青海省阿爾金地區(qū)石墨礦地質特征及找礦方向

徐新文，段建華，劉江峰，白 強，徐加球，楊曉鴻

(青海省核工業(yè)地質局，青海 西寧 810008)

青海省阿爾金地區(qū)位于青藏高原北部柴達木盆地西北緣，大地構造屬阿爾金弧盆系，進一步可分為阿中地塊、阿茫蛇綠混雜巖帶、灘間山火山弧、柴北緣蛇綠混雜巖帶。區(qū)內古元古代變質老地層十分發(fā)育，其中大理巖中富含有機質，經區(qū)域變質形成了石墨礦，找礦前景較好。近幾年，在該區(qū)開展了石墨礦礦產調查和預普查工作，發(fā)現(xiàn)了一批石墨礦床點，取得了較大的找礦進展。本文論述了區(qū)內石墨礦成礦地質背景、成礦地球物理特征、礦床地質特征，并總結了成礦規(guī)律及找礦標志，指明了進一步找礦方向，為區(qū)內石墨礦的勘查開發(fā)提供依據(jù)。

1 成礦地質背景

地層屬阿爾金地層小區(qū)，地層出露簡單，主要的含石墨地層為古元古代達肯大坂巖群(Pt1D.)，總體為一套變粒巖、淺粒巖、細晶大理巖、炭化大理巖、透輝大理巖、黑云母石英片巖、含絹云母炭質石英巖等為主的低—中變質巖系。阿爾金地區(qū)經歷過多期復雜地質演化歷史，由不同構造層次、不同時期和形成于不同構造環(huán)境地質體所組成的復合構造帶，斷裂發(fā)育，進一步分為北東東、北西向、近東西向、近南北向3個方向4個期次斷裂，第一期為北東東向逆沖斷裂，是區(qū)內的主體阿爾金斷裂系，第二期為近北西向、近東西向逆沖斷裂，第三期為近南北向斷裂，第四期為北東東向正斷層。區(qū)內的褶皺較發(fā)育，大多發(fā)育在古元古代達肯大坂巖群斷層中，軸向多呈北西向，大致平行排列。因受同期或后期斷裂及巖漿活動影響，其形態(tài)大都殘缺不全，規(guī)模均較小。阿爾金地區(qū)巖漿活動強烈，侵入巖分布廣泛，空間上群聚性較強，其展布方向與區(qū)域總體構造線方向基本一致；侵入巖活動時限主要為中新元古代—侏羅紀；侵入地層主要為古元古代地層；產出形態(tài)多為巖株及不規(guī)則狀。侵入巖巖石類型較多，從基性至酸性均有出露，總體以中酸性為主。該構造單元由于時代不同，變質作用也不相同，達肯大坂巖群變粒巖巖組為單相區(qū)域低中溫變質作用，變質相為高綠片巖相—低角閃巖相；碳酸鹽巖組為區(qū)域中低溫度變質，變質相為低角閃巖相；片巖巖組為單相區(qū)域低溫變質作用，變質相為綠片巖—低角閃巖相。變質作用與石墨礦的形成有關[1](圖1)。

圖1 青海省阿爾金地區(qū)地質礦產簡圖

2 成礦地球物理特征

區(qū)內廣泛發(fā)育大理巖和石英砂巖，局部可見英安巖脈、花崗斑巖脈和石英脈，在大理巖和石英砂巖中可見石墨礦化體。石墨礦化體具極低的電阻率和很高的極化率，是優(yōu)良的電子導體，一般能產生很強烈的自然電場和激電異常；而不含礦大理巖、石英砂巖、英安巖、花崗斑巖等巖石具有高電阻率、低極化率的特性，不能產生明顯的自然電場和激電異常。區(qū)內共圈定20個自電異常，經激電測深均有高極化低阻異常,異常與出露于達肯大坂巖群碳酸鹽巖組的石墨礦帶吻合，由石墨礦引起[1]。

