甘肅省阿克塞縣龍尾溝東大鱗片晶質石墨礦地質特征及找礦前景淺析

［關鍵詞］龍尾溝東；大鱗片；晶質石墨礦；地質特征；找礦前景

晶質石墨作為新興高性能材料石墨烯的原料，主要用于耐火材料、鋼鐵工業等領域。隨著現代工業與高新科技的發展，石墨烯產品被大規模廣泛應用，如在汽車機械、船舶制造、光纖通信、電纜傳輸、橋梁房屋建筑、高科技領域等，并逐漸顛覆人類現有的工業結構和生產力布局，它將逐步減少乃至淘汰鋼鐵、銅鋁等人類現有高耗能大宗商品的生產和消費[1-3]。近幾年在柴達木盆地北緣地區陸續發現了大通溝南山晶質石墨礦床、黃礦山北晶質石墨礦點、龍尾溝東晶質石墨礦點、加爾瑪薩依晶質石墨礦床等多個晶質石墨礦床，顯現了較好的晶質石墨找礦潛力[4-7]。

1. 概況

龍尾溝東地質工作程度較低，20 世紀70年代之前有地質隊在該地區開展了小比例尺的化探掃面工作，后期的勘探工作以銅、金、鎢、鈮鉭等礦種為主，直至2018年開展礦產遠景調查工作時新發現龍尾溝東晶質石墨礦、加爾瑪薩依晶質石墨礦。

龍尾溝東主要含礦巖石為古元古代達肯大坂巖群一巖組二巖段，由于區域變質作用，該地層大理巖、片巖夾層中常生成晶質石墨，出現（含）石墨片巖及（含）石墨大理巖，成為進一步成礦的礦源層。區內斷裂構造較為發育，斷裂構造對礦體的破壞作用較小，為區內石墨的富集提供了穩定的空間。區內志留紀中酸性侵入巖較發育，志留紀巖漿活動為晶質石墨進一步富集成礦提供了熱能，成礦條件良好，找礦潛力較好。

本文鑒于近年來非金屬礦產勘探技術方法的不斷改進與創新，在礦區地質特征、激電異常、礦（床）點成礦地質特征、礦體找礦標志和成因的綜合分析基礎上，提出了在龍尾溝東進一步尋找區域變質巖型石墨礦資源具有較好的潛力，為今后在龍尾溝東一帶尋找新的石墨礦床提供依據。

2. 礦區地質特征

勘查區位于塔里木板塊與柴達木－祁連板塊的交接復合部位，以阿爾金近東西－北西西向走滑斷裂為界，北為塔里木板塊之敦煌地塊，南為柴北緣全吉地塊，東與中南祁連地塊交接，西為紅柳溝拉配泉蛇綠混雜巖帶。主體位于柴北緣全吉地塊（見圖1）。

勘查區成礦地質條件優越，是尋找銅、金、稀有金屬以及鉛、鋅、銀、鐵、錳、石棉、晶質石墨等礦種的有利區塊。區內及鄰區已發現的代表性礦床包括化石溝銅礦、余石山鈮鉭礦、青砂溝錳礦、余石山西金礦、紅柳溝鐵礦、紅柳溝石棉礦等。

2.1 地層

區內出露的地層主要為古元古代達肯大坂巖群（Pt1D.）和長城紀熬油溝組（Cha）。達肯大坂巖群為主要的晶質石墨含礦地層，在勘查區大面積出露第一巖組第二巖性段，主要巖石組合為淺灰色硅質大理巖、灰-深灰色角閃黑云斜長片麻巖、黑云斜長片麻巖、含矽線黑云片巖、黑云石英片巖、黑云斜長變粒巖和斜長角閃巖等。其含礦巖石組合主要為石墨大理巖、二云母石墨片巖、石墨石英片巖、石墨片巖等。另外長城紀熬油溝組僅在勘查區東北部出露第一巖段，巖層呈北西西向展布，主要巖石為灰綠色蝕變安山巖，局部夾變玄武質安山巖和中基性火山角礫巖。

2.2 構造

區內巖石歷經多次構造- 巖漿活動，遭受了多次強烈改造，形成復雜的構造形跡，礦區位于幾大構造單元交匯部位，構造十分復雜，同時為成礦提供了有利條件。阿爾金南緣斷裂北西-南東向從勘查區北部穿過，隱伏于第四系之下。

全吉地塊古元古代達肯大坂巖群中構造面理發育，主要為片理和片麻理，總體走向為北西向，傾向北東，傾角50-70°?？拷柦饠嗔眩植科懋a狀傾向南西，形成片理向斜構造?？辈閰^北東長城紀熬油溝組地層總體走向北西，傾向北東。

