| 甘肃鹰咀山地区晶质石墨矿成矿模式及找矿预测模型
刘力，陈刚，陈彦文
(中国建筑材料工业地质勘查中心甘肃总队 甘肃 天水 741000)
摘要：甘肃鹰咀山地区良好的晶质石墨成矿地质条件，区内晶质石墨矿成矿经历了沉积成岩、区域变质作用、混合岩化或热接触变质三个阶段，通过分析该区成矿地质体、成矿构造、成矿作用，建立了本区地质找矿和物探综合信息“三位一体”晶质石墨矿找矿预测模型，为该区的石墨找矿突破打下了良好的基础。
关键词：晶质石墨;成矿模式;找矿预测模型
甘肃鹰咀山地区近年来发现了多处石墨矿，成为甘肃省晶质石墨找矿新的突破点，通过对该区开展晶质石墨找矿评价工作，在总结区内晶质石墨成矿条件的基础上，建立该区晶质石墨矿成矿模式，并开展晶质石墨矿找矿预测，为该区晶质石墨找矿突破打下了良好的基础。
1 成矿地质背景
鹰咀山地区大地构造位置处于塔里木板块-塔里木盆地(克拉通) - 敦煌地块-敦煌基底杂岩南部，位于古亚洲成矿域-塔里木成矿省-敦煌成矿带-多坝沟-玉门成矿亚带上，属于大陆造山带、地块与区域变质作用有关的蓝晶石、红柱石、石墨、菱镁矿、铁矿、铜矿成矿系列，中祁连山与古元古代区域变质作用有关的石墨、菱镁矿矿床成矿亚系列[1]。
区内出露地层主要为古元古代-新太古代敦煌岩群，其中赋矿岩层为二岩组，岩性为二云石英片岩、黑云斜长片麻岩、局部石墨斜长片麻岩、夹有大理岩、斜长角闪岩。该地层为一套斜长角闪岩-黑云斜长变粒岩建造。其原岩建造为砂泥质-碳酸盐岩(基性火山岩)建造，原岩碳质较丰富，为晶质石墨矿床的形成提供了物质来源。
区内构造运动强烈，褶皱形态复杂，断裂发育，从红柳峡到榆林河沿岸，广泛出露古元古代-新太古代敦煌岩群二岩组地层，构成敦煌复背斜的南翼。
区内岩浆岩有早古生代寒武-奥陶纪花岗闪长岩和二长花岗岩，这些侵入岩为晶质石墨晶体的进一步生长变大提供了主要热源。
区内地层属于塔里木陆块变质域-敦煌陆块古元古-新太古代变质区-敦煌基底古元古-新太古代变质地带。经历了多期构造叠加和置换，在角闪岩相区域变质作用基础上叠加了热接触变质作用而形成的一套成层无序的变质程度极不均一的复杂变质岩系。
2 矿体特征
鹰咀山地区的白石头沟、梧桐沟、掉石沟、白台沟、干沟等地均已发现有晶质石墨矿体，均赋存于古元古代-新太古代敦煌岩群二岩组中。矿体受沉积变质作用控制，产状与围岩完全一致，总体上呈似层状或透镜状产出，具层控特征。区内已圈定矿体42条，矿体长20～1600m，平均厚度1.76～45.46m，平均固定碳含量2.68～11.87%[2-3]。
3 成矿模式
鹰咀山地区晶质石墨矿成矿可分为三个阶段(图1)：
⑴沉积成岩阶段：古元古代-新太古代敦煌陆块活动大陆边缘环境中富集发育的生物有机质经分解、泥炭化并固结沉积到砂泥质-碳酸盐岩地层。
⑵区域变质作用阶段：敦煌基底的隆起，沉积地层发生强烈的褶皱及断裂，普遍遭受区域变质作用，使得原泥质类岩石、碳酸盐类岩组成矿物重结晶生长变大或生成新的矿物，并伴随强烈片理化、碎裂化;同时原岩中的有机碳质随之结晶石墨化，并且沿片理、裂隙运移、富集。
⑶混合岩化或热接触变质阶段[4]：混合岩化过程中发生石墨的重结晶作用，使石墨的片径增大。上地壳的中、酸性深源岩浆岩以岩株形式大量侵入基底地层，同时带来大量的热源以及对围岩产生极大的压力;受高温、高压的影响，围岩基底地层产生热接触变质作用，石墨晶体进一步重结晶生长变大，形成晶质石墨矿床。
图1 鹰咀山石墨矿成矿模式图
1-灰岩;2-泥岩;3-砂岩;4-白云质灰岩;5-大理岩;6-云母斜长片麻岩;
7-上覆盖层;8-花岗闪长岩;9-混合岩;10-石墨矿体
4.1预测要素分析
⑴成矿地质体
甘肃省肃北县鹰咀山一带晶质石墨矿为区域变质型矿床，石墨矿完全受地层分布控制，即成矿地质体为古元古代-新太古代敦煌岩群二岩组。
⑵控矿构造
甘肃省肃北县鹰咀山一带石墨矿赋存于敦煌复背斜的南翼，区内发育的断裂和褶皱促使了石墨矿形态的改造，控制了多个矿体的分布。后期古生代花岗岩和闪长岩的侵入，为石墨晶体提供了热源，促进了其进一步生长。
⑶成矿作用特征
