白家全，郭道军，凌亚军，田小林，蒋先忠

攀枝花石墨矿成矿地质规律及成矿模型初探

白家全，郭道军，凌亚军，田小林，蒋先忠

（四川省地质矿产勘查开发局一0六地质队，成都 611130）

攀枝花地区地处扬子陆块西缘，大地构造位置位于上扬子古陆块康滇前陆逆冲带之康滇基底断隆带中段。通过对区域成矿地质背景、晶质石墨矿成矿地质条件及典型矿床地质特征等研究，初步探讨区内石墨矿的成矿规律及成矿模式，并提出找矿模型。研究结果表明：晶质石墨矿成矿时代主要集中于古元古界和中新元古界，赋矿地层为元古代康定岩群冷竹关组、中元古代盐边群渔门组和中元古代会理群天宝山组；成矿过程可分成四个阶段：沉积、区域变质、构造应力作用和混合岩化。

攀枝花地区；晶质石墨矿；成矿规律；成矿模式

石墨广泛应用于冶金、机械、航空、航天、电子信息、新能源汽车等领域，已成为高新技术领域中的重要原料（颜玲亚等，2018）。石墨是我国重要的非金属矿产资源（李林等，2006），晶质石墨是四川省的优势矿种，2016年我国将晶质石墨列入战略性矿产目录。近年来在攀枝花地区晶质石墨矿找矿取得较大突破，截止2018年底攀枝花地区现已查明的晶质石墨矿占四川省石墨矿资源量的76.9%，占全国晶质石墨资源量的14.1%。目前，在盐边古弧前盆地Cu-Ni-Pb-Zn-石墨成矿亚带（Ⅲ-76-②）已查明了中坝石墨矿、田坪石墨矿、三大湾石墨矿、新生石墨矿、茅坪石墨矿、大箐沟石墨矿、辣子哨石墨矿，都为大型、特大型矿床。显示该成矿带巨大的晶质石墨矿找矿潜力。

攀枝花地区晶质石墨矿产以分布集中、集群出现为特点，本文以区域地质构造、区域成矿学理论为指导（叶天竺等，2014），以攀枝花地区开展的基础地质和矿产勘查成果为依据，从矿床地质特征方面入手，选择中坝石墨矿、田坪石墨矿作为典型矿床开展研究，分析矿床的成矿过程、总结石墨矿成矿规律，建立成矿模型，提出找矿模式，对该成矿带同类矿床的研究和勘查具有重要指导意义。

1 区域地质背景

研究区地处扬子陆块西缘，大地构造位置位于上扬子古陆块（V-2）康滇前陆逆冲带（I1-3）之康滇基底断隆带（I1-3-2）中段（四川省地质矿产局，1991）（图1），地质构造演化历史漫长，地层发育较为齐全，从古元古代的扬子陆块结晶基底、中、新元古代褶皱基底到震旦系—第四系地层均有不同程度出露，构成了攀枝花地区的沉积发展记录。攀枝花矿集区石墨矿赋存在古元古代康定岩群冷竹关岩组、中元古代盐边群渔门组和会理群天宝山组地层中。

2 典型矿床地质特征

2.1 仁和区中坝石墨矿床

2.1.1 矿区地质特征

（1）地层及含矿岩系

矿区出露的地层主要为古元古代康定岩群冷竹关组（Pt1），其次为新近系昔格达组（N2）。

含矿岩系为古元古代康定岩群冷竹关组的一套中深变质岩系，岩性为白云母（绢云母）石英片岩、二云母石英片岩、石英片岩、二云母片岩等。走向北东50°～60°，倾向南东，倾角65°～80°，走向延长2 595m，宽125～1 086m，为一单斜层构造，四周为混合花岗岩，含矿岩系呈残留体出现（四川省地质矿产局一0六地质队，1990）（图2）。

图2 中坝石墨矿区地质简图（据杨励行等，1990年）

含矿岩系按岩石组合和石墨含量的多少，可分为上部、中部及下部（图3）。

①上部：主要由二云母石英片岩、黑云母石英片岩组成，少许黑云母斜长片岩，中夹绢云（白云）石英片岩。黑云母含量高，达15%～40%，绢云母含量15%～30%，石英含量偏低为15%～55%。从上至下黑云母含量逐渐减少，石英含量增多。出现的变质矿物有：上部含矽线石、红柱石，下部含石榴石、矽线石、红柱石等。石墨矿化弱，仅形成小的石墨矿透镜体，矿体分散，连续性差。