2.3 變質巖

達肯大坂巖群因時代較老，地層變質程度高，以區域變質作用為主，在斷裂帶局部疊加有動力變質作用，其變質程度達高綠片巖相-低角閃巖相。該套地層是勘查區晶質石墨礦的賦礦層位，受區域動力熱流變質作用影響形成層狀無序的中深變質巖；主要巖石組合有絹云綠泥片巖、綠泥石英片巖、少量黑云石英片巖、大理巖、黑云角閃片巖、斜長角閃片巖、二云石英片巖、十字石二云石英片巖、二云斜長片巖、硅質大理巖、角閃黑云斜長片麻巖、含矽線黑云片巖、黑云斜長變粒巖、含石榴黑云角閃斜長片麻巖、含石榴斜長角閃巖，條帶狀、眼球狀、均質混合巖、花崗質片麻巖等。

另外勘查區被志留紀二長花崗巖巖體侵入，與下元古界達肯大坂巖群一巖組二巖段角閃斜片麻巖地層接觸，局部產生接觸熱力變質作用，主要為硅化、綠泥石化、黑云母化等，沿斷層強褐鐵礦化、石墨礦化。

2.4 巖漿巖

區內巖漿巖分布廣泛且規模較大，出露巖漿巖均為志留紀中酸性巖，侵入巖巖石類型為閃長巖、二長花崗巖。脈巖零星分布，主要為石英脈、花崗巖脈，大規模的巖漿活動有利于晶質石墨的形成。

①淺灰綠色細粒閃長巖，分布于勘查區東部呈東西向展布。巖石呈細粒半自形粒狀結構，塊狀構造。主要礦物成分為：斜長石（中）59%±，普通角閃石10%±，黑云母量微，金屬礦物、磷灰石均量微，褐鐵礦極微。

②二長花崗巖淺肉灰色，在勘查區東西礦區集中分布，在西區分布有3個小巖體呈巖株狀產出，晶質石墨礦在最北邊一個巖體南側產出。在東區，巖體出露面積較大，呈東西向展布，礦體產于其北側邊部。巖體呈細中?；◢徑Y構，塊狀構造。巖石中微粒斜長石48%±、中長石28%±、石英22%±、黑云母2%～3%，另外黝簾石量微、褐簾石個別、金屬礦物量微、磷灰石極微。巖體邊部見糜棱巖化現象。

③勘查區花崗巖脈及石英脈發育。主要分布于勘查區西端，成群分布，走向一般為近東西向，延伸較短。

3. 激電異常特征

3.1 物性參數特征

區內地表采集了物性標本，測定參數特征如下：

（1）石墨礦與圍巖極化率相差很大，從巖石極化率參數來看，晶質石墨片巖在整個工區中極化率最高，極化率均值為59.32%，屬于工區中的高極化體。含碳質花崗閃長巖極化率均值為10.21%次于晶質石墨片巖為工區較高極化體。大理巖、二長花崗巖、花崗閃長巖、閃長巖、蝕變花崗巖、偉晶巖和正長花崗巖都屬于低極化體，均值極化率小于3%。因此，在工區布置激電中體測量和激電測深尋找晶質石墨礦，具備地球物探工作前提條件。

（2）石墨礦與圍巖電阻率值相差亦較大，石墨礦的電阻率平均值僅有80Ω·m，其他巖性的電阻率達到幾百Ω·m。

由電物性測定結果可見，用激發極化法發現和圈定石墨礦具有良好的物性條件。

3.2 激電異常特征

為了圈定龍尾溝東晶質石墨的邊界范圍，在龍尾溝東布設10-100線共10條剖面線進行激電中梯測量。如圖2和圖3所示，10-100線激電中梯視極化率剖面平面圖和10-100線激電中梯視電阻率剖面平面圖。從圖2可以看出，整體上工作區南部和北部極化差異比較明顯，在138～142點之間為視極化率出現差異的過渡區。南部工作區視極化率比較高，在5%～12%；北部工作區視極化率較低，低于5%。在南部視極化率高值區，總的趨勢是工作區東面極化率高于工作區西面，并且在10線有向工作區以東延伸的趨勢。

