甘肃省青石沟口晶质石墨矿地质特征及找矿标志

张秦川， 矫润田

（甘肃省地矿局第二地质矿产勘查院，甘肃 兰州730020）

矿区大地构造位置上属阿尔金古陆缘活动带北东侧，在该带与祁蔓塔格加里东岛弧、柴达木古陆西部隆起区的交接处。 本区位于阿尔金山断裂带北部，属于塔里木—华北地层大区敦煌地层区敦煌地层分区。 构造较为复杂，区域构造可分为北西向和北东东向两组断裂。 区内岩浆侵入活动较频繁，一般以小岩株或岩脉状产出，岩性以酸性为主，超基性次之，中酸性再次之。 区域变质作用普遍，以中深区域变质为主。 区域矿产丰富，周边已发现的石墨矿均位于阿克塞—肃北石墨成矿远景区内［1］。 矿区成矿条件、控矿因素及矿体特征等与已发现的晶质石墨矿成矿条件基本相同，具备很好的成矿条件，勘查区找石墨矿潜力较大。

1 矿区地质特征

1.1 地层

矿区出露地层主要为前长城系敦煌群（AnChdn）和第四系（Q4）。 现按由老到新的顺序分述如下：

（1）前长城系敦煌群（Anchdn）。 前长城系敦煌群是区内主要的地层单元，在区内出露第二岩组（AnChdn2）和第三岩组（AnChdn3）。

第三岩组（AnChdn3）：在区内出露面积最大，分布于矿区的大范围内。 第三岩组以自身为核部，以第二岩组为其两翼，共同构成一向斜构造，轴向为北西西向，其岩性主要以绿片岩为主，有石英绢云片岩和变质砂岩。

第二岩组（AnChdn2）：出露面积较小，主要分布在矿区北部。 岩性主要以片岩大理岩为主，有黑云母石英片岩、绿泥石英片岩、绢云石英片岩、绢云绿泥石英片岩、二长石英片岩、少量砂质板岩。 在横向上可见石英绢云片岩相变为绿泥石英片岩夹大理岩，其中所夹大理岩为目前已知的主要含矿岩性，为含石墨方解石大理岩；少量赋存于黑云角闪石英片岩中，为含石墨黑云角闪石英片岩。

含石墨方解石大理岩：岩石具不等粒状变晶结构，条带状构造，主要由方解石、石英、透辉石、石墨组成。 方解石、石英粒度变化较大；石墨呈鳞片状集合体，呈稀疏浸染状或稠密浸染状，沿层面呈条带状分布；透辉石含量较少，呈粒状变晶，岩石为不纯的含石英的灰岩经区域变质作用形成。 矿物特征详述如下：方解石呈粒状变晶，粒度变化较大，粒度在0.35～1.80 mm 之间，菱形解理和双晶清楚可见；石英呈粒状，粒度变化较大，粒度在0.12 ～1.20 mm 之间；透辉石呈粒状，见两组辉石式的近90°夹角的解理，粒度在0.30 ～2.60 mm 之间；石墨呈鳞片状集合体，呈稀疏浸染状或稠密浸染状，部分沿层面分布，片径较小，在0.05～0.70 mm 之间。

含石墨黑云角闪石英片岩：岩石柱粒状变晶结构，片状构造，岩石主要由绿色普通角闪石、石英、黑云母及少量斜长石、石墨、磷灰石组成。 角闪石呈褐色，柱状显定向，见角闪石式解理，部分绿泥石化、碳酸盐化；石英呈粒状变晶，粒度变化较大，波状消光；黑云母呈鳞片状，围绕石英和角闪石分布，不连续显定向性；斜长石呈粒状，含量较少；磷灰石呈柱状，横截面呈粒状，不均匀分布在矿物粒间或被矿物包裹；石墨呈鳞片状集合体，呈稀疏条带状不均匀分布在石英和角闪石粒间。

（2）第四系（Q4）。 分布在测区北西部和东部部分地区，主要由全新统（Q42al－pl）洪积碎石、砂土和上更新统（Q3pl）洪积戈壁砂砾、冰积巨砾、砂石组成。

1.2 构造

矿区位于红柳沟—赛马沟压扭性冲断裂北部，区内主要构造为青石沟向斜及断裂构造。

（1）青石沟向斜：向斜轴长约30 km，走向为北西60°，略呈向南西凸出的弧形。 构成向斜的地层为前长城系变质岩，由第三岩组的条纹-条带状混合岩构成向斜的核部。 向斜两翼地层倾角北翼稍陡，南翼稍缓，基本呈对称型。 向斜向南东东延伸被断裂构造所破坏。

（2）断裂构造：矿区内断裂构造主要为一条性质不明断层，位于矿区北东部前长城系敦煌群第三岩组内，断层走向128° ～308°，与区域断裂走向基本一致，通过地段的岩石非常破碎。

1.3 岩浆岩

区内岩浆岩不甚发育，主要为花岗岩脉、花岗伟晶岩脉和斜长花岗岩脉。

（1）花岗岩脉（γ）：出露面积较小，主要分布于矿区东南角，呈透镜状向北西-南东向展布，脉体宽约100 m，延伸长约900 m；岩脉侵出于前长城系敦煌群第三岩组中；岩石为肉红色，中-细粒花岗结构。由斜长石、钾长石、石英及少量的白云母组成，粒径一般在1～3 cm；具钠黝帘石化；副矿物主要为锆石。

