青海妥拉海河一帶石墨礦地質特征及成因淺析

龐小朋

(中國建筑材料工業地質勘查中心青海總隊,青海 西寧 810008)

礦區位于青海省格爾木市以西的妥拉海河一帶，在長約33km，寬3～9km的范圍內均有石墨礦分布。查明該地區石墨礦床的成因及分布規律對礦區外圍的石墨礦勘查具有重要意義。

通過對妥拉海河一帶石墨礦開展勘查工作，從地層、構造、含礦巖系、礦體特征、礦石結構構造等方面有了初步認識，結合前人研究成果，本文總結了該礦的地質特征，初步分析了礦床成因。

1 區域地質概況

礦區大地構造位置屬東昆侖弧盆系，北昆侖巖漿弧[1]。東昆侖自古元古代固結成結晶基底，中新元古代形成沉積蓋層以來，經歷了多期大陸裂解與拼合，褶皺造山及斷塊造山作用，與此形成的造山帶和微陸塊依次疊加，構成復雜的地質構造格局。區域內出露地層主要為下元古界金水口巖群，為一套中—深變質巖系，以發育大量變質基性火山巖(斜長角閃巖)、變質陸緣碎屑巖(片麻巖類)、變質鎂質碳酸鹽巖為特征。區內主要由一系列東西向褶皺、斷裂組成，構造較發育[2]，區域內斷裂構造主要為近東西向—北西西向、北東向、北西向三組。其中東西向—北西西向斷裂規模較大，以高角度逆斷層或逆沖斷層為主，斷層面傾向南，傾角 50～80°不等；北東向斷裂規模相對東西向—北西西向較小，以左行平移斷層為主；北西向斷裂規模最小，為右行平移斷層。區域內巖漿活動強烈，以華力西期中—酸性侵入巖為主，次為燕山期侵入巖。巖脈主要有：石英巖脈(q)、花崗巖脈 (γ)、閃長巖脈(δ)、偉晶巖脈 (ρ)。

2 礦區地質特征

礦區內大面積出露下元古界金水口巖群下巖組(Pt1J.a)，中部和東部多被第四系覆蓋，礦區北部主要為斜長花崗巖(γоD)。礦區內巖漿巖較發育，地質構造相對簡單，地質簡圖見圖1。

圖1 妥拉海河一帶石墨礦區地質簡圖

2.1 地層

下元古界金水口巖群下巖組(Pt1J.a)：巖性以黑云斜長片麻巖夾大理巖為主，根據巖性組合特征，可分為片麻巖段(gn)和大理巖段(mb)。

(1)片麻巖段(gn)：分布于礦區中部及西部，巖性組合以黑云斜長片麻巖夾薄層狀、透鏡狀大理巖為主，在預查區內基本呈北西西向條帶狀分布，產狀180～230°∠54～81°。巖石組合為片麻巖、長石石英巖、石英巖、斜長角閃巖及少量的大理巖。

(2)大理巖段(mb)：在礦區內呈層狀、透鏡狀分布。總體呈北西—南東向展布。該套地層受構造影響，產狀紊亂，傾向不一致，傾角變化較大，產狀161～223°∠45～74°。細粒、細—中粒粒狀變晶結構，層狀、條帶狀構造。主要由方解石、白云石組成，它們的含量變化較大，有的含方解石98%，有的含白云石60%。此外，尚發育石英、橄欖石、透輝石、金云母、石墨。這些礦物分布不均勻，含量不一。巖石有大理巖、白云質大理巖、硅質大理巖、含透輝石大理巖、含石墨大理巖等，多風化強烈，地表常呈負地形。該巖段的大理巖中多見石墨礦化，局部富集成礦，是礦區內的主要賦礦地層。

2.2 構造

礦區內共發現斷層1條，位于礦區東南部，呈北東南西向，延伸長約5.5km， 因多被第四系覆蓋，故斷續出露且斷層特征多不大明顯，斷層經過處地貌為溝谷、鞍部、埡口等負地形，斷層處見斷層角礫巖、斷層泥和2～8m寬的破碎帶，為性質不明斷層。

2.3 巖漿巖

礦區內巖漿活動較強，主要為華力西期中—酸性侵入巖，巖性主要為斜長花崗巖。

3 礦體地質特征

3.1 礦體形態、產狀、規模

石墨礦賦存于下元古界金水口巖群下巖組的大理巖段中，礦體呈層狀、似層狀、透鏡狀，產狀與地層一致，傾向一般為170～216°，傾角一般42～65°。含礦巖石為含石墨硅質大理巖，礦體與大理巖關系較為密切，規模較大的礦體多靠近大理巖。主要礦體特征見表1。

