甘肃省阿克塞县龙尾沟东大鳞片晶质石墨矿地质特征及找矿前景浅析

甘肃省阿克塞县龙尾沟东大鳞片晶质石墨矿地质特征及找矿前景浅析
作者：司豪佳司东泽李文轩马国龙吴义布赵建国贺斌
来源：《西部资源》2023年第04期
［關键词］龙尾沟东；大鳞片；晶质石墨矿；地质特征；找矿前景
晶质石墨作为新兴高性能材料石墨烯的原料，主要用于耐火材料、钢铁工业等领域。

随着现代工业与高新科技的发展，石墨烯产品被大规模广泛应用，如在汽车机械、船舶制造、光纤通信、电缆传输、桥梁房屋建筑、高科技领域等，并逐渐颠覆人类现有的工业结构和生产力布
局，它将逐步减少乃至淘汰钢铁、铜铝等人类现有高耗能大宗商品的生产和消费[1-3]。

近几年在柴达木盆地北缘地区陆续发现了大通沟南山晶质石墨矿床、黄矿山北晶质石墨矿点、龙尾沟东晶质石墨矿点、加尔玛萨依晶质石墨矿床等多个晶质石墨矿床，显现了较好的晶质石墨找矿潜力[4-7]。

1. 概况
龙尾沟东地质工作程度较低，20 世纪70年代之前有地质队在该地区开展了小比例尺的化探扫面工作，后期的勘探工作以铜、金、钨、铌钽等矿种为主，直至2018年开展矿产远景调查工作时新发现龙尾沟东晶质石墨矿、加尔玛萨依晶质石墨矿。

龙尾沟东主要含矿岩石为古元古代达肯大坂岩群一岩组二岩段，由于区域变质作用，该地层大理岩、片岩夹层中常生成晶质石墨，出现（含）石墨片岩及（含）石墨大理岩，成为进一步成矿的矿源层。

区内断裂构造较为发育，断裂构造对矿体的破坏作用较小，为区内石墨的富集提供了稳定的空间。

区内志留纪中酸性侵入岩较发育，志留纪岩浆活动为晶质石墨进一步富集成矿提供了热能，成矿条件良好，找矿潜力较好。

本文鉴于近年来非金属矿产勘探技术方法的不断改进与创新，在矿区地质特征、激电异常、矿（床）点成矿地质特征、矿体找矿标志和成因的综合分析基础上，提出了在龙尾沟东进一步寻找区域变质岩型石墨矿资源具有较好的潜力，为今后在龙尾沟东一带寻找新的石墨矿床提供依据。

2. 矿区地质特征
勘查区位于塔里木板块与柴达木－祁连板块的交接复合部位，以阿尔金近东西－北西西向走滑断裂为界，北为塔里木板块之敦煌地块，南为柴北缘全吉地块，东与中南祁连地块交接，西为红柳沟拉配泉蛇绿混杂岩带。

主体位于柴北缘全吉地块（见图1）。

勘查区成矿地质条件优越，是寻找铜、金、稀有金属以及铅、锌、银、铁、锰、石棉、晶质石墨等矿种的有利区块。

区内及邻区已发现的代表性矿床包括化石沟铜矿、余石山铌钽矿、青砂沟锰矿、余石山西金矿、红柳沟铁矿、红柳沟石棉矿等。

2.1 地层
区内出露的地层主要为古元古代达肯大坂岩群（Pt1D.）和长城纪熬油沟组（Cha）。

达肯大坂岩群为主要的晶质石墨含矿地层，在勘查区大面积出露第一岩组第二岩性段，主要岩石组合为浅灰色硅质大理岩、灰-深灰色角闪黑云斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩、含矽线黑云片岩、黑云石英片岩、黑云斜长变粒岩和斜长角闪岩等。

