青海省阿尔金地区石墨矿地质特征及找矿方向

徐新文，段建华，刘江峰，白 强，徐加球，杨晓鸿

(青海省核工业地质局，青海 西宁 810008)

青海省阿尔金地区位于青藏高原北部柴达木盆地西北缘，大地构造属阿尔金弧盆系，进一步可分为阿中地块、阿茫蛇绿混杂岩带、滩间山火山弧、柴北缘蛇绿混杂岩带。区内古元古代变质老地层十分发育，其中大理岩中富含有机质，经区域变质形成了石墨矿，找矿前景较好。近几年，在该区开展了石墨矿矿产调查和预普查工作，发现了一批石墨矿床点，取得了较大的找矿进展。本文论述了区内石墨矿成矿地质背景、成矿地球物理特征、矿床地质特征，并总结了成矿规律及找矿标志，指明了进一步找矿方向，为区内石墨矿的勘查开发提供依据。

1 成矿地质背景

地层属阿尔金地层小区，地层出露简单，主要的含石墨地层为古元古代达肯大坂岩群(Pt1D.)，总体为一套变粒岩、浅粒岩、细晶大理岩、炭化大理岩、透辉大理岩、黑云母石英片岩、含绢云母炭质石英岩等为主的低—中变质岩系。阿尔金地区经历过多期复杂地质演化历史，由不同构造层次、不同时期和形成于不同构造环境地质体所组成的复合构造带，断裂发育，进一步分为北东东、北西向、近东西向、近南北向3个方向4个期次断裂，第一期为北东东向逆冲断裂，是区内的主体阿尔金断裂系，第二期为近北西向、近东西向逆冲断裂，第三期为近南北向断裂，第四期为北东东向正断层。区内的褶皱较发育，大多发育在古元古代达肯大坂岩群断层中，轴向多呈北西向，大致平行排列。因受同期或后期断裂及岩浆活动影响，其形态大都残缺不全，规模均较小。阿尔金地区岩浆活动强烈，侵入岩分布广泛，空间上群聚性较强，其展布方向与区域总体构造线方向基本一致；侵入岩活动时限主要为中新元古代—侏罗纪；侵入地层主要为古元古代地层；产出形态多为岩株及不规则状。侵入岩岩石类型较多，从基性至酸性均有出露，总体以中酸性为主。该构造单元由于时代不同，变质作用也不相同，达肯大坂岩群变粒岩岩组为单相区域低中温变质作用，变质相为高绿片岩相—低角闪岩相；碳酸盐岩组为区域中低温度变质，变质相为低角闪岩相；片岩岩组为单相区域低温变质作用，变质相为绿片岩—低角闪岩相。变质作用与石墨矿的形成有关[1](图1)。

图1 青海省阿尔金地区地质矿产简图

2 成矿地球物理特征

区内广泛发育大理岩和石英砂岩，局部可见英安岩脉、花岗斑岩脉和石英脉，在大理岩和石英砂岩中可见石墨矿化体。石墨矿化体具极低的电阻率和很高的极化率，是优良的电子导体，一般能产生很强烈的自然电场和激电异常；而不含矿大理岩、石英砂岩、英安岩、花岗斑岩等岩石具有高电阻率、低极化率的特性，不能产生明显的自然电场和激电异常。区内共圈定20个自电异常，经激电测深均有高极化低阻异常,异常与出露于达肯大坂岩群碳酸盐岩组的石墨矿带吻合，由石墨矿引起[1]。

3 矿床特征

阿尔金地区属秦—祁—昆成矿域(Ⅰ)、东昆仑成矿省(Ⅱ)、俄博梁华力西期(钨、铋、稀土)成矿带(Ⅲ)。近几年，阿尔金地区通过勘查发现了一批具一定规模的石墨矿床(点)。主要有大通沟南山石墨矿床[2-6]、黄矿山石墨矿床[7-8]、金鸿山东石墨矿点、金鸿山南石墨矿点、斑红山石墨矿点、大通沟南山北西石墨矿点、大通沟南山南石墨矿点、远视红山石墨矿点及黑长梁石墨矿点[1、9-10]等。区内石墨矿床点特征列表简述如下(表1)。

4 成矿规律及矿床成因

根据前述矿床特征，阿尔金地区的石墨矿床(点)主要产于古元古代变质老地层(达肯大坂岩群)中，属区域变质型石墨矿床。成矿明显受到构造、地层层位、岩性、原岩建造及形成环境、区域变质作用、后期构造—岩浆活动的控制。

