攀枝花石墨礦成礦地質規(guī)律及成礦模型初探

白家全，郭道軍，凌亞軍，田小林，蔣先忠

攀枝花石墨礦成礦地質規(guī)律及成礦模型初探

白家全，郭道軍，凌亞軍，田小林，蔣先忠

（四川省地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一0六地質隊，成都 611130）

攀枝花地區(qū)地處揚子陸塊西緣，大地構造位置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。通過對區(qū)域成礦地質背景、晶質石墨礦成礦地質條件及典型礦床地質特征等研究，初步探討區(qū)內石墨礦的成礦規(guī)律及成礦模式，并提出找礦模型。研究結果表明：晶質石墨礦成礦時代主要集中于古元古界和中新元古界，賦礦地層為元古代康定巖群冷竹關組、中元古代鹽邊群漁門組和中元古代會理群天寶山組；成礦過程可分成四個階段：沉積、區(qū)域變質、構造應力作用和混合巖化。

攀枝花地區(qū)；晶質石墨礦；成礦規(guī)律；成礦模式

石墨廣泛應用于冶金、機械、航空、航天、電子信息、新能源汽車等領域，已成為高新技術領域中的重要原料（顏玲亞等，2018）。石墨是我國重要的非金屬礦產(chǎn)資源（李林等，2006），晶質石墨是四川省的優(yōu)勢礦種，2016年我國將晶質石墨列入戰(zhàn)略性礦產(chǎn)目錄。近年來在攀枝花地區(qū)晶質石墨礦找礦取得較大突破，截止2018年底攀枝花地區(qū)現(xiàn)已查明的晶質石墨礦占四川省石墨礦資源量的76.9%，占全國晶質石墨資源量的14.1%。目前，在鹽邊古弧前盆地Cu-Ni-Pb-Zn-石墨成礦亞帶（Ⅲ-76-②）已查明了中壩石墨礦、田坪石墨礦、三大灣石墨礦、新生石墨礦、茅坪石墨礦、大箐溝石墨礦、辣子哨石墨礦，都為大型、特大型礦床。顯示該成礦帶巨大的晶質石墨礦找礦潛力。

攀枝花地區(qū)晶質石墨礦產(chǎn)以分布集中、集群出現(xiàn)為特點，本文以區(qū)域地質構造、區(qū)域成礦學理論為指導（葉天竺等，2014），以攀枝花地區(qū)開展的基礎地質和礦產(chǎn)勘查成果為依據(jù)，從礦床地質特征方面入手，選擇中壩石墨礦、田坪石墨礦作為典型礦床開展研究，分析礦床的成礦過程、總結石墨礦成礦規(guī)律，建立成礦模型，提出找礦模式，對該成礦帶同類礦床的研究和勘查具有重要指導意義。

1 區(qū)域地質背景

研究區(qū)地處揚子陸塊西緣，大地構造位置位于上揚子古陸塊（V-2）康滇前陸逆沖帶（I1-3）之康滇基底斷隆帶（I1-3-2）中段（四川省地質礦產(chǎn)局，1991）（圖1），地質構造演化歷史漫長，地層發(fā)育較為齊全，從古元古代的揚子陸塊結晶基底、中、新元古代褶皺基底到震旦系—第四系地層均有不同程度出露，構成了攀枝花地區(qū)的沉積發(fā)展記錄。攀枝花礦集區(qū)石墨礦賦存在古元古代康定巖群冷竹關巖組、中元古代鹽邊群漁門組和會理群天寶山組地層中。

2 典型礦床地質特征

2.1 仁和區(qū)中壩石墨礦床

2.1.1 礦區(qū)地質特征

（1）地層及含礦巖系

礦區(qū)出露的地層主要為古元古代康定巖群冷竹關組（Pt1），其次為新近系昔格達組（N2）。

含礦巖系為古元古代康定巖群冷竹關組的一套中深變質巖系，巖性為白云母（絹云母）石英片巖、二云母石英片巖、石英片巖、二云母片巖等。走向北東50°～60°，傾向南東，傾角65°～80°，走向延長2 595m，寬125～1 086m，為一單斜層構造，四周為混合花崗巖，含礦巖系呈殘留體出現(xiàn)（四川省地質礦產(chǎn)局一0六地質隊，1990）（圖2）。

