内蒙古自治区乌拉特中旗新忽热一带晶质石墨矿成矿地质条件及找矿潜力分析

马德清

摘要：内蒙古自治区乌拉特中旗新忽热一带晶质石墨矿床，大地构造位置属华北地台北缘，内蒙古渣尔泰山与白云鄂博台缘坳陷带南西叠加部位，区域出露地层主要为太古宇乌拉山（岩）群。乌拉山（岩）群原岩以富铝的高粘土质砂岩、含有机质粘土岩，碳酸盐岩夹部分中基性-中酸性火山岩。矿区内仅出露乌拉山（岩）群浅色片麻岩组，叠加构造强烈，矿产较为丰富。本次工作获得查明资源量（122b+333）晶质石墨矿，平均固定碳含量7.67%，矿物量200万吨，矿石量3496万吨。还有推测（3347）矿物量合计达1000万吨，合计矿石量13492万吨，平均固定碳含量4.67%，属于超大型晶质石墨矿床。本次工作大致查明了矿体规模、产状及矿石质量，总结了矿区内晶质石墨矿的成矿地质条件，分析了本区域找矿潜力，达到了本次工作目的。

关键词：晶质石墨矿；乌拉特中旗新忽热一带；矿床地质特征；找矿潜力分析

前言

本次工作主要在勘查证范围内寻找晶质石墨矿体，并对其开发前景作出合理评价，在勘查证范围内矿化较好地段投入1：10000激电测量、1：2000地质填图，后续施工了槽探揭露和钻探验证，并对详查靶区范围内的矿体赋存形式及矿体形态进一步加密控制。大致查明了详查区的地层、构造、岩浆岩及矿体特征。

一、成矿区域地质背景

内蒙古自治区的石墨矿分布最多的为晶质石墨矿床也是内蒙古地区最重要的石墨矿床类型，我区已知矿床、矿点有70%属于该类型。主要分布于内蒙古地轴的轴部，西起阿拉善右旗次井子、南背山，东至兴和县黄土窑，并向东延至山西、河北、辽宁，直至朝鲜，全长达二千余公里，为亚洲最大的石墨成矿带。其中内蒙古自治区内出露长达一千一百公里，宽三十公里，最宽达一百公里。基本上呈东西向展布，随渣尔泰山弧形构造和阿拉善弧形构造略有弯曲。主要分布于太古宇地层兴和群、大青山群、乌拉山群、千里山群和阿拉善地层中。

勘查区位于华北地台北缘，本区大地构造位置属华北地台（I₅）北缘，渣尔泰山——白云鄂博台缘坳陷、白云鄂博褶断束（I₂²），新忽热哈太山倒转背斜中部。勘查区南侧发育有高勒图断裂带总体走向近东西向，长120km，宽1km，高勒图附近形成向南凸出的弧形，分支复合明显，且与石崩断裂带切通，断裂北倾，倾角60°～70°，性质为逆断层，沿断层形成很宽的糜棱岩化带，并具断层角砾，从其所控制的加里东一海西期基性一超基性岩到中酸性岩浆岩均较发育。

勘查区岩浆活动强烈，侵入岩分布广泛，占总面积的60%以上。侵入岩空间上总体呈带状展布，时间上跳跃式延续，主要为石炭纪和二叠纪中性-中酸性侵入岩，显示明显的旋回性和多期次性。

区域上含矿层中矿体产状与围岩一致，一般为层状，似层状或透镜状。矿体规模一般较大，如黄土窑一号矿层长达3500m，厚15m～39m；哈达门沟长达1610m，厚近40m；查干胡鲁主矿层长980m～2280m，厚3m～11m，等等。石墨均呈鳞片状，片径0mm～3mm，大者3ram～5mm，最大可达10mm～20mm矿石类型以片麻岩型为大，透辉岩型，大理岩型次之。