4.1 成矿规律

(1)矿床(点)空间分布规律：区内发现的石墨矿床(点)大多产于大地构造隆起带和断裂构造岩浆岩带中，均呈狭窄带状集中分布在柴北缘阿尔金构造活动带(阿尔金弧盆系)，属于活动带型区域变质石墨矿。区域上，整体表现为北东向展布，可能与碰撞造山过程中的区域变质作用具有密切的成因联系。受区域深大断裂的次级断裂所控制，以阿尔金断裂带南侧的北东向和北西向断裂为代表，控制着该区金鸿山、斑红山、大通沟南山、远视红山、黄矿山北等构成的晶质石墨成矿带的分布。具有较为明显的丛聚性分布特征。各石墨矿床(点)在空间上成群集中产出，6个有利成矿区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调预调调调调点模点床规点点矿矿型大中矿矿质型 区域变因类成矿型目80占大域变区)域变质型 区型域变质型 区矿质型 区 域变质型 区域变质型 区域变质型。100微m布。 的理，0.01的2m分上岩m粒径下点(＜大粒(＞～0.03m m(100～的于占)产目m 15%。7%的02mm )产为为于均 目，0.0状偏20%，粒偏点等～粒在30%，占m m0.147m ， 等 于～50主大匀0.175m 0.粒50%～ 中片星中 径 的 产30%， 。)鳞密质 以件布，＜级稠品10%～占占为m20分60%，径50主＞0.287mm。0.01上。较等在0.2m mm品粒或墨 占度在0.175～～0.03m为主量0.287m 25%～右细状石在偏～0.147mm在)为含)粒 ，的m(80径等径左的点质石0.147m墨 上质的以0.01～0.07m m墨m 为好晶径中径质，片占m 品在在5m占～0.07m 。主级()径0.1～的墨岩0.147～0.03 50～0.45m石)体目 中呈的.2mm星晶级～0.2mm，。岩，为片 良 ，粒 粒～0.0总8020%～石为在特片中粒02晶达级，的30%，粒为粒墨主0.03在粒中粒径径质中0.，～0主石理0.1～为60%， 的墨质主(＞上。0.147m晶下0.01的的质0.175～目0.01mm；大～0.7mm m石中片石粒好中0.01径。的径在矿40%～在征占的占的～0.2mm径径大m0.3m中较粒5%等 墨)的为0.02少于 偏中0.147～岩0.0140%，其晶于径片上较产 以质 粒， ，(～0.3mm径片偏的石0.175m质中10%，产。 鳞等一次相排 析粒0.01量 的粒15%，占品为在在理的的(中为径墨为质品片)长其片向墨品，晶定 中—分中般为对列的矿 产片含 含 石质大片径墨片目于片m(100～片多级续墨晶＞0.287mm m晶墨＜100m(80于径量目品石粒粒中中 径墨片石样粒矿片含38%， 大0.0125%，占石石片细目岩鳞较粒断正墨片体0.287m晶鳞石 径。主英0.2m光，体岩20%～粒石鳞～0.1mm的0.147～理径量的占墨对中中 鳞总以石墨质26质级上岩 石墨墨占占28%，质～7%，片墨件件 墨体0.07在产鳞体在46的石石相的石 中于 晶的目20%～中 石占质石)的石m(岩质石晶征晶粒以在0.147m理晶 的晶的粒15%，占质占径的晶石在～0.1mm墨总质的0.147～晶中径0.175～5%石总在粒1%经有岩产特宽位，，质m，伸～42.45m；，，化厚长。～；～，③Ⅲ200m控577m20度h9通，矿，制的6.3k 宽30m，发m，品 内，10.6%。内约30m，矿宽16.13%50条3.30km带度达m，宽石工厚5地长650m。占质墨0.07 3～条 约9.4m∠67°2m 2.8～15m，带圈3 945m Gp34矿过现矿宽发，500m，，长长矿约品在矿8k 点，2.5k延宽11.5km的占6%0.046～号化槽位床72，均10.81%，h2条，M1体ⅠM，2～13，内0.175m～50理100～矿斜7.51%；均矿Gp。，为1.1km， 体～250m。墨2～带向2.03西度长度体深58.93m长位体2-平约体共；②定，北、矿位长Ⅰ-制长平出体石2～条度h7带工展长1 200m带200～位度墨Gp ②G厚西厚体矿 石20.02%长矿，400～，业布矿，，体品8m，工高矿体最化20定状600m区带2.16km业品体为大带400m，呈，主高 伸化400～9.4m矿化宽产长条向体北，品宽：圈控， ，矿，延500m化2～，，①200～宽伸长 ，宽长约m，。m，90m，，化墨圈h1中2.77条，最，主带长西450～厚矿1 300m矿～6.9m，圈矿地度体5～约m，矿石共向矿东，3 250m墨400～定呈体号0.9～17 5宽尔征墨。～7.14%最20东矿矿3.1k 石2.41 4k 体宽化480mM23特6.2%度宽金体 为号位Ⅰ北)体向16。矿近，条h8100～Gph12，4带200～带2～355°，2.7km，品8.12Gp带阿条2～石，长化有化2.5～宽带3%)体约，Ⅰ体圈3.02矿 厚h10长长～15.78%，矿2.5～石～5.59%条约带：①长出 位品～5.70%4.3%墨矿54东h11，条长1 100m化位(化：品3.2%带矿共为圈3.42均：①表带条长Gp体Gp体矿位，矿～300m，矿体长带平条长，出矿品矿2体化业 矿。体(化4.51%。矿整矿矿Gp长：①矿发矿工7.72m，位带布，宽定，在～650m，1，约平一带矿近化带均般：①此20现矿位品化展m，共位ph～6.19%带均660m为品化现矿墨， 带，墨化向位5.8k品 矿长，同步化50长圈3.12工均∠85°墨内；②体化、内化体石 初Gph14品定体矿4.3～175m 1.63矿发矿矿条位带13墨条石7石体石，6.7%化墨，，矿化m，位，～21.01m，3探平体均墨内M22带长平伸，长带，带 东5.5k程品 ，带宽；③800m 平品。布石带延条矿 墨北延体3.5k带300～墨墨21矿条矿2km，7.6%条条圈化现5.45m，2化～20.24m，平约均～4.55%条现22带1展带。深石呈约槽长)矿3条，发216共1200m，度圈矿墨度斜条现共了矿，通现 化体3.0～现定程西～24.20m，厚步出石厚 条，(29.6m，300m品产共200～发～200m，长过1.6km，初圈号发～50m内定号2.24向区70m，石石定现9.54%，，矿发2.5～条3条约现1宽2.8～，体共带探3.05 4.51%。共103.2～厚 呈2.51内 ②Ⅱ区圈位状发 位有发现m，石体矿共②Ⅱ度北发圈工厚共20墨业3.1～品现共发5k品(化)层西 理活、矿矿灰色、6km，。岩中大动石，、，地东。 、浆长 、发组白岩，走出、、岩等岗—质活、 岩育 岩造理，、 理构单，母薄、岩长岩、盐中组轴向露钾花斜近花层炭浆岩 质岩长 岩 。酸岩般繁长岩，，岩脉大造理发 花大育岩位345°2岗大裂长等大浆岩酸片长套主云组岩，闪盐岩组构碳理一频闪长一为黑岩理育岗 组发岗 组断岩群大育分岗闪二岩造花 岩向盐断岩裂群云炭，闪碳母 组育岗长盐构母闪岩在发十花有 为向为盐大发花有盐东岩黑岗层西要征盐造、 花 闪酸向酸构岩酸质造、岩发花酸裂云有露岗大表构活云 坂、地北主坂现造动母并 碳向长 碳西18碳断黑 碳，碳云构岩特，出肯要裂浆黑岩 露 花岩群白裂长 出 ，群向有，以 群西闪 群岩达主断岩、长地肯麻 入岩、断闪 岩近 、 烈岩， 群东侵坂岩向有达片岩东露大岩床(点岩北有 ， 岩。理育岩片坂，。代长代褶，，岩闪等烈 坂北出 强。大发 坂英。 坂，露古皱向向石、长等 大岩出内大理东露 大岩岩大，，露古斜及较强大石动等闪元，西东辉岩 区肯大北出 肯理 肯岩烈出元云岩造，肯理，肯组活岩动岩古岩北东榄岗岗达大烈花 达片强脉古黑片构之达状，，长床达大 岩酸北活达岩浆长露质 岗岩岩二露、强长矿质岩露色英裂次露层岩烈闪 浆 露岩露英动岩闪，云出岩动二 出炭岩、出大向呈有长岗出黑石断向出厚理强英 出石活花)称 通南石矿 矿北区墨床 鸿东墨点 通北石矿 通南墨点 红石矿 视山山墨点理～8.7%；露理呈北橄花出片育英