（2）花岗伟晶岩脉（γρ）：主要分布于矿区西南部，呈透镜状向北西-南东向断续展布，脉体宽约50～100 m，断续出露长约1.8 km；岩脉侵出于前长城系敦煌群第三岩组中；岩石为灰白-肉红色，主要造岩矿物为微斜长石、石英及少量的斜长石、黑云母；分布零星，规模很小，一般均顺层贯入；规模较大的岩脉可见分带现象，但很不规律，其两侧常为白色似文象结构的斜长花岗伟晶岩及肉红色粗粒花岗岩，中心部位以肉红色花岗伟晶岩为主。

（3）斜长花岗岩脉（γο）：主要分布于矿区北部，呈透镜状向北西-南东向平行展布，脉体宽约100 m，脉体延伸较长，为1.4～3.7 km，出露长约1.8 km；岩脉侵出于前长城系敦煌群第二岩组中；岩石为灰色，粗粒花岗结构，由斜长石、钾长石、石英及少量的云母组成；斜长石50%，呈自形的巨大板状，直径为2～15 mm，钾长石5%，呈半自形，具格子状双晶；石英40%，呈他形粒状，粒径为0.2～1 cm；副矿物有磷灰石等。

1.4 变质及蚀变作用

矿区出露地层为前长城系敦煌岩群，以一套中深变质的碎屑岩夹大理岩为主，属高绿片岩-低角闪岩相。 岩石的变质程度较深而且均一，是区域性混合岩化作用的产物。 条纹-条带状混合岩、混合岩化斜长角闪岩构成地层的主体；混合岩化斜长角闪岩中含铁铝石榴子石，第二岩组蓝晶石榴二云石英片岩中出现蓝晶石，为深变质的标志［2］。 除区域变质作用普遍存在外，由于花岗伟晶岩脉的灌入，有石榴石透辉石岩、透闪石硅质条带大理岩出现，证明有热力和热液交代变质作用的叠加。

各种变质岩的层理、片理与条带的一致性，证明它们均承袭了原始的层状构造。 混合岩化斜长角闪岩、条纹-条带状混合岩中夹大理岩，以及伴生蛇纹石化大理岩、蓝晶石榴石二云片岩和较多的硅质条带大理岩等，从其岩石组合及分布规律分析，变质作用属海相碎屑岩-碳酸盐岩沉积建造。

2 矿床地质特征

2.1 矿体特征

通过踏勘取样进行分析，圈出石墨矿体1 条，为C1 号矿体，矿体产出于含石墨方解石大理岩中。 含矿岩性为含石墨方解石大理岩，呈层状产出，该套含矿岩性长约1.7 km，宽约40 m，目前控制矿体长度320 m，平均视厚度8 m，倾向10°～40°，倾角40°～50°；固定碳含量一般为7.83% ～23.86%，平均为13.46%。矿体顶、底板围岩均为方解石大理岩。

2.2 矿石质量

（1）矿石矿物成分。 矿石矿物成分主要为方解石、石英、斜长石、黑云母、石墨、透辉石、石榴子石等。

方解石：中粒变晶结构，粒度为0.20 ～1.50 mm，菱形解理和双晶清楚可见。 石英：粒状边晶结构，粒度变化较大，粒度在0.10 ～1.25 mm 之间。 斜长石：粒状变晶结构，灰白干涉色，粒度变化较大，粒径在0.15～1.65 mm 之间。 黑云母：片状，呈绿色或褐色，多色性较强，大致定向分布，发育一组完全解理，片径在0.15 ～1.25 mm 之间。 石墨：呈鳞片状或他形粒状集合体，晶质沿石英和斜长石颗粒间分布，粒度在0.03～0.80 mm 之间。 透辉石：含量较少，呈粒状变晶，粒度在0.20 ～0.85 mm 之间，正高突起，二级蓝绿干涉色。 石榴子石：近六边形，粒度在1.00 ～3.85 mm 之间，正极高突起，正交下接近全消光，石榴石中可见其他矿物的包裹体。

（2）矿石结构、构造。 矿体中常见的矿石结构有粒状变晶结构、斑状变晶结构、基质粒状鳞片变晶结构，矿石构造有片状构造、块状构造等。

（3）围岩蚀变。 矿区内围岩蚀变有硅化、绿泥石化及与热变质作用有关的角岩化、大理岩化、石墨化、透闪石化等。

3 矿床成因

矿区地层以前长城系敦煌岩群为主，各种变质岩的层理、片理与条带的一致性，证明它们承袭了原始的层状构造。 混合岩化斜长角闪岩、条纹-条带状混合岩中夹有大理岩岩层或透镜体，以及伴生出现蛇纹石化大理岩、蓝晶石榴石二云片岩和较多的硅质条带大理岩等，进而证明其原岩应属海相沉积岩。巨量的生物有机碳在古大陆边缘海还原环境下堆积，后经区域动力热液变质作用，使非晶质有机碳沉积物转变为晶质石墨，从非矿床变成可利用的工业矿床［3］。 晶质石墨矿形成后又经混合岩化作用的改造和构造破坏等，最终形成现在的晶质石墨矿床。由上所述，晶质石墨矿的形成需具备了以下三个条件：大量的生物有机碳；海相还原环境；区域动力热液变质及混合岩化作用。

4 找矿标志

（1）地层标志：前长城系敦煌岩群中深变质的碎屑岩夹大理岩地层是寻找晶质石墨矿的直接找矿标志。

（2）构造标志：强烈的褶皱和断裂构造是晶质石墨矿形成的必要条件，也是区内直接找矿标志。

（3）蚀变标志：硅化、绿泥石化及与热变质作用有关的角岩化、大理岩化、石墨化、透闪石化等是区内寻找晶质石墨矿的蚀变标志。