內(nèi)蒙古自治區(qū)烏拉特中旗新忽熱一帶晶質(zhì)石墨礦成礦地質(zhì)條件及找礦潛力分析

馬德清

摘要：內(nèi)蒙古自治區(qū)烏拉特中旗新忽熱一帶晶質(zhì)石墨礦床，大地構(gòu)造位置屬華北地臺北緣，內(nèi)蒙古渣爾泰山與白云鄂博臺緣坳陷帶南西疊加部位，區(qū)域出露地層主要為太古宇烏拉山（巖）群。烏拉山（巖）群原巖以富鋁的高粘土質(zhì)砂巖、含有機(jī)質(zhì)粘土巖，碳酸鹽巖夾部分中基性-中酸性火山巖。礦區(qū)內(nèi)僅出露烏拉山（巖）群淺色片麻巖組，疊加構(gòu)造強(qiáng)烈，礦產(chǎn)較為豐富。本次工作獲得查明資源量（122b+333）晶質(zhì)石墨礦，平均固定碳含量7.67%，礦物量200萬噸，礦石量3496萬噸。還有推測（3347）礦物量合計達(dá)1000萬噸，合計礦石量13492萬噸，平均固定碳含量4.67%，屬于超大型晶質(zhì)石墨礦床。本次工作大致查明了礦體規(guī)模、產(chǎn)狀及礦石質(zhì)量，總結(jié)了礦區(qū)內(nèi)晶質(zhì)石墨礦的成礦地質(zhì)條件，分析了本區(qū)域找礦潛力，達(dá)到了本次工作目的。

關(guān)鍵詞：晶質(zhì)石墨礦；烏拉特中旗新忽熱一帶；礦床地質(zhì)特征；找礦潛力分析

前言

本次工作主要在勘查證范圍內(nèi)尋找晶質(zhì)石墨礦體，并對其開發(fā)前景作出合理評價，在勘查證范圍內(nèi)礦化較好地段投入1：10000激電測量、1：2000地質(zhì)填圖，后續(xù)施工了槽探揭露和鉆探驗證，并對詳查靶區(qū)范圍內(nèi)的礦體賦存形式及礦體形態(tài)進(jìn)一步加密控制。大致查明了詳查區(qū)的地層、構(gòu)造、巖漿巖及礦體特征。

一、成礦區(qū)域地質(zhì)背景

內(nèi)蒙古自治區(qū)的石墨礦分布最多的為晶質(zhì)石墨礦床也是內(nèi)蒙古地區(qū)最重要的石墨礦床類型，我區(qū)已知礦床、礦點(diǎn)有70%屬于該類型。主要分布于內(nèi)蒙古地軸的軸部，西起阿拉善右旗次井子、南背山，東至興和縣黃土窯，并向東延至山西、河北、遼寧，直至朝鮮，全長達(dá)二千余公里，為亞洲最大的石墨成礦帶。其中內(nèi)蒙古自治區(qū)內(nèi)出露長達(dá)一千一百公里，寬三十公里，最寬達(dá)一百公里?；旧铣蕱|西向展布，隨渣爾泰山弧形構(gòu)造和阿拉善弧形構(gòu)造略有彎曲。主要分布于太古宇地層興和群、大青山群、烏拉山群、千里山群和阿拉善地層中。

勘查區(qū)位于華北地臺北緣，本區(qū)大地構(gòu)造位置屬華北地臺（I₅）北緣，渣爾泰山——白云鄂博臺緣坳陷、白云鄂博褶斷束（I₂²），新忽熱哈太山倒轉(zhuǎn)背斜中部?？辈閰^(qū)南側(cè)發(fā)育有高勒圖斷裂帶總體走向近東西向，長120km，寬1km，高勒圖附近形成向南凸出的弧形，分支復(fù)合明顯，且與石崩斷裂帶切通，斷裂北傾，傾角60°～70°，性質(zhì)為逆斷層，沿斷層形成很寬的糜棱巖化帶，并具斷層角礫，從其所控制的加里東一海西期基性一超基性巖到中酸性巖漿巖均較發(fā)育。