圖2 中壩石墨礦區(qū)地質簡圖（據(jù)楊勵行等，1990年）

含礦巖系按巖石組合和石墨含量的多少，可分為上部、中部及下部（圖3）。

①上部：主要由二云母石英片巖、黑云母石英片巖組成，少許黑云母斜長片巖，中夾絹云（白云）石英片巖。黑云母含量高，達15%～40%，絹云母含量15%～30%，石英含量偏低為15%～55%。從上至下黑云母含量逐漸減少，石英含量增多。出現(xiàn)的變質礦物有：上部含矽線石、紅柱石，下部含石榴石、矽線石、紅柱石等。石墨礦化弱，僅形成小的石墨礦透鏡體，礦體分散，連續(xù)性差。

②中部：巖石類型以白云母（絹云母）石英片巖為主，夾二云母石英片巖。礦物組分中最明顯的變化是黑云母減少，含量一般1%～5%，最大不超過10%；石英及白云母（絹云母）含量增多，白云母（絹云母）含量一般為20%～35%，石英含量60%～70%；石墨礦物含量明顯的增多，普遍為4%～15%，最高可達37.76%，集中形成工業(yè)礦體。

③下部：主要巖性為二云母片巖、二云母石英片巖、黑云母石英片巖，上部夾含石墨白云母石英片巖。黑云母含量較高，一般10%～20%，石英含量低一般30%～60%，出現(xiàn)紅柱石、矽線石等變質礦物。石墨含量總體比較低，形成透鏡狀及薄層狀石墨礦體。

圖3 中壩石墨礦巖礦綜合柱狀圖

（2）礦區(qū)構造

礦區(qū)含礦巖系位于大田背斜的北西翼，總的構造形式為單斜構造，呈殘留體分布于混合花崗巖中。

礦區(qū)內納拉箐斷裂由礦區(qū)南西部通過，為規(guī)模較大的逆斷層。礦區(qū)斷層發(fā)育有三組：北東、南北向和東西向。北東向為走向斷層有明顯的斷層面和擠壓帶，壓劈理和擠壓片理及斷層泥，糜棱巖發(fā)育，有后期基性巖脈貫入，常造成礦體重復，屬壓扭性。南北向和東西向斷層，有較寬的斷裂破碎帶，斷面時隱時現(xiàn)，含礦巖層常有錯動，斷距較小，屬張扭性斷層。

表1 中壩石墨礦礦體特征表

（3）礦區(qū)巖漿巖

礦區(qū)巖漿巖主要為晉寧期混合花崗巖，次為斜長角閃巖，少量脈巖類。

（4）礦區(qū)變質作用

礦區(qū)位于康定-攀枝花變質區(qū)內，主要變質作用為區(qū)域動熱變質作用、區(qū)域動力變質作用及退變質作用。

2.1.2 礦床地質特征

（1）礦體特征

礦體主要集中賦存于含礦巖系中部，彼此平行重疊產(chǎn)出，礦體呈層狀或似層狀，沿走向、傾向、傾角都與含礦巖系產(chǎn)狀一致。礦區(qū)內具一定規(guī)模的礦體共有6個，由下至上一次編號為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ礦體。Ⅰ—Ⅳ礦體規(guī)模較大，Ⅴ和Ⅵ礦體規(guī)模較小、礦化差而未統(tǒng)計（表1）。

（2）礦石特征

礦石結構：礦石主要結構較單一，占90%以上者為鱗片粒狀變晶結構，也見有少量的中—細粒齒狀鑲嵌變晶結構、篩狀變晶結構、斑狀變晶結構、交代假象結構、交代縫合線結構。

礦石構造：90%以上的礦石構造為片狀構造，絕大多數(shù)表內礦石為此構造，也見片麻狀構造、條帶狀構造及褶紋構造。

礦石礦物為石墨，脈石礦物主要為石英、云母（主要為白云母和絹云母，少量黑云母），含量占90%左右，少量和微量礦物有長石、磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、毒砂、磷灰石、黝簾石、斜黝簾石、鎂電氣石、石榴石、紅柱石、矽線石、鎂鐵閃石、榍石、鋯石、綠泥石、葡萄石、方解石、粘土等礦物。

