内蒙古阿拉善左旗查汗木胡鲁晶质石墨矿地质特征及找矿标志

郑永涛， 高 洁， 孙 莉， 郝培珧

(1.内蒙古第八地质矿产勘查开发有限责任公司，内蒙古乌海016000； 2.中国地质科学院矿产资源研究所，北京100037)

内蒙古阿拉善左旗查汗木胡鲁晶质石墨矿地质特征及找矿标志

郑永涛1， 高 洁1， 孙 莉2， 郝培珧1

(1.内蒙古第八地质矿产勘查开发有限责任公司，内蒙古乌海016000； 2.中国地质科学院矿产资源研究所，北京100037)

查汗木胡鲁晶质石墨矿为赋存于中太古代乌拉山岩群片麻岩段含石墨变质岩系中的区域变质型矿床，严格受矿体分布层位控制，含矿岩性为含石墨黑云斜长片麻岩、石墨透辉斜长片麻岩、石墨辉石斜长片麻岩、含石墨黑云二长片麻岩、石墨石榴斜长片麻岩、含石榴石墨黑云斜长片麻岩。经历多期次区域变质作用形成。采用新的成矿理论，对典型矿床的地质特征、构造背景、炭质来源进行研究，确定了查汗木胡鲁晶质石墨矿床的成矿模式，对利用该模式寻找相似成因矿床具有一定的指导意义。

晶质石墨矿；地质特征；成矿模式；查汗木胡鲁；内蒙古阿拉善左旗

0 引 言

2015年，通过1年多的找矿—普查—详查—勘探工作，在内蒙古西部地区阿拉善左旗找到一特大型大鳞片晶质石墨矿——查汗木胡鲁石墨矿。本次工作采用新的成矿理论对工作区进行了重新梳理，对成矿层位进行厘定，对研究区含矿母岩、围岩及矿床构造、物质来源、成因等进行了研究，确定了查汗木胡鲁晶质石墨矿矿床成矿要素和成矿模式，并对成矿模式进行了深入的研究，对在周围相似背景成矿条件下找到相似的矿床具有一定的指导意义。

1 矿区地质概况

查汗木胡鲁晶质石墨矿位于阿拉善左旗北东约190 km处，行政区划隶属阿拉善盟阿拉善左旗敖伦布拉格镇。

大地构造位置位于华北地台北缘西段(Ⅰ)北部隶属狼山—白云鄂博台缘坳陷带(Ⅱ)狼山—渣尔泰山褶段束(Ⅲ)，南部平原属鄂尔多斯台坳(Ⅱ)之河套新断陷(Ⅲ)。古生代地层区划属华北地层大区晋冀鲁豫地层区阴山地层分区狼山地层小区，中新生代地层区划属阿拉善地层区巴丹吉林地层分区。区域内主要出露地层为中太古代乌拉山岩群(Ar2W.)、长城纪渣尔泰山群书记沟组(Chs)、早侏罗世笈笈沟组(J1j)及中侏罗世龙凤山组(J2l)、早白垩世巴音隔壁组(K1b)、晚白垩世乌兰苏海组(K2w)、渐新世清水营组(E3q)和上新世苦泉组(N2k)及中更新统(Qp2)、上更新统(Qp3)和全新统(Qh)。

区域构造较复杂，经历了多期次构造运动，不同规模、不同级序的褶皱、断裂纵横交错，主要构造线为北西或北东向，次为近东西向。褶皱、断裂主要发育于中太古代乌拉山岩群老变质岩地层中，其构造形迹和规模各不相同。

区域岩浆岩出露较广泛，主要为奥陶纪、泥盆纪和志留纪的侵入岩。其中，活动较强烈、分布较广泛的主要为志留纪中细粒黑云母花岗闪长岩、泥盆纪中细粒花岗岩；奥陶纪岩体呈小岩株零星分布，主要为闪长岩、中细粒变质闪长岩、辉石橄榄岩、辉石岩、变质角闪辉长岩、辉长岩等。

