四川省米易县茅坪石墨矿矿床地质特征及找矿标志探讨

万平益，王光洪，周 勇，冯 锋，彭召强，刘 博，杨永强

(1. 四川省冶金地质勘查局六〇五大队，四川 彭山 620860; 2. 中国地质大学 成矿作用与成矿过程国家重点实验室，北京 100083)

全球晶质石墨矿主要蕴藏在中国、马达加斯加、巴西等国家，中国石墨矿资源在分布上以黑龙江省为最广，以四川省和山东省石墨矿品位较富；矿床类型以区域变质型为最主要，具有矿床规模大、储量丰富、矿石质量好等特点，代表性矿床有四川攀枝花中坝、四川攀枝花扎壁、黑龙江柳毛石墨矿等；成矿时代以元古宙石墨矿为主。茅坪石墨矿矿床成因类型为形成于中元古界会理群天宝山组一段的沉积变质型石墨矿床，具有矿床规模大、矿石质量好等特点。

1 区域地质背景

四川省米易县茅坪石墨矿床位于上扬子古陆块康滇前陆逆冲带之康滇基底断隆带中段，以前晋宁期花岗质岩石及澄江期火山岩、岩浆岩分布最广，受南北向断裂带控制；成矿区带属扬子成矿省康滇断隆成矿带内的攀西裂谷带Fe-V-Ti-Pt-Cu-Ni-Pb-Zn—稀土—Au-Sn成矿亚带。区域内出露地层主要有早元古界、中元古界、震旦系、寒武系、二叠系、新近系和第四系等；区域构造主要为基底构造、盖层构造，其次为滑坡体和新构造运动，基底构造主要为褶皱，在西部为北东向，在东部为东西向，盖层构造较为发育，褶皱、断裂均为近南北向；区域岩浆岩发育，出露有基性和酸性火山岩、基性和中酸性侵入岩。区域石墨矿产在早元古界康定群、中元古界盐边群、会理群地层内，茅坪石墨矿产于会理群天宝山组一段地层内，矿床成因类型属沉积变质型石墨矿床[1-2]。

2 矿区地质特征

矿区地层出露有中元古界会理群天宝山组(Pt2tb)和第四系(Q4)。天宝山组地层按岩性组分为两段：天宝山组一段(Pt2tb1)为浅灰色、浅黄褐色绢云千枚岩、灰—深灰色绢云板状千枚岩、灰黑色石墨矿及少量变质石英砂岩，为本区石墨矿赋矿层位(见图1)；天宝山组二段(Pt2tb2)为变质石英砂岩，岩石风化强烈。第四系(Q4)为松散堆积物，分布于河谷及两侧地带，由岩块、碎石、及砂泥组成，磨圆度差，呈棱角—次棱角状，分选性差。

区内发育断裂构造与褶皱。断裂构造为灯盏窝断层和茅坪断层；褶皱构造为大火山复式背形。褶皱构造控制了矿区石墨矿的产出。

区内发现的岩浆岩主要为昔街角闪二长花岗岩、芭蕉箐黑云二长花岗岩、茅坪中粒二长花岗岩以及辉绿岩脉。

矿区内变质作用分为区域动力变质作用和岩浆热液接触变质作用。

图1 茅坪石墨矿地质平面示意

1)区域动力变质作用：晋宁末期，会理群天宝山组地层受南北向应力挤压形成近东西向的向形构造，岩石发生区域变质作用，为绿片岩相；矿物组合以绢云母、绿泥石为主。其中，天宝山组一段地层(Pt2tb1)由泥质岩夹少量炭质，变质为灰绿色绢云千枚岩、硅质板岩及隐晶石墨。

2)热液接触变质作用：由于后期花岗岩浆侵位，在天宝山组绿片岩相基础上叠加热接触变质作用，即绢云千枚岩、硅质板岩等变质为绢云角岩、硅质碳质板岩等，隐晶石墨发生重结晶形成晶质石墨。

区内矿体底板为浅灰色绢云千枚岩，顶板为灰—深灰色含绢云板状千枚岩，矿体与围岩呈整合接触关系，界线明显，矿体及近矿围岩具有明显黄铁矿化和石墨矿化。

3 矿体地质特征

3.1 矿体特征

石墨矿(化)带赋存于中元古界会理群天宝山组一段内，以Ⅰ号矿(化)带工作程度相对较高，为本矿区主矿带，该矿带内已发现3个晶质石墨矿体按照2018年《石墨、碎云母矿产地质勘查规范》[3]圈定矿体(见图1)，其中Ⅰ-1矿体为主矿体。矿体同时受构造控制，在灯盏窝断层及大火山复式背形核部，大面积的角闪二长花岗岩、二长花岗岩侵入，局部地段角闪二长花岗岩甚至与石墨矿直接接触，石墨结晶粒度明显变大。

