内蒙古自治区巴彦淖尔市某晶质石墨矿地质特征及找矿标志

斯琴高娃

（1.内蒙古自治区岩浆活动成矿与找矿重点实验室，内蒙古 呼和浩特 010010；2.内蒙古自治区地质调查院，内蒙古 呼和浩特 010010）

1 区域地质特征

内蒙古自治区巴彦淖尔市某晶质石墨矿位于阴山山脉西缘，矿区属于低山丘陵区，总体地势南低北高，海拔标高1 590～1 676m，相对高差86m，地形起伏不大，山坡坡度15～35°，区内基岩裸露较好。

1.1 地层

区域上露的地层有：中太古界乌拉山岩群、中元古界长城系、新近系、第四系，由老至新叙述如下：

1.1.1 乌拉山群(Ar2W)

地层因受岩浆活动影响，均已混合岩化，变为条带状、条痕状混合岩。地层产状：倾向80°、倾角74°。岩性以灰、灰黑色片麻岩为主夹有绢云片岩、石英片岩、浅粒岩、角闪磁铁石英岩及灰白色大理岩。

1.1.2 白云鄂博群

(1) 长城系都拉哈拉组(Chd)。

呈条带状，地层产状：倾向：145°、倾角68°，岩性分为两个岩性段：下岩段以含粗粒长石石英砂岩为主，顶部偶夹板岩及灰岩，厚度295m；上岩段以石英岩为主，厚度391m，全组厚度＞686m。

(2) 长城系尖山组(Chj)。

按岩性分三个岩段：下岩段为铁锰质板岩夹砂岩，厚291m；中岩段为深灰色长石砂岩夹板岩，厚168m；上岩段为板岩夹砂岩，厚248m。

(3) 蓟县系哈拉霍疙特组(Jxh)。

地层产状：倾向140°、倾角48°。按岩性分为三个岩性段：下岩段长石石英砂岩夹灰岩及板岩，厚141m；中岩段为灰岩与石英砂岩互层，厚453m；上岩段为灰岩夹石英砂岩，厚272m。

(4) 蓟县系比鲁特岩组(Jxb)。

地层产状：倾向10°、倾角23°。按岩性分为两个岩性段：下岩段为石英砂岩夹板岩，厚161m；上岩段为板岩夹砂岩，厚2 430m，全组总厚度为2 501m。

1.1.3 新近系—上新统(N2)

岩层产状近水平，根据岩性和出露位置高低，可分三部分：下部分为砂砾石及粘土岩，厚2～23m；中部为玄武岩夹砂砾岩及粘土岩，厚120.5～130m；上部为砂砾岩及粘土岩，厚度＞31m，总厚度153.5～184m。

1.1.4 第四系

第四系为中更新统—冰碛砾石层(Qgl)、上更新统—冲积砂砾层(Qal)。

1.2 构造

勘查区位于石崩大断裂正北，白云鄂博—白银角拉克逆断层西南，在大乌淀向斜北约5～7km处，距高乐图逆断层约5km。区域上近东西向断裂构造及褶皱构造较发育，主要有大乌淀向斜、巴嘎乌德背斜、高勒图逆断层、石崩大断裂。

1.3 岩浆岩

区域上岩浆活动强烈，侵入分布广泛，其中以晚石炭世花岗闪长岩(C2γδ)、早二叠世黑云母花岗岩(P1γβ)为主，早二叠世细粒钾长花岗岩(P1ζγ)次之。

1.4 变质岩

区内区域变质作用以低温动力变质作用为主，呈面状展布，是影响本区最广泛的一类变质作用。本区区域变质作用划分为两期，即高角闪岩相变质作用和低绿片岩相变质作用。高角闪岩相变质作用是区内变质程度最高，变质时代最早的一期区域变质作用，它使中太古代乌拉山岩群遭受变质。低绿片岩相变质作用影响比较广泛，主要表现是使蓟县系比鲁特组、哈拉霍疙特岩组、长城系尖山组和都拉哈拉组遭受变质，属于区域低温动力变质作用。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区内出露地层较简单，为中太古代乌拉山岩群的中—深变质岩系，大面积分布于整个矿区，根据矿区岩性组合特征将该套地层定为一个岩性段：黑云二长片麻岩段(Ar2wgn)夹含石墨大理岩(Ar2wmb)。

2.1.1 黑云二长片麻岩(Ar2wgn)

主要分布在勘查区东西两侧，总体走向北北东，向东、向西、向北、向南延伸到矿区之外，出露面积约0.93km2，倾向80～120°，倾角40～60°。

黑云二长片麻岩特征：灰白—灰黑色，柱粒状变晶结构，片麻状构造。岩石主要由长石、石英、角闪石、黑云母等组成，长石占36%、石英占15%、角闪石占30%、黑云母占10%、绿帘石占8%左右，锆石、磷灰石少量。

2.1.2 含石墨大理岩(Ar2wmb)