石墨矿层产出于中太古代乌拉山岩群片麻岩段含石墨变质岩系地层中，属区域变质型矿床，矿体分布严格受层位控制，含矿岩性为含石墨黑云斜长片麻岩、石墨辉石斜长片麻岩、含石墨黑云二长片麻岩、石墨石榴斜长片麻岩、含石榴石墨黑云斜长片麻岩。矿体真厚度2.28～66.49 m。矿体形态受褶皱影响明显形成了几个背斜与向斜，并在背斜的翼部和向斜的轴部矿体增厚。

2 矿床地质特征

2.1 矿床特征

查汗木胡鲁石墨矿为一特大型矿床。矿区共发现11条矿体，其中8个露头矿体、3个隐伏矿体，均产出于片麻岩地层中。

矿体地表地形及特征见图1。

图1 查汗木胡鲁晶质石墨矿床地质简图1-全新统风积沙；2-更新统冲积物；3-全新统洪积物；4-乌拉山岩群大理岩段；5-乌拉山岩群片麻岩段；6-渐新世清水营组；7-上新世苦泉组； 8-石墨矿体及编号；9-地层界线；10-断层Fig.1 Simplified geological map of the Chahanmuhulu crystalline graphite deposit in Inner Mongolia

Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ号矿体规模大，为矿区主矿体(图2)。

(1) Ⅰ号石墨矿体赋存于乌拉山岩群含石墨透辉斜长片麻岩中,走向近南北，呈层状、似层状产出，倾向225°～338°，平均倾向268°；倾角15°～55°，平均倾角24°。矿体出露长1 120 m，由18条勘查线剖面(剖面线间距100 m)、19个探槽(其中有17个见矿)、43个钻孔(其中有39个孔见矿)控制；赋矿标高：1 490～1 140 m，控制矿体长(水平投影长)1 450 m，厚度(延深)0～640 m，矿体埋深0～275 m。地表矿体真厚3.17～41.39 m，平均真厚18.14 m，变化系数为66.75%，属较稳定类型；固定碳(C)质量分数为3.01%～6.87%，平均值5.12%，变化系数为28.30%，属稳定类型。深部矿体真厚2.85～45.35 m，平均真厚13.99 m，变化系数为64.32%，属较稳定类型；固定碳(C)质量分数为2.24%～9.05%， 平均值5.61%，变化系数为33.50%，属稳定类型。整个矿体真厚2.85～45.35 m，平均真厚15.21 m，变化系数为66.06%，属较稳定类型；有益组分固定碳(C)质量分数为2.24%～9.05%，平均值5.46%，变化系数为32.21%，属稳定类型。

(2) Ⅲ号石墨矿体赋存于乌拉山岩群含石墨透辉斜长片麻岩中,顶底板围岩主要为蛇纹石化大理岩。矿体走向近南北，呈层状产出，倾向242°～320°, 平均倾向285°；倾角13°～65°,平均倾角28°。矿体出露长1 050 m，由20条勘查线剖面(剖面线间距100 m)、12个探槽(均见矿)、59个钻孔(其中有55个孔见矿)控制。赋矿标高：1 492～1 058 m，控制矿体长(水平投影长)1 630 m，厚度(延深)0～780.0 m，矿体埋深0～326.0 m。地表矿体真厚3.47～48.09 m，平均真厚19.18 m,变化系数为78.63%，属不稳定类型；固定碳(C)质量分数为3.15%～4.40%，平均3.72%，变化系数为12.36%，属稳定类型。深部矿体真厚2.28～66.49 m，平均真厚16.22 m，变化系数为65.84%，属较稳定类型；固定碳(C)质量分数为2.08%～10.09%，平均值4.51%，变化系数为39.66%，属稳定类型。整个矿体真厚2.28～66.49 m，平均真厚16.82 m，变化系数为69.08%，属较稳定类型；有益组分固定碳(C)质量分数为2.08%～10.09%，平均值4.35%，变化系数为37.69%，属稳定类型。

