張北縣義哈德一帶石墨礦地質(zhì)特征及找礦標(biāo)志

王 廣

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心河北總隊，河北 保定 071051）

?

張北縣義哈德一帶
石墨礦地質(zhì)特征及找礦標(biāo)志

王 廣

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心河北總隊，河北 保定 071051）

【摘 要】張家口地區(qū)位于華北板塊、西伯利亞板塊和太平洋板塊三大板塊相互作用的三角地帶。由于處于特殊的構(gòu)造地理位置，張家口地區(qū)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多處典型的非金屬礦床，然而非金屬礦床的研究相對較少，本文研究的張北縣義哈德石墨礦以“河北省張家口地區(qū)石墨礦資源調(diào)查評價”項目為依托，通過野外地質(zhì)調(diào)查及室內(nèi)綜合整理查明該石墨礦體賦存于紅旗營子群第二巖組地層中，主要含礦巖性為變粒巖、黑云斜長片麻巖等，成礦物質(zhì)來源于原巖建造中的碳質(zhì)，研究區(qū)內(nèi)石墨礦體是在區(qū)域變質(zhì)作用的高溫高壓環(huán)境作用下形成鱗片狀石墨礦物，經(jīng)后期混合巖化作用進(jìn)一步富集成礦。

【關(guān)鍵詞】石墨礦；地質(zhì)特征；礦床成因；張家口

1 區(qū)域地質(zhì)背景

張家口地區(qū)位于華北板塊、西伯利亞板塊和太平洋板塊相互作用的特殊三角地帶，在長期的地質(zhì)演化過程中，古亞洲洋俯沖消減及西伯利亞板塊、太平洋板塊與華北板塊碰撞、松弛過程中，該地區(qū)形成以北西向、北東向和近東西向的3條主干斷裂帶在空間上交叉的構(gòu)造格局（見圖1）［1］。

圖1　張家口地區(qū)構(gòu)造地質(zhì)簡圖

尚義—懷安斷裂帶為北西向主體構(gòu)造，由數(shù)條北西西向斷裂帶組成，易明初等［2］認(rèn)為其活動時期從新近紀(jì)延續(xù)到第四紀(jì)，中晚更新世活動最激烈，沿斷裂帶有基性巖漿噴發(fā)。壩下地區(qū)以北東向斷裂為主，斷裂多為傾向正斷層，進(jìn)而為斷陷盆地的形成提供構(gòu)造條件。而張家口地區(qū)則以近東西向尚義—赤城主體斷裂為界，包括兩個Ⅱ級構(gòu)造單元，斷裂以北為內(nèi)蒙地軸，地殼厚度約40km，南部為燕山凹陷帶，地殼厚度變化大，一般為35～40km，盆地區(qū)薄，山區(qū)較厚［3］。北部出露地層主要為古元古代紅旗營子群變質(zhì)結(jié)晶基底，以缺失中新元古代—古生代沉積蓋層為特征，在漫長地質(zhì)演化過程中長期處于裸露狀態(tài)，燕山期火山巖最為發(fā)育，非金屬礦床成因與之有密切聯(lián)系。南部出露地層為太古宙桑干群變質(zhì)結(jié)晶基底，巖性為一套具有麻粒巖相變質(zhì)特征的片麻巖—麻粒巖巖系；沉積蓋層為中新元古代古濱海相碳酸鹽巖蓋層。張家口地區(qū)燕山期活動頻繁，侵入巖分布廣泛，巖性以中酸性為主，玄武巖主要分布在張北、尚義、萬全、崇禮縣鏡內(nèi)，形成時間為古近紀(jì)—新近紀(jì)。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)主要出露地層為太古界紅旗營子群第二巖組，此類巖石比較簡單，主要巖石類型有黑云變粒巖、淺粒巖、長石石英巖及大理巖。其中黑云變粒巖分布最廣，淺粒巖次之。礦區(qū)多被新生界第四系所覆蓋（圖2）。變粒巖和片麻巖中可見石墨礦化，該層為石墨礦含礦地層，經(jīng)取樣分析礦石固定碳含量3.03%～3.96%。礦區(qū)北部和南部被大面積的第四系沖洪積砂礫石和湖積所覆蓋。