勘查區(qū)巖漿活動強(qiáng)烈，侵入巖分布廣泛，占總面積的60%以上。侵入巖空間上總體呈帶狀展布，時間上跳躍式延續(xù)，主要為石炭紀(jì)和二疊紀(jì)中性-中酸性侵入巖，顯示明顯的旋回性和多期次性。

區(qū)域上含礦層中礦體產(chǎn)狀與圍巖一致，一般為層狀，似層狀或透鏡狀。礦體規(guī)模一般較大，如黃土窯一號礦層長達(dá)3500m，厚15m～39m；哈達(dá)門溝長達(dá)1610m，厚近40m；查干胡魯主礦層長980m～2280m，厚3m～11m，等等。石墨均呈鱗片狀，片徑0mm～3mm，大者3ram～5mm，最大可達(dá)10mm～20mm礦石類型以片麻巖型為大，透輝巖型，大理巖型次之。

礦石的原礦品位一般較低，平均品位多在3%～6%，但礦石易選，一般精礦品位可達(dá)85%～90%，回收率90%左右。精礦片度大，品質(zhì)優(yōu)良，用途廣泛。

黃土窯礦區(qū)位于興和縣城南45公里，大地構(gòu)造位置處于內(nèi)蒙古背斜的東段南部一封閉的黃土窯向斜內(nèi)。礦體產(chǎn)于集寧群硅線榴石斜長片麻巖中，共發(fā)現(xiàn)32個礦體，產(chǎn)狀與圍巖一致，呈層狀、似層狀或透鏡狀，主要礦體長430m～3500m，厚4m～39m。礦體平均品位為3.56%～5.23%。規(guī)模為大型。現(xiàn)由興和石墨礦進(jìn)行開采，年產(chǎn)石墨精礦四千噸。產(chǎn)品規(guī)格有24目、32目、40目、50目、80目、100目、混合目和高碳石墨等。精礦品位一般85%～90%，高碳石墨可達(dá)99%。

什報氣礦區(qū)位于呼和浩特市西二十四公里的什報氣村北。礦床處于內(nèi)蒙臺背斜中段，礦區(qū)由北部扇形背斜和中部倒轉(zhuǎn)向斜組成緊密褶皺以及東西走向擠壓性逆沖斷層。礦區(qū)內(nèi)有片麻狀花崗巖、輝綠巖和石英斑巖脈等入侵活動.礦體產(chǎn)于烏拉山群角閃斜長片麻巖段，主要巖性為石榴斜長片麻巖、石墨斜長片麻巖、大理巖、角閃斜長片麻巖等。礦體以似層狀為主，主礦體245m～526m，厚7.6m～28m，傾向北傾角25°～60°。礦體平均品位3.59～3.67%，規(guī)模為大型。礦石類型以片麻巖型為主，占77.44%，大理巖型占14.66%透輝巖型占7.9%。鱗片大小多在0.15mm～1mm，少數(shù)3mm～5mm，最大10mm～20mm。礦石可選性良好，原礦品位3.56%，精礦品位90.7%，回收率91.03%。

其余廟溝、哈達(dá)門溝、查汗木胡魯?shù)鹊V區(qū)，產(chǎn)出地質(zhì)條件與什報氣礦區(qū)相似。

二、礦區(qū)地質(zhì)

勘查區(qū)內(nèi)地層主要為中太古界烏拉山（巖）群（Ar2wl），大面積出露烏拉山（巖）群淺色片麻巖（巖）組，少量大理巖組。其次為新生界第四系全新統(tǒng)風(fēng)積層（Qhed）、沖洪積物（Qhpal）。

