內(nèi)蒙古自治區(qū)烏拉特中旗高勒?qǐng)D礦區(qū)晶質(zhì)石墨礦成礦特征及成礦規(guī)律

摘要：2015年核工業(yè)二〇八大隊(duì)在內(nèi)蒙古中部地區(qū)發(fā)現(xiàn)一處超大型晶質(zhì)石墨礦床，礦體長(zhǎng)2100m，控制最大延深703m，真厚24.97m～266.65m，平均155.23m，固定碳品位（C）3.00%～18.30%，平均5.00%，礦石為晶質(zhì)石墨二云母片巖。提交晶質(zhì)石墨礦石資源量（121b+122b+333）3.16億噸，礦物量（固定碳）1581萬(wàn)噸。

關(guān)鍵詞：烏拉特中旗；晶質(zhì)石墨礦；成礦特征；找礦方向

1. 緒論

石墨作為一種非金屬礦產(chǎn)，是一種技術(shù)含量非常高、應(yīng)用潛力非常廣泛的碳材料，在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)、光伏產(chǎn)業(yè)、鋰離子電池、航天、軍工、新一代顯示器等傳統(tǒng)領(lǐng)域和新興領(lǐng)域都將帶來革命性的技術(shù)進(jìn)步。這一未來材料在風(fēng)能、汽車、消費(fèi)品和國(guó)防工業(yè)的發(fā)展空間不可限量。20世紀(jì)是硅的世紀(jì)，21世紀(jì)將是碳的世紀(jì)。中國(guó)晶質(zhì)石墨儲(chǔ)量巨大，在全球占有控制性主導(dǎo)地位，就目前已探明的儲(chǔ)量就占全球的71.4%，具有巨大的戰(zhàn)略意義和經(jīng)濟(jì)意義。

石墨礦是一種經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用，在高溫高壓條件下形成的礦種。主要賦存于硅質(zhì)沉積變質(zhì)巖中，如石英云母片巖、長(zhǎng)石石英巖、片麻巖等。

2. 成礦地質(zhì)背景

2. 區(qū)域地質(zhì)特征

礦區(qū)大地構(gòu)造位置屬華北地臺(tái)狼山——白云鄂博臺(tái)緣坳陷。地理位置處于內(nèi)蒙古高原中部，中晚元古代及古生代地層區(qū)劃屬華北地層大區(qū)——晉冀魯豫地層區(qū)——陰山地層分區(qū)——大青山地層小區(qū)；中、新生代地層區(qū)劃屬濱太平洋地層區(qū)，大興安嶺——燕山地層分區(qū)，陰山地層小區(qū)。

區(qū)域內(nèi)主要出露地層有新太古界色爾騰山巖群東五分子巖組、柳樹溝巖組、中元古界白云鄂博群尖山巖組，哈拉霍疙特巖組；新生界新近系中新統(tǒng)漢諾壩組；第四系中更新統(tǒng)，上更新統(tǒng)，全新統(tǒng)。

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，侵入巖分布廣泛。侵入巖空間上總體呈帶狀展布，時(shí)間上跳躍式延續(xù)，顯示明顯的旋回性和多期次性，屬華北陸塊北緣巖漿巖帶。由于在不同區(qū)域大地構(gòu)造背景下，故可以形成不同類型的花崗巖類。

礦區(qū)大地構(gòu)造位置屬華北地臺(tái)狼山——白云鄂博臺(tái)緣坳陷，主要受區(qū)域性斷裂F7、F12控制?？辈閰^(qū)受石崩古隆起及哈爾呼碩—?dú)J布勒北西西—北東東向大型逆斷層的影響，致使地層層序倒轉(zhuǎn)，使得新太古界柳樹溝組地層疊加于中元古界白云鄂博群尖山組地層之上。

2.2 變質(zhì)作用

區(qū)域內(nèi)變質(zhì)巖較為簡(jiǎn)單，巖石類型較少。變質(zhì)巖主要出露于區(qū)域中部的變質(zhì)巖地層中，變質(zhì)巖類型主要為接觸變質(zhì)巖和動(dòng)力變質(zhì)巖。

接觸變質(zhì)作用：本區(qū)侵入巖比較發(fā)育，侵入巖與圍巖的接觸部位皆發(fā)生了程度不同的熱接觸變質(zhì)作用，其接觸變質(zhì)作用類型以接觸交代變質(zhì)為主。主體巖石為尖山組炭質(zhì)板巖、片巖，哈拉霍格特組板巖、砂巖等與外圍新太古代、二疊紀(jì)、三疊紀(jì)巖漿巖接觸交代作用，在二者接觸帶上生成有數(shù)米至數(shù)十米的熱蝕變暈，使得板巖發(fā)生了角巖化，炭質(zhì)板巖發(fā)生了石墨化，金礦化。巖石中見有大量的紅柱石、白云母、石榴石。該蝕變帶是尋找石墨礦、金礦重要的找礦標(biāo)志之一。