表1 主要礦體特征

3.2 礦石類型

根據礦石的結構、構造和礦物組合特點，礦區礦石自然類型為石墨大理巖型礦石。該類型主要包括石墨大理巖、石墨透輝巖、含石墨硅質大理巖、含石墨大理巖、含石墨透閃透輝巖及少量含石墨石英片巖等[3]。

3.3 礦石特征

據野外觀察，該區內礦石為含石墨硅質大理巖，呈灰白、白、灰色、灰黑色，細粒、細—中粗粒粒狀變晶結構，層狀、條帶狀構造。主要由方解石組成，尚發育石英、橄欖石、透輝石、金云母、石墨等。這些礦物分布不均勻，含量不一。石墨呈團塊狀或星點狀分布在大理巖中(圖2)，片徑一般在0.07～ 1.53mm，最大可達 2.16mm。

圖2 大理巖中石墨礦分布

通過2017年101件光片樣和2018年18件光片樣中石墨片徑統計，區內石墨片徑＋100目的大鱗片含量較高[4]，占比分別為90%和89.56%(表2)。屬大鱗片晶質石墨。

表2 石墨片徑統計 (單位：%)

3.4 礦石的化學成分

對石墨礦石進行了多元素分析(13件)，結果見表3。從多元素分析結果表中可以看到，礦石的化學成分主要為 SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO，隨著石墨含量的增加，礦石中SiO2、Fe2O3、Al2O3含量大致增加，灰分大致減小，其他元素無明顯的變化規律。礦石中SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等對石墨精礦提純、深加工的有害組分含量均較高。

3.5 礦體圍巖與夾石

(1)含礦層及圍巖主要巖石類型。

含石墨硅質大理巖，礦石為不等粒粒狀變晶結構、層狀—條帶狀構造，其中方解石約占77%～99%、石墨約占1%～15%、石英0～14%、透閃石1%～7%、橄欖石3%～5%、透輝石1%～5%、黑云母、黃鐵礦、磷灰石及暗色礦物等少量。

表3 礦石多元素分析結果 (單位：%)

大理巖呈淺灰白色，中—細粒變晶結構，層狀及條帶狀構造。由方解石(52%～99%)、鎂橄欖石(1%～5%)、透閃石(8%～12%)、石英(2%～6%)及少量硅質集合體、黃鐵礦、金云母、透輝石、磷灰石、硅灰石、鈣鋁榴石、鋯石等礦物組成。

黑云斜長片麻巖呈深灰色，鱗片粒狀變晶結構，片麻狀構造，巖石由石英(45%～55%)、斜長石(5%～30%)、黑云母(5%～15%)、正長石(5%～30%)及少量磁鐵礦、矽線石等組成。

(2)圍巖與夾石。

含礦層與圍巖界線較易辨認，其圍巖巖石為黑云斜長片麻巖和大理巖，這類巖石與含礦層界線明顯，但不是近礦圍巖，對礦石質量無大影響。

含石墨硅質大理巖依據其品位高低確定是否為礦石。故礦體近礦圍巖及其夾石均為含石墨硅質大理巖，與礦體界線不清，不易辨認，只有依靠測試樣品區分。但近礦圍巖及其夾石與礦體物質成分基本一致，只是品位較低而已，對礦石質量影響不大。

4 成因淺析及找礦標志

4.1 礦床成因

礦體賦存于下元古界金水口巖群下巖組的大理巖段中，礦體主要受地層巖性控制。下元古界金水口巖群地層中普遍發育有碳酸鹽巖，原巖在經長期復雜的沉積變質作用疊加熱變質作用形成片麻巖、片巖、大理巖等。同時，原巖中的碳質經變質作用富集、集中、結晶形成石墨礦[5-10]，石墨含量及分布基本上受沉積因素控制。故認為區內石墨礦是含較高有機質的碳酸鹽巖經沉積變質疊加熱變質而形成，屬區域沉積變質型礦床[11]。

4.2 找礦標志

(1)地層標志：下元古界金水口巖群下巖組大理巖分布區是尋找晶質石墨礦的重要標志。

(2)顏色標志：地表石墨礦(化)體風化后會經雨水沖刷，周圍的土壤多被侵染成灰黑色，在野外極易識別。

(3)地貌特征：大理巖以及含石墨的大理巖硬度較小，抗風化能力弱，通常在地貌上呈現出負地形。