Ⅰ-1矿体：赋存于中元古界会理群天宝山组一段(Pt2tb1)上部，大火山复式背形南翼。底板为浅灰色绢云千枚岩，顶板为灰—深灰色含绢云板状千枚岩，含矿岩石为硅质碳质板岩。矿体总体呈近东西向展布，其产状为144(°)～215(°)∠51(°)～82(°)；矿体呈层状产出；矿体与围岩产状一致。工程控制矿体走向长度1 488.00 m，钻探工程控制最大斜深488.20 m；矿体平均厚度88.01 m，矿石C固平均6.11%[2]。

综合研究认为，由于后期岩浆侵位作用的叠加与改造，矿体形态与矿石质量均发生明显变化，并呈现出显著规律：矿体厚度表现为西部薄东部厚、浅部较薄深部变厚的特点；矿体品位表现为矿体向东部和深部具有明显变富的特征。

3.2 矿石质量及类型

矿石矿物为石墨(见图2～3)。脉石矿物主要为石英，绢云母、白云母，微量黑云母。矿石结构主要为鳞片柱粒状变晶结构，石墨鳞片直径最大128 μm、石墨化度>98.00%，为晶质石墨；矿石自然类型以浸染状矿石为主，矿石工业类型属于晶质(鳞片状)石墨矿石。

图2 石墨(白色)×1 000 (反光)

图3 石墨矿石(岩心)

3.3 地球物理特征

为了快速定位石墨矿体地表露头位置，指导地表工程布置，用自然电场电位法进行测量。具体表现为正负高电位异常相伴，其异常突变带即为为石墨矿矿体位置。自然电场电位法测量成果显示该方法对寻找石墨矿体指示作用显著。

4 分析与探讨

4.1 矿床成因

晋宁末期，会理群天宝山组地层受南北向应力挤压形成近东西向的向斜构造，天宝山组一段地层(Pt2tb1)发生区域变质作用形成绿片岩相的初始矿源层(隐晶石墨矿层)，由于后期花岗岩浆侵位，发生叠加热接触变质作用，隐晶石墨发生重结晶形成晶质石墨，因此，该矿床是在区域变质与热接触变质双重因素作用下形成的，作者初步认为该矿床成因类型为沉积变质型石墨矿床。

4.2 成矿条件及找矿标志

4.2.1 成矿地质条件

中元古界天宝山组一段上部硅质碳质板岩为主要赋矿层位，也是重要矿源层；区域动力变质作用形成大火山复式背形，同时，动力变质作用提供的热源对含炭质地层进行改造，形成了隐晶质石墨矿(化)体；后期中酸性岩浆岩的侵入，为隐晶质石墨重结晶为晶质石墨提供了热力条件。

4.2.2 找矿标志

1)地层时代标志：地层时代标志具有成矿专属性，茅坪石墨矿产于中元古界会理群天宝山组一段变质岩层中。

2)花岗岩标志：花岗岩与天宝山组一段地层接触带(或赋存于花岗岩中的石墨矿捕虏体)，为晶质石墨矿有力成矿部位，可作为间接找矿标志。

3)岩性及矿物标志：石墨矿物以其颜色为黑色、易染手、条痕色为铅灰色为显著特征，容易辨认，是寻找石墨矿床的直接找矿标志。

4)矿石电性差异标志：石墨矿与围岩之间存在较明显电阻率特性差异，电阻率一般在250 Ω·m左右，可与围岩相区分开来。岩矿石电性差可作为间接找矿标志。

5 结 语

通过对本区开展勘查工作，在综合研究区内区域地质、矿体地质特征、成矿地质条件等基础上，得出如下几点结论与认识。

1)区内矿体主要赋存于中元古界会理群天宝山组一段地层中，赋矿岩石为硅质碳质板岩，围岩为绢云千枚岩；矿体呈层状，产状与围岩一致。矿石中矿石矿物为石墨；脉石矿物主要为石英、云母等。

2)本区石墨矿由于后期岩浆侵位作用的叠加与改造，矿体形态与矿石质量均发生明显变化，并呈现出显著规律：矿体厚度表现为西部薄东部厚、浅部较薄深部变厚的特点；矿体品位表现为向东部和深部具有明显变富的特征。

3)石墨矿与围岩具明显物性差异，自然电场法能圈定石墨矿体平面位置，为下一步地质勘查工作快速定位隐伏石墨矿体提供有效手段。

4)本区下一步的地质勘查重点区域应布设在矿区东部以及深部，以期增加晶质石墨矿物资源量，并加强对石墨矿石的粒度和选冶试验综合研究，为后期矿区石墨矿综合利用提供依据。

5)通过对该区域的地质勘查和综合分析，认为茅坪石墨矿具有优越的成矿地质条件，资源潜力大。