3 礦床特征

阿爾金地區(qū)屬秦—祁—昆成礦域(Ⅰ)、東昆侖成礦省(Ⅱ)、俄博梁華力西期(鎢、鉍、稀土)成礦帶(Ⅲ)。近幾年，阿爾金地區(qū)通過勘查發(fā)現(xiàn)了一批具一定規(guī)模的石墨礦床(點)。主要有大通溝南山石墨礦床[2-6]、黃礦山石墨礦床[7-8]、金鴻山東石墨礦點、金鴻山南石墨礦點、斑紅山石墨礦點、大通溝南山北西石墨礦點、大通溝南山南石墨礦點、遠視紅山石墨礦點及黑長梁石墨礦點[1、9-10]等。區(qū)內石墨礦床點特征列表簡述如下(表1)。

4 成礦規(guī)律及礦床成因

根據(jù)前述礦床特征，阿爾金地區(qū)的石墨礦床(點)主要產于古元古代變質老地層(達肯大坂巖群)中，屬區(qū)域變質型石墨礦床。成礦明顯受到構造、地層層位、巖性、原巖建造及形成環(huán)境、區(qū)域變質作用、后期構造—巖漿活動的控制。

4.1 成礦規(guī)律

(1)礦床(點)空間分布規(guī)律：區(qū)內發(fā)現(xiàn)的石墨礦床(點)大多產于大地構造隆起帶和斷裂構造巖漿巖帶中，均呈狹窄帶狀集中分布在柴北緣阿爾金構造活動帶(阿爾金弧盆系)，屬于活動帶型區(qū)域變質石墨礦。區(qū)域上，整體表現(xiàn)為北東向展布，可能與碰撞造山過程中的區(qū)域變質作用具有密切的成因聯(lián)系。受區(qū)域深大斷裂的次級斷裂所控制，以阿爾金斷裂帶南側的北東向和北西向斷裂為代表，控制著該區(qū)金鴻山、斑紅山、大通溝南山、遠視紅山、黃礦山北等構成的晶質石墨成礦帶的分布。具有較為明顯的叢聚性分布特征。各石墨礦床(點)在空間上成群集中產出，6個有利成礦區(qū)段在平面上具有近似等距的分布特征。