動(dòng)力變質(zhì)作用：動(dòng)力變質(zhì)的巖石礦物組合新生礦物較少，但是巖石中的斜長(zhǎng)石、黑云母及石英等呈線狀，形成定向不太強(qiáng)的線理和面理，斜長(zhǎng)石略具彎曲變形，角閃石多呈假象，從而顯示了早期中淺變質(zhì)的存在。在礦物變形較強(qiáng)的變形帶內(nèi)，鉀長(zhǎng)石綠泥石化，斜長(zhǎng)石絹云母化、綠泥石化，角閃石分解為黑云母。代表性巖石為條帶狀長(zhǎng)英質(zhì)初糜棱巖：鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)、糜棱結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造，條帶狀構(gòu)造。巖石主要由殘斑和糜棱基質(zhì)組成。殘斑：主要由呈透鏡狀、條帶狀，長(zhǎng)軸定向分布的黑云母石英片巖、少量長(zhǎng)石礦物碎屑組成，長(zhǎng)軸定向分布與相對(duì)集中分布的糜棱基質(zhì)相間分布現(xiàn)象明顯，顯示條帶狀構(gòu)造，大小多在0.20mm～3.50mm之間。糜棱基質(zhì)：主要由大小<0.15mm的微?！⒕чL(zhǎng)英質(zhì)礦物、鱗片狀云母類礦物（相對(duì)集中，呈條帶狀、透鏡狀，長(zhǎng)軸定向分布，顯示片狀構(gòu)造，但片理面具彎曲變形現(xiàn)象）等組成，分布于殘斑之間，顯示糜棱結(jié)構(gòu)，條帶狀構(gòu)造。殘斑：50%左右；糜棱基質(zhì)：50%左右。

3. 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)內(nèi)出露地層較簡(jiǎn)單，主要為新太古界色爾騰山巖群柳樹溝組，巖性主要為黑云二長(zhǎng)片麻巖、二長(zhǎng)淺粒巖；中元古界白云鄂博群尖山組，巖性主要為二云片巖、碳質(zhì)絹云片巖、二云母石英片巖、石英砂巖絹云石英糜棱巖、長(zhǎng)石石英砂巖、石榴絹云石英片巖；溝谷河槽分布少量第四系全新統(tǒng)，主要為沖積砂礫及風(fēng)成砂。柳樹溝組地層走向280°～320°，傾向15°～40°，傾角43°～70°之間，主要分布于礦區(qū)北部；尖山組巖層總體走向呈北西向，片理化現(xiàn)象明顯，大面積分布于礦區(qū)中部，地層產(chǎn)狀變化不大，地層走向呈280°～350°總體與區(qū)域構(gòu)造線一致，傾向10°～80°，傾角42°～80°，石墨礦體賦存于該套地層含石墨的二云片巖中；哈拉霍格特組地層走向基本與尖山組地層一致，兩者整合接觸；第四系全新統(tǒng)主要分布礦區(qū)東部。

勘查區(qū)出露的侵入巖為：二疊紀(jì)的花崗巖、黑云母花崗巖，三疊紀(jì)的花崗閃長(zhǎng)斑巖、閃長(zhǎng)巖、黑云母花崗巖，呈巖基狀產(chǎn)出，出露在勘查區(qū)西南，出露面積較小，約0.74km2，約占全區(qū)面積的18.4%，巖性簡(jiǎn)單，與圍巖界線清楚。巖體原生流動(dòng)構(gòu)造比較明顯，黑云母、長(zhǎng)石斑晶具定向排列的特征。

脈巖主要有閃長(zhǎng)巖脈，與礦體呈侵入接觸關(guān)系，是石墨礦形成的高溫?zé)嵩粗?，也是石墨礦形成最為密切的脈巖；其次為中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖脈、石英脈。

礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，斷層、褶皺不發(fā)育?？傮w為一單斜構(gòu)造，地層走向115°±，傾向25°±，傾角45°～65°地層走向與區(qū)域構(gòu)造線基本一致。另外在礦區(qū)西南角發(fā)現(xiàn)性質(zhì)不明小斷層，編號(hào)為F2、F3、F4。F2呈北西走向，長(zhǎng)360m，傾向40°±，傾角45°±；F4呈北北西走向，長(zhǎng)約650m，傾向70°±，傾角55°±，向北延伸至河槽中；F3呈北東走向，長(zhǎng)約250m，傾向300°±，傾角60°±。其中沿F4斷續(xù)出露一條鐵帽，寬約5m，向北延伸被第四系覆蓋。斷層在地貌上均表現(xiàn)為溝谷負(fù)地形，規(guī)模小，遠(yuǎn)離礦體，對(duì)礦體沒有影響。