由圖3整體上工作區60線以西的視電阻率大于工作區60線以東的視極化率，70-100線工作區范圍內，視電阻率大部分大于1000Ω?M，10-60線工作區視電阻率整體在200～800Ω?M之間分布。根據以上工作區視極化率與視電阻率的特征，在激電中梯剖面平面圖中推斷出F1和F2斷裂。F1斷裂在70-100線之間的130點到-140點之間，為北東東走向，出露在工作區內的長度為600m。F2斷裂在10-60線之間的130～138點之間，呈北東西走向，出露在工作區內的長度為1000m。可以推測，F1斷裂和F2斷裂原本為同一條斷裂，在60-70線之間后期形成的南北向的斷裂，將老斷裂斷開形成了F1斷裂和F2斷裂，F1斷裂相對F2斷裂向南移動。

如圖2和圖3所示，10-100線激電中梯剖面測量視極化率與視電阻率平面等值線圖。在工作區中共圈定JDS-7、JDS-8、JDS-9和JDS-10四個激電異常。

JDS-7：位于工作區的西南面。以視極化率為8%的等值線為激電異常的邊界，位于90-100線的122～140點的范圍內。異常未封閉，向西面有延伸的趨勢。在工作區內視極化率的極大值為10%，視電阻率的極小值為700Ω?M，屬于低阻高極化激電異常。異常周邊出露的巖石標本為閃長巖和花崗閃長巖，但是閃長巖和花崗閃長巖屬于低極化體引不起如此高的激電異常，推測由深部未露頭的激電異常體引起。推測是碳質巖石引起的激電異常，建議地質人員實地考察或進行鉆探驗證。

JDS-8：為工作區最大的激電異常，位于工作區的東面，以視極化率為10% 的等值線并結合視電阻率為470Ω?M，圈定出激電異常的范圍。激電異常為帶狀異常，呈北東東走向，位于10-60線之間的116～144點之間，寬260m，長1000m，并向工作區以東繼續延伸。激電異常極大值視極化率為12%，視電阻率小于270Ω?M。屬于低阻高極化體。結合后期激電測深和晶質石墨標本視極化率參數測定的結果，推測該激電異常為晶質石墨礦體引起的激電異常。

JDS-9：位于工作區的西南面，為橢圓狀激電異常。以視極化率為6.5%的等值線為邊界，異常位于60-90線之間的100～120點之間。激電異常中心視極化率為5%，視電阻率為1867Ω?M，為高阻中高極化激電異常體。推測由侵入的花崗閃長巖巖體引起激電異常。

JDS-10：位于工作區的東南面，為兩個相鄰的橢圓狀激電異常組合而成。以視電阻率為670Ω?M的等值線為邊界，異常位于10-40線之間的100～118點之間。屬于中極化高電阻激電異常。該激電異常由兩個侵入的花崗閃長巖巖體引起。

目前在南側的JD8 激電異常帶北部已揭露石墨礦體，但其對應的視極化率異常是次級異常峰值段，尚不是異常最高地段，而其南部的激電異常比南部的已知礦體地段更為明顯，對應的視極化率異常值更高，是視極化率異常的極大值地段。與北部已知礦體上的異常對比分析，我們認為南部的激電異常帶賦存石墨礦的可能性很大，而且其規模應該更大。

3.3 激電測深特征

為了研究露頭的晶質石墨和激電中梯激電異常JDS-8聯系，以及深度礦體的位置和產狀，在40線布置了12個激電測深點。如上圖4所示，40線對稱四極激電測深視極化率與視電阻率綜合擬斷面圖。在激電測深擬斷面圖中共圈定JDS-8-1和JDS-8-2低阻高極化激電異常。

JDS-8-1：為地面出露的晶質石墨礦體引起的低阻高極化激電異常。該激電異常由三個珠狀低阻高極化異常組合而成。在7-8號點之間的地表至AB/2等于15m的范圍內視極化率范圍為4%～6%，視電阻率小于480Ω?M。

JDS-8-2：位于1-9號點地表以下的AB/2等于25m至地層深部不封閉，并且越向下異常寬度越大。異常中心位于10號點的AB/2等于150m處，視極化率為10.76%，視電阻率為30Ω?M。JDS-8-2為低阻高極化異常并且趨勢向南部深處延伸。從測深擬斷面圖視極化率和視電阻率等值線看出，JDS-8-2和DJS-2-1激電異常有延續性。激電異常性質相同，推斷JDS-8-2是晶質石墨礦引起的激電異常。建議對深部JDS-8-2激電異常進行鉆探驗證。

