四川省米易縣茅坪石墨礦礦床地質(zhì)特征及找礦標志探討

萬平益，王光洪，周 勇，馮 鋒，彭召強，劉 博，楊永強

(1. 四川省冶金地質(zhì)勘查局六〇五大隊，四川 彭山 620860; 2. 中國地質(zhì)大學 成礦作用與成礦過程國家重點實驗室，北京 100083)

全球晶質(zhì)石墨礦主要蘊藏在中國、馬達加斯加、巴西等國家，中國石墨礦資源在分布上以黑龍江省為最廣，以四川省和山東省石墨礦品位較富；礦床類型以區(qū)域變質(zhì)型為最主要，具有礦床規(guī)模大、儲量豐富、礦石質(zhì)量好等特點，代表性礦床有四川攀枝花中壩、四川攀枝花扎壁、黑龍江柳毛石墨礦等；成礦時代以元古宙石墨礦為主。茅坪石墨礦礦床成因類型為形成于中元古界會理群天寶山組一段的沉積變質(zhì)型石墨礦床，具有礦床規(guī)模大、礦石質(zhì)量好等特點。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

四川省米易縣茅坪石墨礦床位于上揚子古陸塊康滇前陸逆沖帶之康滇基底斷隆帶中段，以前晉寧期花崗質(zhì)巖石及澄江期火山巖、巖漿巖分布最廣，受南北向斷裂帶控制；成礦區(qū)帶屬揚子成礦省康滇斷隆成礦帶內(nèi)的攀西裂谷帶Fe-V-Ti-Pt-Cu-Ni-Pb-Zn—稀土—Au-Sn成礦亞帶。區(qū)域內(nèi)出露地層主要有早元古界、中元古界、震旦系、寒武系、二疊系、新近系和第四系等；區(qū)域構(gòu)造主要為基底構(gòu)造、蓋層構(gòu)造，其次為滑坡體和新構(gòu)造運動，基底構(gòu)造主要為褶皺，在西部為北東向，在東部為東西向，蓋層構(gòu)造較為發(fā)育，褶皺、斷裂均為近南北向；區(qū)域巖漿巖發(fā)育，出露有基性和酸性火山巖、基性和中酸性侵入巖。區(qū)域石墨礦產(chǎn)在早元古界康定群、中元古界鹽邊群、會理群地層內(nèi)，茅坪石墨礦產(chǎn)于會理群天寶山組一段地層內(nèi)，礦床成因類型屬沉積變質(zhì)型石墨礦床[1-2]。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)地層出露有中元古界會理群天寶山組(Pt2tb)和第四系(Q4)。天寶山組地層按巖性組分為兩段：天寶山組一段(Pt2tb1)為淺灰色、淺黃褐色絹云千枚巖、灰—深灰色絹云板狀千枚巖、灰黑色石墨礦及少量變質(zhì)石英砂巖，為本區(qū)石墨礦賦礦層位(見圖1)；天寶山組二段(Pt2tb2)為變質(zhì)石英砂巖，巖石風化強烈。第四系(Q4)為松散堆積物，分布于河谷及兩側(cè)地帶，由巖塊、碎石、及砂泥組成，磨圓度差，呈棱角—次棱角狀，分選性差。

區(qū)內(nèi)發(fā)育斷裂構(gòu)造與褶皺。斷裂構(gòu)造為燈盞窩斷層和茅坪斷層；褶皺構(gòu)造為大火山復式背形。褶皺構(gòu)造控制了礦區(qū)石墨礦的產(chǎn)出。

區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的巖漿巖主要為昔街角閃二長花崗巖、芭蕉箐黑云二長花崗巖、茅坪中粒二長花崗巖以及輝綠巖脈。

