金雨沉積變質(zhì)型石墨礦床成礦特征及勘查方法初析

萬平益，王光洪，周 勇，邱仁軒，鄭曉旭

(四川省冶金地質(zhì)勘查局 六0五大隊，彭山 620860)

0 引言

金雨石墨礦區(qū)位于揚子成礦省(Ⅱ-15)-康滇斷隆Fe-Cu-V-Ti-Ni-Sn-Pb-Zn-Au-Pt稀土-石棉成礦帶(Ⅲ-76)上攀西裂谷帶Fe-V-Ti-Pt-Cu-Pb-Zn-稀土- Au-Sn成礦亞帶(Ⅲ-76-①)和鹽邊古弧前盆地Cu-Ni- Pb-Zn-石墨成礦亞帶(Ⅲ-76-②)內(nèi)，區(qū)域礦產(chǎn)呈北西一南東向帶狀分布。在下元古界河口群大營山組地層(Pt1dy)中形成沉積變質(zhì)型石墨礦[1-3]。

前人在該區(qū)開展了不同比例尺的地物化工作，大致查明了區(qū)內(nèi)地層、構(gòu)造、巖漿巖的分布及其特點，圈定了具有一定找礦意義的物探異常，通過對部分異常的檢查，發(fā)現(xiàn)了中壩、三大灣、田坪、茅坪礦床以及多處礦(化)點及礦化線索。

由于金雨石墨礦區(qū)中部地區(qū)被新近系昔格達組覆蓋，且覆蓋較厚，含礦巖層露頭基本未出露，常規(guī)大比例尺地質(zhì)填圖、探槽施工等傳統(tǒng)地質(zhì)方法無法施展，找礦效果極差。以物探為主的組合方法是這種特殊地區(qū)找礦的首選方法，通過筆者綜合研究，總結(jié)出一套針對類似地區(qū)尋找沉積變質(zhì)型石墨礦行之有效的技術(shù)方法，希望該組合技術(shù)方法對地質(zhì)勘查工作者有所啟發(fā)。

1 礦區(qū)地質(zhì)

礦區(qū)出露地層除局部有震旦系燈影組(Zbd)、觀音組(Zbg)和新近系昔格達組(N2x)地層外，主要為下元古界河口群大營山組地層(Pt1dy)，其中上段(Pt1dy2)為石墨礦的主要含礦層位，賦礦巖石主要為白云母(絹云母)石英巖、黑云母石英片巖、二云母石英片巖，二云母片巖。該套地層遭受后期多期次構(gòu)造運動及巖漿活動的改造，呈帶狀或殘留體狀，大致呈南西-北東向分布于礦區(qū)的西南部及東北部，礦區(qū)石墨礦富集在混合程度高的混合巖-混合花崗巖所包圍的混合巖化變質(zhì)巖或殘留體中。

圖1 金雨礦區(qū)綜合平面簡圖

礦區(qū)構(gòu)造較發(fā)育，蓋層多呈微傾斜至水平狀產(chǎn)出?；椎臉?gòu)造形態(tài)總體為一傾向北北西的單斜構(gòu)造，傾角多為緩-中等，但次級褶皺發(fā)育，并出現(xiàn)不同方向和不同規(guī)模的斷裂和擠壓滑動面。礦區(qū)巖漿巖活動十分強烈，主要為晉寧期的花崗巖(γ2)、石英閃長巖(δο2)，以及一系列沿裂隙、斷層貫入的基性、中酸性巖脈。

2 礦床特征

2.1 礦帶特征

礦區(qū)已發(fā)現(xiàn)2條石墨礦(化)帶(圖1)，位于下元古界河口群大營山組上段(Pt1dy2)花崗巖與片麻巖的混合巖中，其長度分別為5 km、1.6 km,寬分別為0.4 km、1.3 km,礦帶傾向北西，傾角為35°～60°。

2.2 礦體特征

礦區(qū)礦體主要分布在礦區(qū)的西南部江邊坡和東北部摩坡佐一帶，其中江邊坡礦段圈定了3個石墨礦體，摩坡佐礦段圈定了8個石墨礦體。

1)I礦帶：共圈定石墨礦體3個，礦體呈透鏡狀、似層狀產(chǎn)出。礦體長度為100 m ～3 950 m，厚度為5.62 m～17.14 m，固定碳平均品位為3.71%～4.26%。其中主礦體：I-1號礦體長為3 950 m，平均厚度為8.13 m，固定碳平均品位為4.03%，礦體產(chǎn)狀為295°-357°∠38°-61°；I-2號礦體長為646 m，平均厚度為5.62 m，固定碳平均品位為3.71%，礦體產(chǎn)狀為315°-332°∠35°-58°。