敦煌岩群二岩组建造为砂泥质-碳酸盐岩(基性火山岩)建造，原岩碳质较丰富，受到区域变质作用，形成了一套成层无序的变质程度极不均一的复杂变质岩系。岩石类型复杂多样，尤以长英质岩类分布较广。长英质岩类中富含的有机质在长期和复杂的区域变质作用和热接触变质作用的影响下，炭质运移富集、结晶生长形成鳞片状晶质石墨矿床。
4.2预测要素分类
将预测要素划分为三类：必要、重要、次要。
必要:指在预测时必不可少的要素。重要：在预测工作中可以据此确定预测区的具体空间范围，预测资源量，但并不决定预测区能否存在的要素。次要：对划分预测区类别有一定作用，能增加预测区可信度，但不能据此估算资源量、确定空间范围。
综上，归纳总结区内预测要素，并根据重要性程度将预测要素划分为必要、重要、次要三类，形成预测要素一览表(表1)。
表1 鹰咀山石墨矿预测要素一览表
| 预测要素 |
描述内容 |
预测要素分类 |
| 成矿地质背景 |
大地构造位置 |
塔里木板块-塔里木盆地(克拉通)- 敦煌地块-敦煌基底杂岩 |
次要 |
| 区域成矿带 |
古亚洲成矿域(I-1)- 塔里木成矿省 (Ⅱ-4)- 敦煌成矿带（Ⅲ-15）-多坝沟-玉门成矿亚带（Ⅳ-15④） |
次要 |
| 成矿时代 |
古元古代 |
必要 |
| 成矿环境 |
岛弧或活动大陆边缘 |
重要 |
| 沉积相 |
滨浅海相 |
重要 |
| 主攻矿种 |
晶质石墨 |
必要 |
| 成矿地质体 |
古元古代-新太古代敦煌岩群二岩组 |
必要 |
| 含矿岩性组合 |
石墨斜长片麻岩、含石墨斜长片麻岩 |
必要 |
| 原岩建造 |
砂泥质-碳酸盐岩（基性火山岩）建造 |
必要 |
| 控矿构造 |
敦煌复背斜的南翼 |
重要 |
| 成矿作用特征标志 |
变质作用 |
区域变质作用、混合岩化作用、热接触变质作用 |
重要 |
| 岩浆作用 |
岩浆活动为石墨晶体的进一步生长变大提供了主要热源 |
重要 |
| 围岩蚀变 |
碳酸盐岩化、褐铁矿化 |
次要 |
| 找矿遗迹 |
地表露头 |
重要 |
| 地球物理特征 |
石墨相对围岩具有明显的低阻高极化率异常特征 |
必要 |
4.3找矿预测模型
找矿预测模型是在分析甘肃省肃北县鹰咀山一带晶质石墨矿成矿地质体(古元古代-新太古代敦煌岩群二岩组)、成矿构造(敦煌复背斜的南翼)、成矿作用(区域变质作用)基础上，建立本区地质找矿和物探综合信息“三位一体”晶质石墨矿找矿预测模型[5]，以剖面图形式表示预测要素内容及相关关系，重点开展预测要素分析。根据甘肃省肃北县鹰咀山一带晶质石墨矿成矿要素和综合信息分析，确定了该区有效的物探标志为低阻高级化率异常，形成了以地质和地球物理为主的预测模型(图2)。
图2 鹰咀山石墨矿找矿预测模型
1-石英片岩;2-大理岩;3-含石墨大理岩;4-石墨斜长片麻岩;5-斜长角闪片岩;
6-二长花岗岩;7-石墨矿体;8-视电阻率;9-视极化率
5 结束语
甘肃鹰咀山地区石墨矿成矿地质条件优越，通过建立该区的石墨矿成矿模式，是对区内石墨成矿规律的升华。进一步建立该区晶质石墨矿“三位一体”找矿预测模型，对后期开展同类地区晶质石墨找矿具有积极的指引作用，以期取得更好的找矿效果和更大的找矿成果。
参考文献：
[1] 张新虎,汤中立,刘建宏,任丰寿,赵延庆. 2007,甘肃省矿床成矿系列研究[J]. 甘肃地质,16(4):1-15.
[2] 刘力,陈刚,赵文博,任少龙,刘天柱,周通. 2018, 甘肃省肃北县白石头沟-掉石沟一带晶质石墨矿预查报告[R]. 9-22.
[3] 陈彦文,刘力,陈刚,罗小红,沈作刚,朱振旺. 2019, 甘肃省肃北县鹰咀山一带石墨矿调查评价报告[R].54-96.
[4] 梁明宏,张伯祥,梁国冰,丁仨平.2017,甘肃的混合岩及混合岩化作用初探[J]. 甘肃地质,26(1):8-16.
[5] 叶天竺,吕志成,庞振山,张德会,刘士毅等.2014, 勘查区找矿预测理论与方法(总论)[M]. 北京:地质出版社,335-343.
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