礦區(qū)內(nèi)變質(zhì)作用分為區(qū)域動力變質(zhì)作用和巖漿熱液接觸變質(zhì)作用。

圖1 茅坪石墨礦地質(zhì)平面示意

1)區(qū)域動力變質(zhì)作用：晉寧末期，會理群天寶山組地層受南北向應力擠壓形成近東西向的向形構(gòu)造，巖石發(fā)生區(qū)域變質(zhì)作用，為綠片巖相；礦物組合以絹云母、綠泥石為主。其中，天寶山組一段地層(Pt2tb1)由泥質(zhì)巖夾少量炭質(zhì)，變質(zhì)為灰綠色絹云千枚巖、硅質(zhì)板巖及隱晶石墨。

2)熱液接觸變質(zhì)作用：由于后期花崗巖漿侵位，在天寶山組綠片巖相基礎(chǔ)上疊加熱接觸變質(zhì)作用，即絹云千枚巖、硅質(zhì)板巖等變質(zhì)為絹云角巖、硅質(zhì)碳質(zhì)板巖等，隱晶石墨發(fā)生重結(jié)晶形成晶質(zhì)石墨。

區(qū)內(nèi)礦體底板為淺灰色絹云千枚巖，頂板為灰—深灰色含絹云板狀千枚巖，礦體與圍巖呈整合接觸關(guān)系，界線明顯，礦體及近礦圍巖具有明顯黃鐵礦化和石墨礦化。

3 礦體地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

石墨礦(化)帶賦存于中元古界會理群天寶山組一段內(nèi)，以Ⅰ號礦(化)帶工作程度相對較高，為本礦區(qū)主礦帶，該礦帶內(nèi)已發(fā)現(xiàn)3個晶質(zhì)石墨礦體按照2018年《石墨、碎云母礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》[3]圈定礦體(見圖1)，其中Ⅰ-1礦體為主礦體。礦體同時受構(gòu)造控制，在燈盞窩斷層及大火山復式背形核部，大面積的角閃二長花崗巖、二長花崗巖侵入，局部地段角閃二長花崗巖甚至與石墨礦直接接觸，石墨結(jié)晶粒度明顯變大。

Ⅰ-1礦體：賦存于中元古界會理群天寶山組一段(Pt2tb1)上部，大火山復式背形南翼。底板為淺灰色絹云千枚巖，頂板為灰—深灰色含絹云板狀千枚巖，含礦巖石為硅質(zhì)碳質(zhì)板巖。礦體總體呈近東西向展布，其產(chǎn)狀為144(°)～215(°)∠51(°)～82(°)；礦體呈層狀產(chǎn)出；礦體與圍巖產(chǎn)狀一致。工程控制礦體走向長度1 488.00 m，鉆探工程控制最大斜深488.20 m；礦體平均厚度88.01 m，礦石C固平均6.11%[2]。

綜合研究認為，由于后期巖漿侵位作用的疊加與改造，礦體形態(tài)與礦石質(zhì)量均發(fā)生明顯變化，并呈現(xiàn)出顯著規(guī)律：礦體厚度表現(xiàn)為西部薄東部厚、淺部較薄深部變厚的特點；礦體品位表現(xiàn)為礦體向東部和深部具有明顯變富的特征。

3.2 礦石質(zhì)量及類型

礦石礦物為石墨(見圖2～3)。脈石礦物主要為石英，絹云母、白云母，微量黑云母。礦石結(jié)構(gòu)主要為鱗片柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)，石墨鱗片直徑最大128 μm、石墨化度>98.00%，為晶質(zhì)石墨；礦石自然類型以浸染狀礦石為主，礦石工業(yè)類型屬于晶質(zhì)(鱗片狀)石墨礦石。

圖2 石墨(白色)×1 000 (反光)

圖3 石墨礦石(巖心)

3.3 地球物理特征

為了快速定位石墨礦體地表露頭位置，指導地表工程布置，用自然電場電位法進行測量。具體表現(xiàn)為正負高電位異常相伴，其異常突變帶即為為石墨礦礦體位置。自然電場電位法測量成果顯示該方法對尋找石墨礦體指示作用顯著。