②中部：岩石类型以白云母（绢云母）石英片岩为主，夹二云母石英片岩。矿物组分中最明显的变化是黑云母减少，含量一般1%～5%，最大不超过10%；石英及白云母（绢云母）含量增多，白云母（绢云母）含量一般为20%～35%，石英含量60%～70%；石墨矿物含量明显的增多，普遍为4%～15%，最高可达37.76%，集中形成工业矿体。

③下部：主要岩性为二云母片岩、二云母石英片岩、黑云母石英片岩，上部夹含石墨白云母石英片岩。黑云母含量较高，一般10%～20%，石英含量低一般30%～60%，出现红柱石、矽线石等变质矿物。石墨含量总体比较低，形成透镜状及薄层状石墨矿体。

图3 中坝石墨矿岩矿综合柱状图

（2）矿区构造

矿区含矿岩系位于大田背斜的北西翼，总的构造形式为单斜构造，呈残留体分布于混合花岗岩中。

矿区内纳拉箐断裂由矿区南西部通过，为规模较大的逆断层。矿区断层发育有三组：北东、南北向和东西向。北东向为走向断层有明显的断层面和挤压带，压劈理和挤压片理及断层泥，糜棱岩发育，有后期基性岩脉贯入，常造成矿体重复，属压扭性。南北向和东西向断层，有较宽的断裂破碎带，断面时隐时现，含矿岩层常有错动，断距较小，属张扭性断层。

表1 中坝石墨矿矿体特征表

（3）矿区岩浆岩

矿区岩浆岩主要为晋宁期混合花岗岩，次为斜长角闪岩，少量脉岩类。

（4）矿区变质作用

矿区位于康定-攀枝花变质区内，主要变质作用为区域动热变质作用、区域动力变质作用及退变质作用。

2.1.2 矿床地质特征

（1）矿体特征

矿体主要集中赋存于含矿岩系中部，彼此平行重叠产出，矿体呈层状或似层状，沿走向、倾向、倾角都与含矿岩系产状一致。矿区内具一定规模的矿体共有6个，由下至上一次编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ矿体。Ⅰ—Ⅳ矿体规模较大，Ⅴ和Ⅵ矿体规模较小、矿化差而未统计（表1）。

（2）矿石特征

矿石结构：矿石主要结构较单一，占90%以上者为鳞片粒状变晶结构，也见有少量的中—细粒齿状镶嵌变晶结构、筛状变晶结构、斑状变晶结构、交代假象结构、交代缝合线结构。

矿石构造：90%以上的矿石构造为片状构造，绝大多数表内矿石为此构造，也见片麻状构造、条带状构造及褶纹构造。

矿石矿物为石墨，脉石矿物主要为石英、云母（主要为白云母和绢云母，少量黑云母），含量占90%左右，少量和微量矿物有长石、磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、毒砂、磷灰石、黝帘石、斜黝帘石、镁电气石、石榴石、红柱石、矽线石、镁铁闪石、榍石、锆石、绿泥石、葡萄石、方解石、粘土等矿物。

矿区共测定石墨粒度300余件，其中+100目石墨占比9.10%～96.0%，平均占比53.30%，矿区为大鳞片为主的晶质石墨矿。

2.2 盐边县田坪石墨矿床

2.2.1 矿区地质特征

（1）地层及含矿岩系

矿区出露的地层主要为中元古代盐边群渔门组（Pt2）（图4），主要岩性为绿泥绢云板岩、碳质板岩夹凝灰粉砂质板岩、钙质粉砂质板岩、含凝灰质硅质板岩、绢云母千枚岩，云母石英片岩等（四省地矿局一0六地质队，2016）。田坪石墨矿赋存于该组上部的云母石英千枚岩中（图5）。

（2）矿区构造

矿区矿区构造简单，无影响矿层的断裂构造，矿区褶皱构造为荒田复式背斜的东端，属单斜层状构造，产状155°～180°∠33°～64°，受构造褶皱影响，区内地层见小型褶皱，轴向多为近东西向，由于规模较小，对矿层影响小。

