劉 力，陳 剛，陳彥文，沈作剛，羅小紅

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心甘肅總隊，甘肅 天水 741000)

鷹咀山一帶晶質(zhì)石墨成礦帶為近年來甘肅省新發(fā)現(xiàn)的石墨成礦帶，分布于塔里木陸塊區(qū)敦煌陸塊敦煌基底雜巖隆起南部變質(zhì)巖區(qū)，礦床類型屬區(qū)域變質(zhì)片麻巖型，也是本省新發(fā)現(xiàn)的類型，可以說該地區(qū)石墨成礦規(guī)律和成礦條件研究尚首次，該類型的礦床受層位控制，有明顯的地層找礦標志，故研究該區(qū)石墨礦的成礦條件和成礦規(guī)律，對指導本區(qū)及鄰區(qū)進一步開展石墨礦找礦工作具有重要意義。

1 成礦條件

鷹咀山一帶晶質(zhì)石墨礦所處的大地構(gòu)造單元為塔里木陸塊區(qū)(Ⅰ)敦煌陸塊(Ⅱ)敦煌基底雜巖隆起(Ⅲ)的南部，靠北緊鄰安敦斷陷盆地。敦煌陸塊出露結(jié)晶基底變質(zhì)巖系是在前加里東期基底上發(fā)展形成的，其構(gòu)造運動強烈，褶皺形態(tài)復雜，斷裂發(fā)育，巖漿活動頻繁(圖1)。

1.1 地層及含礦巖系

區(qū)內(nèi)出露地層分布由老至新主要有：古元古代—新太古代敦煌巖群(Ar3Pt1D)、青白口系龔岔群窯洞溝組(Qby)、下—中寒武統(tǒng)黑茨溝組(∈1-2h)、上寒武統(tǒng)香毛山組(∈3xm)、上石炭統(tǒng)羊虎溝組(C2y)、新近系上新—中新統(tǒng)疏勒河組(N1-2s)和第四系 (Q)。敦煌巖群(Ar3Pt1D)分3個巖組，一巖組(Ar3Pt1D1)為一套二云母片巖(變粒巖)—變基性巖建造，巖性主要為石英片巖、長石石英片巖夾斜長角閃巖、石英巖等；二巖組(Ar3Pt1D2)為一套斜長角閃巖—黑云斜長變粒巖建造。巖性主要為斜長角閃巖、片麻巖、石墨斜長片麻巖、石墨石英片巖夾偉晶巖、石英巖，為晶質(zhì)石墨礦賦存層位；三巖組(Ar3Pt1D3)為一套大理巖建造，巖性主要為大理巖夾石英巖。

1.2 構(gòu)造及控礦作用

區(qū)內(nèi)構(gòu)造運動強烈，褶皺及斷裂均較發(fā)育。紅柳峽—紅井斷裂帶是區(qū)域主要的斷裂構(gòu)造。主要由發(fā)育在古元古代的北西西向斜沖斷層組成。

圖1 鷹咀山一帶地質(zhì)圖

從紅柳峽到榆林河沿岸，廣泛出露古元古代—新太古代敦煌巖群二巖組地層，構(gòu)成敦煌復背斜的南翼。由西向東蘆草溝向形、紅柳峽南向形、紅柳峽向形、紅柳峽東向形、抱泉子南向形、科特勒烏蘇北向形、獨山子南向形、陶勒圖南向形、陶勒圖向形等向形相間分布，控制了多個礦體的形態(tài)和分布。

1.3 巖漿巖與成礦作用

區(qū)內(nèi)巖漿巖有早古生代寒武—奧陶紀糜棱巖化花崗閃長巖和糜棱巖化二長花崗巖，均屬于島弧環(huán)境形成的鈣堿性深成相殼?；旌显葱颓秩霂r。這些侵入巖為石墨晶體的進一步生長變大提供了主要熱源。

