內(nèi)蒙古自治區(qū)巴彥淖爾市某晶質(zhì)石墨礦地質(zhì)特征及找礦標(biāo)志

斯琴高娃

（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)巖漿活動成礦與找礦重點實驗室，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010）

1 區(qū)域地質(zhì)特征

內(nèi)蒙古自治區(qū)巴彥淖爾市某晶質(zhì)石墨礦位于陰山山脈西緣，礦區(qū)屬于低山丘陵區(qū)，總體地勢南低北高，海拔標(biāo)高1 590～1 676m，相對高差86m，地形起伏不大，山坡坡度15～35°，區(qū)內(nèi)基巖裸露較好。

1.1 地層

區(qū)域上露的地層有：中太古界烏拉山巖群、中元古界長城系、新近系、第四系，由老至新敘述如下：

1.1.1 烏拉山群(Ar2W)

地層因受巖漿活動影響，均已混合巖化，變?yōu)闂l帶狀、條痕狀混合巖。地層產(chǎn)狀：傾向80°、傾角74°。巖性以灰、灰黑色片麻巖為主夾有絹云片巖、石英片巖、淺粒巖、角閃磁鐵石英巖及灰白色大理巖。

1.1.2 白云鄂博群

(1) 長城系都拉哈拉組(Chd)。

呈條帶狀，地層產(chǎn)狀：傾向：145°、傾角68°，巖性分為兩個巖性段：下巖段以含粗粒長石石英砂巖為主，頂部偶夾板巖及灰?guī)r，厚度295m；上巖段以石英巖為主，厚度391m，全組厚度＞686m。

(2) 長城系尖山組(Chj)。

按巖性分三個巖段：下巖段為鐵錳質(zhì)板巖夾砂巖，厚291m；中巖段為深灰色長石砂巖夾板巖，厚168m；上巖段為板巖夾砂巖，厚248m。

(3) 薊縣系哈拉霍疙特組(Jxh)。

地層產(chǎn)狀：傾向140°、傾角48°。按巖性分為三個巖性段：下巖段長石石英砂巖夾灰?guī)r及板巖，厚141m；中巖段為灰?guī)r與石英砂巖互層，厚453m；上巖段為灰?guī)r夾石英砂巖，厚272m。

(4) 薊縣系比魯特巖組(Jxb)。

地層產(chǎn)狀：傾向10°、傾角23°。按巖性分為兩個巖性段：下巖段為石英砂巖夾板巖，厚161m；上巖段為板巖夾砂巖，厚2 430m，全組總厚度為2 501m。

1.1.3 新近系—上新統(tǒng)(N2)

巖層產(chǎn)狀近水平，根據(jù)巖性和出露位置高低，可分三部分：下部分為砂礫石及粘土巖，厚2～23m；中部為玄武巖夾砂礫巖及粘土巖，厚120.5～130m；上部為砂礫巖及粘土巖，厚度＞31m，總厚度153.5～184m。

1.1.4 第四系

第四系為中更新統(tǒng)—冰磧礫石層(Qgl)、上更新統(tǒng)—沖積砂礫層(Qal)。

1.2 構(gòu)造

勘查區(qū)位于石崩大斷裂正北，白云鄂博—白銀角拉克逆斷層西南，在大烏淀向斜北約5～7km處，距高樂圖逆斷層約5km。區(qū)域上近東西向斷裂構(gòu)造及褶皺構(gòu)造較發(fā)育，主要有大烏淀向斜、巴嘎烏德背斜、高勒圖逆斷層、石崩大斷裂。

1.3 巖漿巖

區(qū)域上巖漿活動強烈，侵入分布廣泛，其中以晚石炭世花崗閃長巖(C2γδ)、早二疊世黑云母花崗巖(P1γβ)為主，早二疊世細粒鉀長花崗巖(P1ζγ)次之。

1.4 變質(zhì)巖

區(qū)內(nèi)區(qū)域變質(zhì)作用以低溫動力變質(zhì)作用為主，呈面狀展布，是影響本區(qū)最廣泛的一類變質(zhì)作用。本區(qū)區(qū)域變質(zhì)作用劃分為兩期，即高角閃巖相變質(zhì)作用和低綠片巖相變質(zhì)作用。高角閃巖相變質(zhì)作用是區(qū)內(nèi)變質(zhì)程度最高，變質(zhì)時代最早的一期區(qū)域變質(zhì)作用，它使中太古代烏拉山巖群遭受變質(zhì)。低綠片巖相變質(zhì)作用影響比較廣泛，主要表現(xiàn)是使薊縣系比魯特組、哈拉霍疙特巖組、長城系尖山組和都拉哈拉組遭受變質(zhì)，屬于區(qū)域低溫動力變質(zhì)作用。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)內(nèi)出露地層較簡單，為中太古代烏拉山巖群的中—深變質(zhì)巖系，大面積分布于整個礦區(qū)，根據(jù)礦區(qū)巖性組合特征將該套地層定為一個巖性段：黑云二長片麻巖段(Ar2wgn)夾含石墨大理巖(Ar2wmb)。