中太古界烏拉山（巖）群（Ar2wl）

是本區(qū)最老的地層，廣泛分布于勘查區(qū)，近于北西走向，出露寬度約5km～10km，延長20km～30km。地貌上呈丘狀中低山。為局部無序總體有序的層狀構(gòu)造巖石地層單位。原巖以富鋁高粘土質(zhì)砂巖-含炭粉碎屑巖-碳酸鹽夾部分中基性-中酸性火山巖。走向總體為北西西-南東東向，主體傾向北北東，局部傾向北東。勘查區(qū)內(nèi)大面積出露淺色片麻巖組。詳查區(qū)位置處在哈太山倒轉(zhuǎn)背斜中部，構(gòu)造向西傾伏，詳查區(qū)脊線長度大于5km，軸向約86°，南北兩個翼角近于相等，北翼為正常巖層，南翼為倒轉(zhuǎn)巖層，礦體分布于倒轉(zhuǎn)背斜兩翼。詳查區(qū)內(nèi)出露巖層主要為，烏拉（巖）群中部淺色片麻巖組。

（一）淺色片麻巖組（Ar2gn2）：

含石墨透輝斜長片麻巖、含石墨黑云斜長片麻巖、二云母片麻巖：分布于勘查區(qū)西北部，地層整體走向北西一南東，呈層狀、似層狀或透鏡狀展布，近于北西走向，出露寬度約3000m～5000m，延長20km～30km。巖石呈灰-深灰色，層狀構(gòu)造明顯，巖石中夾有花崗質(zhì)條帶，條帶寬窄不等，寬者約1cm～2cm，窄者約3mm～5mm。平行片麻理分布，礦物成份主要為：石墨、石英、長石。次為白云母、絹云母、綠泥石等，礦物粒度3mm～5mm，均被拉長、定向排列，平行于片麻理分布，巖性主要為含石墨透輝斜長片麻巖、含石墨黑云斜長片麻巖、二云母片麻巖和白云質(zhì)大理巖。

從上到下分為三個巖段：

1.上段（gn23）：長石石英巖、透輝石大理巖、變粒巖；出露厚度300m～500m，近于東西走向，傾向10°～20°，傾角50°～60°。底部與變粒巖平行整合接觸。頂部與烏拉山（巖）群大理巖組平行整合接觸，局部或與花崗偉晶巖巖脈斷層接觸。

2.中段（gn22）：含石墨斜長片麻巖、含石墨黑云斜長片麻巖、含紅柱石片麻巖及白云質(zhì)大理巖，出露厚度1000m～1500m，近于東西走向，傾向10°～20°。頂部與上段：變粒巖、長石石英巖、大理巖等整合接觸，局部或與花崗偉晶巖巖脈斷層接觸。底部與下段的混合片麻巖、二長片麻巖、二云母斜長片麻巖等整合接觸。此段是本地區(qū)主要賦礦巖段。

3.下段（gn21）：混合片麻巖、二云母片麻巖、二長片麻巖，出露厚度800m～1000m，近于東西走向，傾向10°～20°。頂部與上段的含石墨透輝斜長片麻巖、含石墨黑云斜長片麻巖等平行整合接觸，底部與石炭紀(jì)花崗巖、或二疊紀(jì)花崗巖斷層接觸。

中部淺色片麻巖組所顯示的層狀構(gòu)造明顯，這說明其原巖是以富鋁的高粘土質(zhì)砂巖、含有機(jī)質(zhì)粘土巖、碳酸鹽巖夾部分中基性一中酸性火山巖。上部的長石石英巖、大理巖夾淺變粒巖及黑云斜長片麻巖，屬正常沉積的碎屑巖一碳酸巖系，為淺海、濱海相沉積。

（二）褶皺

勘查區(qū)因巖漿侵入活動強(qiáng)烈，褶皺構(gòu)造保存不完整，褶皺軸向多為近東西向、呈北西向緊密線型褶皺特征，兩翼傾角較陡，多為60°～70°；礦區(qū)內(nèi)主要為近東西向的倒轉(zhuǎn)背斜，稱為哈達(dá)圖同斜構(gòu)造，向西傾伏，脊線長度大于5km，軸向約96°，南北兩個翼角近于相等約50°～60°，北翼為正常巖層，傾向北東10°～20°，傾角45°～55°。南翼為倒轉(zhuǎn)巖層，傾向北西330°～340°，傾角55°～60°礦體分布于倒轉(zhuǎn)背斜兩翼。

