我国矽卡岩型石墨矿床成因类型及其意义

颜 开，杨 刚，张小林，李 芃

(1.中国建筑材料工业地质勘查中心(中国非金属矿工业有限公司)，北京 100035；2.中国建筑材料工业地质勘查中心新疆总队，新疆 乌鲁木齐 830000；3.中国建筑材料工业地质勘查中心辽宁总队，辽宁 沈阳 110004)

石墨具有独特的物理化学性能，被誉为“21世纪支撑高新技术发展的战略资源”，各国相继将石墨列为关键矿产或战略矿产。近几年我国首次将晶质石墨列为战略性矿产，加大了石墨找矿和勘查投入，发现了一批大型、超大型石墨矿，石墨成矿规律研究的不断完善，为石墨找矿、勘查和深部找矿预测提供了思路。本文从石墨成因类型角度出发，探讨国内矽卡岩型石墨矿床特征，以期为石墨找矿提供新思路。

1 石墨矿床成因类型

关于石墨矿床类型的划分，以往学者提出多种划分方案。1953年，前苏联学者查哈罗夫提出分为深成矿床(与岩浆有关的霞石正长岩建造和矽卡岩中的硅灰石—透辉石—方柱石—石墨建造)和变质矿床(结晶页岩中的石英—冰长石—黄铁矿—石墨建造、变质页岩中的石灰—石墨建造)；1974年《非金属矿》分为霞石正长岩、矽卡岩、结晶片岩(脉状)、变质煤层中的石墨矿床5种类型；1985年，科里亚金分为岩浆矿床、伟晶岩矿床、接触交代(矽卡岩型)矿床、气成—热液矿床、受变质矿床(相当于区域变质矿床)及风化矿床6种类型；1986年，赵东甫等[1]提出霞石正长岩、混染花岗岩、矽卡岩、结晶片岩中的层状、结晶片岩中的脉状、变质煤层石墨矿床6种类型。2000年，冯本智等[2]提出岩浆型、矽卡岩型、区域变质型、接触变质型、热液型脉状石墨矿床5种类型。以上学者提出了矽卡岩型石墨矿床成因类型，但没有提出矽卡岩型石墨矿床成因类型的案例，也没有总结矽卡岩型石墨矿床成因类型的地质特征。

1989年莫如爵等[3]、2015年李超等[4]将石墨矿床成因类型分为3种，分别为区域变质型(鸡西柳毛、萝北云山、山东莱西南墅及北墅、内蒙古兴和、鲁山背孜矿、湖北三岔垭石墨矿等)、岩浆热液型(新疆玉泉山、苏吉泉等)、接触变质型(湖南郴州鲁塘、福建永安老鹰山等)。2008年，杨凤辰[5]分为区域变质型、接触变质型、岩浆热液型及煤系变质型4种类型；2016年，肖克炎等[6]提出沉积变质型和接触变质型2种类型；2017年，刘敬党等[7]提出划分为3大类5小类，分别为区域变质矿床(南墅深变质型、坪河浅变质型)、接触变质矿床(鲁塘煤变质型)和岩浆热液矿床(苏吉泉花岗岩型、托克布拉克花岗质热液脉型)。2017年张小林等[8]、2019年高树学等[9]、2019年李作武等[10]提出分为区域变质型(大安沟、柳毛、兴和、南墅、三岔垭)、接触变质型(磐石、鲁塘、板子庙)、岩浆同化混染型(黄羊山、苏吉泉、青果、地果)3种类型。另外，还有学者按碳质来源进行划分，但存在争议。多数学者认为是有机成因[11-12]，也有认为属于无机成因，陈衍景等[13]认为是有机成因和无机成因并存，但是至今没有发现独立无机碳成因的石墨矿床。以上学者均没有提出矽卡岩型石墨矿床成因类型。

综上所述，区域变质型、岩浆同化混染型、接触变质型石墨矿床类型已得到业界公认，但矽卡岩型石墨矿床鲜有提及，在国内也没有相关的矿床案例。作者在参与《中国矿产地质志》研编过程中，通过全面系统梳理我国已发现的石墨矿床资料，认为新疆和静扎克斯台石墨矿床和辽宁中安镇土堡子村南山石墨矿床[14]具有矽卡岩矿床特征，可能属于矽卡岩型石墨矿床成因类型，试图从学术研究的角度加以总结探讨。

2 矽卡岩型石墨矿床特点

2.1 国外矽卡岩型石墨矿床

矽卡岩型石墨矿床在加拿大安大略、魁北克均有分布，矿床产于深成火成岩与石灰岩接触带的透辉石、石榴子石矽卡岩中。矿体呈透镜状、巢状，鳞片状石墨呈浸染状分布于矽卡岩中。矿体厚十几米，长达100～150m，石墨品位一般10%～20%。美国的安德路达克也有此类矿床。这类矿床石墨质量好，但分布稀少。

