四川省巴中地区石墨成矿地质条件研究及成矿预测

高瑞祥， 高显忠， 杜金锐， 陈海军， 王文玉， 廖 海， 毛 艺

（1.中国建筑材料工业地质勘查中心四川总队，四川 成都 610052；2．四川省矿产资源储量评审中心，四川 成都 610045）

1 概述

石墨是战略性新兴产业矿产，是宝贵的新材料资源，具有特殊的分子结构，具有耐高温、抗腐蚀及热震、强度大、韧性好、自润滑强度高、导热导电性能等特有的物化性能，广泛应用于冶金、石油、化工、机械、轻工、核工业、国防、军工、航天等领域，是当今高新技术发展必不可少的非金属材料。

巴中地区是四川省重要的石墨矿产区，在四川省矿产资源总体规划(2016～2020年)中已纳入国家级能源资源基地、国家级石墨矿开采规划区，现已查明的资源储量居全省第二位，目前累计查明资源储量8 625.84万t，石墨矿物资源量685.0万t，主要分布在南江县区域，集中出露于坪河、杨坝等乡镇，上两、关坝、麻柳、桥亭等区域也有分布，预测潜在的石墨矿物总资源量＞1 000万t。

巴中石墨矿床成因类型为沉积变质改造型，矿床经历了沉积成岩、区域变质及叠加接触变质三个阶段。成矿受地层层位控制，富集程度、形态、规模受岩浆岩和构造的影响。石墨矿赋存于中—新元古界火地垭群麻窝子组和上两组层位中，总体呈北东—南西向展布，石墨含矿建造为镁质大理岩—碳质粉砂质板岩或(隐爆角砾)石墨片岩、黑云母钙质片岩—镁质大理岩变质建造，代表性矿床为“米仓山式”南江坪河石墨矿、沉积变质改造型南江尖山石墨矿床。

2 成矿地质背景

巴中市处于秦岭成矿带南麓，区内较老的元古界地层、岩浆岩、变质岩分布广泛，吕梁期和燕山期造山运动使区内褶皱和裂隙发育，为石墨成矿提供了良好的成矿地质条件，丰富的元古界大理岩为石墨成矿提供了物质来源，岩浆岩活动及大型造山运动为石墨成矿提供了热源和水源。该区域具有优越的石墨成矿地质背景和条件，找矿潜力巨大，勘查开发前景广阔。

2.1 大地构造位置及成矿环境

巴中地区在大地构造上归属于扬子地块。米仓山推覆隆起带的水磨—关坝逆冲叠瓦带和米仓山南缘滑脱带的坪河—杨坝基底凸起是巴中南江境域石墨矿的重要成矿部位。南江境域石墨成矿赋集区北以旺苍水磨—南江关坝断裂为界，南以大河坝—竹坝脆韧性逆断层及盖层与基底角度不整合接触面为界。基底构造线以近东西向或北东向展布，发育水磨—关坝逆冲叠瓦带和坪河—杨坝基底凸起，前者长约34km，宽≤5.5km，后者呈断块式隆升透镜体形态出露地表，它们主要由褶皱基底麻窝子组、上两组和晋宁、澄江期岩浆岩组成。

2.2 地层条件

石墨成矿区出露地层主要为中—新元古界火地垭群，为褶皱基底。上覆地层主要为古生界震旦、寒武、奥陶系。火地垭群为石墨矿的赋矿层位，主要岩性为石榴黑云片岩、红柱石、黑云石英片岩、黑云千枚岩、千枚岩、绢云千枚岩、千片岩、变砾状杂砂岩、大理岩、石墨片岩等，自下而上划分上两组、麻窝子组，具有工业意义的石墨矿主要赋存在火地垭群麻窝子组二段中，是该区域寻找石墨的含矿层位。

2.3 构造条件

该区域属秦祁昆成矿域(Ⅰ级)秦岭—大别成矿省(Ⅱ级)南秦岭成矿带(Ⅲ级)之秦巴成矿带，位于国家级重要成矿带之秦岭成矿带边缘之鹰咀岩—关坝构造区上两复背斜构造带。吕梁运动形成褶皱结晶基底，后期燕山运动形成强烈褶皱、基底断块抬升，使本区沉积岩相、建造发生变迁，形成构造破碎带，提供石墨运移通道和容矿空间，促进了该区域石墨的富集成矿。

2.4 岩浆岩

本区域内岩浆岩体较发育，主要为吕梁期的二、三、四时期的产物，呈岩基、岩株、岩脉侵位元古界火地垭群变质岩中，沉积不整合于震旦纪地层之下。岩浆的活动提供了热源，石墨矿为原岩沉积变质经后期热液多次叠加改造、富集而成，成矿具有多类型、多期次的特点，使矿体呈透镜状、似层状或囊状，一个矿床中一般有多个矿体。

2.5 变质作用

巴中石墨矿主要分布在川北扬子地块北缘的大型剪切—挤压断裂带中，属于川北南江变质地带，成矿作用与晚元古期裂谷型区域低温动力热流(核部)变质作用密切相关，变质相为高绿片岩相—低(中)角闪岩相，石墨矿主要产于斜长角闪岩—(隐爆角砾)石墨片岩—镁质大理岩变质建造中。变质作用促进了石墨鳞片大小的变化，部分由土状经变质作用形成了晶质石墨，变质作用的强烈与石墨鳞片大小呈正相关，多期变质作用叠加影响较明显，混合岩化作用使得石墨鳞片发生重结晶作用，石墨鳞片片径加大，矿石富化。