度查查查查查查查作程工普調預調調調調點模點床規(guī)點點礦礦型大中礦礦質型 區(qū)域變因類成礦型目80占大域變區(qū))域變質型 區(qū)型域變質型 區(qū)礦質型 區(qū) 域變質型 區(qū)域變質型 區(qū)域變質型。100微m布。 的理，0.01的2m分上巖m粒徑下點(＜大粒(＞～0.03m m(100～的于占)產目m 15%。7%的02mm )產為為于均 目，0.0狀偏20%，粒偏點等～粒在30%，占m m0.147m ， 等 于～50主大勻0.175m 0.粒50%～ 中片星中 徑 的 產30%， 。)鱗密質 以件布，＜級稠品10%～占占為m20分60%，徑50主＞0.287mm。0.01上。較等在0.2m mm品?；蚰?占度在0.175～～0.03m為主量0.287m 25%～右細狀石在偏～0.147mm在)為含)粒 ，的m(80徑等徑左的點質石0.147m墨 上質的以0.01～0.07m m墨m 為好晶徑中徑質，片占m 品在在5m占～0.07m 。主級()徑0.1～的墨巖0.147～0.03 50～0.45m石)體目 中呈的.2mm星晶級～0.2mm，。巖，為片 良 ，粒 ?！?.0總8020%～石為在特片中粒02晶達級，的30%，粒為粒墨主0.03在粒中粒徑徑質中0.，～0主石理0.1～為60%， 的墨質主(＞上。0.147m晶下0.01的的質0.175～目0.01mm；大～0.7mm m石中片石粒好中0.01徑。的徑在礦40%～在征占的占的～0.2mm徑徑大m0.3m中較粒5%等 墨)的為0.02少于 偏中0.147～巖0.0140%，其晶于徑片上較產 以質 粒， ，(～0.3mm徑片偏的石0.175m質中10%，產。 鱗等一次相排 析粒0.01量 的粒15%，占品為在在理的的(中為徑墨為質品片)長其片向墨品，晶定 中—分中般為對列的礦 產片含 含 石質大片徑墨片目于片m(100～片多級續(xù)墨晶＞0.287mm m晶墨＜100m(80于徑量目品石粒粒中中 徑墨片石樣粒礦片含38%， 大0.0125%，占石石片細目巖鱗較粒斷正墨片體0.287m晶鱗石 徑。主英0.2m光，體巖20%～粒石鱗～0.1mm的0.147～理徑量的占墨對中中 鱗總以石墨質26質級上巖 石墨墨占占28%，質～7%，片墨件件 墨體0.07在產鱗體在46的石石相的石 中于 晶的目20%～中 石占質石)的石m(巖質石晶征晶粒以在0.147m理晶 的晶的粒15%，占質占徑的晶石在～0.1mm墨總質的0.147～晶中徑0.175～5%石總在粒1%經有巖產特寬位，，質m，伸～42.45m；，，化厚長?！?；～，③Ⅲ200m控577m20度h9通，礦，制的6.3k 寬30m，發(fā)m，品 內，10.6%。內約30m，礦寬16.13%50條3.30km帶度達m，寬石工厚5地長650m。占質墨0.07 3～條 約9.4m∠67°2m 2.8～15m，帶圈3 945m Gp34礦過現(xiàn)礦寬發(fā)，500m，，長長礦約品在礦8k 點，2.5k延寬11.5km的占6%0.046～號化槽位床72，均10.81%，h2條，M1體ⅠM，2～13，內0.175m～50理100～礦斜7.51%；均礦Gp。，為1.1km， 體～250m。墨2～帶向2.03西度長度體深58.93m長位體2-平約體共；②定，北、礦位長Ⅰ-制長平出體石2～條度h7帶工展長1 200m帶200～位度墨Gp ②G厚西厚體礦 石20.02%長礦，400～，業(yè)布礦，，體品8m，工高礦體最化20定狀600m區(qū)帶2.16km業(yè)品體為大帶400m，呈，主高 伸化400～9.4m礦化寬產長條向體北，品寬：圈控， ，礦，延500m化2～，，①200～寬伸長 ，寬長約m，。m，90m，，化墨圈h1中2.77條，最，主帶長西450～厚礦1 300m礦～6.9m，圈礦地度體5～約m，礦石共向礦東，3 250m墨400～定呈體號0.9～17 5寬爾征墨?！?.14%最20東礦礦3.1k 石2.41 4k 體寬化480mM23特6.2%度寬金體 為號位Ⅰ北)體向16。礦近，條h8100～Gph12，4帶200～帶2～355°，2.7km，品8.12Gp帶阿條2～石，長化有化2.5～寬帶3%)體約，Ⅰ體圈3.02礦 厚h10長長～15.78%，礦2.5～石～5.59%條約帶：①長出 位品～5.70%4.3%墨礦54東h11，條長1 100m化位(化：品3.2%帶礦共為圈3.42均：①表帶條長Gp體Gp體礦位，礦～300m，礦體長帶平條長，出礦品礦2體化業(yè) 礦。體(化4.51%。礦整礦礦Gp長：①礦發(fā)礦工7.72m，位帶布，寬定，在～650m，1，約平一帶礦近化帶均般：①此20現(xiàn)礦位品化展m，共位ph～6.19%帶均660m為品化現(xiàn)礦墨， 帶，墨化向位5.8k品 礦長，同步化50長圈3.12工均∠85°墨內；②體化、內化體石 初Gph14品定體礦4.3～175m 1.63礦發(fā)礦礦條位帶13墨條石7石體石，6.7%化墨，，礦化m，位，～21.01m，3探平體均墨內M22帶長平伸，長帶，帶 東5.5k程品 ，帶寬；③800m 平品。布石帶延條礦 墨北延體3.5k帶300～墨墨21礦條礦2km，7.6%條條圈化現(xiàn)5.45m，2化～20.24m，平約均～4.55%條現(xiàn)22帶1展帶。深石呈約槽長)礦3條，發(fā)216共1200m，度圈礦墨度斜條現(xiàn)共了礦，通現(xiàn) 化體3.0～現(xiàn)定程西～24.20m，厚步出石厚 條，(29.6m，300m品產共200～發(fā)～200m，長過1.6km，初圈號發(fā)～50m內定號2.24向區(qū)70m，石石定現(xiàn)9.54%，，礦發(fā)2.5～條3條約現(xiàn)1寬2.8～，體共帶探3.05 4.51%。共103.2～厚 呈2.51內 ②Ⅱ區(qū)圈位狀發(fā) 位有發(fā)現(xiàn)m，石體礦共②Ⅱ度北發(fā)圈工厚共20墨業(yè)3.1～品現(xiàn)共發(fā)5k品(化)層西 理活、礦礦灰色、6km，。巖中大動石，、，地東。 、漿長 、發(fā)組白巖，走出、、巖等崗—質活、 巖育 巖造理，、 理構單，母薄、巖長巖、鹽中組軸向露鉀花斜近花層炭漿巖 質巖長 巖 。酸巖般繁長巖，，巖脈大造理發(fā) 花大育巖位345°2崗大裂長等大漿巖酸片長套主云組巖，閃鹽巖組構碳理一頻閃長一為黑巖理育崗 組發(fā)崗 組斷巖群大育分崗閃二巖造花 巖向鹽斷巖裂群云炭，閃碳母 組育崗長鹽構母閃巖在發(fā)十花有 為向為鹽大發(fā)花有鹽東巖黑崗層西要征鹽造、 花 閃酸向酸構巖酸質造、巖發(fā)花酸裂云有露崗大表構活云 坂、地北主坂現(xiàn)造動母并 碳向長 碳西18碳斷黑 碳，碳云構巖特，出肯要裂漿黑巖 露 花巖群白裂長 出 ，群向有，以 群西閃 群巖達主斷巖、長地肯麻 入巖、斷閃 巖近 、 烈?guī)r， 群東侵坂巖向有達片巖東露大巖床(點巖北有 ， 巖。理育巖片坂，。代長代褶，，巖閃等烈 坂北出 強。大發(fā) 坂英。 坂，露古皺向向石、長等 大巖出內大理東露 大巖巖大，，露古斜及較強大石動等閃元，西東輝巖 區(qū)肯大北出 肯理 肯巖烈出元云巖造，肯理，肯組活巖動巖古巖北東欖崗崗達大烈花 達片強脈古黑片構之達狀，，長床達大 巖酸北活達巖漿長露質 崗巖巖二露、強長礦質巖露色英裂次露層巖烈閃 漿 露巖露英動巖閃，云出巖動二 出炭巖、出大向呈有長崗出黑石斷向出厚理強英 出石活花)稱 通南石礦 礦北區(qū)墨床 鴻東墨點 通北石礦 通南墨點 紅石礦 視山山墨點理～8.7%；露理呈北橄花出片育英