礦區(qū)共測定石墨粒度300余件，其中+100目石墨占比9.10%～96.0%，平均占比53.30%，礦區(qū)為大鱗片為主的晶質石墨礦。

2.2 鹽邊縣田坪石墨礦床

2.2.1 礦區(qū)地質特征

（1）地層及含礦巖系

礦區(qū)出露的地層主要為中元古代鹽邊群漁門組（Pt2）（圖4），主要巖性為綠泥絹云板巖、碳質板巖夾凝灰粉砂質板巖、鈣質粉砂質板巖、含凝灰質硅質板巖、絹云母千枚巖，云母石英片巖等（四省地礦局一0六地質隊，2016）。田坪石墨礦賦存于該組上部的云母石英千枚巖中（圖5）。

（2）礦區(qū)構造

礦區(qū)礦區(qū)構造簡單，無影響礦層的斷裂構造，礦區(qū)褶皺構造為荒田復式背斜的東端，屬單斜層狀構造，產(chǎn)狀155°～180°∠33°～64°，受構造褶皺影響，區(qū)內地層見小型褶皺，軸向多為近東西向，由于規(guī)模較小，對礦層影響小。

（3）礦區(qū)巖漿巖

礦區(qū)出露的巖漿巖主要巖性為中～細粒閃長巖，其出露于礦區(qū)南東部位，與變質地層呈侵入接觸關系，接觸面傾向南或南東，傾角55°～85°，一般傾角70°左右，其展布方向為北東東-南西西。該巖漿巖不僅侵入于變質巖地層之中，還吞蝕俘虜了變質巖。在巖體邊部多見變質巖的俘虜體。同時，接觸帶一般都有數(shù)米以上寬的混合巖帶。

（4）礦區(qū)變質作用

礦區(qū)主要變質作用為區(qū)域動力變質作用，其次為混合巖化重熔及各階段巖漿接觸變質作用。

表2 田坪石墨礦礦體特征表

2.2.2 礦床地質特征

（1）礦體特征

勘查區(qū)圈定3個礦體（編號Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ），屬于微細粒晶質石晶石墨礦，具體特征見表2。

（2）礦石特征

礦石結構：礦石主要以顯微鱗片狀變晶結構及它形粒狀變晶結構為主，另含有包含結構、柱粒變晶結構、膠狀結構。

礦石構造：礦石構造主要為千枚狀構造和條帶狀構造。

礦石礦物主要為石墨、絹云母（含釩），脈石礦物主要為石英、高嶺石、綠泥石和少量斜長石。

礦石中石墨呈顯微鱗片狀，少數(shù)片狀，主要與絹云母、石英等相互包裹或鑲嵌狀連生，部分定向分布，部分無序分布，粒度多數(shù)＜0.05mm，少數(shù)在0.1～0.3mm之間，屬細鱗片晶質石墨礦。

3 成礦規(guī)律及成礦模式初探

3.1 成礦時代

石墨礦床系富含有機質沉積地層受變質作用形成，是由沉積地質作用和變質地質作用共同作用的結果，其成礦時代包括含碳地層的沉積時代和變質時代（白建科等，2017）。

國內主要的晶質石墨礦床絕大部分產(chǎn)于前震旦系變質巖中(李金林，2019)。攀枝花地區(qū)石墨礦主要形成于兩個時段，分別為：古元古界，據(jù)鹽邊同德角閃二輝斜長片麻巖全巖Pb-Pb等時線年齡為2957±304Ma（袁海華，1985）等；據(jù)米易幅1∶5萬區(qū)調報告，在米易埡口地區(qū)構造期前埡口單元侵入動熱變質巖，其中的輝石K-Ar年齡值為1961Ma，同位素年齡20～29億年。中新元古界，據(jù)1∶5萬鹽邊幅鋯石樣品測試，有巖漿鋯石和變質鋯石，獲得年齡數(shù)據(jù)平均年齡為（823±17）Ma（MSWD =7），該年齡可能為晉寧期的變質年齡，而荒田組玄武巖的成巖年齡應為950Ma左右，同位素年齡8～10億年。

圖4 田坪石墨礦區(qū)地質簡圖（據(jù)程文琪等，2016年）

3.2 空間分布規(guī)律

石墨礦多賦存于前震旦系變質巖系中，具有固定的含礦層位。攀枝花沉積變質型晶質石墨礦含礦地層主要有古元古代康定巖群冷竹關組、中元古代鹽邊群漁門組和中元古代會理群天寶山組沉積變質巖。