4. 礦區(qū)地球物理特征

根據(jù)區(qū)域磁性特征，參照附近地區(qū)的物性特征，工作區(qū)內(nèi)閃長(zhǎng)巖磁性最強(qiáng)，其次為二云片巖、石英片巖、糜棱巖，酸性花崗巖、黑云二長(zhǎng)片麻巖磁性相對(duì)較弱。引起工作區(qū)磁異常的主要為閃長(zhǎng)巖脈。

不同巖石的視電阻率（ρs）會(huì)有較大的差異，因此常用作區(qū)別圍巖與礦體。視極化率（ηs）主要反映了極化體極化程度的高低，一般情況下極化體極化程度越高，視極化率則越高，而極化體極化程度的高低則決定于其中所含電子導(dǎo)電礦物（主要為金屬硫化物）、碳等的多少。工作區(qū)內(nèi)花崗巖、柳樹溝組黑云二長(zhǎng)片麻巖具有明顯的高阻低極化特征，含礦巖石二云片巖以及炭質(zhì)片巖具明顯的低阻高極化特征。

綜合激電、磁測(cè)資料，結(jié)合地質(zhì)條件，經(jīng)鉆探驗(yàn)證，區(qū)內(nèi)石墨礦體受低阻高極化地層二云片巖控制明顯，礦層具有明顯的低阻高極化特征。礦層與圍巖具有明顯的電性差異。

工作區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要位于低阻高極化體與相對(duì)高阻低極化體的接觸部位，以及△T梯度變化帶，具明顯地電場(chǎng)和磁場(chǎng)特征。呈北西南東向展布，與地層展布方向一致。

根據(jù)礦區(qū)的地球物理特征，結(jié)合地質(zhì)資料在區(qū)內(nèi)劃分兩片成礦有利區(qū)：Ⅰ區(qū)正磁異常由閃長(zhǎng)巖引起，低阻高極化由二云片巖中的石墨礦引起；Ⅱ區(qū)低阻高極化弱磁異常由含碳較高的片巖地層引起。從鉆探驗(yàn)證看，在Ⅰ區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)石墨礦，Ⅱ區(qū)有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

五、礦體特征

根據(jù)勘查資料證實(shí)，該礦床為一區(qū)域接觸變質(zhì)型石墨礦床，石墨礦體賦存于白云鄂博群尖山組一巖段中，賦礦巖性為二云片巖，礦體地表出露較好，規(guī)模較大。頂板圍巖主要為色爾騰山巖群柳樹溝組黑云二長(zhǎng)片麻巖，底板圍巖主要為尖山組長(zhǎng)石石英砂巖，兩者經(jīng)區(qū)域地質(zhì)作用，層序發(fā)生倒轉(zhuǎn)。礦體與圍巖界線較明顯，圍巖蝕變比較普遍，以碳酸鹽化，褐鐵礦化為主。全區(qū)圈定石墨礦體1條，礦體呈厚層狀、似層狀產(chǎn)出，傾向25°，傾角45°～65°?？刂频V體長(zhǎng)2100m，礦體真厚度24.92m～224.80m，平均161.33m，局部有夾層，鉆探控制礦體最大垂深592m、最大延深703m。由25個(gè)探槽，57個(gè)鉆孔控制；賦礦標(biāo)高：1033m～1624m，礦體埋深0m～592m。

圖1 礦體特征平面示意圖

1. 二云母石英片巖；2. 長(zhǎng)石石英砂巖；3. 石英砂巖；4. 閃長(zhǎng)巖脈；5.石墨礦體。

地表礦體因東西兩側(cè)覆蓋厚，探槽不能揭露到礦體底板，故控制長(zhǎng)度900m，故沿走向表現(xiàn)為東西薄，中部厚，真厚138.59m～223.24m，平均真厚175.97m，變化系數(shù)為17.14%，屬穩(wěn)定類型；含固定碳（C）較為穩(wěn)定，沿走向品位為3.06%～18.30%，平均5.73%，變化系數(shù)為10.50%，屬穩(wěn)定類型。

深部礦體整體厚度較為穩(wěn)定（圖2），僅在礦體西部地表部位厚度較小，真厚24.92m～224.80m，平均真厚153.80m，變化系數(shù)為33.52%，屬穩(wěn)定類型，含固定碳（C）3.00%～15.80%，平均4.97%，變化系數(shù)為9.41%。