(2)礦(化)體賦存規(guī)律：區(qū)域變質型的晶質石墨礦床礦體的賦存受地層層位、巖性、原巖建造及形成環(huán)境所控制。主要受達肯大坂巖群在古元古代經歷原始沉積以及早古生代碰撞造山作用有關的區(qū)域變質作用控制，這兩期過程對于該區(qū)晶質石墨礦的形成缺一不可。區(qū)內賦礦層位達肯大坂巖群的原巖建造均代表了相對穩(wěn)定環(huán)境下的含有機碳的富硅鋁質和碳酸鹽的陸緣碎屑沉積，還原條件良好，有機質豐富，為石墨成礦提供了豐富的物質來源。成礦前巖性和原始炭質含量的變化，可以造成礦體的連續(xù)性和厚度的變化。晶質石墨礦體受原始沉積作用影響，受地層層位、巖性控制作用明顯，大多呈層狀、似層狀或透鏡狀順層分布，具有明顯的層控特征，沿走向延伸穩(wěn)定，且往往具有多層性，即同一套地層中往往可見多條礦體近平行產出的現(xiàn)象?？傮w上晶質石墨礦體一般多沿區(qū)域主構造線方向呈北東或北西向順層產出，沿走向延伸穩(wěn)定，偶受褶皺構造影響，礦體形態(tài)及產狀隨褶皺發(fā)生變化，如黃礦山北Ⅰ號礦體。通過成礦地質特征和控礦因素方面的綜合對比，同一有利成礦區(qū)段不同礦區(qū)的石墨礦帶或礦體往往能構成同一條礦帶，如金鴻山南石墨礦點、金鴻山東石墨礦點等。區(qū)內晶質石墨同一礦區(qū)同一套地層多條礦體近平行產出特征明顯，如大通溝南山石墨礦床、黃礦山石墨礦床等。各晶質石墨礦體在平面上的展布呈現(xiàn)出三個比較明顯的特點：順層展布、多層平行并列產出、走向上斷續(xù)分布。