4 分析與探討

4.1 礦床成因

晉寧末期，會理群天寶山組地層受南北向應力擠壓形成近東西向的向斜構(gòu)造，天寶山組一段地層(Pt2tb1)發(fā)生區(qū)域變質(zhì)作用形成綠片巖相的初始礦源層(隱晶石墨礦層)，由于后期花崗巖漿侵位，發(fā)生疊加熱接觸變質(zhì)作用，隱晶石墨發(fā)生重結(jié)晶形成晶質(zhì)石墨，因此，該礦床是在區(qū)域變質(zhì)與熱接觸變質(zhì)雙重因素作用下形成的，作者初步認為該礦床成因類型為沉積變質(zhì)型石墨礦床。

4.2 成礦條件及找礦標志

4.2.1 成礦地質(zhì)條件

中元古界天寶山組一段上部硅質(zhì)碳質(zhì)板巖為主要賦礦層位，也是重要礦源層；區(qū)域動力變質(zhì)作用形成大火山復式背形，同時，動力變質(zhì)作用提供的熱源對含炭質(zhì)地層進行改造，形成了隱晶質(zhì)石墨礦(化)體；后期中酸性巖漿巖的侵入，為隱晶質(zhì)石墨重結(jié)晶為晶質(zhì)石墨提供了熱力條件。

4.2.2 找礦標志

1)地層時代標志：地層時代標志具有成礦專屬性，茅坪石墨礦產(chǎn)于中元古界會理群天寶山組一段變質(zhì)巖層中。

2)花崗巖標志：花崗巖與天寶山組一段地層接觸帶(或賦存于花崗巖中的石墨礦捕虜體)，為晶質(zhì)石墨礦有力成礦部位，可作為間接找礦標志。

3)巖性及礦物標志：石墨礦物以其顏色為黑色、易染手、條痕色為鉛灰色為顯著特征，容易辨認，是尋找石墨礦床的直接找礦標志。

4)礦石電性差異標志：石墨礦與圍巖之間存在較明顯電阻率特性差異，電阻率一般在250 Ω·m左右，可與圍巖相區(qū)分開來。巖礦石電性差可作為間接找礦標志。

5 結(jié) 語

通過對本區(qū)開展勘查工作，在綜合研究區(qū)內(nèi)區(qū)域地質(zhì)、礦體地質(zhì)特征、成礦地質(zhì)條件等基礎(chǔ)上，得出如下幾點結(jié)論與認識。

1)區(qū)內(nèi)礦體主要賦存于中元古界會理群天寶山組一段地層中，賦礦巖石為硅質(zhì)碳質(zhì)板巖，圍巖為絹云千枚巖；礦體呈層狀，產(chǎn)狀與圍巖一致。礦石中礦石礦物為石墨；脈石礦物主要為石英、云母等。

2)本區(qū)石墨礦由于后期巖漿侵位作用的疊加與改造，礦體形態(tài)與礦石質(zhì)量均發(fā)生明顯變化，并呈現(xiàn)出顯著規(guī)律：礦體厚度表現(xiàn)為西部薄東部厚、淺部較薄深部變厚的特點；礦體品位表現(xiàn)為向東部和深部具有明顯變富的特征。

3)石墨礦與圍巖具明顯物性差異，自然電場法能圈定石墨礦體平面位置，為下一步地質(zhì)勘查工作快速定位隱伏石墨礦體提供有效手段。

4)本區(qū)下一步的地質(zhì)勘查重點區(qū)域應布設(shè)在礦區(qū)東部以及深部，以期增加晶質(zhì)石墨礦物資源量，并加強對石墨礦石的粒度和選冶試驗綜合研究，為后期礦區(qū)石墨礦綜合利用提供依據(jù)。

5)通過對該區(qū)域的地質(zhì)勘查和綜合分析，認為茅坪石墨礦具有優(yōu)越的成礦地質(zhì)條件，資源潛力大。