(2)矿(化)体赋存规律：区域变质型的晶质石墨矿床矿体的赋存受地层层位、岩性、原岩建造及形成环境所控制。主要受达肯大坂岩群在古元古代经历原始沉积以及早古生代碰撞造山作用有关的区域变质作用控制，这两期过程对于该区晶质石墨矿的形成缺一不可。区内赋矿层位达肯大坂岩群的原岩建造均代表了相对稳定环境下的含有机碳的富硅铝质和碳酸盐的陆缘碎屑沉积，还原条件良好，有机质丰富，为石墨成矿提供了丰富的物质来源。成矿前岩性和原始炭质含量的变化，可以造成矿体的连续性和厚度的变化。晶质石墨矿体受原始沉积作用影响，受地层层位、岩性控制作用明显，大多呈层状、似层状或透镜状顺层分布，具有明显的层控特征，沿走向延伸稳定，且往往具有多层性，即同一套地层中往往可见多条矿体近平行产出的现象。总体上晶质石墨矿体一般多沿区域主构造线方向呈北东或北西向顺层产出，沿走向延伸稳定，偶受褶皱构造影响，矿体形态及产状随褶皱发生变化，如黄矿山北Ⅰ号矿体。通过成矿地质特征和控矿因素方面的综合对比，同一有利成矿区段不同矿区的石墨矿带或矿体往往能构成同一条矿带，如金鸿山南石墨矿点、金鸿山东石墨矿点等。区内晶质石墨同一矿区同一套地层多条矿体近平行产出特征明显，如大通沟南山石墨矿床、黄矿山石墨矿床等。各晶质石墨矿体在平面上的展布呈现出三个比较明显的特点：顺层展布、多层平行并列产出、走向上断续分布。

