內(nèi)蒙古扎魯特旗侏羅系紅旗組含石墨段地質(zhì)特征及礦床成因

鄭建勛

摘要：內(nèi)蒙古隱晶質(zhì)石墨礦床主要分布在通遼地區(qū)扎魯特旗的侏羅系紅旗組中。本文對(duì)該地紅旗組及其含石墨段的地質(zhì)特征及隱晶質(zhì)石墨礦床的成因背景進(jìn)行了綜述和分析總結(jié)。

關(guān)鍵詞：隱晶質(zhì)石墨；紅旗組；含石墨段；地質(zhì)特征；巖漿熱接觸變質(zhì)

1.概述

隱晶質(zhì)石墨礦床主要分布在中國(guó)東部環(huán)太平洋構(gòu)造帶。該類(lèi)型礦床含礦巖系的時(shí)代一般從晚古生代石炭紀(jì)至中生代侏羅紀(jì)，其中最重要的是晚二疊世和侏羅紀(jì)。南方以二疊紀(jì)為主，北方以侏羅紀(jì)及石炭紀(jì)較多。具體含礦層位南方有斗嶺組、龍?zhí)督M及梨山組，北方有石盒子組、二道梁子組、雞西群、紅旗組等煤系地層。隱晶質(zhì)石墨為煤系發(fā)生接觸變質(zhì)作用所形成，產(chǎn)生接觸變質(zhì)作用的巖漿熱源體的侵入時(shí)代大多為印支期一燕山期。內(nèi)蒙古隱晶質(zhì)石墨礦床主要分布在內(nèi)蒙古通遼地區(qū)的扎魯特旗。該地隱晶質(zhì)石墨礦床含礦地層基本都為下侏羅統(tǒng)紅旗組。因此，扎魯特旗侏羅系紅旗組為內(nèi)蒙古隱晶質(zhì)石墨礦的找礦目標(biāo)地層，其地質(zhì)特征及礦床成因有深入研究和總結(jié)的價(jià)值。

2.紅旗組（Jh）命名及分布特征

在大興安嶺地區(qū)侏羅系地層較為發(fā)育，分布較廣。因火山活動(dòng)原因，侏羅系地層是由一套巖性和巖相變化復(fù)雜的火山巖和沉積巖組成。上侏羅統(tǒng)分布最廣，層序全、厚度大。中、下侏羅統(tǒng)分布零星，以含煤沉積為主，局部地區(qū)見(jiàn)火山碎屑巖夾層，為小型斷陷盆地或山問(wèn)盆地沉積環(huán)境。

下侏羅統(tǒng)紅旗組最早是由吉林省煤田203隊(duì)于1966年創(chuàng)名，創(chuàng)名地點(diǎn)在吉林省洮南縣萬(wàn)寶鎮(zhèn)紅旗煤礦。原始定義將萬(wàn)紅盆地的酸性火山巖之下的含煤碎屑巖稱(chēng)為萬(wàn)紅群紅旗組。之后，將上部的礫巖層稱(chēng)為萬(wàn)寶組，下部細(xì)碎屑巖含煤層稱(chēng)紅旗組?，F(xiàn)在定義紅旗組是位于萬(wàn)寶組或新民組之下的一套含煤地層，下部以灰白色礫巖夾薄層砂巖為主，上部為砂巖、粉砂巖、泥巖夾數(shù)層可采煤。

紅旗組主要分布在內(nèi)蒙古中東部地區(qū)的扎魯特旗塔他營(yíng)子、錫盟阿拉坦合力盆地、錫林浩特盆地及敖漢旗四家子鄉(xiāng)和林家地鄉(xiāng)等地，各地區(qū)巖石特征都有一定差別。但只有通遼扎魯特旗分布的紅旗組發(fā)現(xiàn)有隱晶質(zhì)石墨礦床。

3.區(qū)域地質(zhì)背景

扎魯特旗隱晶質(zhì)石墨礦床分布區(qū)域出露地層主要有二疊系、侏羅系、白堊系和第四系等。下侏羅統(tǒng)紅旗組（J₁h）在扎魯特旗零星出露于突泉凹陷紅旗一堿土屯一帶及魯北凹陷聯(lián)合屯、巨里黑、塔拉營(yíng)子、西沙拉等地，總體呈40°方向串珠狀展布。這是因?yàn)榧t旗組為一套山間斷陷盆地型沉積建造，受北東向構(gòu)造控制，含煤斷陷盆地呈串珠狀沿北東向帶狀展布。

區(qū)域大地構(gòu)造位置位于大興安嶺中生代火山巖區(qū)與內(nèi)蒙古中部地槽褶皺系蘇尼特右旗晚華力西地槽褶皺帶接合處，褶皺斷裂發(fā)育。

燕山期巖漿侵入和火山活動(dòng)活躍頻繁，具有多期次階段性的特點(diǎn)。以燕山中期侵入活動(dòng)為主，強(qiáng)度大，中、酸性巖體出露面積大。巖體的空間產(chǎn)出與分布，受區(qū)域構(gòu)造斷裂裂隙系統(tǒng)控制。