(3) Ⅳ号石墨矿体赋存于乌拉山岩群含石墨透辉斜长片麻岩中,顶底板围岩主要为蛇纹石化大理岩。矿体走向近南北，呈层状产出，倾向277°～318°, 平均倾向293°；倾角12°～55°,平均倾角31°。矿体出露长1 450 m，由23条勘查线剖面(剖面线间距100 m)、18个探槽(均见矿)、60个钻孔(其中有48个孔见矿)控制。赋矿标高：1 494～1 001 m，控制矿体长(水平投影长)1 450 m，厚度(延深)0～820.0 m，矿体埋深0～437.0 m。地表矿体真厚2.63～34.03 m，平均真厚12.93 m,，变化系数为69.31%，属较稳定类型；固定碳(C)质量分数为3.09%～8.18%，平均4.57%，变化系数为30.65%，属稳定类型。深部矿体真厚3.28～44.27 m，平均真厚17.63 m，变化系数为60.25%，属较稳定类型；固定碳(C)质量分数为3.00%～11.00%，平均值5.90%，变化系数为38.15%，属稳定类型。整个矿体真厚2.63～44.27 m，平均真厚16.45 m，变化系数为63.03%，属较稳定类型；有益组分固定碳(C)质量分数为3.00%～11.00%，平均值5.55%，变化系数为38.38%，属稳定类型。

2.2 矿石特征

2.2.1 矿石物质成分 通过光薄片鉴定，石墨矿石中主要矿石矿物为石墨，脉石矿物主要为长石、石英、辉石、黑云母、石榴石、少量碳酸盐矿物及少量的黄铁矿组成。

石墨：质量分数一般为5%～10%，浅褐灰色，多呈不规则片状，部分扭曲变形，部分边缘熔蚀，短径一般为0.02～0.5 mm，长径一般为0.1～2.8 mm。经179个光片片度测定，其中小于0.147 mm的为微量，0.147～0.175 mm的约占3%，0.175～0.287 mm的约占7%，大于0.287 mm的约占90%。石墨多呈不均匀分布，局部为零星散片分布，或少量浸染状略均匀定向分布于脉石矿物间隙中。

斜长石：质量分数一般为20%～50%，呈他形板状，普遍强烈绢云母化、碳酸盐化假象，部分颗粒可见少量残晶，残晶具一级灰干涉色，聚片双晶发育。

石英：质量分数一般小于20%，呈不规则粒状，无色透明，具一级灰干涉色，边界普遍呈不规则港湾状。

黑云母：质量分数一般为5%～10%，呈片状，沿长轴定向排列，可见明显多色性：红褐-黄褐色，正中突起，发育1组极完全解理，平行消光，沿解理析出铁质，局部绿泥石化，绿泥石显绿色，普遍具“柏林蓝”异常干涉色。

辉石：质量分数一般为30%～50%，呈不规则柱粒状，表面普遍呈绿泥石化、黑云母化假象，并析出金属矿物细粒，零星散布及聚集分布，并略具定向。

石榴石：多数不含石榴石，少量矿石中含10%左右。多呈半自形-他形粒状，粒径0.6～4.2 mm，粗大者呈变斑晶。沿裂隙充填碳酸盐矿物，呈网脉状，星点状分布。

黄铁矿：质量分数约为1%，浅黄色，呈半自形-他形粒状，部分边缘具熔蚀，部分表面具裂纹，粒径0.02～0.96 mm，星散状及稀疏浸染状分布于脉石矿物间隙。

2.2.2 矿石结构、构造 (1) 矿石结构：主要为片状-粒状不等粒变晶结构、斑状变晶结构，分布普遍。 (2) 矿石构造：主要有半自形-他形晶条纹状、网脉状、片状构造及片麻状构造，石墨矿较集中，具有定向分布，片状及条带状、碎裂状构造。