主要分布在矿区中部，呈透镜状分布在黑云二长片麻岩中，与黑云二长片麻岩整合接触。走向北北东，厚度360.8m，出露约0.4km2，倾向80～120°，倾角40～60°。向北延伸到矿区之外，是石墨矿体的顶底板围岩，与石墨矿体呈渐变关系，在走向和倾向矿化较连续。岩石组合：顶板含石墨大理岩，石墨矿体，底板含石墨大理岩。

(1) 顶板含石墨大理岩：分布在矿区西部和中部，走向北北东，面积约0.2km2，向北小部分延伸到矿区外，向南自然尖灭，北部被黑云母花岗岩侵入，与岩体接触带呈锯齿状，厚度211.76m。岩性为含石墨大理岩，与黑云母二长片麻岩整合接触。

(2) 含石墨大理岩：岩石呈白—灰白色，粒状变晶结构，块状构造，碳酸盐化较强。主要由长石、石英、碳酸盐矿物、白云母、不透明矿物、副矿物等组成。

(3) 石墨矿体：石墨矿体赋存在含石墨大理岩中，呈层状、似层状分布，走向北北东，矿区内出露4层矿体，厚度145.5m，出露面积约0.1km2。其中Ⅲ号矿体被黑云母花岗岩侵入，被岩体分割成4段，与岩体接触带出现轻微混合岩化现象，石墨鳞片增大，品位增高。

矿体呈铁红色，粒状变晶结构，块状构造，碳酸盐化较强。主要由长石、石英、方解石及石墨组成。地表风化层颜色呈铁红色，深部矿体呈灰白色。方解石呈不规则状，占90%～95%，晶面有裂纹，石墨呈灰黑色，片径一般0.5～3.5mm，个别3.5～8.0mm，星散状分布，局部呈集合体出现，占3%～5%。晶质石墨呈鳞片状，局部地段呈大鳞片状，晶质石墨相对集中形成晶质石墨矿体。

(4) 底板含石墨大理岩：分布在矿区东部，走向北北东，厚度3.54m，出露面积约0.1km2，向北有小部分延伸到矿区外，向南自然尖灭，与黑云母二长花岗岩整合接触。

2.2 构造

矿区总体形态为一单斜构造，矿区内北西向次级断裂构造较发育，并有闪长玢岩脉、花岗伟晶岩脉、辉绿玢岩脉充填，这些后期脉岩对大理岩中石墨矿体的破坏作用不大，石墨矿体与脉岩接触带附近石墨明显减少，石墨鳞片片度变大。

明显的断层见大理岩中部早二叠世黑云母花岗岩(P1γ β)体，沿北北西向断裂构造侵入，又被后期北西向辉绿玢岩脉侵入，西部大理岩中见有南北向早二叠世黑云母花岗岩脉，呈脉状沿黑云母二长片麻岩和含石墨大理岩接触带顺层侵入。

2.3 岩浆岩

矿区内岩浆岩发育，主要分布于矿区西北部及东南部，为早二叠世黑云母花岗岩、细粒钾长花岗岩，岩体局部混合岩化。岩浆岩的叠加对石墨矿床的质量至关重要，在矿区黑云母花岗岩体边部均可见到石墨片度增大。

2.4 围岩蚀变

矿区内大理岩中见有眼球状石英、钾长石及花岗伟晶岩同生角砾，砾度5～10cm，同生角砾在风化面上清晰可辩，说明了矿区原岩受变质程度较高，矿区地表石墨矿富集地段褐铁矿化现象较普遍。

矿区围岩蚀变现象普遍，主要蚀变类型为硅化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化、钾化、高岭土化、褐铁矿化等。与石墨矿关系密切的蚀变为碳酸盐化及褐铁矿化，往往使含矿层在地表“红化”，形成明显的找矿标志层。

3 矿体及矿石特征

3.1 矿体(层)特征

晶质石墨矿体赋存在乌拉山岩群含石墨大理岩(Ar2wmb)地层中，属鳞片状晶质石墨矿床，矿体严格受地层控制。

石墨矿体平面上位于勘查区中部，总体呈近南北向带状展布。空间上呈层状、似层状、透镜状平行产出，沿倾向和走向上变化较稳定，有膨胀、收缩现象。

全区共圈定石墨矿体4条，矿体编号Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，其中Ⅲ号矿体分割成4段，编号分别为Ⅲ-1、Ⅲ-2、Ⅲ-3、Ⅲ-4。

石墨矿体呈似层状产出，矿体顶底板均为含石墨大理岩，含石墨大理岩全岩矿化，固定碳品位一般0.5%～1.19%。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号矿体间隔20～50m，呈层状，与赋矿围岩含石墨大理岩产状一致。含石墨大理岩是矿体的直接围岩，也是含矿层位。含石墨大理岩被早二叠世黑云母花岗岩(P1γ β)侵入，将其分为东西两部分：西部南北长800～900m，东西宽50～240m；东部南北长1 440m，东西宽70～230m，北部延伸矿区之外。

石墨矿体主要特征见下表。

石墨矿体主要特征

3.2 矿石质量

3.2.1 矿物组成

根据光、薄片鉴定结果并结合野外观察，在石墨矿石中共发现各种矿物11种，其中主要矿物有：方解石、辉石、碱性长石、斜长石、石英、石墨、磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿。