表1 金雨礦區(qū)石墨礦石與圍巖化學(xué)成分分析結(jié)果表

2)II礦帶：共圈定石墨礦體8個，礦體呈透鏡狀、似層狀產(chǎn)出。礦體長為100 m～916 m，厚度為1.73 m～11.87 m，固定碳平均品位為5.25%～8.99%。其中主礦體：Ⅱ-1號礦體長為916 m，平均厚度為3.79 m，固定碳平均品位為5.25%，礦體產(chǎn)狀為310°-344°∠41°-60°；Ⅱ-7號礦體長為550 m，平均厚度為9.85 m，固定碳平均品位為5.99%，礦體產(chǎn)狀為320°∠55°。

2.3 礦石特征

礦區(qū)石墨礦礦石類型主要為混合巖化石墨石英片巖型礦石與石墨片巖型礦石兩種，以前者為主，后者次之。礦石中石墨礦物結(jié)構(gòu)主要為鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，構(gòu)造主要為塊狀構(gòu)造，礦區(qū)石墨礦石工業(yè)類型屬于晶質(zhì)(鱗片狀)石墨礦礦石。

3 礦床地球化學(xué)特征

區(qū)域提交的1∶200 000水系沉積物測量報告中，未發(fā)現(xiàn)與石墨礦化有關(guān)的水系沉積物異常。

礦區(qū)礦石主量元素與圍巖存在明顯的差異 (表1)，石墨礦石中MgO、CaO、Al2O3、Na2O、P2O5、Fe2O3和FeO含量總體偏低，可能反映了礦石形成過程中陸源碎屑沉積組分較多，受混合巖化作用明顯。

4 礦床形成機制及礦床成因

經(jīng)過綜合研究，金雨石墨礦的形成經(jīng)歷了太古界古陸風(fēng)化形成的含碳質(zhì)粘土質(zhì)細碎屑物，被水?dāng)y帶至淺海沉積成碳質(zhì)粘土質(zhì)粉砂～細砂巖(淺海相碎屑沉積階段)，沉積時限24億～29億年。區(qū)內(nèi)受區(qū)域變質(zhì)作用疊加動力變質(zhì)作用，變質(zhì)程度最高達角閃巖相，含碳的部份變質(zhì)形成碳質(zhì)片巖或石墨石英片巖，變質(zhì)時限17億～19億年。在康滇地軸基底斷隆帶上表現(xiàn)特別明顯，引起康定巖群、河口群、會理群部份地層發(fā)生重熔，形成熔漿上侵，在其邊緣為混合花崗巖，時限>17億年。由于該期區(qū)域變質(zhì)和混合巖化作用，促成石墨鱗片加長變大，形成具工業(yè)利用的晶質(zhì)石墨礦床。含石墨地層多被重熔，金雨石墨礦就形成于花崗巖與片麻巖的混合巖中。

經(jīng)過對礦區(qū)成礦地質(zhì)條件綜合研究分析，金雨石墨礦床具有以下成礦特征：

1)該礦床產(chǎn)于下元古界河口群大營山組地層中，其變質(zhì)程度較深，屬中～深變質(zhì)相，混合巖化強烈。

2)含礦母巖主要是云母石英片巖，片麻巖和混合巖。巖石礦物成分簡單，主要由石墨(4%～15%)、白云母和絹云母(10%～30%)、黑云母(2%～10%)、石英(60%～70%)等組成。含礦母巖之原巖是含碳泥質(zhì)砂巖，局部夾粉砂質(zhì)頁巖，它是有一定成熟度的沉積巖，經(jīng)區(qū)域變質(zhì)成為云母石英片巖、石墨礦體。

表2 巖(礦)石標(biāo)本電參數(shù)統(tǒng)計表

3)含礦母巖和石墨礦石具有較清晰的片狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造，這種構(gòu)造反映了原巖沉積時的層理構(gòu)造。