2.2.3 矿石的化学成分 通过各项分析，石墨矿石中主要有益元素为固定碳(C)，其质量分数为3.00%～18.87%。全矿床固定碳(C)平均质量分数为5.45%，分布均匀，变化系数为37.05%(属稳定类型)，固定碳(C)含量沿走向及倾向均有一定的变化，但无明显规律可寻。

从石墨矿物相分析结果统计结果(表1)可以看出，矿石矿物绝大多数为固定碳(C)，w(C固)/w(C总)=75.78%～96.93%，有机碳含量较少。大体具如下规律，即随着固定碳含量的增加，有机碳含量逐渐降低，固定碳含量增高对选矿回收有利。

表1 矿区石墨矿物相分析结果Table 1 Mineral facies analysis of graphite in the mine

矿区石墨矿石多元素分析结果(表2)显示，矿区内石墨矿石中除有益组分固定碳含量达到石墨的工业要求外，其他伴生有用组分含量很低，均未达到综合利用指标。有害组分SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、S含量较低，均未超标。

表2 石墨矿石多元素分析结果Table 2 Results of multi-element analysis

2.2.4 矿石类型 (1) 矿石自然类型。矿石的自然类型按石墨矿物成分及石墨结晶形态、大小划分为：含石墨黑云斜长片麻岩、石墨透辉斜长片麻岩、石墨辉石斜长片麻岩、含石墨黑云二长片麻岩、石墨石榴斜长片麻岩、含石榴石墨黑云斜长片麻岩。矿石类型沿走向、倾向均有一定的变化，但变化较小，无明显的变化规律。60个薄片和179个光片鉴定分析结果显示矿区主要岩石类型以含石墨透辉斜长片麻岩为主。含石墨透辉斜长片麻岩中的石墨呈结晶鳞片状或板状晶体，粒径为0.5～3.0 mm，少数可达5.0 mm。鳞片花岗变晶结构，鳞片状石墨与粒状脉石矿物斜长石及透辉石中，呈平行定向排列，形成明显片麻状构造。片状矿物(云母类)含量分布不均。

(2) 矿石工业类型。根据光片鉴定及选矿试验确定矿区内为变质型原生石墨矿石，固定碳(C)质量分数为3.00%～18.87%，全矿床固定碳(C)平均质量分数为5.45%。矿石工业类型属需选石墨矿石。

3 成矿要素特征

3.1 地质环境

成矿时代：中太古代。

成矿层位：乌拉山岩群片麻岩段，矿体严格受层位控制。

岩石类型：与成矿关系密切的岩性为蛇纹石化大理岩、大理岩、辉绿岩、含石墨黑云斜长片麻岩、石墨辉石斜长片麻岩、含石墨黑云二长片麻岩、石墨石榴斜长片麻岩、含石榴石墨黑云斜长片麻岩。

岩石结构：鳞片变晶结构、片状粒状变晶结构、鳞片粒状柱状变晶结构。

构造背景：华北地台北缘西段(Ⅰ)北部隶属狼山—白云鄂博台缘坳陷带(Ⅱ)狼山—渣尔泰山褶段束(Ⅲ)。

成矿环境：该石墨矿位于狼山—白云鄂博石墨成矿带的西缘，石墨矿床产于中太古代乌拉山岩群的中—深变质岩系中。主要岩性有片麻岩、透辉(透闪)岩、大理岩、变粒岩等，原岩建造多属黏土岩-碳酸盐岩。石墨矿层往往赋存在其上部富碳酸盐部位，含矿岩系的变质程度普遍达到角闪岩相至麻粒岩相，矿床褶皱、断裂构造较发育，常伴有晚期花岗岩、伟晶岩类侵入，混合岩化作用普遍，主要以区域变质作用为主，后期脉岩侵入常常带来热液蚀变，多期变质作用叠加影响较明显。矿体赋存在一定的层位，产状多与围岩产状一致，呈层状、似层状或透镜状，长度一般为几十至数百米，大者可达千米以上，倾角中—缓。矿床中有多层矿体，矿体局部地段受褶皱或岩脉的破坏而使矿体形态复杂化。矿区内常见的矿石类型有含石墨片麻岩，其次为石墨透辉斜长片麻岩。