圖2　義哈德石墨礦地質(zhì)簡圖

2.2 火山巖

礦區(qū)南部零星出露中新世玄武巖，巖性主要為橄欖拉斑玄武巖和堿性玄武巖，K-Ar年齡測定結(jié)果表明，此期玄武巖為24.52～14.11Ma［4］。

礦區(qū)東部分布晚侏羅世張家口組火山巖，巖性主要為流紋質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r，巖石由晶屑、塑性巖屑、細(xì)小火山塵組成。晶屑為鉀長石、角閃石和極少量黑云母。塑性巖屑呈條帶狀、餅狀，兩端略具撕裂，大小1.5～2mm不等，發(fā)生較強(qiáng)的脫?；?，核部具霏細(xì)脫玻結(jié)構(gòu)，為微粒的長石和石英，邊緣見長英質(zhì)礦物垂直邊界生長，具梳狀脫玻結(jié)構(gòu)。部分塑性巖屑具不均勻粘土化。 細(xì)小火山塵多發(fā)生脫玻重結(jié)晶為微晶長石和石英，粒徑＜0.03mm。韋忠良等［5］通過采集張家口組中部巖石206U/238U確定張家口組的年代為（143.0±3.7）～（136.1±1.4）Ma。

2.3 侵入巖

本礦區(qū)僅見一條石英巖脈，位于黃花腦包山東南，走向50°，延伸長度越150m。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體的形態(tài)和產(chǎn)狀

礦區(qū)內(nèi)石墨礦體主要賦存在紅旗營子群第二巖組地層之中，礦體呈條帶狀分布在義哈德村附近，礦體走向為58°，延伸長度約1.2km，礦體寬約300m。礦體隨地層產(chǎn)狀呈層狀、透鏡狀、條帶狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀一直，傾向北西，傾角為35～55°。礦體主要賦存在太古界紅旗營子群第二巖組石墨（含石墨）變粒巖及少量石墨（含石墨）黑云斜長片麻巖、石墨（含石墨）角閃斜長片麻巖中，并受地層層位控制，屬層控型石墨礦。鉆孔編號HZK-1，鉆孔傾角75.42°，鉆孔方位角136°，孔深359.3m，孔內(nèi)取樣62件。 鉆孔內(nèi)樣品固定碳分析結(jié)果顯示，固定碳含量≥2.5%的樣品22件，21件樣品達(dá)到邊界品位，代表孔深65.4～86.4m，連續(xù)21m［6］，因此，該層石墨礦體厚度較大，義哈德石墨礦找礦前景巨大。

3.2 礦石的成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦區(qū)的礦石礦物為石墨（3%～10%）（圖3），礦石發(fā)生褐鐵礦化，沿裂隙呈染狀分布。石墨為黑灰色，呈鱗片狀、少許呈土狀，大小0.25～1mm不等，與黑云母一起呈定向排列，局部富集呈條帶狀、條紋狀，礦石類型為石墨變粒巖型。石墨質(zhì)軟，有油膩感，可污手。

圖3　石墨礦體手標(biāo)本

礦石結(jié)構(gòu)為片狀粒狀變晶結(jié)構(gòu)、變余碎斑結(jié)構(gòu)，局部為碎裂結(jié)構(gòu)（圖4A、B）。礦石構(gòu)造為片麻狀構(gòu)造、塑性流動構(gòu)造、土狀構(gòu)造和塊狀構(gòu)造。

圖4-A　片狀粒狀變晶結(jié)構(gòu)

圖4-B　粒狀片狀變晶結(jié)構(gòu)

3.3 石墨化學(xué)成分特征

石墨礦固定碳含量一般為2.57%～4.57%，平均品位3.81%。通過對石墨礦石進(jìn)行多元素分析及組合分析，SiO2含量58.36%～64.44%、A12O3含量11.02%～12.50%、Fe2O3含量7.18%～9.57%。