4)石墨礦體的空間分布完全受含礦巖層制約，礦體形態(tài)產(chǎn)狀與含礦巖層一致。礦體內(nèi)石墨含量變化不大，石墨鱗片大小較均勻，反映了礦體的碳質(zhì)與含礦母巖的物質(zhì)沉積的同時性和均勻性，以及結(jié)晶(變質(zhì))環(huán)境基本相同的特點。

5)礦石中石墨、云母、石英呈交互相間定向排列，石墨晶體自形程度高于石英，又沿石英粒間分布，不受石英邊界限制，說明了石墨、石英同時結(jié)晶的結(jié)果。

6)石墨礦與晉寧期巖漿巖產(chǎn)出關(guān)系密切。已竣工的鉆孔中均有閃長巖分布，雖然巖漿巖對礦床、礦體乃至礦石起破壞作用，但對成礦也起到了積極作用，補充了成礦階段所需的熱力。

綜上所述，金雨石墨礦床屬于典型的沉積變質(zhì)型石墨礦床。

5 地球物理特征及找礦模型

經(jīng)過對測區(qū)進行自然電場法梯度測量統(tǒng)計可知，全區(qū)自然電位梯度較低，正極值為8.0 mV/m，負極值為-8.44 mV/m，考慮誤差以±2.0 mV/m為限，異常點數(shù)為132個，占測區(qū)有效物理點的3.5%。由此可見，本區(qū)自然電位梯度變化不明顯，不易形成強烈的梯度異常，這與本區(qū)巖(礦)石電參數(shù)特征一致。從自然電場法梯度測量成果可見，已圈定的異常多呈串珠狀，其走向主要呈南西-北東向展布。測區(qū)異常主要分布于其西南部的江邊坡礦段和東北部的摩坡佐礦段。與礦區(qū)地形地質(zhì)圖對比分析發(fā)現(xiàn)：異常主要分布于礦體出露位置及淺覆蓋區(qū)，新近系昔格達組覆蓋區(qū)域幾乎無異常顯示。根據(jù)實測物探數(shù)據(jù)、物性測量結(jié)果 (表2)，并結(jié)合已有地質(zhì)資料，在測區(qū)共圈定自然電位梯度異常4處，編號分別為ZD1、ZD2、ZD3和ZD4(圖1)。其中ZD1、ZD4異常區(qū)地表已有一定規(guī)模的礦體產(chǎn)出，為礦致異常，因地勢條件因素限制，導(dǎo)致異常未控制完全，其正梯度極值為6.08 mV/m，負梯度極值為-5.71 mV/m。礦體傾向北，傾角較平緩，礦體連續(xù)且其厚度穩(wěn)定。礦區(qū)石墨礦出露地段具有自然電位異常強度較高、視電阻率低的異常特征，據(jù)此通過自然電場法圈定了異常區(qū)[4]。

通過地表TC0101揭露、深部ZK0101鉆孔驗證，控制Ⅰ-1號礦體傾斜延深290 m；通過地表TC1401揭露、ZK1401鉆孔驗證，控制Ⅰ-1號礦體傾斜延深450 m。由此證實了ZD1異常沿礦體傾斜延深已超過450 m，也證實了該異常是I-1號礦體的自然電場特征響應(yīng)的結(jié)果，驗證了礦體深部延深較大，礦石品位較高，礦層具有一定的變化，說明物探工作是本區(qū)有效的勘查手段，成果是可靠的，有利于建立礦區(qū)石墨礦勘查從地表-深部的找礦模型(圖2)，即地表通過自然電場法圈定異常區(qū)，槽探工程揭露地表礦(化)體，采用音頻大地電磁測深圈定深部異常區(qū)，再通過鉆探工程驗證異常，從而達到尋找石墨礦的目的。通過對礦區(qū)建立石墨礦找礦模型，這對礦區(qū)中部覆蓋區(qū)及其他類似地區(qū)地質(zhì)找礦具有一定的參考作用。

