四川省巴中地區(qū)石墨成礦地質(zhì)條件研究及成礦預(yù)測(cè)

高瑞祥， 高顯忠， 杜金銳， 陳海軍， 王文玉， 廖 海， 毛 藝

（1.中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心四川總隊(duì)，四川 成都 610052；2．四川省礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量評(píng)審中心，四川 成都 610045）

1 概述

石墨是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)礦產(chǎn)，是寶貴的新材料資源，具有特殊的分子結(jié)構(gòu)，具有耐高溫、抗腐蝕及熱震、強(qiáng)度大、韌性好、自潤(rùn)滑強(qiáng)度高、導(dǎo)熱導(dǎo)電性能等特有的物化性能，廣泛應(yīng)用于冶金、石油、化工、機(jī)械、輕工、核工業(yè)、國(guó)防、軍工、航天等領(lǐng)域，是當(dāng)今高新技術(shù)發(fā)展必不可少的非金屬材料。

巴中地區(qū)是四川省重要的石墨礦產(chǎn)區(qū)，在四川省礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃(2016～2020年)中已納入國(guó)家級(jí)能源資源基地、國(guó)家級(jí)石墨礦開(kāi)采規(guī)劃區(qū)，現(xiàn)已查明的資源儲(chǔ)量居全省第二位，目前累計(jì)查明資源儲(chǔ)量8 625.84萬(wàn)t，石墨礦物資源量685.0萬(wàn)t，主要分布在南江縣區(qū)域，集中出露于坪河、楊壩等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，上兩、關(guān)壩、麻柳、橋亭等區(qū)域也有分布，預(yù)測(cè)潛在的石墨礦物總資源量＞1 000萬(wàn)t。

巴中石墨礦床成因類型為沉積變質(zhì)改造型，礦床經(jīng)歷了沉積成巖、區(qū)域變質(zhì)及疊加接觸變質(zhì)三個(gè)階段。成礦受地層層位控制，富集程度、形態(tài)、規(guī)模受巖漿巖和構(gòu)造的影響。石墨礦賦存于中—新元古界火地埡群麻窩子組和上兩組層位中，總體呈北東—南西向展布，石墨含礦建造為鎂質(zhì)大理巖—碳質(zhì)粉砂質(zhì)板巖或(隱爆角礫)石墨片巖、黑云母鈣質(zhì)片巖—鎂質(zhì)大理巖變質(zhì)建造，代表性礦床為“米倉(cāng)山式”南江坪河石墨礦、沉積變質(zhì)改造型南江尖山石墨礦床。

2 成礦地質(zhì)背景

巴中市處于秦嶺成礦帶南麓，區(qū)內(nèi)較老的元古界地層、巖漿巖、變質(zhì)巖分布廣泛，呂梁期和燕山期造山運(yùn)動(dòng)使區(qū)內(nèi)褶皺和裂隙發(fā)育，為石墨成礦提供了良好的成礦地質(zhì)條件，豐富的元古界大理巖為石墨成礦提供了物質(zhì)來(lái)源，巖漿巖活動(dòng)及大型造山運(yùn)動(dòng)為石墨成礦提供了熱源和水源。該區(qū)域具有優(yōu)越的石墨成礦地質(zhì)背景和條件，找礦潛力巨大，勘查開(kāi)發(fā)前景廣闊。

2.1 大地構(gòu)造位置及成礦環(huán)境

巴中地區(qū)在大地構(gòu)造上歸屬于揚(yáng)子地塊。米倉(cāng)山推覆隆起帶的水磨—關(guān)壩逆沖疊瓦帶和米倉(cāng)山南緣滑脫帶的坪河—楊壩基底凸起是巴中南江境域石墨礦的重要成礦部位。南江境域石墨成礦賦集區(qū)北以旺蒼水磨—南江關(guān)壩斷裂為界，南以大河壩—竹壩脆韌性逆斷層及蓋層與基底角度不整合接觸面為界?；讟?gòu)造線以近東西向或北東向展布，發(fā)育水磨—關(guān)壩逆沖疊瓦帶和坪河—楊壩基底凸起，前者長(zhǎng)約34km，寬≤5.5km，后者呈斷塊式隆升透鏡體形態(tài)出露地表，它們主要由褶皺基底麻窩子組、上兩組和晉寧、澄江期巖漿巖組成。

2.2 地層條件

石墨成礦區(qū)出露地層主要為中—新元古界火地埡群，為褶皺基底。上覆地層主要為古生界震旦、寒武、奧陶系?；鸬貓喝簽槭V的賦礦層位，主要巖性為石榴黑云片巖、紅柱石、黑云石英片巖、黑云千枚巖、千枚巖、絹云千枚巖、千片巖、變礫狀雜砂巖、大理巖、石墨片巖等，自下而上劃分上兩組、麻窩子組，具有工業(yè)意義的石墨礦主要賦存在火地埡群麻窩子組二段中，是該區(qū)域?qū)ふ沂暮V層位。