(3)礦(化)體富集(改造)規(guī)律：阿爾金石墨成礦主要經歷了三個階段：沉積成巖階段、區(qū)域變質成礦階段、構造—巖漿疊加改造階段。其中，前兩個階段完成了石墨礦床的初始形成、富集，后一階段完成了石墨礦床的疊加改造。區(qū)內石墨礦床與中酸性的巖體與石墨礦床在空間位置、形成及改造時間、物質來源及形成過程等方面都存在較大聯(lián)系。晶質石墨礦體與巖體的空間關系密切，常見晶質石墨礦體產在巖體和大理巖/斜長角閃片巖接觸帶附近，這種大理巖/斜長角閃片巖與中酸性巖體接觸部位成礦的特征在新發(fā)現(xiàn)的大通溝南山北石墨礦點表現(xiàn)得尤為突出。延伸約1km的石墨礦帶賦存于含透輝石大理巖與黑云母花崗巖的接觸界線位置，而且局部位置品位較高。區(qū)內中酸性侵入巖的成巖時間普遍晚于石墨礦變質成礦時代，對石墨礦床(體)具有一定程度的疊加改造作用。巖漿活動對石墨的改造主要體現(xiàn)在提供熱源，造成早期變質作用階段形成的石墨礦體進行自組織和重結晶作用，改變礦體內部結構，使石墨礦體變富，晶體變大[1]。

4.2 礦床成因

根據(jù)成礦規(guī)律綜合研究認為，阿爾金地區(qū)石墨礦主要為區(qū)域變質型晶質石墨礦。該區(qū)廣泛分布著達肯大坂巖群，通過原巖恢復，為穩(wěn)定構造背景下生物活動強烈的陸源淺海—濱海相碎屑沉積碳硅泥巖為主，阿爾金地區(qū)達肯大坂巖群地層時代為古元古代，代表了阿爾金石墨礦的沉積時代，在大通溝含石墨地層內采集有代表性的黃鐵礦樣品12件，采用ISOPLOT程序對黃鐵礦樣品Rb-Sr同位素數(shù)據(jù)進行處理，計算得出Rb-Sr等時線年齡為(497±82)Ma[11]，與前人所確定的南阿爾金高壓—超高壓變質帶峰期變質年齡一致，變質成礦時代為加里東期；對阿爾金地區(qū)的一套孔茲巖系，通過礦物的溫壓估算得到其峰值變質溫度為700～850℃，壓力為0.8～1.2GPa，經歷了麻粒巖相的變質作用[12]；對阿爾金典型石墨礦床中礦石進行了δ13CV-PDB的測試，共計30件，測試分析結果分布在-26.3‰～-21.6‰之間，絕大部分集中分布在-24‰～-22‰之間，平均值為-23.21‰，顯示出較好的一致性，并且接近于世界各地不同時代有機碳δ13C平均值-26‰[11]，表明含礦巖層原巖的沉積序列為富含有機質的陸源碎屑沉積，石墨礦碳質的主要來源為這些有機質物質。賦存石墨礦地層為一套孔茲巖系，原巖往往是富硅鋁質和碳酸鹽的陸緣碎屑沉積巖，其代表的原始沉積環(huán)境有利于生物活動形成有機質，導致石墨成礦物質在富硅鋁質和碳酸鹽的陸緣碎屑沉積巖原始預富集。富含有機質的沉積物經區(qū)域變質作用，原巖中的有機碳重新結晶形成石墨及其含礦巖系。而后又主要經歷了加里東期—印支期構造巖漿活動改造，一方面使含礦巖系中的石墨鱗片增大、富化，一方面可能對石墨礦床產生一定程度的破壞[1，11]。

5 找礦標志及找礦方向

5.1 找礦標志

(1)地質標志：①地層標志：主要以古元古代達肯大坂巖群大理巖巖組的一套碳酸鹽巖建造組合；②巖性標志：本區(qū)礦石自然類型主要為炭質大理巖類，因此，大理巖是尋找石墨礦床的重要標志；③變質作用：變質相為低—高角閃巖相，低綠片巖相退變質作用明顯；④礦化標志：地表石墨礦化是尋找石墨礦的直接找礦標志；⑤圍巖蝕變：碳酸鹽化、硅化、透閃石化、綠泥石化、高嶺土化、蛇紋石化等；⑥主要礦物組合：石墨、石英、斜長石、黑云母、透閃石、透輝石、方解石等。