（3）矿区岩浆岩

矿区出露的岩浆岩主要岩性为中～细粒闪长岩，其出露于矿区南东部位，与变质地层呈侵入接触关系，接触面倾向南或南东，倾角55°～85°，一般倾角70°左右，其展布方向为北东东-南西西。该岩浆岩不仅侵入于变质岩地层之中，还吞蚀俘虏了变质岩。在岩体边部多见变质岩的俘虏体。同时，接触带一般都有数米以上宽的混合岩带。

（4）矿区变质作用

矿区主要变质作用为区域动力变质作用，其次为混合岩化重熔及各阶段岩浆接触变质作用。

表2 田坪石墨矿矿体特征表

2.2.2 矿床地质特征

（1）矿体特征

勘查区圈定3个矿体（编号Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ），属于微细粒晶质石晶石墨矿，具体特征见表2。

（2）矿石特征

矿石结构：矿石主要以显微鳞片状变晶结构及它形粒状变晶结构为主，另含有包含结构、柱粒变晶结构、胶状结构。

矿石构造：矿石构造主要为千枚状构造和条带状构造。

矿石矿物主要为石墨、绢云母（含钒），脉石矿物主要为石英、高岭石、绿泥石和少量斜长石。

矿石中石墨呈显微鳞片状，少数片状，主要与绢云母、石英等相互包裹或镶嵌状连生，部分定向分布，部分无序分布，粒度多数＜0.05mm，少数在0.1～0.3mm之间，属细鳞片晶质石墨矿。

3 成矿规律及成矿模式初探

3.1 成矿时代

石墨矿床系富含有机质沉积地层受变质作用形成，是由沉积地质作用和变质地质作用共同作用的结果，其成矿时代包括含碳地层的沉积时代和变质时代（白建科等，2017）。

国内主要的晶质石墨矿床绝大部分产于前震旦系变质岩中(李金林，2019)。攀枝花地区石墨矿主要形成于两个时段，分别为：古元古界，据盐边同德角闪二辉斜长片麻岩全岩Pb-Pb等时线年龄为2957±304Ma（袁海华，1985）等；据米易幅1∶5万区调报告，在米易垭口地区构造期前垭口单元侵入动热变质岩，其中的辉石K-Ar年龄值为1961Ma，同位素年龄20～29亿年。中新元古界，据1∶5万盐边幅锆石样品测试，有岩浆锆石和变质锆石，获得年龄数据平均年龄为（823±17）Ma（MSWD =7），该年龄可能为晋宁期的变质年龄，而荒田组玄武岩的成岩年龄应为950Ma左右，同位素年龄8～10亿年。

图4 田坪石墨矿区地质简图（据程文琪等，2016年）

3.2 空间分布规律

石墨矿多赋存于前震旦系变质岩系中，具有固定的含矿层位。攀枝花沉积变质型晶质石墨矿含矿地层主要有古元古代康定岩群冷竹关组、中元古代盐边群渔门组和中元古代会理群天宝山组沉积变质岩。

以白云（绢云）母石英片岩为主含矿岩系，石墨矿片径大，矿石品质好；绢云板岩、绢云千枚岩、凝灰质千枚岩等含矿岩系，石墨矿片径小，常为微细鳞片，矿石品质次之。

3.3 成矿物质来源

大多学者对区域变质型石墨矿进行碳氧同位素组成分析，得出的结论认为石墨成矿物质来源主要沉积地层中的有机碳，少数由碳酸盐岩变质形成（李超等，2015）。攀枝花地区含矿岩系原岩主要为一套含碳质陆源碎屑建造，含有大量的生物有机质，提供了原岩中的碳质，是石墨矿的主要成矿物质来源。石墨矿的形成与原岩中碳含量的多少有直接关系，当原岩中碳含量丰富时，有利于石墨矿的形成。