2.3 構(gòu)造條件

該區(qū)域?qū)偾仄罾コ傻V域(Ⅰ級(jí))秦嶺—大別成礦省(Ⅱ級(jí))南秦嶺成礦帶(Ⅲ級(jí))之秦巴成礦帶，位于國(guó)家級(jí)重要成礦帶之秦嶺成礦帶邊緣之鷹咀巖—關(guān)壩構(gòu)造區(qū)上兩復(fù)背斜構(gòu)造帶。呂梁運(yùn)動(dòng)形成褶皺結(jié)晶基底，后期燕山運(yùn)動(dòng)形成強(qiáng)烈褶皺、基底斷塊抬升，使本區(qū)沉積巖相、建造發(fā)生變遷，形成構(gòu)造破碎帶，提供石墨運(yùn)移通道和容礦空間，促進(jìn)了該區(qū)域石墨的富集成礦。

2.4 巖漿巖

本區(qū)域內(nèi)巖漿巖體較發(fā)育，主要為呂梁期的二、三、四時(shí)期的產(chǎn)物，呈巖基、巖株、巖脈侵位元古界火地埡群變質(zhì)巖中，沉積不整合于震旦紀(jì)地層之下。巖漿的活動(dòng)提供了熱源，石墨礦為原巖沉積變質(zhì)經(jīng)后期熱液多次疊加改造、富集而成，成礦具有多類型、多期次的特點(diǎn)，使礦體呈透鏡狀、似層狀或囊狀，一個(gè)礦床中一般有多個(gè)礦體。

2.5 變質(zhì)作用

巴中石墨礦主要分布在川北揚(yáng)子地塊北緣的大型剪切—擠壓斷裂帶中，屬于川北南江變質(zhì)地帶，成礦作用與晚元古期裂谷型區(qū)域低溫動(dòng)力熱流(核部)變質(zhì)作用密切相關(guān)，變質(zhì)相為高綠片巖相—低(中)角閃巖相，石墨礦主要產(chǎn)于斜長(zhǎng)角閃巖—(隱爆角礫)石墨片巖—鎂質(zhì)大理巖變質(zhì)建造中。變質(zhì)作用促進(jìn)了石墨鱗片大小的變化，部分由土狀經(jīng)變質(zhì)作用形成了晶質(zhì)石墨，變質(zhì)作用的強(qiáng)烈與石墨鱗片大小呈正相關(guān)，多期變質(zhì)作用疊加影響較明顯，混合巖化作用使得石墨鱗片發(fā)生重結(jié)晶作用，石墨鱗片片徑加大，礦石富化。

3 典型礦床地質(zhì)特征

3.1 南江縣坪河石墨礦

坪河石墨礦體主要賦存于麻窩子組上部地層，石墨礦類型分為石墨片巖、石墨大理巖、含石墨大理巖三種，其中石墨片巖為主要礦石類型，發(fā)現(xiàn)大小不等的石墨片巖體30余個(gè)。石墨片徑以0.01～0.001mm的細(xì)鱗片為主，屬晶質(zhì)石墨與隱晶質(zhì)石墨的混合類型。石墨礦體固定碳含量一般4.58%～19.76%，最高達(dá)43.29%，全礦區(qū)平均固定碳含量13.50%，提交石墨礦石資源量521.84萬(wàn)t，礦物量70.23萬(wàn)t。

3.2 南江縣尖山石墨礦

尖山石墨礦賦存于麻窩子組地層的白云巖、白云大理巖內(nèi)，巖層走向近東西，傾向330～350°，傾角40～60°；賦礦巖石為白云巖和白云大理巖內(nèi)的角礫巖，礦體與角礫巖產(chǎn)狀基本一致，石墨多沿角礫面或巖石裂隙分布，有時(shí)角礫巖普遍石墨化，在擠壓帶有時(shí)形成石墨片巖、石墨角礫巖。

礦石中的碳主要是以石墨的形式產(chǎn)出，其次以碳酸鹽礦物的形式存在，另有少量的碳為有機(jī)碳；礦石中的金屬礦物整體含量較低，主要為黃鐵礦，其次為少量的赤鐵礦。礦石中礦物主要為石墨、白云石、石英、白云母等礦物。

區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)大小不等的12個(gè)含礦帶(或礦體)，其中規(guī)模較大并據(jù)化學(xué)資料圈定的工業(yè)礦體5個(gè)，其固定碳含量5.35%～7.85%，礦石類型為石墨礦化角礫巖型，按照邊界品位2.5%，最低平均工業(yè)品位3%圈礦，全礦區(qū)查明提交石墨礦石資源量(331)+(332)+(333)8 012.0萬(wàn)t，石墨礦物資源量613.0萬(wàn)t，為特大型礦床。全礦區(qū)固定碳平均含量7.65%，石墨礦以中—細(xì)粒晶質(zhì)鱗片狀石墨為主，其中大鱗片占21.65%，中—細(xì)粒占59.78%。

4 區(qū)域成礦條件研究

4.1 地質(zhì)環(huán)境

(1) 成礦時(shí)代：中、晚元古代(800～1 000Ma)。

(2) 成礦層位：火地埡群麻窩子組第二段，嚴(yán)格受地層層位制約。

(3) 巖石類型：與成礦有關(guān)的巖性為白云(質(zhì))大理巖、斜長(zhǎng)角閃巖、(隱爆角礫)石墨片巖、石墨化片巖、碳質(zhì)粉砂質(zhì)板巖、黑云母鈣質(zhì)片巖。

