秦 彪

（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心新疆總隊(duì)，新疆烏魯木齊830000）

新疆溫泉縣博爾塔拉河南岸石墨礦地質(zhì)特征及成因探討

秦 彪*

（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心新疆總隊(duì)，新疆烏魯木齊830000）

新疆溫泉縣博爾塔拉河南岸石墨礦位于屬準(zhǔn)噶爾—哈薩克斯坦板塊(Ⅰ級(jí))伊犁—伊賽克湖微地塊(Ⅱ級(jí))賽里木地塊(Ⅲ級(jí))變質(zhì)核部雜巖(Ⅳ級(jí))，區(qū)域成礦帶屬賽里木鉛、鋅、銅、石墨成礦帶，礦體產(chǎn)于下元古界溫泉群地層中，研究確定為晶質(zhì)（鱗片狀）石墨礦。推測(cè)成礦作用主要與區(qū)域動(dòng)力變質(zhì)作用有關(guān)，構(gòu)造斷裂帶對(duì)石墨礦化及分布起到明顯的控制作用，成因類型屬與區(qū)域動(dòng)力變質(zhì)作用有關(guān)的沉積變質(zhì)型石墨礦。

晶質(zhì)石墨礦；地質(zhì)特征；成礦條件；礦床成因

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)位于新疆溫泉縣境內(nèi)，區(qū)域成礦帶屬賽里木鉛、鋅、銅、石墨成礦帶，其大地構(gòu)造位置屬賽里木地塊-變質(zhì)核部雜巖帶，礦點(diǎn)出露于下元古界溫泉群地層中，其巖石類型主要由一套黑云母斜長(zhǎng)片麻巖、二云母石英片巖、絹云母石英片巖、角閃斜長(zhǎng)片麻巖夾大理巖、花崗片麻巖等組成（圖1）。由于受后期的早元古代晚期巖漿巖侵蝕，使下元古界溫泉群地層巖石出現(xiàn)片麻狀構(gòu)造和混合巖化現(xiàn)象，受動(dòng)力作用，巖石破碎。

該套地層經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的疊加改造，發(fā)生一系列變質(zhì)作用，原巖已被徹底改造成構(gòu)造巖類，變形強(qiáng)烈，原巖層理被透入型片麻理、片理徹底置換。通過特征變質(zhì)礦物的產(chǎn)出特征及礦物生長(zhǎng)的時(shí)代關(guān)系，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造事件的發(fā)展演化，該套地層變質(zhì)巖經(jīng)歷了低角閃巖相變質(zhì)階段、高綠片巖相退變質(zhì)階段、低綠片巖相退變質(zhì)階段、低綠片巖相變4個(gè)階段。

2 礦體特征

礦體主要分布在礦區(qū)中部，呈長(zhǎng)條帶狀、透鏡狀產(chǎn)出，賦礦巖石為絹云母石英片巖。礦體的產(chǎn)狀為165°～220°∠40°～70°，礦化多呈鱗片狀、星點(diǎn)狀、薄膜狀，主要礦化蝕變有石墨礦化、褐鐵礦化、碳酸鹽化、高嶺土化等。巖石節(jié)理裂隙較為發(fā)育，沿節(jié)理裂隙面石墨礦化較為強(qiáng)烈。礦體走向主要受近東西向斷裂帶控制。圈定石墨礦體7個(gè)，分別介紹如下：

L1石墨礦體：在地表呈透鏡狀北西西向展布，出露長(zhǎng)度161.4m，真厚度4.25m，礦體傾向213°，傾角42°，礦化主要為石墨礦化、褐鐵礦化，呈鱗片狀、星點(diǎn)狀產(chǎn)出。礦化主要分布在絹云母石英片巖的節(jié)理裂隙面，礦體固定碳平均品位2.84×10-2，礦化較不穩(wěn)定。

L2石墨礦體：在地表呈透鏡狀近東西向展布，出露長(zhǎng)度134.4m，真厚度2.18m，礦體傾向182°，傾角48°，礦化主要為黃鐵礦化、石墨礦化、褐鐵礦化，呈鱗片狀、星點(diǎn)狀產(chǎn)出。礦化主要分布在絹云母石英片巖的節(jié)理裂隙面，礦體固定碳平均品位2.78×10-2。

L3石墨礦體：在地表呈透鏡狀近東西向展布，地表出露長(zhǎng)度147.0m，真厚度4.64m，礦體傾向182°，傾角72°，礦化主要為石墨礦化、褐鐵礦化，呈鱗片狀、星點(diǎn)狀產(chǎn)出。礦化主要分布在絹云母石英片巖的節(jié)理裂隙面，礦體固定碳平均品位2.83×10-2，礦化產(chǎn)出較不穩(wěn)定。