通過工作，本次自然電場法梯度測量工作共圈定異常4個，其中ZD1、ZD4異常經(jīng)過驗證為礦致異常；ZD2、ZD3異常可能與石墨礦(化)體有關(guān)。充分說明石墨的化學(xué)性穩(wěn)定，使得近于地表的石墨都是比較完整的，因而能產(chǎn)生很強的自然電場，所以用自電法進行晶質(zhì)石墨資源勘查，方法理論依據(jù)充分、物理前提明顯[5]。自然電場測量對隱伏石墨礦體有明顯的效果，負電位異常延伸范圍與石墨礦化帶的分布吻合較好[6]。通過音頻大地電磁測深，大致了解了重點異常區(qū)內(nèi)的地層結(jié)構(gòu)、構(gòu)造情況和石墨礦(化)體的深部延伸形態(tài)，為深部工程(如鉆探工程等)布置提供了可靠的物探依據(jù)。測區(qū)物探異常顯示，礦區(qū)具有較好的尋找石墨礦的遠景。

圖2 P14號勘查線AMT反演成果圖

6 找礦標(biāo)志

金雨礦床賦存于下元古界河口群大營山組上段第三巖性段中的石墨石英片巖中，屬沉積變質(zhì)礦床，受層位控制，該層位較穩(wěn)定，層厚在58 m～113 m之間，礦體多富集于大營山組上段第三巖性段上、下部，故該套含礦層可作為直接找礦標(biāo)志；區(qū)域變質(zhì)和混合巖化作用，使巖石中的礦物產(chǎn)生重結(jié)晶、重新排列組合，其中的碳質(zhì)變成晶質(zhì)石墨，其片徑加大，在適當(dāng)?shù)膶游缓筒课桓患晒I(yè)礦體。當(dāng)混合巖化強度中等時，巖石中長英質(zhì)脈體不多，而含礦層中石墨保留較多，鱗片增大，對成礦極為有利，故可將此現(xiàn)象作為找礦標(biāo)志。

7 勘查方法初析

礦區(qū)以尋找石墨礦為主要目的，根據(jù)其特性，未使用磁法測量。主要賦礦層位是下元古界河口群大營山組上段第三巖性段中的石墨石英片巖。石墨礦具有低電阻率、超高極化率、高密度特征，與圍巖物性差異明顯；石墨礦與其他巖礦石有明顯自然電位差異，這說明自然電場技術(shù)中自然電位測量能夠滿足在本測區(qū)開展石墨礦勘探的地球物理前提條件[5]。

石墨礦在空間分布上與自電電位梯度異常具有一定的相關(guān)性，地質(zhì)和物探為直接找礦手段，對找礦具有直接的指導(dǎo)意義。地質(zhì)測量和激電測量是該類礦床最佳的勘查工作方法組合，其具體流程如下：

1)確定找礦靶區(qū)：根據(jù)地質(zhì)背景、成礦條件等，開展1∶10 000面積性自電電位法測量，圈定自電電位異常范圍；根據(jù)異常特征，并結(jié)合地質(zhì)工作成果，初步判斷異常性質(zhì)，推斷具有較好找礦前景的異常，對有利成礦地段開展1∶10 000激電剖面，初步圈定礦體可能的分布范圍。

2)圈定石墨礦體：選擇有利地段進行音頻大地電磁測深工作，并根據(jù)剖面測量成果，進行反演計算，作出定量解釋，選擇有利部位地表施工槽探工程進行揭露控制，施工鉆探工程進行深部驗證，并根據(jù)樣品分析結(jié)果,按照石墨礦地質(zhì)勘查規(guī)范圈定石墨礦體[8]。

經(jīng)過實踐證明，在礦區(qū)中部有利成礦地段，由于地表被新近系昔格達組覆蓋較厚，往往顯示其自電異常較弱，且在此段無法通過槽探或淺井(坑)工程進行控制，此時利用激電中梯測深較大的特點，使用激電中梯測深工作方法，能有效地測出石墨礦(化)物探異常強度，從而有的放矢地布設(shè)鉆探工程，達到節(jié)約勘查成本、提高工作效率的目的。

由此可見，在礦區(qū)有利成礦地段利用地質(zhì)+物探組合勘查方法，是能夠有效解決覆蓋較厚地區(qū)通過常規(guī)地質(zhì)勘查方法無法見到明顯找礦效果的最有效的勘查組合手段，其運用提高了找礦效率和成功率，達到了較為經(jīng)濟地尋找沉積變質(zhì)型石墨礦的目的，能縮短類似沉積變質(zhì)型石墨礦的勘查周期。

致謝:

在本論文撰寫過程中，得到了四川省冶金地質(zhì)勘查局六0五大隊隊長吳方見、四川省冶金地質(zhì)勘查局原地礦處處長周存中等同志大力支持，作者在此表示衷心地感謝！