4.扎魯特旗紅旗組含石墨段地質(zhì)特征

扎魯特旗忙哈吐石墨礦、敖包營(yíng)子石墨礦等隱晶質(zhì)石墨礦所在區(qū)域，紅旗組（J₁h）巖性以深灰色粉砂巖和泥巖、黑色頁(yè)巖夾砂巖、含礫砂巖為主。沉積韻律發(fā)育。厚度171m～1200m。聯(lián)合屯-西沙拉-帶的紅旗組可分三個(gè)巖段，下含石墨段（J₁h¹）、中部砂泥巖段（J₁h²）、上含石墨段（J₁h³），上下兩段均為含石墨段，即含礦層。其直接上覆萬(wàn)寶組（J₂w），不整合于上二疊統(tǒng)林西組（P₃l）之上。

下含石墨段（J₁h¹）：巖性主要為灰色細(xì)-粉砂巖與黑色泥巖互層，夾炭質(zhì)泥巖，區(qū)域上含8層隱晶質(zhì)石墨，局部夾中粒長(zhǎng)石砂巖。厚度>71m。

中部砂泥巖段（J₁h²）：各地巖性有一定差別，在聯(lián)合屯一帶主要為雜色粉砂巖及頁(yè)巖，局部夾長(zhǎng)石砂巖。在塔拉營(yíng)子一帶巖性主要為深灰色一黑色泥巖、粉砂巖。厚度>240m。

上含石墨段（J₁h³）：主要由灰色砂巖、粉砂巖、灰黑色泥巖、炭質(zhì)頁(yè)巖及煤組成。在各地區(qū)含礦情況不同，在聯(lián)合屯本層出露較全，含隱晶質(zhì)石墨6層，厚度251.73m。

下含石墨段（J₁h¹）是主要含隱晶質(zhì)石墨的礦段，由黑灰色粉砂巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖與隱晶質(zhì)石墨礦層組成。水平層理、緩波狀層理發(fā)育，富含植物化石，厚度均較穩(wěn)定。向東南傾斜，傾角較緩，一般為10°～20°。區(qū)域上一般含8層隱晶質(zhì)石墨，由上到下編號(hào)為A₁、A₂、A₃、A₄、B₁、B₂、B₃、C層石墨。其中B₃號(hào)礦層因厚度大且相對(duì)穩(wěn)定，成為可采礦層。厚度2m左右，走向東西，連續(xù)性較好。

5.隱晶質(zhì)石墨礦床特點(diǎn)及成因分析

隱晶質(zhì)石墨礦床類(lèi)型為接觸變質(zhì)型礦床。該類(lèi)型占中國(guó)已知石墨礦床的14%，儲(chǔ)量占石墨探明儲(chǔ)量的22%，是中國(guó)石墨礦床中較主要的工業(yè)類(lèi)型。此類(lèi)礦床一般是巖體侵入煤系地層引起煤層接觸變質(zhì)而成。與全國(guó)其他地區(qū)的隱晶質(zhì)石墨礦床類(lèi)似，侵入巖體一般為酸性或中、酸性花崗巖、閃長(zhǎng)巖。受變質(zhì)的煤層一般為優(yōu)質(zhì)無(wú)煙煤。無(wú)煙煤變質(zhì)為隱晶質(zhì)石墨，從接觸帶向外漸次出現(xiàn)石墨一半石墨一無(wú)煙煤的漸變過(guò)渡帶。礦體形態(tài)一般復(fù)雜，呈層狀、似層狀、帶狀及透鏡狀分布，長(zhǎng)度幾百米至數(shù)千米；常見(jiàn)多層礦體，單層厚度幾十厘米至數(shù)米，一般為1m～3m，傾角有的陡，有的呈緩傾斜；礦石自然類(lèi)型可分軟質(zhì)、硬質(zhì)兩種；礦石外觀呈土狀、致密塊狀，由隱晶、微晶及細(xì)晶石墨鱗片構(gòu)成集合體，以隱晶石墨為主；共生礦物有石英、粘土礦物、黃鐵礦及紅柱石、堇青石、夕線石、黑云母等；礦石品位一般較高，固定碳含量多為60%～80%。礦石一般不選礦，礦床規(guī)模以中、小型為主。

紅旗組分布在內(nèi)蒙古中東部很多地區(qū)，但只有扎魯特旗分布的紅旗組產(chǎn)有隱晶質(zhì)石墨礦床，這是與大興安嶺地區(qū)的構(gòu)造及巖漿巖條件密切相關(guān)的。

隱晶質(zhì)石墨是煤接觸變質(zhì)形成的。紅旗組是含煤地層，其早期形成的煤是成礦的物質(zhì)來(lái)源。區(qū)域位于大興安嶺中生代火山巖區(qū)和內(nèi)蒙古中部地槽褶皺系蘇尼特右旗晚華力西地槽褶皺帶的接合處，褶皺斷裂發(fā)育，燕山期巖漿活動(dòng)頻繁，為巖漿接觸熱變質(zhì)作用發(fā)生提供了條件。燕山期侵入巖發(fā)育，且明顯受區(qū)域褶皺斷裂控制。巖漿貫入紅旗組及周邊層位，一方面破壞了地層的完整性，另一方面巖漿接觸熱變質(zhì)作用于煤層，使得煤發(fā)生石墨化，形成隱晶質(zhì)石墨。雖然個(gè)別礦區(qū)內(nèi)侵入巖較少，但區(qū)域可能隱伏著大型巖體。因此，巖漿熱接觸變質(zhì)是該地紅旗組地層中煤向隱晶質(zhì)石墨轉(zhuǎn)變的主導(dǎo)因素。