矿石的原矿品位一般较低，平均品位多在3%～6%，但矿石易选，一般精矿品位可达85%～90%，回收率90%左右。精矿片度大，品质优良，用途广泛。

黄土窑矿区位于兴和县城南45公里，大地构造位置处于内蒙古背斜的东段南部一封闭的黄土窑向斜内。矿体产于集宁群硅线榴石斜长片麻岩中，共发现32个矿体，产状与围岩一致，呈层状、似层状或透镜状，主要矿体长430m～3500m，厚4m～39m。矿体平均品位为3.56%～5.23%。规模为大型。现由兴和石墨矿进行开采，年产石墨精矿四千吨。产品规格有24目、32目、40目、50目、80目、100目、混合目和高碳石墨等。精矿品位一般85%～90%，高碳石墨可达99%。

什报气矿区位于呼和浩特市西二十四公里的什报气村北。矿床处于内蒙台背斜中段，矿区由北部扇形背斜和中部倒转向斜组成紧密褶皱以及东西走向挤压性逆冲断层。矿区内有片麻状花岗岩、辉绿岩和石英斑岩脉等入侵活动.矿体产于乌拉山群角闪斜长片麻岩段，主要岩性为石榴斜长片麻岩、石墨斜长片麻岩、大理岩、角闪斜长片麻岩等。矿体以似层状为主，主矿体245m～526m，厚7.6m～28m，倾向北倾角25°～60°。矿体平均品位3.59～3.67%，规模为大型。矿石类型以片麻岩型为主，占77.44%，大理岩型占14.66%透辉岩型占7.9%。鳞片大小多在0.15mm～1mm，少数3mm～5mm，最大10mm～20mm。矿石可选性良好，原矿品位3.56%，精矿品位90.7%，回收率91.03%。

其余庙沟、哈达门沟、查汗木胡鲁等矿区，产出地质条件与什报气矿区相似。

二、矿区地质

勘查区内地层主要为中太古界乌拉山（岩）群（Ar2wl），大面积出露乌拉山（岩）群浅色片麻岩（岩）组，少量大理岩组。其次为新生界第四系全新统风积层（Qhed）、冲洪积物（Qhpal）。

中太古界乌拉山（岩）群（Ar2wl）

是本区最老的地层，广泛分布于勘查区，近于北西走向，出露宽度约5km～10km，延长20km～30km。地貌上呈丘状中低山。为局部无序总体有序的层状构造岩石地层单位。原岩以富铝高粘土质砂岩-含炭粉碎屑岩-碳酸盐夹部分中基性-中酸性火山岩。走向总体为北西西-南东东向，主体倾向北北东，局部倾向北东。勘查区内大面积出露浅色片麻岩组。详查区位置处在哈太山倒转背斜中部，构造向西倾伏，详查区脊线长度大于5km，轴向约86°，南北两个翼角近于相等，北翼为正常岩层，南翼为倒转岩层，矿体分布于倒转背斜两翼。详查区内出露岩层主要为，乌拉（岩）群中部浅色片麻岩组。

（一）浅色片麻岩组（Ar2gn2）：

含石墨透辉斜长片麻岩、含石墨黑云斜长片麻岩、二云母片麻岩：分布于勘查区西北部，地层整体走向北西一南东，呈层状、似层状或透镜状展布，近于北西走向，出露宽度约3000m～5000m，延长20km～30km。岩石呈灰-深灰色，层状构造明显，岩石中夹有花岗质条带，条带宽窄不等，宽者约1cm～2cm，窄者约3mm～5mm。平行片麻理分布，矿物成份主要为：石墨、石英、长石。次为白云母、绢云母、绿泥石等，矿物粒度3mm～5mm，均被拉长、定向排列，平行于片麻理分布，岩性主要为含石墨透辉斜长片麻岩、含石墨黑云斜长片麻岩、二云母片麻岩和白云质大理岩。

从上到下分为三个岩段：

1.上段（gn23）：长石石英岩、透辉石大理岩、变粒岩；出露厚度300m～500m，近于东西走向，倾向10°～20°，倾角50°～60°。底部与变粒岩平行整合接触。顶部与乌拉山（岩）群大理岩组平行整合接触，局部或与花岗伟晶岩岩脉断层接触。