2.2 我国矽卡岩型石墨矿床

2.2.1 新疆和静扎克斯台石墨矿床

矿区内分布有上志留统巴音布鲁克组第二段(S3b2)灰白—灰黑色大理岩化石灰岩、大理岩，局部夹灰黑色的硅质岩，为一套化学沉积建造。矿区侵入岩发育，为海西期阿不达尔乔伦超单元中—细粒二长花岗岩(图1、图2)。石墨矿体赋存于上志留统巴音布鲁克组石灰岩、大理岩与二长花岗岩的外接触带，变质作用主要表现为接触交代作用形成的矽卡岩化和热接触变质作用形成的角岩化。

图1 新疆和静县扎克斯台石墨矿地质图

图2 新疆和静扎克斯台PI-I’地质剖面

石墨矿体的形态、规模、产状及品位与侵入体的形态、规模关系密切。靠近岩体部位及岩体出露密集区域，固定碳含量相对较高。共圈定7个矿体(表1)。L1位于矿区西侧，分布在岩株与地层的外接触带，总体呈平卧“Y”形。北西侧分为两支，北支出露宽度较小，仅2～5m；南支出露宽度可达10m，且矿石质量较好、固定碳含量较高。L2-1、L2-1、L2-3位于矿区中部，由北东向南西依次分布。L2-1呈脉状产出，固定碳含量5.05%～11.60%，矿体延深大于150m，厚度稳定。L2-2呈脉状产出，L2-3呈似脉状产出。L3-1、L3-2、L3-3位于矿区东部，由北东向南西依次分布在二长花岗岩体的捕虏体中，均呈脉状产出。

表1 新疆和静县扎克斯台石墨矿矿体特征

矿石的自然类型为石墨硅质岩、石墨大理岩。矿石矿物主要为石墨，以叶片状为主，片度多位于(0.003×0.007)mm～(0.014×0.03)mm，属 微—细粒晶质石墨。脉石矿物主要为石英、方解石、绢云母。石墨硅质岩主要分布于L1、L2-1、L2-2、L2-3中，主要由硅质及微晶状石英组成，叶片状石墨集合体呈分散状分布于微晶石英之间，石墨片径为(0.005～0.010)mm×(0.03～0.05)mm，部 分呈0.05～0.10mm宽的网脉状。部分石墨硅质岩中含有碳质，呈条带状，碳质经重结晶变为细鳞片状的石墨。石墨大理岩主要分布于L3-1、L3-2、L3-3中，岩石主要由粒状变晶的方解石组成，方解石粒径0.05～0.10mm，方解石间有呈带状分布的颗粒状石英。石墨呈显微叶片状，形成条带沿层理分布，石墨片径大小为(0.005～0.01)mm×(0.03～0.07)mm。

2.2.2 辽宁中安镇土堡子村南山石墨矿床

矿区内中元古界高于庄组石灰岩，呈灰色，薄层，致密块状，风化层为肉红色。印支期花岗岩呈黄白色，脉状，主要成分为长石、石英及少量的云母。花岗岩脉呈不规则状侵入石灰岩中，有的石灰岩呈捕虏体出现于花岗岩中(图3、图4)。在石灰岩和花岗岩的接触带内，石灰岩有明显的矽卡岩化。

图3 辽宁中安镇土堡子村南山石墨矿地质简图

图4 辽宁中安镇土堡子村南山石墨矿A-B剖面图

石墨矿体位于石灰岩和花岗岩脉的接触部位，呈不规则的带状，不连续。矿体倾向延深20m、走向延长90～275m，厚0.40～1.87m。矿石矿物主要为石墨，呈块状、个别呈鳞片状，污手，一般含石墨50%～70%。矿石呈鳞片变晶结构、块状构造。

3 矽卡岩型石墨矿床成因类型的意义

新疆和静县扎克斯台石墨矿和辽宁中安镇土堡子村南山石墨矿分别产于二长花岗岩与碳酸盐岩、花岗岩与石灰岩的接触带附近，具有矽卡岩化蚀变，为矽卡岩型石墨矿。姚凤良等[15]提出 矽卡岩型矿床是指在中酸性侵入体和碳酸盐类等岩石的接触带及其附近，由含矿热液交代作用形成的，在成因和空间上与矽卡岩关系密切的接触交代矿床。结合国外矽卡岩型石墨矿床特征，认为矽卡岩型石墨矿床形成于中酸性岩浆岩与碳酸盐岩接触带附近，通过接触交代作用形成，矿体形态受接触带控制，具有矽卡岩化特征。推测石墨矿床是由岩浆岩富硅热液沿岩体及碳酸盐岩的接触带进行组分交换形成含碳和硅的热液体系，在构造带等成矿有利空间，因物理化学条件变化，使碳质结晶析出形成石墨矿体。该成因类型的提出，可为矽卡岩型石墨找矿勘查提供参考借鉴。

目前尚未开展矿体岩石矿物组合及成矿物理化学条件等研究，亟待补充相关试验，可为矽卡岩型石墨矿提供更多有力证据。