整個(gè)礦體厚度較穩(wěn)定，整體為自西向東由薄變厚，品位地表較深部略高。礦體真厚24.92～224.80m，平均真厚161.33m，變化系數(shù)為28.99%，屬穩(wěn)定類型；含有益組分固定碳（C）3.00%～18.30%，平均5.00%，變化系數(shù)為12.12%，屬穩(wěn)定類型。

6. 礦石質(zhì)量

石墨礦石中主要礦石礦物為石墨：呈淺灰棕色，含量2%～35%，半自形鱗片狀，非均質(zhì)，石墨鱗片呈彎曲狀、枝杈狀，星散定向分布，局部為零星散片分布，或少量浸染狀略均勻定向分布于脈石礦物間隙中，石墨片徑為0.02～0.40mm，以<100目（0.147mm）的為主，約占96.58%，其中100～80目（0.147～0.175mm）約占1.91%，80～32目（0.175mm～0.287mm）約占1.40%，>32目（0.287mm）約占0.11%。脈石礦物主要為白云母、黑云母、石英、黃鐵礦、金紅石和少量磁黃鐵礦、黃銅礦、針鐵礦組成。礦石結(jié)構(gòu)主要為半自形晶片狀結(jié)構(gòu)、它形晶粒狀結(jié)構(gòu)、它形假象粒狀結(jié)構(gòu)、交代假象殘余粒狀結(jié)構(gòu)；礦石構(gòu)造為稀疏浸染構(gòu)造、片狀構(gòu)造，由此可知，本區(qū)石墨經(jīng)過反復(fù)的強(qiáng)烈變質(zhì)作用形成。

7. 成礦規(guī)律探討

根據(jù)上述成礦背景及地質(zhì)特征，將石墨礦床按其產(chǎn)出空間位置和特征劃分為區(qū)域變質(zhì)型礦床。石墨礦賦存于中元古界白云鄂博群尖山組一巖段二云片巖中，石墨礦體規(guī)模較大，傾向北東，傾角55°±，頂板為新太古界色爾騰山巖群的黑云二長(zhǎng)片麻巖，底板為白云鄂博群尖山組的長(zhǎng)石石英砂巖，礦體中穿插閃長(zhǎng)巖脈。以上特征表明礦床為首先經(jīng)區(qū)域變質(zhì)后又疊加接觸變質(zhì)的產(chǎn)物，礦石中可見碳酸鹽化。區(qū)域資料顯示尖山巖組地層普遍含碳，故本區(qū)石墨礦床為含碳較高的尖山組地層，經(jīng)區(qū)域及接觸變質(zhì)作用形成。

礦區(qū)內(nèi)褶皺、斷裂構(gòu)造不發(fā)育，伴有花崗巖、閃長(zhǎng)巖侵入，主要以區(qū)域變質(zhì)作用為主，后期脈巖侵入常常帶來熱液蝕變，多期變質(zhì)作用疊加影響較明顯。礦體賦存在一定的層位，產(chǎn)狀多與圍巖產(chǎn)狀一致，呈層狀、似層狀、板狀，長(zhǎng)度達(dá)2100m以上。礦區(qū)內(nèi)的礦石類型為含石墨二云片巖。根據(jù)以上所述地質(zhì)特征，該礦床成應(yīng)屬接觸變質(zhì)型為主，區(qū)域變質(zhì)為輔的層控礦床。

8. 找礦方向與前景

找礦方向：

（1） 中元古界白云鄂博群尖山組是找石墨礦的有利地段，其中的二云片巖為直接找礦標(biāo)志。

（2） 沿尖山組地層出露的閃長(zhǎng)巖脈體是重要的找礦標(biāo)志，地貌上表現(xiàn)為黑色正地形山脊。

（3） 具有半金屬光澤、滑膩感、易污手，且含較多白云母、黑云母的片巖為直接找礦標(biāo)志。

（4） 通過電法、磁法工作，初步確定本區(qū)域低電阻高磁異常能夠指示石墨礦的尋找。

找礦前景：

在華北地臺(tái)狼山——白云鄂博臺(tái)緣坳陷內(nèi)的中元古界白云鄂博群尖山組地層中分布著大大小小很多晶質(zhì)石墨礦體。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在烏拉特中旗境內(nèi)，就2015年提交的晶質(zhì)石墨礦物量就達(dá)4000萬(wàn)噸，儲(chǔ)量巨大，擁有很大的找礦潛力。后期在此區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)勘查工作者要引起重視。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 楊立志，駱珊等.內(nèi)蒙古烏拉特中旗寶格達(dá)地區(qū)磁異常地質(zhì)特征[J].西部資源，2013（06）.