3.4 成矿模式

攀枝花石墨矿成矿过程可分成四个阶段：即沉积、区域变质、构造应力作用和混合岩化，具体成矿模式见图6。

沉积阶段：石墨矿床的形成主要是沉积地层富含有大量有机质，并且发生较为强烈的变质作用，区域变质型石墨矿床分布规律明显，主要分布在古老地台、地块周缘(李超等，2015)。经古陆风化形成的含碳质粘土质细碎屑物，被水携带至岛弧、弧后盆地浅海还原环境沉积成含碳泥质岩和含碳砂泥岩沉积。

区域变质：①构成康定群的原岩为泥质岩类及中-酸性火山岩。该地层在吕梁运动中遭受强烈变质，发生矿物组合变质的同时，也发生了强烈的变形作用。该套变质岩经受了三个世代的变形，第一世代变形与主期低压动力热流变质作用,经过变质变形后出现片理化，致使变质岩形成透入性片理/片麻理，片理/片麻理大体平直，原岩为沉积岩为主的冷竹关组地层，片理方向与层理面大体一致，该变形特征形是区域动力热流变质主期形成的，构造线走向NE，为本套变质岩最重要的变形事件，该期变质变形作用形成了石墨矿；第二世代变形，由于SN向的强烈挤压，形成一系列轴向EW向褶皱构造，展示了强烈的挤压形成紧闭褶皱、揉皱，为晋宁期造山作用的结果，造就了石墨矿的就位—东西向褶皱两翼并伴随石墨矿进一步变富、鳞片变大。第三世代变形中由于剪切作用形成韧性剪切带，原有面理被强烈构造置换，剪切带走向北东，伴生有无劈理片褶及矿物拉伸线理。第一世代及第二世代的叠加变形造成了片（麻）理方向及糜棱面理方向的变位，并共同塑造了结晶基底的构造格架。②构成盐边群及会理群的原岩泥质沉积-基性火山喷发沉积，经晋宁期的区域动力变质作用形成低压相系变质岩，变质程度变绿片岩相，含碳泥质岩或含碳砂泥岩变质形成含石墨板岩、含石墨片岩和石墨矿（四川省地矿局一0六地质队，2019）。

图5 田坪石墨矿综合柱状图

构造应力作用：由于受强烈的构造挤压，区内地层产生复式褶皱，并在褶皱轴部产生压性或压扭性断裂，沿断裂产生挤压破碎带，使岩石强烈片理化、糜棱岩化，使矿源层中已变质的石墨重结晶，并使矿物作定向排列。在多期次构造运动中，由于所处构造部位和岩石类型不同，如主干构造与派生构造，脆性岩石与塑性岩石之间的差异，必然造成构造运动热能及构造应力的明显差异，一方面使岩石强烈破碎，破坏前震旦系地层或破坏石墨矿体；另一方面后期东西向应力使前震旦系地层或石墨矿体形成南北向“背形”和“向形”，部分石墨沿围岩应力而成形态彭大缩小。

图6 石墨矿成矿模式（据马源等，2019年）

混合岩化：晋宁期岩浆岩侵入发生混合岩化作用，引起康定群、盐边群及会理群部份发生重熔而产生混合岩化，熔浆上侵形成如大田石英闪长岩、同德闪长岩、关刀山闪长岩、水路乡石英闪长岩等岩体。由于该期区域变质和混合岩化作用，促成石墨鳞片加长变大。混合岩化作用使含石墨地层多被重熔，部份成为“残留体”或位于侵入岩的外接触带上，中坝典型矿床就是晋宁期花岗岩中的一个“残留体”，田坪典型矿床则位于晋宁期闪长岩的外接触带上。

3.5 找矿模型

图7 攀枝花地区古—中元古代含碳砂泥质岩建造环境示意图

图8 攀枝花石墨矿成矿模式综合剖面示意图

图9 攀枝花沉积变质型石墨矿找矿预模型图

攀枝花石墨矿为区域变质作用的产物，矿体位于特定的层位。成矿作用主要是区域变质作用，赋存位置受东西向构造带控制，就位形式受南北向“向形、背形”控制（四川省地矿局一0六地质队，2019）。据此，根据成矿地质体、成矿构造与成矿结构面、成矿作用特征构建攀枝花沉积变质型石墨矿找矿预测地质模型。“三位一体”要素表3，沉积建造环境示意图（图7）、成矿模式综合剖面示意图（图8）。根据攀枝花石墨矿成矿地质体、成矿构造与成矿结构面和成矿作用特征，构建攀枝花沉积变质型石墨矿找矿预模型图（图9）。