（三）斷裂

勘查區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，以華力西晚期最為強(qiáng)烈，以近東西向一北西西向為主，其次為北西，北東兩組，其中東西一北西兩組規(guī)模最大，延長最遠(yuǎn)，切割最深；北西組多為近東西一北西兩組斷裂之派生斷層，也以逆斷層和逆掩斷層為主，但規(guī)模較前者遜色，北東組以平推斷層為主。此外尚有情況不明者，但規(guī)模往往較小。

（四）石炭紀(jì)黑云母花崗巖（Cγβ）

出露于勘查區(qū)東部，呈巖株狀產(chǎn)出，呈北西西向帶狀展布，近于北西走向，出露寬度約500m～1000m，延長20km～30km。巖性主要為巨斑狀黑云母花崗巖或二長花崗巖。斑狀、似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖性比較單一，有100m寬的細(xì)粒邊緣帶，與圍巖界限清楚，接觸面內(nèi)傾，傾角50°～67°，與地層產(chǎn)狀基本一致。巖體流動構(gòu)造較明顯，黑云母、長石巨斑定向排列，向內(nèi)傾斜與接觸面產(chǎn)狀一致。侵入烏拉山（巖）群、白云鄂博群，被二疊紀(jì)侵入巖侵入。這些侵入巖的活動形成了石墨礦重結(jié)晶的驅(qū)動力，在溫度、壓力適合的條件下使石墨礦進(jìn)一步富集成礦。

（五）圍巖蝕變的主要表現(xiàn)有以下幾種：

黃鐵礦化：呈細(xì)脈狀、浸染狀發(fā)育于石墨礦（化）體內(nèi)，或近礦圍巖中，形成黃鐵礦化（氧化條件下形成褐鐵礦化）帶，與石墨礦化關(guān)系密切。

硅化：呈細(xì)脈狀與黃鐵礦化、褐鐵礦化、碳酸鹽化一起發(fā)育于石墨礦體頂?shù)装?，或與絹云母化、少量綠簾石化、綠泥石化一起發(fā)育于石墨礦化體近礦圍巖中。

褐鐵礦化：呈細(xì)脈狀、浸染狀發(fā)育于石墨（化）體內(nèi)，或近礦圍巖中，形成黃鐵礦化（氧化條件下形成褐鐵礦化）帶，與石墨礦化關(guān)系密切。

碳酸鹽化：與硅化、黃鐵礦化一起，發(fā)育于石墨礦（化）體的近礦圍巖中，呈細(xì)脈狀產(chǎn)出。

三、礦體地質(zhì)特征

詳查區(qū)內(nèi)石墨礦體總體呈近東西向?qū)訝罘植?。根?jù)石墨礦體的空間分布范圍，分為南北兩個成礦帶，北成礦帶走向340°～355°傾向北東。傾角50°～60°。南成礦帶走向210°～230°，傾向北西，傾角65°～80°產(chǎn)狀較陡。全區(qū)礦體呈層狀、似層狀局部透鏡狀，賦礦層位為烏拉山（巖）群中部淺色片麻巖組中段：黑云斜長片麻巖。巖層出露厚度100m～300m，延長約3000m。

（一）.例如1號礦體：

分布在詳查區(qū)中部，走向西起11線東到27線，地表出露長約1180m，地表呈較規(guī)則的層狀分布，整體走向75°，傾向北北西（340°～350°），傾角68°～74°。地表槽探工程13線至19線槽探工程間距為50m，21線以東至27線槽探工程間距為100m，西起TCl東至TC21共21條槽探工程控制。最西端TC19探槽礦體斜厚度36.70m，真厚度23.59m。平均品位8.17%；礦體中部的TC25號探槽礦體斜厚度110.50m，真厚度76.28m。平均品位7.59%；最東端TC27探槽礦體斜厚度15.40m，真厚度11.80m。平均品位4.49%。

從地表施工的21條槽探統(tǒng)計，礦體以19線與23線中間的TC523號探槽為中心，厚度最大，真厚度76.28m。向東西兩側(cè)逐漸變薄至尖滅。西段探槽中的平均品位達(dá)8%～9%，東段4%～6%，整個礦體品位西高東低。