其含矿岩石组合主要为石墨大理岩、二云母石墨片岩、石墨石英片岩、石墨片岩等。

另外长城纪熬油沟组仅在勘查区东北部出露第一
岩段，岩层呈北西西向展布，主要岩石为灰绿色蚀变安山岩，局部夹变玄武质安山岩和中基性火山角砾岩。

2.2 构造
区内岩石历经多次构造- 岩浆活动，遭受了多次强烈改造，形成复杂的构造形迹，矿区位于几大构造单元交汇部位，构造十分复杂，同时为成矿提供了有利条件。

阿尔金南缘断裂北西-南东向从勘查区北部穿过，隐伏于第四系之下。

全吉地块古元古代达肯大坂岩群中构造面理发育，主要为片理和片麻理，总体走向为北西向，倾向北东，倾角50-70°。

靠近阿尔金断裂，局部片理产状倾向南西，形成片理向斜构造。

勘查区北东长城纪熬油沟组地层总体走向北西，倾向北东。

2.3 变质岩
达肯大坂岩群因时代较老，地层变质程度高，以区域变质作用为主，在断裂带局部叠加有动力变质作用，其变质程度达高绿片岩相-低角闪岩相。

该套地层是勘查区晶质石墨矿的赋矿层位，受区域动力热流变质作用影响形成层状无序的中深变质岩；主要岩石组合有绢云绿泥片岩、绿泥石英片岩、少量黑云石英片岩、大理岩、黑云角闪片岩、斜长角闪片岩、二云石英片岩、十字石二云石英片岩、二云斜长片岩、硅质大理岩、角闪黑云斜长片麻岩、含矽线黑云片岩、黑云斜长变粒岩、含石榴黑云角闪斜长片麻岩、含石榴斜长角闪岩，条带状、眼球状、均质混合岩、花岗质片麻岩等。

另外勘查区被志留纪二长花岗岩岩体侵入，与下元古界达肯大坂岩群一岩组二岩段角闪斜片麻岩地层接触，局部产生接触热力变质作用，主要为硅化、绿泥石化、黑云母化等，沿断层强褐铁矿化、石墨矿化。

2.4 岩浆岩
区内岩浆岩分布广泛且规模较大，出露岩浆岩均为志留纪中酸性岩，侵入岩岩石类型为闪长岩、二长花岗岩。

脉岩零星分布，主要为石英脉、花岗岩脉，大规模的岩浆活动有利于晶质石墨的形成。

①浅灰绿色细粒闪长岩，分布于勘查区东部呈东西向展布。

岩石呈细粒半自形粒状结构，块状构造。

主要矿物成分为：斜长石（中）59%±，普通角闪石10%±，黑云母量微，金属矿物、磷灰石均量微，褐铁矿极微。

②二长花岗岩浅肉灰色，在勘查区东西矿区集中分布，在西区分布有3个小岩体呈岩株状产出，晶质石墨矿在最北边一个岩体南侧产出。

在东区，岩体出露面积较大，呈东西向展布，
矿体产于其北侧边部。

岩体呈细中粒花岗结构，块状构造。

岩石中微粒斜长石48%±、中长石28%±、石英22%±、黑云母2%～3%，另外黝帘石量微、褐帘石个别、金属矿物量微、磷灰石极微。

岩体边部见糜棱岩化现象。

③勘查区花岗岩脉及石英脉发育。

主要分布于勘查区西端，成群分布，走向一般为近东西向，延伸较短。

3. 激电异常特征
3.1 物性参数特征
区内地表采集了物性标本，测定参数特征如下：
（1）石墨矿与围岩极化率相差很大，从岩石极化率参数来看，晶质石墨片岩在整个工区中极化率最高，极化率均值为59.32%，属于工区中的高极化体。