L4石墨礦體：在地表呈透鏡狀近東西—北東—北西向展布，地表出露長(zhǎng)度358.6m，真厚度4.47～9.41m，平均真厚度6.36m，礦體傾向178°，傾角51°，礦化主要為石墨化、褐鐵礦化，呈鱗片狀、星點(diǎn)狀分布，另含少量黃鐵礦，呈微細(xì)粒狀分布于巖石節(jié)理裂隙表面。礦體固定碳平均品位3.31×10-2。該礦體在近地表主要沿巖石節(jié)理裂隙面分布，產(chǎn)出不穩(wěn)定、不連續(xù)。

L5石墨礦體：在地表呈透鏡狀近北西向展布，地表出露長(zhǎng)度187.4m，真厚度4.67m，礦體傾向188°，傾角48°，礦化主要為石墨礦化、褐鐵礦化，呈鱗片狀、星點(diǎn)狀產(chǎn)出。礦化主要分布在絹云母石英片巖的節(jié)理裂隙面，礦體固定碳平均品位3.66×10-2。

圖1 溫泉縣博爾塔拉河南岸石墨礦地質(zhì)略圖

L6石墨礦體：在地表呈透鏡狀近北東向展布，地表出露長(zhǎng)度178.2m，真厚度3.81m，礦體傾向166°，傾角74°，礦化主要為石墨礦化、褐鐵礦化，呈鱗片狀、星點(diǎn)狀產(chǎn)出。礦化主要分布在絹云母石英片巖的節(jié)理裂隙面，礦體固定碳平均品位2.62×10-2。

L7石墨礦體：在地表呈透鏡狀近東西—北東—東西向展布，地表出露長(zhǎng)度428.6m，平均真厚度2.53m，礦體傾向178°，傾角62°，礦化主要為石墨化、褐鐵礦化，呈鱗片狀、星點(diǎn)狀分布。另含少量黃鐵礦，呈微細(xì)粒狀分布于巖石節(jié)理裂隙表面。礦體固定碳平均品位2.69×10-2。該礦體在近地表主要沿巖石節(jié)理裂隙面分布，產(chǎn)出不穩(wěn)定、不連續(xù)。

3 礦石質(zhì)量

3.1 礦石礦物成分

石墨礦體含礦巖石主要為含石墨絹云母石英片巖，礦石物質(zhì)組成以脈石礦物為主，成分主要為石英、金云母、白云母、方解石、透長(zhǎng)石、鈣長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石、陽起石、金紅石等，含量在95%以上，礦石礦物主要以石墨礦為主，少量褐鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦等，含量在1%～5%之間。

3.2 礦石化學(xué)成分及伴生有益有害組分

礦石化學(xué)組分：礦石主要化學(xué)組分為SiO2、A12O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、TiO2、V2O5、P2O5、S、固定碳等。

有益組分：有益組分為固定碳，含量一般為（2.69～3.66）×10-2之間，平均為2.96×10-2。

有益組分：伴生有益組分為鈦、鈮、鉭，并且自地表向深部呈現(xiàn)出伴生元素以鈦、鈮、鉭富集轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)。

有害組分：伴生有害組分SiO2、A12O3、Fe2O3、CaO、MgO，含量均不高。具體見表1。

表1 礦石化學(xué)成分一覽表

3.3 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

根據(jù)礦石礦物的粒度、結(jié)晶程度、組合形態(tài)、形成方式等進(jìn)行分類，其結(jié)構(gòu)類型主要為粒狀變晶結(jié)構(gòu)、鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)。

礦石中石墨多呈鱗片狀、粒狀分布于節(jié)理、片理間，并且局部包有微細(xì)粒的黃銅礦，粒徑一般為0.01～1.2mm；褐鐵礦多分布在黃鐵礦、黃銅礦晶體外緣，交代為褐鐵礦，形成交代結(jié)構(gòu)。

黃鐵礦呈他形微細(xì)粒狀結(jié)構(gòu)，粒徑細(xì)微，一般小于0.4mm；金屬礦物多呈微粒狀、浸染狀充填在節(jié)理、片理微裂隙內(nèi)，形成充填結(jié)構(gòu)。

根據(jù)礦石礦物集合體的形態(tài)、空間分布、排列狀態(tài)，礦石的構(gòu)造主要有：片狀構(gòu)造、定向構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造。

3.4 礦石自然類型

石墨礦石自然類型通常按其石墨礦體的賦礦巖石的巖性劃分[1]，礦區(qū)所屬礦石自然類型為石英片巖類型。

3.5 礦石共生組合特征

根據(jù)礦石自然類型及礦化蝕變特征，礦區(qū)礦物共生組合：石英、云母、透長(zhǎng)石、方解石、鈣長(zhǎng)石、綠泥石、褐鐵礦、黃鐵礦、金紅石。