1.4 變質(zhì)作用與成礦

區(qū)內(nèi)地層屬于塔里木陸塊變質(zhì)域—敦煌陸塊古元古—新太古代變質(zhì)區(qū)—敦煌基底古元古—新太古代變質(zhì)地帶。

區(qū)內(nèi)經(jīng)歷了多期構(gòu)造疊加和置換，在角閃巖相區(qū)域變質(zhì)作用基礎(chǔ)上疊加了熱接觸變質(zhì)作用而形成的一套成層無序的變質(zhì)程度極不均一的復雜變質(zhì)巖系。巖石類型復雜多樣，主要為云母片巖類、長英質(zhì)巖類、大理巖類和角閃質(zhì)巖類，尤以長英質(zhì)巖類分布較廣。長英質(zhì)巖類中富含的有機質(zhì)在長期和復雜的區(qū)域變質(zhì)作用和熱接觸變質(zhì)作用的影響下，炭質(zhì)運移富集、結(jié)晶生產(chǎn)形成鱗片狀晶質(zhì)石墨礦體。

1.5 礦體特征與礦石質(zhì)量

在鷹咀山一帶自東向西的白石頭溝、梧桐溝、敖包溝、掉石溝、白臺溝、干溝等均已發(fā)現(xiàn)有晶質(zhì)石墨礦，礦體受沉積變質(zhì)作用控制，產(chǎn)狀與圍巖產(chǎn)狀一致，總體上呈似層狀或透鏡狀產(chǎn)出，具層控特征。礦體主要圍繞斜長片麻巖與含石墨大理巖接觸帶分布，具多見斜長角閃片巖穿插。石墨礦化的強弱明顯與褐鐵礦化正相關(guān)，部分礦體產(chǎn)于鐵礦體或鉛鋅礦體上下盤。

本區(qū)目前地表共圈定礦體32條，礦體長20～2 440m，平均厚度1．79～44．66m。產(chǎn)狀158～223°∠55～82°，礦體平均品位2．92%～11．87%。

晶質(zhì)石墨礦石自然類型有片麻巖型(石墨斜長片麻巖)和片巖型(石墨長石石英片巖)見圖2、圖3。礦石礦物為鱗片狀石墨(3%～15%)。脈石礦物因礦石類型不同而異，常見有石英(30%～76%)、長石(0%～45%)、云母(0%～37%)、石榴石(0%～25%)、榍石(0%～5%)、金屬礦物(0%～10%)等。礦石的結(jié)構(gòu)為片狀粒狀變晶結(jié)構(gòu)、鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)、柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)。礦石的構(gòu)造為片狀構(gòu)造、片麻狀構(gòu)造。

通過采集有代表性的礦石樣品進行了晶質(zhì)石墨礦片度測試，測試結(jié)果：＞50目(＞0．287mm)占5%～10%，80～50目(0．175mm～0．287mm) 占45%～50%，100～80目(0．147mm～0．175mm) 占20%～25%，＜100目(＜0．147mm) 占20%～25%。由測試結(jié)果看出該區(qū)石墨礦屬于晶質(zhì)石墨礦，而且大于+100目(0．147mm)占75%～80%。

圖2 石墨斜長片麻巖顯微照片

圖3 石墨長石石英片巖顯微照片

2 成礦規(guī)律

2.1 成礦時代

我國區(qū)域變質(zhì)型石墨礦礦源層的沉積時代從新太古代延續(xù)到寒武紀，變質(zhì)時代主要在中條期、晉寧期和加里東期[1-5](表1)。

表1 我國主要成礦域區(qū)域變質(zhì)型石墨礦床成礦時代對比

鷹咀山一帶石墨礦賦礦地層為古元古代—新太古代敦煌巖群第二巖組(Ar3-Pt1D2)，沉積時代為新太古代—古元古代，變質(zhì)作用發(fā)生于中條期。該地層經(jīng)受區(qū)域動力熱流變質(zhì)作用，變質(zhì)程度達到角閃巖相。

2.2 成礦物源及成因

區(qū)域變質(zhì)型石墨礦床，由碳同位素顯示的成礦物質(zhì)來源主要為沉積地層中的有機碳(表2)[6-10]。從鷹咀山石墨礦、柳毛石墨礦和南墅石墨礦床中石墨和大理巖碳同位素特征的巨大差異也可以看出，石墨及大理巖中的碳來源不同。