含碳质花岗闪长岩极化率均值为10.21%次于晶质石墨片岩为工区较高极化体。

大理岩、二长花岗岩、花岗闪长岩、闪长岩、蚀变花岗岩、伟晶岩和正长花岗岩都属于低极化体，均值极化率小于3%。

因此，在工区布置激电中体测量和激电测深寻找晶质石墨矿，具备地球物探工作前提条件。

（2）石墨矿与围岩电阻率值相差亦较大，石墨矿的电阻率平均值仅有80Ω·m，其他岩性的电阻率达到几百Ω·m。

由电物性测定结果可见，用激发极化法发现和圈定石墨矿具有良好的物性条件。

3.2 激电异常特征
为了圈定龙尾沟东晶质石墨的边界范围，在龙尾沟东布设10-100线共10条剖面线进行激电中梯测量。

如图2和图3所示，10-100线激电中梯视极化率剖面平面图和10-100线激电中梯视电阻率剖面平面图。

从图2可以看出，整体上工作区南部和北部极化差异比较明显，在138～142点之间为视极化率出现差异的过渡区。

南部工作区视极化率比较高，在5%～12%；北部工作区视极化率较低，低于5%。

在南部视极化率高值区，总的趋势是工作区东面极化率高于工作区西面，并且在10线有向工作区以东延伸的趋势。

由图3整体上工作区60线以西的视电阻率大于工作区60线以东的视极化率，70-100线工作区范围内，视电阻率大部分大于1000Ω▪M，10-60线工作区视电阻率整体在200～800Ω▪M 之间分布。

根据以上工作区视极化率与视电阻率的特征，在激电中梯剖面平面图中推断出F1和F2断裂。

F1断裂在70-100线之间的130点到-140点之间，为北东东走向，出露在工作区内的长度为600m。

F2断裂在10-60线之间的130～138点之间，呈北东西走向，出露在工作区内
的长度为1000m。

可以推测，F1断裂和F2断裂原本为同一条断裂，在60-70线之间后期形成的南北向的断裂，将老断裂断开形成了F1断裂和F2断裂，F1断裂相对F2断裂向南移动。

如图2和图3所示，10-100线激电中梯剖面测量视极化率与视电阻率平面等值线图。

在工作区中共圈定JDS-7、JDS-8、JDS-9和JDS-10四个激电异常。

JDS-7：位于工作区的西南面。

以视极化率为8%的等值线为激电异常的边界，位于90-100线的122～140点的范围内。

异常未封闭，向西面有延伸的趋势。

在工作区内视极化率的极大值为10%，视电阻率的极小值为700Ω▪M，属于低阻高极化激电异常。

异常周边出露的岩石标本为闪长岩和花岗闪长岩，但是闪长岩和花岗闪长岩属于低极化体引不起如此高的激电异常，推测由深部未露头的激电异常体引起。

推测是碳质岩石引起的激电异常，建议地质人员实地考察或进行钻探验证。

JDS-8：为工作区最大的激电异常，位于工作区的东面，以视极化率为10% 的等值线并结合视电阻率为470Ω▪M，圈定出激电异常的范围。

激电异常为带状异常，呈北东东走向，位于10-60线之间的116～144点之间，宽260m，长1000m，并向工作区以东继续延伸。

激电异常极大值视极化率为12%，视电阻率小于270Ω▪M。

属于低阻高极化体。

结合后期激电测深和晶质石墨标本视极化率参数测定的结果，推测该激电异常为晶质石墨矿体引起的激电异常。

JDS-9：位于工作区的西南面，为椭圆状激电异常。

以视极化率为6.5%的等值线为边界，异常位于60-90线之间的100～120点之间。

激电异常中心视极化率为5%，视电阻率为
1867Ω▪M，为高阻中高极化激电异常体。

推测由侵入的花岗闪长岩岩体引起激电异常。

JDS-10：位于工作区的东南面，为两个相邻的椭圆状激电异常组合而成。

以视电阻率为670Ω▪M的等值线为边界，异常位于10-40线之间的100～118点之间。

属于中极化高电阻激电异常。

该激电异常由两个侵入的花岗闪长岩岩体引起。

目前在南侧的JD8 激电异常带北部已揭露石墨矿体，但其对应的视极化率异常是次级异常峰值段，尚不是异常最高地段，而其南部的激电异常比南部的已知矿体地段更为明显，对应的视极化率异常值更高，是视极化率异常的极大值地段。