4 . 礦床地質特征

4.1 礦體特征

勘查區晶質石墨礦化點產于志留紀二長花崗巖與下元古界達肯大坂巖群一巖組二巖段的外接觸帶，為變質巖型晶質石墨礦。礦化帶呈北東向展布，礦化寬度20～30 m，礦化長度gt;1000 m（兩端被覆蓋），礦化帶主要含礦巖石為石墨石英片巖、大理巖和晶質石墨片巖。礦化帶礦層傾向北東，傾角較大，礦體產狀為302°～28°∠42°～85°。礦化體接觸帶廣泛發育硅化、褐鐵礦化、孔雀石化和炭化等，分布不均勻，西帶可見炭化（晶質石墨）、褐鐵礦化、孔雀石化等，次為硅化等；東帶主要為炭化（晶質石墨）、硅化，次為褐鐵礦化等。

通過槽探工程揭露，新圈定晶質石墨礦體3條，主礦體為C1、C2，C3礦體規模較?。ㄒ姳?）。礦體呈北東向展布，含礦巖性為石墨大理巖、石墨片巖，礦體呈層狀、似層狀產于大理巖、片巖，與巖層產狀基本一致，往延伸方向一般較穩定。

C1主礦體由5條探槽控制，控制長839 m（兩端有延伸），單工程中礦體真厚度1.84 ～7.77 m，平均厚度3.91 m，厚度變化系數61% ；礦體單工程固定碳品位3.91% ～6.94%，平均品位為5.15%，品位變化系數29% ；礦體在14 勘探線上局部富集，礦體局部品位較高。礦體產出在石墨石英片巖中，受地層控制，中端轉折端厚度變小，呈層狀產出，產狀302°～350°∠52°～85°。

C2主礦體有6條探槽控制，控制長910 m（兩端有延伸），單工程中礦體真厚度0.93 ～8.48 m，平均厚度2.85 m，厚度變化系數96% ；礦體單工程固定碳品位2.74% ～5.35%，平均品位為4.06%，品位變化系數29% ；礦體在0 勘探線上局部富集，礦體局部品位較高。礦體產在石墨石英片巖中，呈層狀產出，嚴格受地層控制，中端轉折端厚度變小，產狀270°～347°∠62°～73°。

C3礦體由2條探槽控制，礦體控制長度205m，礦體厚度1.48m，平均品位7.89%。

4.2 礦石特征

該區石墨礦礦石為晶質石墨片巖、石墨石英片巖及石墨大理巖。

（1）晶質石墨片巖

該礦石中的不透明礦物以石墨為主，微量褐鐵礦，基本均勻分布。石墨具鱗片狀和葉片狀兩種形態，且以葉片狀為主，長軸小于0.02mm的鱗片狀晶體占20%左右，多單晶體狀分布，但往往緊密伴生或彼此銜接；葉片狀晶體的長軸主要在0.04-0.3 mm之間占80%左右，以單晶體為主，有時呈粗大的鱗片狀集合體，受應力作用強烈斜列彎曲，該石墨具淺褐灰反射色，強非均性，草黃-紫灰偏光色。石墨晶體總體均勻分布，長軸略顯定向性。

該礦石受變質、礦化和應力改造，脈石礦物包括方解石、透輝石、石英和微量榍石等，具粒柱狀變晶結構，略顯定向構造，巖石類型為微片理化透輝石大理巖。

透輝石具較自形的短柱狀和近粒狀形態，粒徑大小主要在0.1～0.6 mm，包裹細粒的石英和方解石，高正突起，兩組近于直交的節理發育，干涉色鮮艷，沿晶體的邊緣和節理縫程度不一的蛇紋石化。微量的石英以近等軸粒狀為主，大小主要在0.1～1.0 mm，晶面多亮凈，但波帶狀消光強烈。方解石從較自形的菱面體到它形粒狀均有，大小在0.05～0.8 mm，除微粒的不透明礦物包裹體外，多晶面亮凈，因對應力敏感，多雙晶紋明顯彎曲，消光影復雜。

大小不等的各類脈石礦物均勻分布，彼此構成共生結構，長軸略顯定向性。不透明礦物9%：其中石墨9%、褐鐵礦微量。脈石礦物91%：石英6% 、透輝石18% 、方解石67% 、榍石微量。

（2）含石墨片麻巖礦石

該礦石具鱗狀、葉片狀結構，片麻狀構造。由10%的不透明礦物和90%左右的脈石礦物組成。礦石中的不透明礦物以石墨為主。石墨具大鱗片狀形態，鱗片狀晶體的長軸主要在0.02～1 mm，以單晶體為主，有時構成粗大的鱗片狀集合體，受應力作用強烈斜列彎曲。