深部共計施工11個鉆孔，通過鉆探工程驗證1號礦體西淺東深，中間礦體厚大，向下延深大，西段為翹起端，向東傾伏。

礦體品位最低3.98%，最高9.39%，平均5.32%。品位變化系數(shù)24.92%，小于40%屬于均勻礦體。地表槽探TC523見礦最大真厚度76.28米，深部鉆探最小真厚度4.59米。礦體厚度深部逐漸變薄；厚度變化系數(shù)63.69%，屬于較穩(wěn)定礦體。

其次對1號礦體做了32件的光片鑒定，發(fā)現(xiàn)有一定規(guī)律，從地表走向上翹起端或埋藏較淺的塊段固定碳品位能達(dá)7%左右，粒度較粗大，大于50目的占10～15%，50～80目的占20%左右，80～100目的占20%左右，小于100目的占50%左右；而傾伏端或埋藏較深的塊段不但品位降低，而且粒度隨之變小，固定碳品位一般在4.50%～5.50%之間，粒度大于50目的只占4.65%，50～80目的占10%左右，80～100目的占15%左右，小于100目的占70%左右；從傾向上，分別采取同一礦體的頂板礦體、礦體中間及底板礦體做了光片鑒定，發(fā)現(xiàn)雖然變化不大，但也有一定規(guī)律，幾條勘查線上均為：礦體接近頂板的部位品位高，片晶粗大，而底板附近的礦體品位低。粒度變細(xì)。同時對其它礦體也做了相同的光片鑒定工作，經(jīng)統(tǒng)計，具有相同的規(guī)律性。

（二）礦石質(zhì)量

1.礦石化學(xué)成分

礦石中主要有用元素為固定碳，礦床平均品位C固5.80%。根據(jù)礦石多元素結(jié)果分析和組合分析結(jié)果，本區(qū)為單一礦產(chǎn)，礦石中有用組分含量低，均未達(dá)到共伴生組分綜合利用的一般工業(yè)指標(biāo)要求。礦石中有害雜質(zhì)平均含量：TFe3.37%、S2.23%、P2050.39%。詳見哈達(dá)圖礦區(qū)晶質(zhì)石墨礦多元素測試結(jié)果表4-2和哈達(dá)圖礦區(qū)晶質(zhì)石墨礦組合分析結(jié)果表4-3。

2.礦物成分

礦物成分為：石墨呈它形鱗片狀，定向排列，片晶一般在0.05mm～0.5mm左右，含量5%～10%左右，含少量磁黃鐵礦、黃鐵礦。脈石礦物主要為石英、斜長石、黑云母。石英呈它形粒狀，表面光滑，粒徑一般在0.05mm～0.5mm左右，含量約45%左右；斜長石它形柱狀或粒狀，分布不均，粒徑一般在0.1mm～0.5mm左右，含量約15%左右；黑云母呈較大的片狀，分布不均勻，干涉色達(dá)三極，顯微鏡下，片徑可達(dá)5mm，含量20%。

3.主要礦物嵌布特征

石墨：銀灰色、金屬光澤，污手，鱗片狀，單晶和少量集合體分布于白云母和石英顆粒內(nèi)，大部分平行片麻理方向出現(xiàn)，分布較均勻，局部富集呈團(tuán)塊或條帶。從地表控制工程上特征為翹起端或埋藏較淺的塊段品位能達(dá)7%左右，粒度較粗大，而傾伏端或埋藏較深的塊段不但品位降低，而且粒度隨之變小，礦體接近頂板的部位品位高，片晶粗大，而底板附近的礦體品位低。粒度變細(xì)。

通過詳查期201件光片鑒定，利用了普查期的94件，合計295件。經(jīng)統(tǒng)計計算全礦區(qū)平均粒度大于50目的占6.86%，50～80目的占14.17%，80～100目的占10.35%，合計大于正100目的占31.38%，小于正100目的占68.62%?？傊?，礦物成分單一，品位均勻，粒徑中等?？蛇x性好，經(jīng)選礦后工業(yè)上能直接利用。目級測試結(jié)果統(tǒng)計表見1-1。