3.2 矿床特征

矿物组合：石墨、透辉石、辉石、斜长石、石英、黑云母。

结构构造：鳞片变晶结构、片状粒状变晶结构、鳞片粒状柱状变晶结构，片状、片麻状构造。

控矿构造：区域上的褶皱为查汗木胡鲁石墨矿主要控矿构造。

4 矿床成因、炭质来源及找矿标志

4.1 矿床成因

区内石墨赋存在中太古代乌拉山岩群以片麻岩为主的变质岩系中，主要含矿岩性为石墨黑云斜长片麻岩、石墨透辉斜长片麻岩、石墨辉石斜长片麻岩、含石墨黑云二长片麻岩、石墨石榴斜长片麻岩、含石榴石墨黑云斜长片麻岩，矿层的顶、底板为蛇纹石化大理岩(局部为大理岩)，为一套典型的变质沉积岩组合含矿建造(姚凤良等，1979)。矿体多呈层状、似层状和透镜状，产状与围岩片理及区域构造线一致，片麻岩系与大理岩系呈频繁夹杂或交互层出现，反映当时的沉积环境震荡作用比较频繁。从地表和钻孔中的石墨矿石样品来看，矿区石墨呈大鳞片状分布于脉石矿物颗粒间，具有一定的层理且沿片麻理出现。可见石墨聚集的条带或层理等原始层纹构造，说明石墨矿质与地层岩石同时沉积。矿石的矿物成分简单而稳定，矿石中脉石矿石组合有透辉斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩等，在全区变质岩中广泛分布。同一层中矿石成分较稳定，矿石的品位和石墨片度较均匀且稳定，矿区内没有与成矿同期或更早一些的岩浆活动的派生产物。原始岩性组合为含炭质泥质粉砂岩、含炭质白云质灰岩、含炭质碳酸盐岩等(袁见齐等，1979)。上述特征表明，该矿床为一套连续相序的浅海陆源碎屑-泥灰质-碳酸盐含炭质沉积建造。

由于后期岩浆的侵入引起围岩温度增高，有以钾化、硅化为主的混合岩化作用，致使石墨晶片随脉石矿物颗粒增大而增大，并进一步聚集，形成研究区以中粗粒片麻岩型晶质石墨矿为主的石墨矿体。

综上所述，研究区石墨矿成因为区域变质型矿床。

4.2 炭质来源

石墨矿石物相分析结果(表1)显示，石墨矿石中存在有机碳，其质量分数为3.07%～24.22%，浅部有机碳质量分数很高(20.82%～24.22%)，深部有机碳质量分数降低(3.07%～8.79%)，表明矿体浅部的局部原岩在沉积中腐殖质在多期次的地质作用下，造成有机质的炭质气体逸出，进而结晶成鳞片状石墨，形成有机碳而成矿。

矿体深部变质程度较深，古生物不易保存。且该矿床矿石类型以含透辉石的片麻岩型为主，即原岩为含炭质的钙质黏土岩成矿较普遍。石墨绝大多数来自碳酸盐矿物，即以无机碳成矿为主。

4.3 找矿标志

(1) 该地区中太古代乌拉山岩群片麻岩是找石墨矿的有利地段，石墨矿体的顶、底板为蛇纹石化大理岩(或大理岩)，是寻找大鳞片晶质石墨矿的找矿标志。

(2) 石墨是良导体，激电异常往往与石墨地层相吻合，异常强度在一定程度上反映石墨含量的多少，因此激电异常特征是寻找晶质石墨矿的间接标志。

5 结 论

(1) 查汗木胡鲁石墨矿为近年来发现的特大型晶质石墨矿床，其主要特点为鳞片大，光薄片鉴定石墨片度大于0.147 mm约占98%。

(2) 查汗木胡鲁石墨矿位于中太古代乌拉山岩群片麻岩段中，具有区域变质型矿床的特征，属于区域变质型矿床。

(3) 查汗木胡鲁石墨矿为大鳞片的晶质石墨矿，全矿区鳞片大，品位高，矿石纯度较高。分析研究该矿床的地质特征及成矿条件，对矿区及外围寻找成因类似的矿床具有一定的指导意义。

陈刚,李凤鸣,彭湘萍,2009. 新疆玉泉山石墨矿床地质特征及成因探讨[J]. 新疆地质,27(4)：325-329.