3 典型矿床地质特征

3.1 南江县坪河石墨矿

坪河石墨矿体主要赋存于麻窝子组上部地层，石墨矿类型分为石墨片岩、石墨大理岩、含石墨大理岩三种，其中石墨片岩为主要矿石类型，发现大小不等的石墨片岩体30余个。石墨片径以0.01～0.001mm的细鳞片为主，属晶质石墨与隐晶质石墨的混合类型。石墨矿体固定碳含量一般4.58%～19.76%，最高达43.29%，全矿区平均固定碳含量13.50%，提交石墨矿石资源量521.84万t，矿物量70.23万t。

3.2 南江县尖山石墨矿

尖山石墨矿赋存于麻窝子组地层的白云岩、白云大理岩内，岩层走向近东西，倾向330～350°，倾角40～60°；赋矿岩石为白云岩和白云大理岩内的角砾岩，矿体与角砾岩产状基本一致，石墨多沿角砾面或岩石裂隙分布，有时角砾岩普遍石墨化，在挤压带有时形成石墨片岩、石墨角砾岩。

矿石中的碳主要是以石墨的形式产出，其次以碳酸盐矿物的形式存在，另有少量的碳为有机碳；矿石中的金属矿物整体含量较低，主要为黄铁矿，其次为少量的赤铁矿。矿石中矿物主要为石墨、白云石、石英、白云母等矿物。

区内发现大小不等的12个含矿带(或矿体)，其中规模较大并据化学资料圈定的工业矿体5个，其固定碳含量5.35%～7.85%，矿石类型为石墨矿化角砾岩型，按照边界品位2.5%，最低平均工业品位3%圈矿，全矿区查明提交石墨矿石资源量(331)+(332)+(333)8 012.0万t，石墨矿物资源量613.0万t，为特大型矿床。全矿区固定碳平均含量7.65%，石墨矿以中—细粒晶质鳞片状石墨为主，其中大鳞片占21.65%，中—细粒占59.78%。

4 区域成矿条件研究

4.1 地质环境

(1) 成矿时代：中、晚元古代(800～1 000Ma)。

(2) 成矿层位：火地垭群麻窝子组第二段，严格受地层层位制约。

(3) 岩石类型：与成矿有关的岩性为白云(质)大理岩、斜长角闪岩、(隐爆角砾)石墨片岩、石墨化片岩、碳质粉砂质板岩、黑云母钙质片岩。

(4) 原岩建造：碳质粘土岩—泥质岩及粉砂岩—火山岩—镁质碳酸盐岩建造。

(5) 构造背景：晋宁晚期，古秦岭大洋岩石圈板块向米仓山古陆俯冲，构成古秦岭大洋南缘海沟、古扬子板块北缘汉南岛弧、米仓山弧后盆地的沟—弧—盆板块边缘构造格局。

(6) 成矿环境：米仓山弧后盆地强烈坳陷，沉积了麻窝子组碎屑岩、碳酸盐岩含多层沉积砾石及火山岩喷发环境，后经两期区域动力变形及热变质，与板块俯冲有关的寨坡钙碱性中酸性侵入岩侵位，岩浆热液叠加在变质碳酸盐岩及碳质粘土岩、碎屑岩上，岩浆热力持续稳定，即有热力作用和交代混合作用，使分散的有机碳迁移集中，形成石墨矿。变质程度达高绿片岩相—低(中)角闪岩相。

4.2 矿床特征

地层较老，主要为元古界火地垭群麻窝子、上两组；构造发育，构造破碎带较多，节理裂隙较发育；岩浆岩较发育，为吕梁期(多期侵入)，岩浆岩种类较多(闪长岩、花岗岩、正长岩及混合类型)；具有区域变质作用的产物，有千枚岩类和大理岩；沿断裂中发育动力变质岩，主要为碎裂岩和角砾岩。

各矿点石墨矿多为晶质鳞片石墨，少数为晶质鳞片石墨与隐晶质石墨的混合类型。因此该区域的地层、地质构造和变质作用等地质条件均有利于石墨矿的形成，从而推断南江县区域内为石墨矿成矿带，在该区域内具有进一步寻找石墨矿的前景。

5 巴中石墨矿成矿远景预测

据大地构造单元，区域构造、地化背景、含矿地层、矿石成因类型、矿产分布及已有典型矿床的分析，研究区可划分两个成矿远景区。

(1) 成矿条件最有利区，在南江坪河何家坝—杨坝尖山一带：①坪河石墨矿床北东—南西两侧的王家坪—青龙寨及何家坝，都见麻窝子组二段夹石墨矿源层，在何家坝具有找到中型矿床潜力；②尖山石墨矿床北东—南西吴家湾、玉石梁、桂花园及磨坊寨等地，麻窝子组二段内都夹石墨矿源层，在吴家湾具有找到大型矿床的潜力。

(2) 成矿条件比较有利区，在上两新生—关坝周家沟一带，有已知矿点、矿化点出露的资源潜力地区，关坝断裂与竹坝断裂间和西清基底凸起、九湾子叠瓦带构造区块内麻窝子组二段中含石墨矿源层；麻窝子组与钙碱性及中酸性、酸性侵入岩接触带为找石墨矿的远景区域，区内的庙坪有找到大型矿床的潜力。

6 结论

巴中南江境域具有良好石墨矿成矿地质条件及找矿前景，已发现及开采的石墨矿均产于麻窝子组二段，在中(高)级区域变质基础上叠加热力作用及交代混合作用变质是石墨矿成矿的必要条件，褶皱构造转折端和核部是重要的成矿部位及赋矿空间。

本次划定的坪河何家坝—尖山和上两新生—关坝周家沟两个成矿远景区，具备必要的石墨矿成矿条件，并有已知矿床探明及开发，外围部分已开展地质调查及物探工作，预测潜在的石墨矿物总资源量＞1 000万t，具有较好的找矿资源潜力远景。