(3)矿(化)体富集(改造)规律：阿尔金石墨成矿主要经历了三个阶段：沉积成岩阶段、区域变质成矿阶段、构造—岩浆叠加改造阶段。其中，前两个阶段完成了石墨矿床的初始形成、富集，后一阶段完成了石墨矿床的叠加改造。区内石墨矿床与中酸性的岩体与石墨矿床在空间位置、形成及改造时间、物质来源及形成过程等方面都存在较大联系。晶质石墨矿体与岩体的空间关系密切，常见晶质石墨矿体产在岩体和大理岩/斜长角闪片岩接触带附近，这种大理岩/斜长角闪片岩与中酸性岩体接触部位成矿的特征在新发现的大通沟南山北石墨矿点表现得尤为突出。延伸约1km的石墨矿带赋存于含透辉石大理岩与黑云母花岗岩的接触界线位置，而且局部位置品位较高。区内中酸性侵入岩的成岩时间普遍晚于石墨矿变质成矿时代，对石墨矿床(体)具有一定程度的叠加改造作用。岩浆活动对石墨的改造主要体现在提供热源，造成早期变质作用阶段形成的石墨矿体进行自组织和重结晶作用，改变矿体内部结构，使石墨矿体变富，晶体变大[1]。

4.2 矿床成因

根据成矿规律综合研究认为，阿尔金地区石墨矿主要为区域变质型晶质石墨矿。该区广泛分布着达肯大坂岩群，通过原岩恢复，为稳定构造背景下生物活动强烈的陆源浅海—滨海相碎屑沉积碳硅泥岩为主，阿尔金地区达肯大坂岩群地层时代为古元古代，代表了阿尔金石墨矿的沉积时代，在大通沟含石墨地层内采集有代表性的黄铁矿样品12件，采用ISOPLOT程序对黄铁矿样品Rb-Sr同位素数据进行处理，计算得出Rb-Sr等时线年龄为(497±82)Ma[11]，与前人所确定的南阿尔金高压—超高压变质带峰期变质年龄一致，变质成矿时代为加里东期；对阿尔金地区的一套孔兹岩系，通过矿物的温压估算得到其峰值变质温度为700～850℃，压力为0.8～1.2GPa，经历了麻粒岩相的变质作用[12]；对阿尔金典型石墨矿床中矿石进行了δ13CV-PDB的测试，共计30件，测试分析结果分布在-26.3‰～-21.6‰之间，绝大部分集中分布在-24‰～-22‰之间，平均值为-23.21‰，显示出较好的一致性，并且接近于世界各地不同时代有机碳δ13C平均值-26‰[11]，表明含矿岩层原岩的沉积序列为富含有机质的陆源碎屑沉积，石墨矿碳质的主要来源为这些有机质物质。赋存石墨矿地层为一套孔兹岩系，原岩往往是富硅铝质和碳酸盐的陆缘碎屑沉积岩，其代表的原始沉积环境有利于生物活动形成有机质，导致石墨成矿物质在富硅铝质和碳酸盐的陆缘碎屑沉积岩原始预富集。富含有机质的沉积物经区域变质作用，原岩中的有机碳重新结晶形成石墨及其含矿岩系。而后又主要经历了加里东期—印支期构造岩浆活动改造，一方面使含矿岩系中的石墨鳞片增大、富化，一方面可能对石墨矿床产生一定程度的破坏[1，11]。