2.1.1 黑云二長片麻巖(Ar2wgn)

主要分布在勘查區(qū)東西兩側(cè)，總體走向北北東，向東、向西、向北、向南延伸到礦區(qū)之外，出露面積約0.93km2，傾向80～120°，傾角40～60°。

黑云二長片麻巖特征：灰白—灰黑色，柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造。巖石主要由長石、石英、角閃石、黑云母等組成，長石占36%、石英占15%、角閃石占30%、黑云母占10%、綠簾石占8%左右，鋯石、磷灰石少量。

2.1.2 含石墨大理巖(Ar2wmb)

主要分布在礦區(qū)中部，呈透鏡狀分布在黑云二長片麻巖中，與黑云二長片麻巖整合接觸。走向北北東，厚度360.8m，出露約0.4km2，傾向80～120°，傾角40～60°。向北延伸到礦區(qū)之外，是石墨礦體的頂?shù)装鍑鷰r，與石墨礦體呈漸變關(guān)系，在走向和傾向礦化較連續(xù)。巖石組合：頂板含石墨大理巖，石墨礦體，底板含石墨大理巖。

(1) 頂板含石墨大理巖：分布在礦區(qū)西部和中部，走向北北東，面積約0.2km2，向北小部分延伸到礦區(qū)外，向南自然尖滅，北部被黑云母花崗巖侵入，與巖體接觸帶呈鋸齒狀，厚度211.76m。巖性為含石墨大理巖，與黑云母二長片麻巖整合接觸。

(2) 含石墨大理巖：巖石呈白—灰白色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，碳酸鹽化較強。主要由長石、石英、碳酸鹽礦物、白云母、不透明礦物、副礦物等組成。

(3) 石墨礦體：石墨礦體賦存在含石墨大理巖中，呈層狀、似層狀分布，走向北北東，礦區(qū)內(nèi)出露4層礦體，厚度145.5m，出露面積約0.1km2。其中Ⅲ號礦體被黑云母花崗巖侵入，被巖體分割成4段，與巖體接觸帶出現(xiàn)輕微混合巖化現(xiàn)象，石墨鱗片增大，品位增高。

礦體呈鐵紅色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，碳酸鹽化較強。主要由長石、石英、方解石及石墨組成。地表風(fēng)化層顏色呈鐵紅色，深部礦體呈灰白色。方解石呈不規(guī)則狀，占90%～95%，晶面有裂紋，石墨呈灰黑色，片徑一般0.5～3.5mm，個別3.5～8.0mm，星散狀分布，局部呈集合體出現(xiàn)，占3%～5%。晶質(zhì)石墨呈鱗片狀，局部地段呈大鱗片狀，晶質(zhì)石墨相對集中形成晶質(zhì)石墨礦體。

(4) 底板含石墨大理巖：分布在礦區(qū)東部，走向北北東，厚度3.54m，出露面積約0.1km2，向北有小部分延伸到礦區(qū)外，向南自然尖滅，與黑云母二長花崗巖整合接觸。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)總體形態(tài)為一單斜構(gòu)造，礦區(qū)內(nèi)北西向次級斷裂構(gòu)造較發(fā)育，并有閃長玢巖脈、花崗偉晶巖脈、輝綠玢巖脈充填，這些后期脈巖對大理巖中石墨礦體的破壞作用不大，石墨礦體與脈巖接觸帶附近石墨明顯減少，石墨鱗片片度變大。

明顯的斷層見大理巖中部早二疊世黑云母花崗巖(P1γ β)體，沿北北西向斷裂構(gòu)造侵入，又被后期北西向輝綠玢巖脈侵入，西部大理巖中見有南北向早二疊世黑云母花崗巖脈，呈脈狀沿黑云母二長片麻巖和含石墨大理巖接觸帶順層侵入。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育，主要分布于礦區(qū)西北部及東南部，為早二疊世黑云母花崗巖、細粒鉀長花崗巖，巖體局部混合巖化。巖漿巖的疊加對石墨礦床的質(zhì)量至關(guān)重要，在礦區(qū)黑云母花崗巖體邊部均可見到石墨片度增大。