以白云（絹云）母石英片巖為主含礦巖系，石墨礦片徑大，礦石品質好；絹云板巖、絹云千枚巖、凝灰質千枚巖等含礦巖系，石墨礦片徑小，常為微細鱗片，礦石品質次之。

3.3 成礦物質來源

大多學者對區(qū)域變質型石墨礦進行碳氧同位素組成分析，得出的結論認為石墨成礦物質來源主要沉積地層中的有機碳，少數(shù)由碳酸鹽巖變質形成（李超等，2015）。攀枝花地區(qū)含礦巖系原巖主要為一套含碳質陸源碎屑建造，含有大量的生物有機質，提供了原巖中的碳質，是石墨礦的主要成礦物質來源。石墨礦的形成與原巖中碳含量的多少有直接關系，當原巖中碳含量豐富時，有利于石墨礦的形成。

3.4 成礦模式

攀枝花石墨礦成礦過程可分成四個階段：即沉積、區(qū)域變質、構造應力作用和混合巖化，具體成礦模式見圖6。

沉積階段：石墨礦床的形成主要是沉積地層富含有大量有機質，并且發(fā)生較為強烈的變質作用，區(qū)域變質型石墨礦床分布規(guī)律明顯，主要分布在古老地臺、地塊周緣(李超等，2015)。經(jīng)古陸風化形成的含碳質粘土質細碎屑物，被水攜帶至島弧、弧后盆地淺海還原環(huán)境沉積成含碳泥質巖和含碳砂泥巖沉積。

區(qū)域變質：①構成康定群的原巖為泥質巖類及中-酸性火山巖。該地層在呂梁運動中遭受強烈變質，發(fā)生礦物組合變質的同時，也發(fā)生了強烈的變形作用。該套變質巖經(jīng)受了三個世代的變形，第一世代變形與主期低壓動力熱流變質作用,經(jīng)過變質變形后出現(xiàn)片理化，致使變質巖形成透入性片理/片麻理，片理/片麻理大體平直，原巖為沉積巖為主的冷竹關組地層，片理方向與層理面大體一致，該變形特征形是區(qū)域動力熱流變質主期形成的，構造線走向NE，為本套變質巖最重要的變形事件，該期變質變形作用形成了石墨礦；第二世代變形，由于SN向的強烈擠壓，形成一系列軸向EW向褶皺構造，展示了強烈的擠壓形成緊閉褶皺、揉皺，為晉寧期造山作用的結果，造就了石墨礦的就位—東西向褶皺兩翼并伴隨石墨礦進一步變富、鱗片變大。第三世代變形中由于剪切作用形成韌性剪切帶，原有面理被強烈構造置換，剪切帶走向北東，伴生有無劈理片褶及礦物拉伸線理。第一世代及第二世代的疊加變形造成了片（麻）理方向及糜棱面理方向的變位，并共同塑造了結晶基底的構造格架。②構成鹽邊群及會理群的原巖泥質沉積-基性火山噴發(fā)沉積，經(jīng)晉寧期的區(qū)域動力變質作用形成低壓相系變質巖，變質程度變綠片巖相，含碳泥質巖或含碳砂泥巖變質形成含石墨板巖、含石墨片巖和石墨礦（四川省地礦局一0六地質隊，2019）。

圖5 田坪石墨礦綜合柱狀圖

構造應力作用：由于受強烈的構造擠壓，區(qū)內地層產(chǎn)生復式褶皺，并在褶皺軸部產(chǎn)生壓性或壓扭性斷裂，沿斷裂產(chǎn)生擠壓破碎帶，使巖石強烈片理化、糜棱巖化，使礦源層中已變質的石墨重結晶，并使礦物作定向排列。在多期次構造運動中，由于所處構造部位和巖石類型不同，如主干構造與派生構造，脆性巖石與塑性巖石之間的差異，必然造成構造運動熱能及構造應力的明顯差異，一方面使巖石強烈破碎，破壞前震旦系地層或破壞石墨礦體；另一方面后期東西向應力使前震旦系地層或石墨礦體形成南北向“背形”和“向形”，部分石墨沿圍巖應力而成形態(tài)彭大縮小。