与北部已知矿体上的异常对比分析，我们认为南部的激电异常带赋存石墨矿的可能性很大，而且其规模应该更大。

3.3 激电测深特征
为了研究露头的晶质石墨和激电中梯激电异常JDS-8联系，以及深度矿体的位置和产状，在40线布置了12个激电测深点。

如上图4所示，40线对称四极激电测深视极化率与视电阻率综合拟断面图。

在激电测深拟断面图中共圈定JDS-8-1和JDS-8-2低阻高极化激电异常。

JDS-8-1：为地面出露的晶质石墨矿体引起的低阻高极化激电异常。

该激电异常由三个珠状低阻高极化异常组合而成。

在7-8号点之间的地表至AB/2等于15m的范围内视极化率范围为4%～6%，视电阻率小于480Ω▪M。

JDS-8-2：位于1-9号点地表以下的AB/2等于25m至地层深部不封闭，并且越向下异常宽度越大。

异常中心位于10号点的AB/2等于150m处，视极化率为10.76%，视电阻率为
30Ω▪M。

JDS-8-2为低阻高极化异常并且趋势向南部深处延伸。

从测深拟断面图视极化率和视电阻率等值线看出，JDS-8-2和DJS-2-1激电异常有延续性。

激电异常性质相同，推断JDS-8-2是晶质石墨矿引起的激电异常。

建议对深部JDS-8-2激电异常进行钻探验证。

4 . 矿床地质特征
4.1 矿体特征
勘查区晶质石墨矿化点产于志留纪二长花岗岩与下元古界达肯大坂岩群一岩组二岩段的外接触带，为变质岩型晶质石墨矿。

矿化带呈北东向展布，矿化宽度20～30 m，矿化长度>1000 m（两端被覆盖），矿化带主要含矿岩石为石墨石英片岩、大理岩和晶质石墨片岩。

矿化带矿层傾向北东，倾角较大，矿体产状为302°～28°∠42°～85°。

矿化体接触带广泛发育硅化、褐铁矿化、孔雀石化和炭化等，分布不均匀，西带可见炭化（晶质石墨）、褐铁矿化、孔雀石化等，次为硅化等；东带主要为炭化（晶质石墨）、硅化，次为褐铁矿化等。

通过槽探工程揭露，新圈定晶质石墨矿体3条，主矿体为C1、C2，C3矿体规模较小（见表1）。

矿体呈北东向展布，含矿岩性为石墨大理岩、石墨片岩，矿体呈层状、似层状产于大理岩、片岩，与岩层产状基本一致，往延伸方向一般较稳定。

（2）石墨矿与围岩电阻率值相差亦较大，石墨矿的电阻率平均值仅有80Ω·m，其他岩性的电阻率达到几百Ω·m。

由电物性测定结果可见，用激发极化法发现和圈定石墨矿具有良好的物性条件。

3.2 激电异常特征
为了圈定龙尾沟东晶质石墨的边界范围，在龙尾沟东布设10-100线共10条剖面线进行激电中梯测量。

如图2和图3所示，10-100线激电中梯视极化率剖面平面图和10-100线激电中梯视电阻率剖面平面图。

从图2可以看出，整体上工作区南部和北部极化差异比较明显，在138～142点之间为视极化率出现差异的过渡区。

南部工作区视极化率比较高，在5%～12%；北部工作区视极化率较低，低于5%。

在南部视极化率高值区，总的趋势是工作区东面极化率高于工作区西面，并且在10线有向工作区以东延伸的趋势。

由图3整体上工作区60线以西的视电阻率大于工作区60线以东的视极化率，70-100线工作区范围内，视电阻率大部分大于1000Ω▪M，10-60线工作区视电阻率整体在200～800Ω▪M 之间分布。