4 礦床成因及找礦標(biāo)志

4.1 礦床成因

礦區(qū)地處華北板塊北緣，屬于我國重要的石墨成礦帶阿拉善隆起—華北板塊北緣西段石墨成礦帶的東部，該成礦帶中石墨礦賦存于前寒武紀(jì)片麻巖、變粒巖中，石墨礦片徑較大、易選，是我國優(yōu)質(zhì)的石墨成礦帶。

礦區(qū)及周邊晶質(zhì)石墨礦主要是石墨片麻巖型、石墨變粒巖型，石墨片麻巖、石墨變粒巖賦存于太古界中深變質(zhì)巖系中。這類巖系內(nèi)尚含有大理巖、黑云母片麻巖及輝石變粒巖等巖層，一般具較清晰的片麻理，其產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致。所以這類礦床之生成是因為原生的沉積巖中富含有碳質(zhì)層，且經(jīng)過劇烈的區(qū)域變質(zhì)作用，使碳質(zhì)氧化溢出，結(jié)晶而成晶質(zhì)鱗片石墨。石墨沿片理面有集中趨勢，石墨是區(qū)域變質(zhì)而成的，成礦物質(zhì)來源于原巖建造中的碳質(zhì)。經(jīng)對原巖進(jìn)行恢復(fù)，區(qū)內(nèi)巖石多為富含有碳質(zhì)的泥質(zhì)或粘土質(zhì)沉積巖，它們在區(qū)域變質(zhì)作用的高溫高壓環(huán)境下，形成鱗片狀石墨礦物，經(jīng)后期混合巖化作用進(jìn)一步富集成礦。

4.2 找礦標(biāo)志

（1）通過對義哈德石墨礦體野外觀測，石墨礦主要賦存地層為淺海沉積變質(zhì)巖系，本礦區(qū)石墨礦帶呈條帶狀展布，地表礦石風(fēng)化成土狀。含礦巖石為變粒巖、黑云斜長片麻巖，因此變粒巖及黑云斜長片麻巖可以作為石墨礦直接找礦標(biāo)志。

（2）本區(qū)石墨礦體沿張家口組火山巖呈帶狀產(chǎn)出，推測紅旗營子群第二巖組與張家口組火山巖間有可能在地質(zhì)演化過程中，通過混合巖化作用有利于石墨礦富集成礦，接觸帶附近變質(zhì)系地層可作為找礦突破口。

（3）石墨是良好的導(dǎo)體，利用石墨礦特殊的低阻高極化的特性，運(yùn)用物探方法與地質(zhì)勘探相結(jié)合，可進(jìn)一步為石墨礦的勘查起到重要的指導(dǎo)作用。

【參考文獻(xiàn)】

［1］李隨民，崔美娟，魏明輝，等.張家口地區(qū)礦化元素異常信息提取與集成［J］.中國地質(zhì)，2013，40（6）：1925-1934.

［2］易明初，李曉.燕山地區(qū)喜馬拉雅運(yùn)動及現(xiàn)今地殼穩(wěn)定性研究［M］.北京：北京地震出版社，1991.

［3］郝躍生.張家口地區(qū)礦活動構(gòu)造及遙感解譯及地殼穩(wěn)定性研究［J］.工程勘察，2010（S1）：161-165.

［4］王慧芬，戴童漠，范嗣昆，等.張家口漢諾壩玄武巖K-Ar年齡計時［J］.地球化學(xué)，1985（3）：206-215.

［5］韋忠良，張宏，柳小明，等.張家口地區(qū)張家口組火山巖的LAICP-MS測年及其地質(zhì)意義［J］.自然科學(xué)進(jìn)展，2008，10（5）：503-530.

［6］丁子健.物探方法在石墨找礦中的應(yīng)用［J］.中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊，2015（4）：26-33.

【中圖分類號】P619.252

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】1007-9386（2016）02-0043-03

【收稿日期】2015-11-03