蒋宏意，1994. 湖南省类石墨矿床成因类型及其地质特征[J]. 非金属矿(4)：12-15.

刘金中,钱祥麟,1989. 中国内蒙中部孔兹岩系中石墨矿的构

造成因[J]. 大地构造与成矿学,13(2)：162-167.

李彩峰,2011. 大同七里村石墨矿地质特征及找矿标志[J]. 华北国土资源(3)：33-35.

李思远,孙莉,孟凡磊,等,2016. 黑龙江云山石墨矿床资源潜力预测[J]. 地质学刊,40(2)：288-292.

王时麒,1989. 内蒙兴和石墨矿含矿建造特征与矿床成因[J]. 矿床地质,8(1)：85-97.

解立发,杨殿宇,刘吉,等,2011. 激电中梯在晶质石墨矿找矿中的应用探讨[J]. 中国非金属矿工业导刊(2)：61-63.

姚凤良,孟良义,1979. 矿产地质基础[M]. 北京：地质出版社.

袁见齐,朱上庆,翟裕生,等,1979. 矿床学[M]. 北京：地质出版社.

颜玲亚,陈军元,杜华中,等,2012. 山东平度刘戈庄石墨矿地质特征及找矿标志[J]. 山东国土资源,28(2)：11-14.

章少华,1995. 豫西南石墨矿床成因新认识[J].建材地质(1)：2-5.

张蔚语,2010. 福建老鹰山矿区石墨矿床特征及成因[J]. 地质学刊,34(4)：377-381.

郑永涛,刘雅峰,张华,等,2015. 内蒙古自治区阿拉善左旗查汗木胡鲁矿区晶质石墨矿勘探报告[R]. 内蒙古乌海：内蒙古第八地质矿产勘查开发有限责任公司.

Geological characteristics and prospecting indicators of the Chahanmuhulu crystalline graphite deposit in Alxa Left Banner of Inner Mongolia

ZHENG Yongtao1，GAO Jie1，SUN Li2，HAO Peiyao1

(1. Inner Mongolia Eighth Geology and Mineral Exploration Co., Ltd., Wuhai 016000, Inner Mongolia, China; 2. Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China)

The Chahanmuhulu crystalline graphite deposit in Inner Mongolia is a regional metamorphosed deposit occurred in the graphite-containing metamorphic strata of Mesoarchean Wulashan Group gneiss section, which is significantly controlled by strata. The ore-bearing lithology is mainly graphite-containing biotite plagiogneiss, graphite diopside plagiogneiss, graphite pyroxene plagio gneiss, graphite-bearing biotite monzogneiss, graphite garnet plagiogneiss and garnet-bearing graphite biotite plagiogneiss, and its formation has undergone multiple stages of regional metamorphism. The work analyzed the geological features, tectonic setting and the source of carbon by using the latest metallogenic theory, and determined the metallogenic model of this deposit. The result is of certain guiding significance for prospecting similar deposits by using this metallogenic model.

crystalline graphite deposit; geological characteristics; metallogenic model; Chahanmuhulu; Alxa Left Banner of Inner Mongolia

10.3969/j.issn.1674-3636.2016.04.695

2016-01-18；

2016-08-17；编辑：陆李萍

2015年度全国十大地质找矿成果奖获奖项目“内蒙古自治区阿拉善左旗查汗木胡鲁矿区晶质石墨矿勘探”

郑永涛(1986— )，男，助理工程师，主要从事矿产地质勘查工作，E-mail： 372538110@163.com

P611.3； P619.25+2

A

1674-3636(2016)04-0695-06