2.4 圍巖蝕變

礦區(qū)內(nèi)大理巖中見有眼球狀石英、鉀長石及花崗偉晶巖同生角礫，礫度5～10cm，同生角礫在風(fēng)化面上清晰可辯，說明了礦區(qū)原巖受變質(zhì)程度較高，礦區(qū)地表石墨礦富集地段褐鐵礦化現(xiàn)象較普遍。

礦區(qū)圍巖蝕變現(xiàn)象普遍，主要蝕變類型為硅化、絹云母化、綠泥石化、碳酸鹽化、鉀化、高嶺土化、褐鐵礦化等。與石墨礦關(guān)系密切的蝕變?yōu)樘妓猁}化及褐鐵礦化，往往使含礦層在地表“紅化”，形成明顯的找礦標(biāo)志層。

3 礦體及礦石特征

3.1 礦體(層)特征

晶質(zhì)石墨礦體賦存在烏拉山巖群含石墨大理巖(Ar2wmb)地層中，屬鱗片狀晶質(zhì)石墨礦床，礦體嚴格受地層控制。

石墨礦體平面上位于勘查區(qū)中部，總體呈近南北向帶狀展布?？臻g上呈層狀、似層狀、透鏡狀平行產(chǎn)出，沿傾向和走向上變化較穩(wěn)定，有膨脹、收縮現(xiàn)象。

全區(qū)共圈定石墨礦體4條，礦體編號Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，其中Ⅲ號礦體分割成4段，編號分別為Ⅲ-1、Ⅲ-2、Ⅲ-3、Ⅲ-4。

石墨礦體呈似層狀產(chǎn)出，礦體頂?shù)装寰鶠楹罄韼r，含石墨大理巖全巖礦化，固定碳品位一般0.5%～1.19%。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號礦體間隔20～50m，呈層狀，與賦礦圍巖含石墨大理巖產(chǎn)狀一致。含石墨大理巖是礦體的直接圍巖，也是含礦層位。含石墨大理巖被早二疊世黑云母花崗巖(P1γ β)侵入，將其分為東西兩部分：西部南北長800～900m，東西寬50～240m；東部南北長1 440m，東西寬70～230m，北部延伸礦區(qū)之外。

石墨礦體主要特征見下表。

石墨礦體主要特征

3.2 礦石質(zhì)量

3.2.1 礦物組成

根據(jù)光、薄片鑒定結(jié)果并結(jié)合野外觀察，在石墨礦石中共發(fā)現(xiàn)各種礦物11種，其中主要礦物有：方解石、輝石、堿性長石、斜長石、石英、石墨、磁黃鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦。

晶質(zhì)石墨：鏡下觀察灰棕色，自形鱗片狀，少量半自形鱗片狀，部分為膝折狀、枝杈狀，非均質(zhì)，片徑大小0.12～3.6mm，含量＞1%。

黃鐵礦：主要產(chǎn)在原生礦中，呈淺白色，他形粒狀，粒度＜0.56mm，星散分布，含量＜1%。

磁黃鐵礦：淺玫瑰棕色，半自形—他形粒狀，粒度＜0.6mm，零星分布，含量＜0.5%。

黃銅礦：銅黃色，他形粒狀集合體，弱非均質(zhì)性，粒度＜0.1mm，零星分布，微量。

閃鋅礦：灰色，他形粒狀集合體，均質(zhì)，粒度＜0.2mm，零星分布，與磁黃鐵礦連生，微量。

3.2.2 化學(xué)組成

根據(jù)多元素分析結(jié)果：礦石中化學(xué)組分簡單，有益組分固定碳，最小值1.1%，最大值1.66%，平均品位1.34%，品位變化系數(shù)為3.72%。CaO平均值41.62%，F(xiàn)e2O3平均值0.82%，F(xiàn)eO平均值0.84%。

3.3 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

3.3.1 礦石結(jié)構(gòu)

礦石以鱗片變晶結(jié)構(gòu)為主，其次有鑲嵌粒狀變晶結(jié)構(gòu)、柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)，偶見碎裂結(jié)構(gòu)。

(1) 鱗片變晶結(jié)構(gòu)：礦石主要由一些大致等軸狀的方解石及少量長石石英組成，鱗片狀石墨呈星散狀分布于粒狀脈石礦物之間。

礦石中方解石、長石、石英、鉀長石、輝石、角閃石相互呈他形粒狀鑲嵌，石墨呈鱗片單晶或集合體星散狀分布其中。

(2) 碎裂結(jié)構(gòu)：礦石受擠壓，形成碎裂鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，局部擠壓強烈形成碎裂結(jié)構(gòu)。如褐鐵礦化碎裂礦石。