2.中段（gn22）：含石墨斜长片麻岩、含石墨黑云斜长片麻岩、含红柱石片麻岩及白云质大理岩，出露厚度1000m～1500m，近于东西走向，倾向10°～20°。顶部与上段：变粒岩、长石石英岩、大理岩等整合接触，局部或与花岗伟晶岩岩脉断层接触。底部与下段的混合片麻岩、二长片麻岩、二云母斜长片麻岩等整合接触。此段是本地区主要赋矿岩段。

3.下段（gn21）：混合片麻岩、二云母片麻岩、二长片麻岩，出露厚度800m～1000m，近于东西走向，倾向10°～20°。顶部与上段的含石墨透辉斜长片麻岩、含石墨黑云斜长片麻岩等平行整合接触，底部与石炭纪花岗岩、或二叠纪花岗岩断层接触。

中部浅色片麻岩组所显示的层状构造明显，这说明其原岩是以富铝的高粘土质砂岩、含有机质粘土岩、碳酸盐岩夹部分中基性一中酸性火山岩。上部的长石石英岩、大理岩夹浅变粒岩及黑云斜长片麻岩，属正常沉积的碎屑岩一碳酸岩系，为浅海、滨海相沉积。

（二）褶皱

勘查区因岩浆侵入活动强烈，褶皱构造保存不完整，褶皱轴向多为近东西向、呈北西向紧密线型褶皱特征，两翼倾角较陡，多为60°～70°；矿区内主要为近东西向的倒转背斜，称为哈达图同斜构造，向西倾伏，脊线长度大于5km，轴向约96°，南北两个翼角近于相等约50°～60°，北翼为正常岩层，倾向北东10°～20°，倾角45°～55°。南翼为倒转岩层，倾向北西330°～340°，倾角55°～60°矿体分布于倒转背斜两翼。

（三）断裂

勘查区断裂构造发育，以华力西晚期最为强烈，以近东西向一北西西向为主，其次为北西，北东两组，其中东西一北西两组规模最大，延长最远，切割最深；北西组多为近东西一北西两组断裂之派生断层，也以逆断层和逆掩断层为主，但规模较前者逊色，北东组以平推断层为主。此外尚有情况不明者，但规模往往较小。

（四）石炭纪黑云母花岗岩（Cγβ）

出露于勘查区东部，呈岩株状产出，呈北西西向带状展布，近于北西走向，出露宽度约500m～1000m，延长20km～30km。岩性主要为巨斑状黑云母花岗岩或二长花岗岩。斑状、似斑状结构，块状构造。岩性比较单一，有100m宽的细粒边缘带，与围岩界限清楚，接触面内倾，倾角50°～67°，与地层产状基本一致。岩体流动构造较明显，黑云母、长石巨斑定向排列，向内倾斜与接触面产状一致。侵入乌拉山（岩）群、白云鄂博群，被二叠纪侵入岩侵入。这些侵入岩的活动形成了石墨矿重结晶的驱动力，在温度、压力适合的条件下使石墨矿进一步富集成矿。

（五）围岩蚀变的主要表现有以下几种：

黄铁矿化：呈细脉状、浸染状发育于石墨矿（化）体内，或近矿围岩中，形成黄铁矿化（氧化条件下形成褐铁矿化）带，与石墨矿化关系密切。

硅化：呈细脉状与黄铁矿化、褐铁矿化、碳酸盐化一起发育于石墨矿体顶底板，或与绢云母化、少量绿帘石化、绿泥石化一起发育于石墨矿化体近矿围岩中。

褐铁矿化：呈细脉状、浸染状发育于石墨（化）体内，或近矿围岩中，形成黄铁矿化（氧化条件下形成褐铁矿化）带，与石墨矿化关系密切。

碳酸盐化：与硅化、黄铁矿化一起，发育于石墨矿（化）体的近矿围岩中，呈细脉状产出。

三、矿体地质特征

详查区内石墨矿体总体呈近东西向层状分布。根据石墨矿体的空间分布范围，分为南北两个成矿带，北成矿带走向340°～355°倾向北东。倾角50°～60°。南成矿带走向210°～230°，倾向北西，倾角65°～80°产状较陡。全区矿体呈层状、似层状局部透镜状，赋矿层位为乌拉山（岩）群中部浅色片麻岩组中段：黑云斜长片麻岩。岩层出露厚度100m～300m，延长约3000m。

