界金水口岩群下岩组(Pt1J.a)：岩性以黑云斜长片麻岩夹大理岩为主，根据岩性组合特征，可分为片麻岩段(gn)和大理岩段(mb)。

(1)片麻岩段(gn)：分布于矿区中部及西部，岩性组合以黑云斜长片麻岩夹薄层状、透镜状大理岩为主，在预查区内基本呈北西西向条带状分布，产状180～230°∠54～81°。岩石组合为片麻岩、长石石英岩、石英岩、斜长角闪岩及少量的大理岩。

(2)大理岩段(mb)：在矿区内呈层状、透镜状分布。总体呈北西—南东向展布。该套地层受构造影响，产状紊乱，倾向不一致，倾角变化较大，产状161～223°∠45～74°。细粒、细—中粒粒状变晶结构，层状、条带状构造。主要由方解石、白云石组成，它们的含量变化较大，有的含方解石98%，有的含白云石60%。此外，尚发育石英、橄榄石、透辉石、金云母、石墨。这些矿物分布不均匀，含量不一。岩石有大理岩、白云质大理岩、硅质大理岩、含透辉石大理岩、含石墨大理岩等，多风化强烈，地表常呈负地形。该岩段的大理岩中多见石墨矿化，局部富集成矿，是矿区内的主要赋矿地层。

2.2 构造

矿区内共发现断层1条，位于矿区东南部，呈北东南西向，延伸长约5.5km， 因多被第四系覆盖，故断续出露且断层特征多不大明显，断层经过处地貌为沟谷、鞍部、垭口等负地形，断层处见断层角砾岩、断层泥和2～8m宽的破碎带，为性质不明断层。

2.3 岩浆岩

矿区内岩浆活动较强，主要为华力西期中—酸性侵入岩，岩性主要为斜长花岗岩。

3 矿体地质特征

3.1 矿体形态、产状、规模

石墨矿赋存于下元古界金水口岩群下岩组的大理岩段中，矿体呈层状、似层状、透镜状，产状与地层一致，倾向一般为170～216°，倾角一般42～65°。含矿岩石为含石墨硅质大理岩，矿体与大理岩关系较为密切，规模较大的矿体多靠近大理岩。主要矿体特征见表1。

表1 主要矿体特征

3.2 矿石类型

根据矿石的结构、构造和矿物组合特点，矿区矿石自然类型为石墨大理岩型矿石。该类型主要包括石墨大理岩、石墨透辉岩、含石墨硅质大理岩、含石墨大理岩、含石墨透闪透辉岩及少量含石墨石英片岩等[3]。

3.3 矿石特征

据野外观察，该区内矿石为含石墨硅质大理岩，呈灰白、白、灰色、灰黑色，细粒、细—中粗粒粒状变晶结构，层状、条带状构造。主要由方解石组成，尚发育石英、橄榄石、透辉石、金云母、石墨等。这些矿物分布不均匀，含量不一。石墨呈团块状或星点状分布在大理岩中(图2)，片径一般在0.07～ 1.53mm，最大可达 2.16mm。

图2 大理岩中石墨矿分布

通过2017年101件光片样和2018年18件光片样中石墨片径统计，区内石墨片径＋100目的大鳞片含量较高[4]，占比分别为90%和89.56%(表2)。属大鳞片晶质石墨。

表2 石墨片径统计 (单位：%)

3.4 矿石的化学成分

对石墨矿石进行了多元素分析(13件)，结果见表3。从多元素分析结果表中可以看到，矿石的化学成分主要为 SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO，随着石墨含量的增加，矿石中SiO2、Fe2O3、Al2O3含量大致增加，灰分大致减小，其他元素无明显的变化规律。矿石中SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等对石墨精矿提纯、深加工的有害组分含量均较高。

3.5 矿体围岩与夹石

(1)含矿层及围岩主要岩石类型。

含石墨硅质大理岩，矿石为不等粒粒状变晶结构、层状—条带状构造，其中方解石约占77%～99%、石墨约占1%～15%、石英0～14%、透闪石1%～7%、橄榄石3%～5%、透辉石1%～5%、黑云母、黄铁矿、磷灰石及暗色矿物等少量。

表3 矿石多元素分析结果 (单位：%)

大理岩呈浅灰白色，中—细粒变晶结构，层状及条带状构造。由方解石(52%～99%)、镁橄榄石(1%～5%)、透闪石(8%～12%)、石英(2%～6%)及少量硅质集合体、黄铁矿、金云母、透辉石、磷灰石、硅灰石、钙铝榴石、锆石等矿物组成。

黑云斜长片麻岩呈深灰色，鳞片粒状变晶结构，片麻状构造，岩石由石英(45%～55%)、斜长石(5%～30%)、黑云母(5%～15%)、正长石(5%～30%)及少量磁铁矿、矽线石等组成。

(2)围岩与夹石。

含矿层与围岩界线较易辨认，其围岩岩石为黑云斜长片麻岩和大理岩，这类岩石与含矿层界线明显，但不是近矿围岩，对矿石质量无大影响。

含石墨硅质大理岩依据其品位高低确定是否为矿石。故矿体近矿围岩及其夹石均为含石墨硅质大理岩，与矿体界线不清，不易辨认，只有依靠测试样品区分。但近矿围岩及其夹石与矿体物质成分基本一致，只是品位较低而已，对矿石质量影响不大。

4 成因浅析及找矿标志

4.1 矿床成因

矿体赋存于下元古界金水口岩群下岩组的大理岩段中，矿体主要受地层岩性控制。下元古界金水口岩群地层中普遍发育有碳酸盐岩，原岩在经长期复杂的沉积变质作用叠加热变质作用形成片麻岩、片岩、大理岩等。同时，原岩中的碳质经变质作用富集、集中、结晶形成石墨矿[5-10]，石墨含量及分布基本上受沉积因素控制。故认为区内石墨矿是含较高有机质的碳酸盐岩经沉积变质叠加热变质而形成，属区域沉积变质型矿床[11]。

4.2 找矿标志

(1)地层标志：下元古界金水口岩群下岩组大理岩分布区是寻找晶质石墨矿的重要标志。

(2)颜色标志：地表石墨矿(化)体风化后会经雨水冲刷，周围的土壤多被侵染成灰黑色，在野外极易识别。

(3)地貌特征：大理岩以及含石墨的大理岩硬度较小，抗风化能力弱，通常在地貌上呈现出负地形。