青海妥拉海河一帶石墨礦地質(zhì)特征及成因淺析

龐小朋

(中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心青海總隊(duì),青海 西寧 810008)

礦區(qū)位于青海省格爾木市以西的妥拉海河一帶，在長(zhǎng)約33km，寬3～9km的范圍內(nèi)均有石墨礦分布。查明該地區(qū)石墨礦床的成因及分布規(guī)律對(duì)礦區(qū)外圍的石墨礦勘查具有重要意義。

通過(guò)對(duì)妥拉海河一帶石墨礦開展勘查工作，從地層、構(gòu)造、含礦巖系、礦體特征、礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造等方面有了初步認(rèn)識(shí)，結(jié)合前人研究成果，本文總結(jié)了該礦的地質(zhì)特征，初步分析了礦床成因。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

礦區(qū)大地構(gòu)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(jié)成結(jié)晶基底，中新元古代形成沉積蓋層以來(lái)，經(jīng)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(gòu)成復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造格局。區(qū)域內(nèi)出露地層主要為下元古界金水口巖群，為一套中—深變質(zhì)巖系，以發(fā)育大量變質(zhì)基性火山巖(斜長(zhǎng)角閃巖)、變質(zhì)陸緣碎屑巖(片麻巖類)、變質(zhì)鎂質(zhì)碳酸鹽巖為特征。區(qū)內(nèi)主要由一系列東西向褶皺、斷裂組成，構(gòu)造較發(fā)育[2]，區(qū)域內(nèi)斷裂構(gòu)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(guī)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(guī)模相對(duì)東西向—北西西向較小，以左行平移斷層為主；北西向斷裂規(guī)模最小，為右行平移斷層。區(qū)域內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)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(zhǎng)巖脈(δ)、偉晶巖脈 (ρ)。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)內(nèi)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(qū)北部主要為斜長(zhǎng)花崗巖(γоD)。礦區(qū)內(nèi)巖漿巖較發(fā)育，地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，地質(zhì)簡(jiǎn)圖見圖1。

圖1 妥拉海河一帶石墨礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)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(zhǎng)片麻巖夾大理巖為主，根據(jù)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(qū)中部及西部，巖性組合以黑云斜長(zhǎng)片麻巖夾薄層狀、透鏡狀大理巖為主，在預(yù)查區(qū)內(nèi)基本呈北西西向條帶狀分布，產(chǎn)狀180～230°∠54～81°。巖石組合為片麻巖、長(zhǎng)石石英巖、石英巖、斜長(zhǎng)角閃巖及少量的大理巖。

(2)大理巖段(mb)：在礦區(qū)內(nèi)呈層狀、透鏡狀分布。總體呈北西—南東向展布。該套地層受構(gòu)造影響，產(chǎn)狀紊亂，傾向不一致，傾角變化較大，產(chǎn)狀161～223°∠45～74°。細(xì)粒、細(xì)—中粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)，層狀、條帶狀構(gòu)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(fā)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(zhì)大理巖、硅質(zhì)大理巖、含透輝石大理巖、含石墨大理巖等，多風(fēng)化強(qiáng)烈，地表常呈負(fù)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(qū)內(nèi)的主要賦礦地層。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)斷層1條，位于礦區(qū)東南部，呈北東南西向，延伸長(zhǎng)約5.5km， 因多被第四系覆蓋，故斷續(xù)出露且斷層特征多不大明顯，斷層經(jīng)過(guò)處地貌為溝谷、鞍部、埡口等負(fù)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(zhì)不明斷層。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)較強(qiáng)，主要為華力西期中—酸性侵入巖，巖性主要為斜長(zhǎng)花崗巖。

3 礦體地質(zhì)特征

3.1 礦體形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)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(chǎn)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(zhì)大理巖，礦體與大理巖關(guān)系較為密切，規(guī)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(jù)礦石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和礦物組合特點(diǎn)，礦區(qū)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(zhì)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(jù)野外觀察，該區(qū)內(nèi)礦石為含石墨硅質(zhì)大理巖，呈灰白、白、灰色、灰黑色，細(xì)粒、細(xì)—中粗粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)，層狀、條帶狀構(gòu)造。主要由方解石組成，尚發(fā)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(tuán)塊狀或星點(diǎn)狀分布在大理巖中(圖2)，片徑一般在0.07～ 1.53mm，最大可達(dá) 2.16mm。

圖2 大理巖中石墨礦分布

通過(guò)2017年101件光片樣和2018年18件光片樣中石墨片徑統(tǒng)計(jì)，區(qū)內(nèi)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(zhì)石墨。

表2 石墨片徑統(tǒng)計(jì) (單位：%)

3.4 礦石的化學(xué)成分

對(duì)石墨礦石進(jìn)行了多元素分析(13件)，結(jié)果見表3。從多元素分析結(jié)果表中可以看到，礦石的化學(xué)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?zé)o明顯的變化規(guī)律。礦石中SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等對(duì)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(zhì)大理巖，礦石為不等粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)、層狀—條帶狀構(gòu)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(jié)果 (單位：%)

大理巖呈淺灰白色，中—細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)，層狀及條帶狀構(gòu)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(zhì)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(zhǎng)片麻巖呈深灰色，鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，巖石由石英(45%～55%)、斜長(zhǎng)石(5%～30%)、黑云母(5%～15%)、正長(zhǎng)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(rèn)，其圍巖巖石為黑云斜長(zhǎng)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(duì)礦石質(zhì)量無(wú)大影響。

含石墨硅質(zhì)大理巖依據(jù)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(zhì)大理巖，與礦體界線不清，不易辨認(rèn)，只有依靠測(cè)試樣品區(qū)分。但近礦圍巖及其夾石與礦體物質(zhì)成分基本一致，只是品位較低而已，對(duì)礦石質(zhì)量影響不大。

4 成因淺析及找礦標(biāo)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(fā)育有碳酸鹽巖，原巖在經(jīng)長(zhǎng)期復(fù)雜的沉積變質(zhì)作用疊加熱變質(zhì)作用形成片麻巖、片巖、大理巖等。同時(shí)，原巖中的碳質(zhì)經(jīng)變質(zhì)作用富集、集中、結(jié)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(rèn)為區(qū)內(nèi)石墨礦是含較高有機(jī)質(zhì)的碳酸鹽巖經(jīng)沉積變質(zhì)疊加熱變質(zhì)而形成，屬區(qū)域沉積變質(zhì)型礦床[11]。

4.2 找礦標(biāo)志

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

(2)顏色標(biāo)志：地表石墨礦(化)體風(fēng)化后會(huì)經(jīng)雨水沖刷，周圍的土壤多被侵染成灰黑色，在野外極易識(shí)別。

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