（一）.例如1号矿体：

分布在详查区中部，走向西起11线东到27线，地表出露长约1180m，地表呈较规则的层状分布，整体走向75°，倾向北北西（340°～350°），倾角68°～74°。地表槽探工程13线至19线槽探工程间距为50m，21线以东至27线槽探工程间距为100m，西起TCl东至TC21共21条槽探工程控制。最西端TC19探槽矿体斜厚度36.70m，真厚度23.59m。平均品位8.17%；矿体中部的TC25号探槽矿体斜厚度110.50m，真厚度76.28m。平均品位7.59%；最东端TC27探槽矿体斜厚度15.40m，真厚度11.80m。平均品位4.49%。

从地表施工的21条槽探统计，矿体以19线与23线中间的TC523号探槽为中心，厚度最大，真厚度76.28m。向东西两侧逐渐变薄至尖灭。西段探槽中的平均品位达8%～9%，东段4%～6%，整个矿体品位西高东低。

深部共计施工11个钻孔，通过钻探工程验证1号矿体西浅东深，中间矿体厚大，向下延深大，西段为翘起端，向东倾伏。

矿体品位最低3.98%，最高9.39%，平均5.32%。品位变化系数24.92%，小于40%属于均匀矿体。地表槽探TC523见矿最大真厚度76.28米，深部钻探最小真厚度4.59米。矿体厚度深部逐渐变薄；厚度变化系数63.69%，属于较稳定矿体。

其次对1号矿体做了32件的光片鉴定，发现有一定规律，从地表走向上翘起端或埋藏较浅的块段固定碳品位能达7%左右，粒度较粗大，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；而倾伏端或埋藏较深的块段不但品位降低，而且粒度随之变小，固定碳品位一般在4.50%～5.50%之间，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；从倾向上，分别采取同一矿体的顶板矿体、矿体中间及底板矿体做了光片鉴定，发现虽然变化不大，但也有一定规律，几条勘查线上均为：矿体接近顶板的部位品位高，片晶粗大，而底板附近的矿体品位低。粒度变细。同时对其它矿体也做了相同的光片鉴定工作，经统计，具有相同的规律性。

（二）矿石质量

1.矿石化学成分

矿石中主要有用元素为固定碳，矿床平均品位C固5.80%。根据矿石多元素结果分析和组合分析结果，本区为单一矿产，矿石中有用组分含量低，均未达到共伴生组分综合利用的一般工业指标要求。矿石中有害杂质平均含量：TFe3.37%、S2.23%、P2050.39%。详见哈达图矿区晶质石墨矿多元素测试结果表4-2和哈达图矿区晶质石墨矿组合分析结果表4-3。

2.矿物成分

矿物成分为：石墨呈它形鳞片状，定向排列，片晶一般在0.05mm～0.5mm左右，含量5%～10%左右，含少量磁黄铁矿、黄铁矿。脉石矿物主要为石英、斜长石、黑云母。石英呈它形粒状，表面光滑，粒径一般在0.05mm～0.5mm左右，含量约45%左右；斜长石它形柱状或粒状，分布不均，粒径一般在0.1mm～0.5mm左右，含量约15%左右；黑云母呈较大的片状，分布不均匀，干涉色达三极，显微镜下，片径可达5mm，含量20%。