晶質石墨片巖為灰黑色，微細粒粒狀變晶結構，層理構造。礦物：石英、石墨、白云母等。鏡下顯示微細粒（鱗片）粒狀變晶結構，微定向構造（圖5）。礦物組合：石英（95%）+白/絹云母（＜1%）+黃鉀鐵礬？（＜1%）+不透明礦物（＜3%）。

脈石礦物包括方解石、透輝石、石英和長石等，具粒柱狀變晶結構，是定向片麻狀構造。

4.3 礦石質量

石墨礦礦石為晶質石墨片巖、石墨石英片巖及石墨大理巖，礦石中正目石墨（粒徑＞0.147 mm）含量為80.75%，礦石品質較高，屬大鱗片晶質石墨礦（圖6）。

5. 礦體找礦標志及成因分析

不同石墨礦各具特征及找礦標志，但研究區石墨礦床有許多共同特征，即為有效的找礦標志。

5.1 礦體找礦標志

（1）地層標志：礦體賦存于古元古代達肯大坂巖群第一巖組的第二巖段；含礦巖石為石墨大理巖、石墨片巖、石墨石英片巖，為直接找礦標志；

（2）構造標志：黑色炭化破碎帶，礦體賦存于斷裂帶一側；

（3）巖漿巖標志：志留紀二長花崗巖，礦體一般產于志留紀二長花崗巖邊部，巖漿熱液活動為富集成礦提供了熱能。

（4）地球物理標志：區內已發現的礦體電性特征表現為低電阻率高極化率，該特征也是尋找石墨礦的標志之一。

5.2 礦體成因分析

礦區內晶質石墨礦產于古元古代達肯大坂巖群片巖、大理巖，石墨礦（化）體的產狀與地層產狀一致，認為石墨礦是在區域變質作用過程中，含碳酸鹽原巖建造經過漫長的地質作用，巖石發生重結晶、重組合及變形作用，使氧化碳氣溢出，并促使發生了石墨的重結晶，在適宜的溫壓條件下改變其內部結構聚集成鱗片狀石墨，形成含石墨大理巖、含石墨片巖等含礦層位，構成重要的礦源層。后期的志留紀巖漿活動為進一步富集成礦提供了熱能，隨著圍巖的溫度增加，致使石墨晶片隨脈石礦物顆粒增大而增大，使礦源層中石墨進一步富集，結晶程度進一步增大，同時，早期形成的斷裂構造為成礦提供了較好的富集空間，在大理巖、片巖中遷移富集形成以層狀、似層狀、透鏡狀為主的晶質石墨礦體。通過研究初步認為，區內礦床類型為區域變質型大鱗片晶質石墨礦床[8]。

6. 找礦前景淺析

區內古元古代達肯大坂巖群第一巖組的第二巖段普遍發育碳酸鹽巖層，為石墨礦的形成提供了良好的物質條件。古元古代經歷了多期次區域變質作用，區內巖漿活動十分強烈，為石墨礦的形成提供了良好的變質作用和熱力條件。

據區域資料，從青海省茫崖市-甘肅省阿克塞縣-青海省格爾木以市，東西綿延300 多千米的區域內發現了多處石墨礦點，所以，柴北緣的古元古代中普遍有石墨礦化，故該區有較好的晶質石墨成礦條件。

（1）區內晶質石墨礦賦礦巖系古元古代達肯大坂巖群變質巖系，地層延伸穩定，連續性良好，構造改造薄弱，地層中已有較好的成礦事實。

（2）結合激電中梯剖面及激電測深結果，認為在南部的JD8激電異常帶中存在較好的低阻高極化體，而且深部其規模更大。礦區南部的低阻高極化異常比北部的已知礦體地段更為明顯，對應的視極化率異常值更高，潛力較大。

（3）通過工作，結合已發現的石墨礦體和激電異常，認為在礦體的東段仍有延伸，其含礦性尚未進行系統控制，進一步工作，有望擴大礦體規模。

7. 結論

龍尾溝東大鱗片晶質石墨礦的發現及認識的提高，改變了前期工作的找礦思路，目前未有深部鉆探工程驗證，勘查程度較低。

通過對該區地質特征、激電異常、礦（床）點成礦地質特征、礦體找礦標志和成因的綜合分析，認為該區含礦地層為古元古代達肯大坂巖群，礦體多產于片巖、大理巖，礦體走向與地層走向基本一致，結合近幾年的工作，在龍尾溝東，已發現多處石墨礦（床）點，且這些礦（床）點處于同一個成礦區帶，在成因和時空上有著密不可分的聯系，說明該區石墨礦成礦條件有利，具備了形成中- 大型區域變質巖型石墨礦床的條件，具有較好的找礦前景。