5 找矿标志及找矿方向

5.1 找矿标志

(1)地质标志：①地层标志：主要以古元古代达肯大坂岩群大理岩岩组的一套碳酸盐岩建造组合；②岩性标志：本区矿石自然类型主要为炭质大理岩类，因此，大理岩是寻找石墨矿床的重要标志；③变质作用：变质相为低—高角闪岩相，低绿片岩相退变质作用明显；④矿化标志：地表石墨矿化是寻找石墨矿的直接找矿标志；⑤围岩蚀变：碳酸盐化、硅化、透闪石化、绿泥石化、高岭土化、蛇纹石化等；⑥主要矿物组合：石墨、石英、斜长石、黑云母、透闪石、透辉石、方解石等。

(2)地球物理标志：①自然电场电位负值区段，是寻找石墨矿的间接找矿标志。自然电场电位测量负异常与地表石墨矿化带有一定套合；②石墨矿化体具有“低阻高极化”特征，因此激电(中梯)“低阻高极化”区段是寻找石墨矿的间接找矿标志[1]。

5.2 找矿方向

根据区内已开展的石墨矿调查和勘查成果，在充分研究区内地、物、化、遥成矿地质条件资料的基础上，根据矿(化)点分布规律、所在构造单元、构造岩浆岩带、物、化异常及其它们之间的空间偶合关系，根据成矿地质条件优越程度，提出了找矿方向，将全区划分为成矿远景区3个，找矿靶区6个。

(1)苦海南山—金鸿山石墨成矿远景区，进一步划分为金鸿山东石墨矿找矿靶区、金鸿山南石墨矿找矿靶区2个找矿靶区。

(2)斑红山—大通沟南山一带石墨矿远景区，进一步划分为斑红山地区石墨矿找矿靶区、大通沟北西地区石墨矿找矿靶区、大通沟南地区石墨矿找矿靶区3个找矿靶区。

(3)柴达木大门口东—俄博梁北山—黄石山一带石墨成矿远景区，进一步划分为黄矿山石墨矿找矿靶区 (图 2)。

图2 阿尔金地区石墨矿成矿远景区及找矿靶区划分示意图

区内古元古代达肯大坂岩群地层分布较广，石墨矿成矿条件较好，估算资源量已大于1 500万t，找矿前景广阔。如果根据成矿远景区和找矿靶区，借鉴成矿规律、矿床成因和找矿标志开展找矿工作，就能取得较好的成果，可以为区内石墨矿的勘查开发提供依据[1，9-11]。

6 结论

(1)成矿地质背景大地构造位置位于阿尔金弧盆系，主体构造为北东向阿尔金逆冲断裂系，次级北西向、近东西向断层发育，多期次岩浆活动强烈。成矿地球物理特征主要依据石墨矿化带矿化体上具备自电负异常和激电“低阻高极化异常”特征。该区达肯大坂岩群大理岩分布较广，区域变质程度高，有利于形成石墨矿，石墨找矿取得较大进展，发现的矿床点较多，石墨矿带有规模大，层位稳定，品位较富，厚度较大，品质较好的特点。

(2)石墨矿床点大多产于大地构造隆起带和断裂构造岩浆岩带中，受区域阿尔金深大断裂带所控制，具有较为明显的丛聚性分布特征，晶质石墨矿体一般多沿区域主构造线方向呈北东或北西向顺层产出，沿走向延伸稳定；赋矿地层岩性为古元古代达肯大坂岩群大理岩，这套地层大理岩中富含有机质，经区域变质形成碳元素的富集，形成了石墨矿体，变质成矿时代为加里东期。主要成因受达肯大坂岩群在古元古代经历原始沉积以及早古生代遭受与碰撞造山作用过程有关的区域变质作用控制，后期遭受了构造—岩浆叠加作用，使石墨矿体变富，晶体变大。

(3)找矿标志为古元古代达金水口岩群变质大理岩、石墨矿化及围岩蚀变、自电负异常和激电“低阻高极化”异常。找矿方向为苦海南山—金鸿山、斑红山—大通沟南山、柴达木大门口东—俄博梁北山—黄石山3个远景区，金鸿山东、金鸿山南、斑红山、大通沟北西、大通沟南、黄矿山6个找矿靶区。