3.3.2 礦石構(gòu)造

礦石以塊狀構(gòu)造為主，局部見條紋狀構(gòu)造。

(1) 塊狀構(gòu)造：石墨鱗片相對集中，定向排列呈塊狀。

(2) 條紋狀構(gòu)造：石墨鱗片呈半定向分布在大理巖中形成條紋狀構(gòu)造。

3.4 礦石分類

3.4.1 風(fēng)化帶、原生帶的確定

按晶質(zhì)石墨礦風(fēng)化程度可分為風(fēng)化礦和原生礦，經(jīng)風(fēng)化的礦石呈灰黃—黃褐色，普遍鐵染高嶺土化，分布于礦體上部，原生礦呈灰白色，分布于風(fēng)(氧)化帶下部。礦區(qū)地表基巖裸露，無覆蓋物。根據(jù)探礦工程統(tǒng)計風(fēng)(氧)化帶厚度：最大13.4m，最小1.0m，平均5.32m，所以確定本礦區(qū)風(fēng)(氧)化帶平均深度為5.5m。風(fēng)(氧)化型礦石易于分選開采。

3.4.2 礦石類型

根據(jù)礦石的礦物成分、礦石結(jié)構(gòu)，將礦石劃分為兩個自然類型：塊狀大理巖型晶質(zhì)石墨、層狀大理巖型石墨礦。

礦石工業(yè)類型：晶質(zhì)鱗片狀石墨礦。

4 礦床成因及找礦標(biāo)志

本礦區(qū)石墨礦床系由太古代含有機質(zhì)的沉積巖及含鎂泥質(zhì)碳酸鹽類沉積巖受區(qū)域性深變質(zhì)作用，及期后混合巖化作用，使石墨重結(jié)晶而形成晶質(zhì)石墨礦床，早二疊世黑云母花崗巖侵入，熱力疊加形成大鱗片晶質(zhì)石墨礦床。

4.1 地層因素

礦區(qū)地層為中太古代烏拉山巖群的中—深變質(zhì)巖系，巖性為黑云二長片麻巖段(Ar2wgn)夾含石墨大理巖(Ar2wmb)，其中含石墨大理巖全巖礦化，含石墨大理巖呈透鏡體出現(xiàn)。含石墨大理巖具有高鋁、高鈣、含碳的特點，同時含石墨大理巖中同生角礫較發(fā)育，變質(zhì)程度較高。

4.2 構(gòu)造因素

區(qū)域大地構(gòu)造位置處在華北地臺北緣，處在中朝準(zhǔn)地臺、天山—陰山緯向構(gòu)造帶的隆起部位，剝蝕作用較強。礦區(qū)為單斜構(gòu)造，北西向次級斷裂構(gòu)造較發(fā)育，易于導(dǎo)致巖體的侵入，且沒有破壞成礦時的封閉環(huán)境。

4.3 巖漿因素

礦區(qū)北部有大面積黑云母花崗巖，巖漿活動強烈，中部輝綠玢巖侵入，東部有北西向石英閃長巖、花崗細晶巖侵入，巖漿巖侵入與變質(zhì)作用疊加地段，才能形成具有研究價值的礦床。

4.4 變質(zhì)因素

變質(zhì)作用對石墨的形成極為重要，它為成礦提供溫度、壓力和高度活潑的揮發(fā)性氣熱溶液。這種氣液的主要成分是H2O、CO2、CO等，CO2等氣體則要在變質(zhì)作用中揮發(fā)出來。區(qū)域變質(zhì)作用有巖漿或混合巖化作用伴隨，地層中的灰?guī)r成分在大理巖化時分解出CO2、CO等，加強了溶液的活動性。由于頂?shù)装逶瓗r為粘土質(zhì)沉積物，有很好的屏蔽作用，形成遮擋層，在封閉還原的環(huán)境使碳質(zhì)得以還原，形成鱗片狀晶質(zhì)石墨。

綜上，地層因素、構(gòu)造、巖漿巖、變質(zhì)作用與成礦密切相關(guān)，礦床的形成是以上各種地質(zhì)作用聯(lián)合的結(jié)果，只有在各方面都有利的地段，才能形成質(zhì)量好的晶質(zhì)石墨礦床，所以，本礦床成因類型為區(qū)域變質(zhì)型晶質(zhì)石墨礦床。

礦區(qū)地表高嶺土化、褐鐵礦化(紅化)強烈地段，多為晶質(zhì)石墨富集地段，是本礦區(qū)的主要找礦標(biāo)志。