(4) 原巖建造：碳質(zhì)粘土巖—泥質(zhì)巖及粉砂巖—火山巖—鎂質(zhì)碳酸鹽巖建造。

(5) 構(gòu)造背景：晉寧晚期，古秦嶺大洋巖石圈板塊向米倉(cāng)山古陸俯沖，構(gòu)成古秦嶺大洋南緣海溝、古揚(yáng)子板塊北緣漢南島弧、米倉(cāng)山弧后盆地的溝—弧—盆板塊邊緣構(gòu)造格局。

(6) 成礦環(huán)境：米倉(cāng)山弧后盆地強(qiáng)烈坳陷，沉積了麻窩子組碎屑巖、碳酸鹽巖含多層沉積礫石及火山巖噴發(fā)環(huán)境，后經(jīng)兩期區(qū)域動(dòng)力變形及熱變質(zhì)，與板塊俯沖有關(guān)的寨坡鈣堿性中酸性侵入巖侵位，巖漿熱液疊加在變質(zhì)碳酸鹽巖及碳質(zhì)粘土巖、碎屑巖上，巖漿熱力持續(xù)穩(wěn)定，即有熱力作用和交代混合作用，使分散的有機(jī)碳遷移集中，形成石墨礦。變質(zhì)程度達(dá)高綠片巖相—低(中)角閃巖相。

4.2 礦床特征

地層較老，主要為元古界火地埡群麻窩子、上兩組；構(gòu)造發(fā)育，構(gòu)造破碎帶較多，節(jié)理裂隙較發(fā)育；巖漿巖較發(fā)育，為呂梁期(多期侵入)，巖漿巖種類較多(閃長(zhǎng)巖、花崗巖、正長(zhǎng)巖及混合類型)；具有區(qū)域變質(zhì)作用的產(chǎn)物，有千枚巖類和大理巖；沿?cái)嗔阎邪l(fā)育動(dòng)力變質(zhì)巖，主要為碎裂巖和角礫巖。

各礦點(diǎn)石墨礦多為晶質(zhì)鱗片石墨，少數(shù)為晶質(zhì)鱗片石墨與隱晶質(zhì)石墨的混合類型。因此該區(qū)域的地層、地質(zhì)構(gòu)造和變質(zhì)作用等地質(zhì)條件均有利于石墨礦的形成，從而推斷南江縣區(qū)域內(nèi)為石墨礦成礦帶，在該區(qū)域內(nèi)具有進(jìn)一步尋找石墨礦的前景。

5 巴中石墨礦成礦遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)

據(jù)大地構(gòu)造單元，區(qū)域構(gòu)造、地化背景、含礦地層、礦石成因類型、礦產(chǎn)分布及已有典型礦床的分析，研究區(qū)可劃分兩個(gè)成礦遠(yuǎn)景區(qū)。

(1) 成礦條件最有利區(qū)，在南江坪河何家壩—楊壩尖山一帶：①坪河石墨礦床北東—南西兩側(cè)的王家坪—青龍寨及何家壩，都見(jiàn)麻窩子組二段夾石墨礦源層，在何家壩具有找到中型礦床潛力；②尖山石墨礦床北東—南西吳家灣、玉石梁、桂花園及磨坊寨等地，麻窩子組二段內(nèi)都夾石墨礦源層，在吳家灣具有找到大型礦床的潛力。

(2) 成礦條件比較有利區(qū)，在上兩新生—關(guān)壩周家溝一帶，有已知礦點(diǎn)、礦化點(diǎn)出露的資源潛力地區(qū)，關(guān)壩斷裂與竹壩斷裂間和西清基底凸起、九灣子疊瓦帶構(gòu)造區(qū)塊內(nèi)麻窩子組二段中含石墨礦源層；麻窩子組與鈣堿性及中酸性、酸性侵入巖接觸帶為找石墨礦的遠(yuǎn)景區(qū)域，區(qū)內(nèi)的廟坪有找到大型礦床的潛力。

6 結(jié)論

巴中南江境域具有良好石墨礦成礦地質(zhì)條件及找礦前景，已發(fā)現(xiàn)及開(kāi)采的石墨礦均產(chǎn)于麻窩子組二段，在中(高)級(jí)區(qū)域變質(zhì)基礎(chǔ)上疊加熱力作用及交代混合作用變質(zhì)是石墨礦成礦的必要條件，褶皺構(gòu)造轉(zhuǎn)折端和核部是重要的成礦部位及賦礦空間。

本次劃定的坪河何家壩—尖山和上兩新生—關(guān)壩周家溝兩個(gè)成礦遠(yuǎn)景區(qū)，具備必要的石墨礦成礦條件，并有已知礦床探明及開(kāi)發(fā)，外圍部分已開(kāi)展地質(zhì)調(diào)查及物探工作，預(yù)測(cè)潛在的石墨礦物總資源量＞1 000萬(wàn)t，具有較好的找礦資源潛力遠(yuǎn)景。