(2)地球物理標志：①自然電場電位負值區(qū)段，是尋找石墨礦的間接找礦標志。自然電場電位測量負異常與地表石墨礦化帶有一定套合；②石墨礦化體具有“低阻高極化”特征，因此激電(中梯)“低阻高極化”區(qū)段是尋找石墨礦的間接找礦標志[1]。

5.2 找礦方向

根據(jù)區(qū)內已開展的石墨礦調查和勘查成果，在充分研究區(qū)內地、物、化、遙成礦地質條件資料的基礎上，根據(jù)礦(化)點分布規(guī)律、所在構造單元、構造巖漿巖帶、物、化異常及其它們之間的空間偶合關系，根據(jù)成礦地質條件優(yōu)越程度，提出了找礦方向，將全區(qū)劃分為成礦遠景區(qū)3個，找礦靶區(qū)6個。

(1)苦海南山—金鴻山石墨成礦遠景區(qū)，進一步劃分為金鴻山東石墨礦找礦靶區(qū)、金鴻山南石墨礦找礦靶區(qū)2個找礦靶區(qū)。

(2)斑紅山—大通溝南山一帶石墨礦遠景區(qū)，進一步劃分為斑紅山地區(qū)石墨礦找礦靶區(qū)、大通溝北西地區(qū)石墨礦找礦靶區(qū)、大通溝南地區(qū)石墨礦找礦靶區(qū)3個找礦靶區(qū)。

(3)柴達木大門口東—俄博梁北山—黃石山一帶石墨成礦遠景區(qū)，進一步劃分為黃礦山石墨礦找礦靶區(qū) (圖 2)。

圖2 阿爾金地區(qū)石墨礦成礦遠景區(qū)及找礦靶區(qū)劃分示意圖

區(qū)內古元古代達肯大坂巖群地層分布較廣，石墨礦成礦條件較好，估算資源量已大于1 500萬t，找礦前景廣闊。如果根據(jù)成礦遠景區(qū)和找礦靶區(qū)，借鑒成礦規(guī)律、礦床成因和找礦標志開展找礦工作，就能取得較好的成果，可以為區(qū)內石墨礦的勘查開發(fā)提供依據(jù)[1，9-11]。

6 結論

(1)成礦地質背景大地構造位置位于阿爾金弧盆系，主體構造為北東向阿爾金逆沖斷裂系，次級北西向、近東西向斷層發(fā)育，多期次巖漿活動強烈。成礦地球物理特征主要依據(jù)石墨礦化帶礦化體上具備自電負異常和激電“低阻高極化異?！碧卣鳌Ｔ搮^(qū)達肯大坂巖群大理巖分布較廣，區(qū)域變質程度高，有利于形成石墨礦，石墨找礦取得較大進展，發(fā)現(xiàn)的礦床點較多，石墨礦帶有規(guī)模大，層位穩(wěn)定，品位較富，厚度較大，品質較好的特點。

(2)石墨礦床點大多產于大地構造隆起帶和斷裂構造巖漿巖帶中，受區(qū)域阿爾金深大斷裂帶所控制，具有較為明顯的叢聚性分布特征，晶質石墨礦體一般多沿區(qū)域主構造線方向呈北東或北西向順層產出，沿走向延伸穩(wěn)定；賦礦地層巖性為古元古代達肯大坂巖群大理巖，這套地層大理巖中富含有機質，經區(qū)域變質形成碳元素的富集，形成了石墨礦體，變質成礦時代為加里東期。主要成因受達肯大坂巖群在古元古代經歷原始沉積以及早古生代遭受與碰撞造山作用過程有關的區(qū)域變質作用控制，后期遭受了構造—巖漿疊加作用，使石墨礦體變富，晶體變大。

(3)找礦標志為古元古代達金水口巖群變質大理巖、石墨礦化及圍巖蝕變、自電負異常和激電“低阻高極化”異常。找礦方向為苦海南山—金鴻山、斑紅山—大通溝南山、柴達木大門口東—俄博梁北山—黃石山3個遠景區(qū)，金鴻山東、金鴻山南、斑紅山、大通溝北西、大通溝南、黃礦山6個找礦靶區(qū)。