根据以上工作区视极化率与视电阻率的特征，在激电中梯剖面平面图中推断出F1和F2断裂。

F1断裂在70-100线之间的130点到-140点之间，为北东东走向，出露在工作区内的长度为600m。

F2断裂在10-60线之间的130～138点之间，呈北东西走向，出露在工作区内的长度为1000m。

可以推测，F1断裂和F2断裂原本为同一条断裂，在60-70线之间后期形成的南北向的断裂，将老断裂断开形成了F1断裂和F2断裂，F1断裂相对F2断裂向南移动。

如图2和图3所示，10-100线激电中梯剖面测量视极化率与视电阻率平面等值线图。

在工作区中共圈定JDS-7、JDS-8、JDS-9和JDS-10四个激电异常。

JDS-7：位于工作区的西南面。

以视极化率为8%的等值线为激电异常的边界，位于90-100线的122～140点的范围内。

异常未封闭，向西面有延伸的趋势。

在工作区内视极化率的极大值为10%，视电阻率的极小值为700Ω▪M，属于低阻高极化激电异常。

异常周边出露的岩石标本为闪长岩和花岗闪长岩，但是闪长岩和花岗闪长岩属于低极化体引不起如此高的激电异常，推测由深部未露头的激电异常体引起。

推测是碳质岩石引起的激电异常，建议地质人员实地考察或进行钻探验证。

JDS-8：为工作区最大的激电异常，位于工作区的东面，以视极化率为10% 的等值线并结合视电阻率为470Ω▪M，圈定出激电异常的范围。

激电异常为带状异常，呈北东东走向，位于10-60线之间的116～144点之间，宽260m，长1000m，并向工作区以东继续延伸。

激电异常极大值视极化率为12%，视电阻率小于270Ω▪M。

属于低阻高极化体。

结合后期激电测深和晶质石墨标本视极化率参数测定的结果，推测该激电异常为晶质石墨矿体引起的激电异常。

JDS-9：位于工作区的西南面，为椭圆状激电异常。

以视极化率为6.5%的等值线为边界，异常位于60-90线之间的100～120点之间。

激电异常中心视极化率为5%，视電阻率为
1867Ω▪M，为高阻中高极化激电异常体。

推测由侵入的花岗闪长岩岩体引起激电异常。

JDS-10：位于工作区的东南面，为两个相邻的椭圆状激电异常组合而成。

以视电阻率为670Ω▪M的等值线为边界，异常位于10-40线之间的100～118点之间。

属于中极化高电阻激电异常。

该激电异常由两个侵入的花岗闪长岩岩体引起。

目前在南侧的JD8 激电异常带北部已揭露石墨矿体，但其对应的视极化率异常是次级异常峰值段，尚不是异常最高地段，而其南部的激电异常比南部的已知矿体地段更为明显，对应的视极化率异常值更高，是视极化率异常的极大值地段。

与北部已知矿体上的异常对比分析，我们认为南部的激电异常带赋存石墨矿的可能性很大，而且其规模应该更大。

3.3 激电测深特征
为了研究露头的晶质石墨和激电中梯激电异常JDS-8联系，以及深度矿体的位置和产状，在40线布置了12个激电测深点。

如上图4所示，40线对称四极激电测深视极化率与视电阻率综合拟断面图。

在激电测深拟断面图中共圈定JDS-8-1和JDS-8-2低阻高极化激电异常。

JDS-8-1：为地面出露的晶质石墨矿体引起的低阻高极化激电异常。

该激电异常由三个珠状低阻高极化异常组合而成。

在7-8号点之间的地表至AB/2等于15m的范围内视极化率范围为4%～6%，视电阻率小于480Ω▪M。

JDS-8-2：位于1-9号点地表以下的AB/2等于25m至地层深部不封闭，并且越向下异常宽度越大。

异常中心位于10号点的AB/2等于150m处，视极化率为10.76%，视电阻率为
30Ω▪M。

JDS-8-2为低阻高极化异常并且趋势向南部深处延伸。

从测深拟断面图视极化率和视电阻率等值线看出，JDS-8-2和DJS-2-1激电异常有延续性。

激电异常性质相同，推断JDS-8-2是晶质石墨矿引起的激电异常。

建议对深部JDS-8-2激电异常进行钻探验证。

4 . 矿床地质特征
4.1 矿体特征
勘查区晶质石墨矿化点产于志留纪二长花岗岩与下元古界达肯大坂岩群一岩组二岩段的外接触带，为变质岩型晶质石墨矿。

矿化带呈北东向展布，矿化宽度20～30 m，矿化长度>1000 m（两端被覆盖），矿化带主要含矿岩石为石墨石英片岩、大理岩和晶质石墨片岩。

矿化带矿层倾向北东，倾角较大，矿体产状为302°～28°∠42°～85°。

矿化体接触带广泛发育硅化、褐铁矿化、孔雀石化和炭化等，分布不均匀，西带可见炭化（晶质石墨）、褐铁矿化、孔雀石化等，次为硅化等；东带主要为炭化（晶质石墨）、硅化，次为褐铁矿化等。

通过槽探工程揭露，新圈定晶质石墨矿体3条，主矿体为C1、C2，C3矿体规模较小（见表1）。

矿体呈北东向展布，含矿岩性为石墨大理岩、石墨片岩，矿体呈层状、似层状产于大理岩、片岩，与岩层产状基本一致，往延伸方向一般较稳定。