表3 沉积变质型石墨矿“三位一体”要素表

4 结论

（1）攀枝花地区石墨矿床属于区域变质型石墨矿，受变质作用与混合岩化作用双重因素的影响。

（2）石墨矿成矿时代主要集中于古元古界和中新元古界，赋矿地层为古元古代康定岩群冷竹关组、中元古代盐边群渔门组和中元古代会理群天宝山组。

（3）攀枝花地区石墨矿含矿岩系原岩主要为一套含碳质陆源碎屑建造，含有大量的生物有机质，提供了原岩中的碳质，是石墨矿的主要成矿物质来源。经过长期复杂的构造活动、岩浆作用、变质作用，变质作用决定并促进了晶质石墨矿的富集成矿、控制了矿体的形态，岩浆岩及混合岩化使石墨再富集、石墨鳞片再增大。

（4）攀枝花地区石墨矿成矿过程可分成四个阶段：沉积、区域变质、构造应力作用和混合岩化。

（5）攀枝花地区区域变质作用强烈、有利成矿构造发育、成矿物质来源较丰富，成矿作用类型多样，成矿地质条件优越，具有良好的石墨矿找矿潜力。

颜玲亚，高树学，陈正国，焦丽香，孙莉，刘艳飞，周雯．2018．中国石墨矿成矿特征及成矿带划分[J]．中国地质，45(3)，421-440．

李林，解立发．2006．自然电场法在晶质石墨资源勘查中的应用[J]．中国非金属矿工业导刊，(01)：57-60．

叶天竺，吕志成，庞振山，张德会，刘士毅，王全明，刘家军，程志中，李超岭，肖克炎，甄世民，杜泽忠，陈正乐．2014．勘查区找矿预测理论与方法[M]．北京：地质出版社．

四川省地质矿产局．1991．四川省区域地质志[M]．成都：四川地质出版社．

四川省地质矿产局一0六地质队．1990．四川省攀枝花市中坝石墨矿区详查地质报告[R]．

四川省地质矿产勘查开发局一0六地质队．2016．四川省盐边县田坪石墨矿详查报告[R]．

白建科，陈隽璐，彭素霞．2017．新疆石墨资源特征及成矿规律[J]．地质学报，91 (12)：2828-2840．

李金林．2019．攀枝花中坝乡天宝山石墨矿床地质特征及找矿标志[J]．四川省地质学报，39（3）：403-406．

李超，王登红，赵鸿，裴浩翔，李欣尉，周利敏，杜安道，屈文俊．2015．中国石墨矿成矿规律概要[J]．矿床地质，（6）：1223-1236．

四川省地质矿产勘查开发局一0六地质队．2019．攀枝花市石墨矿集区成矿规律与地物综合找矿方法有效性研究[R]．

A Preliminary Study of Metallogenic Regularities and Metallogenic Model of Crystalline Graphite Deposits in Panzhihua

BAI Jia-quan GUO Dao-jun LING Ya-jun TIAN Xiao-lin JIANG Xian-zhong

(The 106th Geological Team, BGEEMRSP, Chengdu 611130)

Panzhihua region lies in the middle section of the Kangdian basement uplift-faulted zone of the Kangdian foreland thrust belt. Crystalline graphite deposits in the Panzhihua region occur in the Lengzhuguan Formation of the Proterozoic Kangding Group, the Yumen Formation of the Middle Proterozoic Yanbian Group and the Tianbaoshan Formation of the Middle Proterozoic Huili Group. The ore-formation underwent sedimentation, regional metamorphism, tectonic stress action and migmatization. This paper has a discussion on regional geological background, ore-forming geological condition and geological features of the crystalline graphite deposits. A metallogenic model and a prospecting model are established for the crystalline graphite deposits.

Panzhihua region; crystalline graphite deposit; metallogenic regularity; metallogenic model

P612

A

1006-0995（2021）03-0398-08

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.03.009

2020-09-30

四川省地矿局科技计划项目资助

白家全（1967-），男，本科，高级工程师，从事矿产地质调查

郭道军（1970-），男，硕士，高级工程师，从事区域地质调查及矿产地质调查