4 圍巖蝕變特征

礦區(qū)圍巖蝕變類型主要黃鐵礦化、碳酸鹽化、硅化，絹云母化等，其主要蝕變特征如下：

黃鐵礦化：主要見于鉆孔中，在各類片巖中均有分布，呈侵染狀均勻分布于巖石中，或呈細(xì)脈狀、團(tuán)塊狀沿片理或節(jié)理裂隙分布，呈他形—半自形。

碳酸鹽化：分布較為普遍，在各類巖石及構(gòu)造破碎帶中均可見到。表現(xiàn)為方解石脈細(xì)脈或鈣質(zhì)膠結(jié)物，脈體呈白色，斜交或順片理分布，方解石呈他形—半自形為主。

硅化：分布較為普遍，以細(xì)脈狀或小透鏡狀、小團(tuán)塊狀分布于各類巖石中，順層或斜交地層，呈煙灰色、白色，成分主要為石英。

5 礦體成因討論

5.1 礦體成因

石墨礦主要賦存于下元古界溫泉群地層中，出露地層主要為黑云母斜長(zhǎng)片麻巖、二長(zhǎng)變粒巖、灰—灰白色大理巖、含石墨大理巖、二云母石英片巖、絹云母石英片巖、角閃斜長(zhǎng)片麻巖夾大理巖、二長(zhǎng)變粒巖等。為一套中高溫—中壓角閃巖相的區(qū)域變質(zhì)巖系。含礦巖性為絹云母石英片巖，礦層頂?shù)装逡彩沁@些巖石，是一套典型的變質(zhì)沉積巖組合的含礦建造。礦體為層狀、似層狀和透鏡狀，產(chǎn)狀與圍巖片理及區(qū)域構(gòu)造線一致。

石墨呈微鱗片—鱗片狀分布于脈石礦物顆粒之間，沿片理面出現(xiàn)，可見石墨集聚成條帶或條紋等原始層紋理構(gòu)造，石墨礦質(zhì)與地層同時(shí)沉積，礦石礦物成分簡(jiǎn)單而穩(wěn)定，礦石中脈石礦物組合為方解石、斜長(zhǎng)石、石英、云母等。原巖主要為含碳質(zhì)泥質(zhì)粉砂巖。

在區(qū)域變質(zhì)作用中，含碳原巖建造在溫度、壓力、及H2O、CO2等揮發(fā)組分的變化影響下，巖石發(fā)生重結(jié)晶、重組合及變形作用，改變了礦物組成和結(jié)構(gòu)構(gòu)造，在變質(zhì)作用中，變質(zhì)熱液促進(jìn)了石墨的重結(jié)晶富集。成因類型屬與區(qū)域動(dòng)力變質(zhì)作用有關(guān)的沉積變質(zhì)型[2]。

在后期的區(qū)域構(gòu)造作用及巖漿作用引起的混合巖化作用，致使石墨晶片隨脈石礦物顆粒增大的過程中，亦在增大，并進(jìn)一步遷移富集[3]。

5.2 碳物質(zhì)來源

關(guān)于石墨碳物質(zhì)來源存在著有機(jī)碳物和無機(jī)碳物的來源說[4]，礦區(qū)巖石組合為一套中高溫—中壓角閃巖相的區(qū)域變質(zhì)巖系，變質(zhì)程度較高，古生物不易保存，礦區(qū)的礦石類型以絹云母石英片巖，原巖為含碳質(zhì)的碎屑巖。因此，石墨碳質(zhì)來自于石墨礦緊密共生的碎屑巖，即無機(jī)碳成礦。

石墨形成后，在區(qū)域構(gòu)造作用和巖漿作用下，使得石墨再結(jié)晶形成大片度的石墨鱗片，在區(qū)域斷裂構(gòu)造擠壓作用下，使得在有利部位富集[5]。

綜上所述，該石墨礦體成因類型為沉積變質(zhì)型礦床，并具有后期熱液疊加富集特征。因恢復(fù)原巖為含碳質(zhì)的碎屑巖。可以判定，石墨碳質(zhì)來自于石墨礦緊密共生的碎屑巖，即無機(jī)碳成礦。

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1004-5716(2016)12-0113-03

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新疆溫泉縣博爾塔拉河南岸石墨礦調(diào)查評(píng)價(jià)項(xiàng)目，（項(xiàng)目編號(hào)T14-2-LQ16）資助。

秦彪（1984-），男（漢族），甘肅武威人，助理工程師，現(xiàn)從事礦產(chǎn)調(diào)查評(píng)價(jià)工作。