表2 區(qū)域變質(zhì)型礦床中石墨和大理巖的碳同位素組成對比

晶質(zhì)石墨成礦可分為三個階段。

(1) 沉積階段：在相對穩(wěn)定的島弧或活動大陸邊緣還原環(huán)境沉積的一套富含有機質(zhì)的砂泥質(zhì)—碳酸鹽巖。

(2) 區(qū)域變質(zhì)階段：上述沉積巖在中—高級變質(zhì)過程中有機碳發(fā)生重結(jié)晶作用形成石墨。

(3) 混合巖化或熱接觸變質(zhì)階段：在發(fā)生混合巖化的情況下，部分礦體可能遭受破壞，由于混合巖化脈巖的滲入，有的可使礦體的厚度增大，使礦石的品位相對變貧，但部分礦體在混合巖化過程中發(fā)生石墨的重結(jié)晶作用，使石墨的片度增大。同時部分礦體受熱接觸變質(zhì)作用的影響，石墨晶體進一步生長增大，礦石質(zhì)量進一步提高。

2.3 討論

鷹咀山一帶石墨礦屬區(qū)域變質(zhì)型晶質(zhì)石墨礦床。形成石墨礦床的條件：①碳元素的富集；②較高的溫度、壓力；③利于有機質(zhì)富集的還原環(huán)境。經(jīng)碳同位素測定碳質(zhì)主要來源于沉積巖中的有機質(zhì)，有機質(zhì)是隨含泥的鈣鎂質(zhì)同生沉積的，并形成富含有機質(zhì)巖石，為晶質(zhì)石墨礦床的形成奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。區(qū)域變質(zhì)的持續(xù)作用，使得溫度、壓力、應力不斷增大，變質(zhì)作用也由淺變質(zhì)最后進入中—深變質(zhì)階段，碳質(zhì)也由土狀過度為結(jié)晶鱗片狀?；旌蠋r化作用程度是晶質(zhì)石墨能否具有工業(yè)價值的關(guān)鍵，混合巖化作用強烈，石墨發(fā)生重結(jié)晶，并形成大鱗片，但脈體物質(zhì)相對增多，也造成晶質(zhì)石墨分散、貧化；混合巖化太弱，結(jié)晶鱗片又太小，無大經(jīng)濟價值。因此，混合巖化中等程度為宜。

2.4 找礦標志

(1) 晶質(zhì)石墨礦主要圍繞片麻巖與含石墨大理巖接觸帶分布，或夾于含石墨大理巖中，含石墨大理巖是本區(qū)尋找石墨礦(化)體最直接的找礦標志。

(2) 晶質(zhì)石墨礦的賦礦地層基本都有斜長角閃片巖的穿插，斜長角閃片巖附近的石墨礦化體品位好于其它石墨礦化體。斜長角閃片巖的原巖為基性巖脈，該類巖脈的侵入為石墨成礦起到了促進作用。含石墨大理巖附近的斜長角閃片巖是本區(qū)尋找石墨礦(化)體的另外一個找礦標志。

(3) 晶質(zhì)石墨礦化的強弱明顯與褐鐵礦化正相關(guān)，在地表表現(xiàn)為風化物呈黃褐色，一般品位較高。另外有部分礦體產(chǎn)于鐵礦體或鉛鋅礦體的上下盤，地表褐鐵礦化強烈。因此，含石墨大理巖附近的片麻巖中的褐鐵礦化，是本區(qū)石墨找礦的一個明顯標志。

(4) 古元古代—新太古代敦煌巖群二巖組(Ar3Pt1D2)在鷹咀山一帶廣泛發(fā)育，為一套斜長角閃巖—黑云斜長變粒巖建造。其原巖建造為砂泥質(zhì)—碳酸鹽巖(基性火山巖)建造，原巖碳質(zhì)較豐富，為石墨礦床的形成提供了物質(zhì)來源，該區(qū)中深程度的區(qū)域變質(zhì)作用使碳質(zhì)結(jié)晶為鱗片狀，混合巖化的廣泛發(fā)育，但又不太強烈，使石墨重結(jié)晶形成大鱗片，提高了工業(yè)價值。由此可見，該區(qū)是尋找晶質(zhì)石墨礦床的有利地區(qū)。

3 結(jié)論

鷹咀山一帶晶質(zhì)石墨礦位于敦煌陸塊敦煌基底雜巖隆起上，大地構(gòu)造環(huán)境屬于島弧或活動大陸邊緣，巖漿活動頻繁，變質(zhì)作用強烈，構(gòu)成了石墨礦良好的成礦條件。區(qū)內(nèi)片麻巖與含石墨大理巖接觸帶附近且有斜長角閃片巖和褐鐵礦化片麻巖分布地段是石墨礦找礦的有利地段。