圖6 石墨礦成礦模式（據(jù)馬源等，2019年）

混合巖化：晉寧期巖漿巖侵入發(fā)生混合巖化作用，引起康定群、鹽邊群及會理群部份發(fā)生重熔而產(chǎn)生混合巖化，熔漿上侵形成如大田石英閃長巖、同德閃長巖、關刀山閃長巖、水路鄉(xiāng)石英閃長巖等巖體。由于該期區(qū)域變質和混合巖化作用，促成石墨鱗片加長變大?；旌蠋r化作用使含石墨地層多被重熔，部份成為“殘留體”或位于侵入巖的外接觸帶上，中壩典型礦床就是晉寧期花崗巖中的一個“殘留體”，田坪典型礦床則位于晉寧期閃長巖的外接觸帶上。

3.5 找礦模型

圖7 攀枝花地區(qū)古—中元古代含碳砂泥質巖建造環(huán)境示意圖

圖8 攀枝花石墨礦成礦模式綜合剖面示意圖

圖9 攀枝花沉積變質型石墨礦找礦預模型圖

攀枝花石墨礦為區(qū)域變質作用的產(chǎn)物，礦體位于特定的層位。成礦作用主要是區(qū)域變質作用，賦存位置受東西向構造帶控制，就位形式受南北向“向形、背形”控制（四川省地礦局一0六地質隊，2019）。據(jù)此，根據(jù)成礦地質體、成礦構造與成礦結構面、成礦作用特征構建攀枝花沉積變質型石墨礦找礦預測地質模型?！叭灰惑w”要素表3，沉積建造環(huán)境示意圖（圖7）、成礦模式綜合剖面示意圖（圖8）。根據(jù)攀枝花石墨礦成礦地質體、成礦構造與成礦結構面和成礦作用特征，構建攀枝花沉積變質型石墨礦找礦預模型圖（圖9）。

表3 沉積變質型石墨礦“三位一體”要素表

4 結論

（1）攀枝花地區(qū)石墨礦床屬于區(qū)域變質型石墨礦，受變質作用與混合巖化作用雙重因素的影響。

（2）石墨礦成礦時代主要集中于古元古界和中新元古界，賦礦地層為古元古代康定巖群冷竹關組、中元古代鹽邊群漁門組和中元古代會理群天寶山組。

（3）攀枝花地區(qū)石墨礦含礦巖系原巖主要為一套含碳質陸源碎屑建造，含有大量的生物有機質，提供了原巖中的碳質，是石墨礦的主要成礦物質來源。經(jīng)過長期復雜的構造活動、巖漿作用、變質作用，變質作用決定并促進了晶質石墨礦的富集成礦、控制了礦體的形態(tài)，巖漿巖及混合巖化使石墨再富集、石墨鱗片再增大。

（4）攀枝花地區(qū)石墨礦成礦過程可分成四個階段：沉積、區(qū)域變質、構造應力作用和混合巖化。

（5）攀枝花地區(qū)區(qū)域變質作用強烈、有利成礦構造發(fā)育、成礦物質來源較豐富，成礦作用類型多樣，成礦地質條件優(yōu)越，具有良好的石墨礦找礦潛力。

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A Preliminary Study of Metallogenic Regularities and Metallogenic Model of Crystalline Graphite Deposits in Panzhihua

BAI Jia-quan GUO Dao-jun LING Ya-jun TIAN Xiao-lin JIANG Xian-zhong

(The 106th Geological Team, BGEEMRSP, Chengdu 611130)

Panzhihua region lies in the middle section of the Kangdian basement uplift-faulted zone of the Kangdian foreland thrust belt. Crystalline graphite deposits in the Panzhihua region occur in the Lengzhuguan Formation of the Proterozoic Kangding Group, the Yumen Formation of the Middle Proterozoic Yanbian Group and the Tianbaoshan Formation of the Middle Proterozoic Huili Group. The ore-formation underwent sedimentation, regional metamorphism, tectonic stress action and migmatization. This paper has a discussion on regional geological background, ore-forming geological condition and geological features of the crystalline graphite deposits. A metallogenic model and a prospecting model are established for the crystalline graphite deposits.

Panzhihua region; crystalline graphite deposit; metallogenic regularity; metallogenic model

P612

A

1006-0995（2021）03-0398-08

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.03.009

2020-09-30

四川省地礦局科技計劃項目資助

白家全（1967-），男，本科，高級工程師，從事礦產(chǎn)地質調查

郭道軍（1970-），男，碩士，高級工程師，從事區(qū)域地質調查及礦產(chǎn)地質調查