3.主要矿物嵌布特征

石墨：银灰色、金属光泽，污手，鳞片状，单晶和少量集合体分布于白云母和石英颗粒内，大部分平行片麻理方向出现，分布较均匀，局部富集呈团块或条带。从地表控制工程上特征为翘起端或埋藏较浅的块段品位能达7%左右，粒度较粗大，而倾伏端或埋藏较深的块段不但品位降低，而且粒度随之变小，矿体接近顶板的部位品位高，片晶粗大，而底板附近的矿体品位低。粒度变细。

通过详查期201件光片鉴定，利用了普查期的94件，合计295件。经统计计算全矿区平均粒度大于50目的占6.86%，50～80目的占14.17%，80～100目的占10.35%，合计大于正100目的占31.38%，小于正100目的占68.62%。总之，矿物成分单一，品位均匀，粒径中等。可选性好，经选矿后工业上能直接利用。目级测试结果统计表见1-1。

四、成矿规律的探讨

石墨矿床系含碳质地层受变质而形成，兼有外生和部分内生矿床的特征。基本上属于层控矿床的一种。其控矿因素，你外乎地层、构造和变性作用三大因素，成矿有明显的规律性。

（一）.地层控矿

含石墨矿的地层，从太古到白垩纪，分布时代很广泛，主要有太古宇兴和（岩）群、乌拉山（岩）群、千里山群、阿拉善群、中元古界白云鄂博群、渣尔泰群、上元古界温都尔庙群、上石炭统、下二迭统、中下侏罗统等等。

含矿时代虽广，具重要工业意义的只有太古界片麻岩型，元古界片岩型、大理岩型和下二迭统煤层变质性石墨矿床。

除兴和（岩）群（相当于桑干群下部）外，乌拉山（岩）群、千里山群和阿拉善群可以对比。尤其是乌拉山（岩）群和阿拉善群，从所处大地构造位置、岩性和含矿特征方面均可进行对比，从乌拉山（岩）群现有同位素年龄看。没一个超过二十五亿年的资料，是否属于上太古界，值得进一步研究。

含石墨地层的岩性，从片麻岩到角岩很复杂，主要是由于变质程度不同引起的，仔细分析，它们具有三个共同的特点：

高铝出现硅线石、兰晶石、红柱石、十字石等高铝矿物。如果恢复原岩，为粘土质沉积。

高钙含石墨的层位或其上下层位，往往都有大理岩或大理岩层或大理岩透镜体出现。矿区内出现大理岩型、透辉（闪）岩型或透辉斜长片麻岩型矿石。

含碳含钙的粘土质沉积物，致密柔软，在成矿作用中是良好的遮挡层，使区域变质及岩浆活动所提供的热量和汽热溶液不致逸散，为封闭的还原环境的形成创造条件。

（二）.构造控矿

构造对石墨矿床的控制，尽管不像热液矿产那样严格，但它对矿产的控制作用还是明显的。

1.大地构造位置，决定了出露何种地层，岩性和石墨矿床的类型。工业意义最大的片麻岩型鳞片状晶质石墨矿，产于内蒙地轴，及中朝准地台的古老隆起部位。而片岩型石墨矿，则产于台缘坳陷带，即乌拉山（岩）群、白云鄂博群地层中。角岩型石墨矿，主要分布于地槽区（部分产于台缘坳陷带）侵入体周围。

2.从现有资料看，我区的主要石墨矿床，如乌拉特中旗哈达图、新忽热、集宁兴和、黄土窑、什报气石墨矿，位于向斜构造之中。向斜构造对矿体的保存是有利的。但是，也不尽如此，从兴和群含石墨层位对比图来看，凉城、和林格尔一带，出露地层为含矿的黄土窑组的上部层位。因此，在这些地方寻找石墨矿床，应在剥蚀作用较强或背斜构造出露的部位来找。

3.断裂构造：成矿前或成矿时的断裂或裂隙，易于导致岩体或岩脉的侵入，提高变质作用的温度和压片，并增强气热溶液的活动性，提高变质程度，加大石墨晶体的片径。如庙沟，德布斯格，呼鲁斯太，百灵庙等矿区，由于岩浆发育，促使石墨片度增大。