四、成礦規(guī)律的探討

石墨礦床系含碳質(zhì)地層受變質(zhì)而形成，兼有外生和部分內(nèi)生礦床的特征?；旧蠈儆趯涌氐V床的一種。其控礦因素，你外乎地層、構(gòu)造和變性作用三大因素，成礦有明顯的規(guī)律性。

（一）.地層控礦

含石墨礦的地層，從太古到白堊紀(jì)，分布時代很廣泛，主要有太古宇興和（巖）群、烏拉山（巖）群、千里山群、阿拉善群、中元古界白云鄂博群、渣爾泰群、上元古界溫都爾廟群、上石炭統(tǒng)、下二迭統(tǒng)、中下侏羅統(tǒng)等等。

含礦時代雖廣，具重要工業(yè)意義的只有太古界片麻巖型，元古界片巖型、大理巖型和下二迭統(tǒng)煤層變質(zhì)性石墨礦床。

除興和（巖）群（相當(dāng)于桑干群下部）外，烏拉山（巖）群、千里山群和阿拉善群可以對比。尤其是烏拉山（巖）群和阿拉善群，從所處大地構(gòu)造位置、巖性和含礦特征方面均可進(jìn)行對比，從烏拉山（巖）群現(xiàn)有同位素年齡看。沒一個超過二十五億年的資料，是否屬于上太古界，值得進(jìn)一步研究。

含石墨地層的巖性，從片麻巖到角巖很復(fù)雜，主要是由于變質(zhì)程度不同引起的，仔細(xì)分析，它們具有三個共同的特點(diǎn)：

高鋁出現(xiàn)硅線石、蘭晶石、紅柱石、十字石等高鋁礦物。如果恢復(fù)原巖，為粘土質(zhì)沉積。

高鈣含石墨的層位或其上下層位，往往都有大理巖或大理巖層或大理巖透鏡體出現(xiàn)。礦區(qū)內(nèi)出現(xiàn)大理巖型、透輝（閃）巖型或透輝斜長片麻巖型礦石。

含碳含鈣的粘土質(zhì)沉積物，致密柔軟，在成礦作用中是良好的遮擋層，使區(qū)域變質(zhì)及巖漿活動所提供的熱量和汽熱溶液不致逸散，為封閉的還原環(huán)境的形成創(chuàng)造條件。

（二）.構(gòu)造控礦

構(gòu)造對石墨礦床的控制，盡管不像熱液礦產(chǎn)那樣嚴(yán)格，但它對礦產(chǎn)的控制作用還是明顯的。

1.大地構(gòu)造位置，決定了出露何種地層，巖性和石墨礦床的類型。工業(yè)意義最大的片麻巖型鱗片狀晶質(zhì)石墨礦，產(chǎn)于內(nèi)蒙地軸，及中朝準(zhǔn)地臺的古老隆起部位。而片巖型石墨礦，則產(chǎn)于臺緣坳陷帶，即烏拉山（巖）群、白云鄂博群地層中。角巖型石墨礦，主要分布于地槽區(qū)（部分產(chǎn)于臺緣坳陷帶）侵入體周圍。

2.從現(xiàn)有資料看，我區(qū)的主要石墨礦床，如烏拉特中旗哈達(dá)圖、新忽熱、集寧興和、黃土窯、什報氣石墨礦，位于向斜構(gòu)造之中。向斜構(gòu)造對礦體的保存是有利的。但是，也不盡如此，從興和群含石墨層位對比圖來看，涼城、和林格爾一帶，出露地層為含礦的黃土窯組的上部層位。因此，在這些地方尋找石墨礦床，應(yīng)在剝蝕作用較強(qiáng)或背斜構(gòu)造出露的部位來找。

3.斷裂構(gòu)造：成礦前或成礦時的斷裂或裂隙，易于導(dǎo)致巖體或巖脈的侵入，提高變質(zhì)作用的溫度和壓片，并增強(qiáng)氣熱溶液的活動性，提高變質(zhì)程度，加大石墨晶體的片徑。如廟溝，德布斯格，呼魯斯太，百靈廟等礦區(qū)，由于巖漿發(fā)育，促使石墨片度增大。