晶质石墨：镜下观察灰棕色，自形鳞片状，少量半自形鳞片状，部分为膝折状、枝杈状，非均质，片径大小0.12～3.6mm，含量＞1%。

黄铁矿：主要产在原生矿中，呈浅白色，他形粒状，粒度＜0.56mm，星散分布，含量＜1%。

磁黄铁矿：浅玫瑰棕色，半自形—他形粒状，粒度＜0.6mm，零星分布，含量＜0.5%。

黄铜矿：铜黄色，他形粒状集合体，弱非均质性，粒度＜0.1mm，零星分布，微量。

闪锌矿：灰色，他形粒状集合体，均质，粒度＜0.2mm，零星分布，与磁黄铁矿连生，微量。

3.2.2 化学组成

根据多元素分析结果：矿石中化学组分简单，有益组分固定碳，最小值1.1%，最大值1.66%，平均品位1.34%，品位变化系数为3.72%。CaO平均值41.62%，Fe2O3平均值0.82%，FeO平均值0.84%。

3.3 矿石结构、构造

3.3.1 矿石结构

矿石以鳞片变晶结构为主，其次有镶嵌粒状变晶结构、柱粒状变晶结构，偶见碎裂结构。

(1) 鳞片变晶结构：矿石主要由一些大致等轴状的方解石及少量长石石英组成，鳞片状石墨呈星散状分布于粒状脉石矿物之间。

矿石中方解石、长石、石英、钾长石、辉石、角闪石相互呈他形粒状镶嵌，石墨呈鳞片单晶或集合体星散状分布其中。

(2) 碎裂结构：矿石受挤压，形成碎裂鳞片粒状变晶结构，局部挤压强烈形成碎裂结构。如褐铁矿化碎裂矿石。

3.3.2 矿石构造

矿石以块状构造为主，局部见条纹状构造。

(1) 块状构造：石墨鳞片相对集中，定向排列呈块状。

(2) 条纹状构造：石墨鳞片呈半定向分布在大理岩中形成条纹状构造。

3.4 矿石分类

3.4.1 风化带、原生带的确定

按晶质石墨矿风化程度可分为风化矿和原生矿，经风化的矿石呈灰黄—黄褐色，普遍铁染高岭土化，分布于矿体上部，原生矿呈灰白色，分布于风(氧)化带下部。矿区地表基岩裸露，无覆盖物。根据探矿工程统计风(氧)化带厚度：最大13.4m，最小1.0m，平均5.32m，所以确定本矿区风(氧)化带平均深度为5.5m。风(氧)化型矿石易于分选开采。

3.4.2 矿石类型

根据矿石的矿物成分、矿石结构，将矿石划分为两个自然类型：块状大理岩型晶质石墨、层状大理岩型石墨矿。

矿石工业类型：晶质鳞片状石墨矿。

4 矿床成因及找矿标志

本矿区石墨矿床系由太古代含有机质的沉积岩及含镁泥质碳酸盐类沉积岩受区域性深变质作用，及期后混合岩化作用，使石墨重结晶而形成晶质石墨矿床，早二叠世黑云母花岗岩侵入，热力叠加形成大鳞片晶质石墨矿床。

4.1 地层因素

矿区地层为中太古代乌拉山岩群的中—深变质岩系，岩性为黑云二长片麻岩段(Ar2wgn)夹含石墨大理岩(Ar2wmb)，其中含石墨大理岩全岩矿化，含石墨大理岩呈透镜体出现。含石墨大理岩具有高铝、高钙、含碳的特点，同时含石墨大理岩中同生角砾较发育，变质程度较高。

4.2 构造因素

区域大地构造位置处在华北地台北缘，处在中朝准地台、天山—阴山纬向构造带的隆起部位，剥蚀作用较强。矿区为单斜构造，北西向次级断裂构造较发育，易于导致岩体的侵入，且没有破坏成矿时的封闭环境。

4.3 岩浆因素

矿区北部有大面积黑云母花岗岩，岩浆活动强烈，中部辉绿玢岩侵入，东部有北西向石英闪长岩、花岗细晶岩侵入，岩浆岩侵入与变质作用叠加地段，才能形成具有研究价值的矿床。

4.4 变质因素

变质作用对石墨的形成极为重要，它为成矿提供温度、压力和高度活泼的挥发性气热溶液。这种气液的主要成分是H2O、CO2、CO等，CO2等气体则要在变质作用中挥发出来。区域变质作用有岩浆或混合岩化作用伴随，地层中的灰岩成分在大理岩化时分解出CO2、CO等，加强了溶液的活动性。由于顶底板原岩为粘土质沉积物，有很好的屏蔽作用，形成遮挡层，在封闭还原的环境使碳质得以还原，形成鳞片状晶质石墨。

综上，地层因素、构造、岩浆岩、变质作用与成矿密切相关，矿床的形成是以上各种地质作用联合的结果，只有在各方面都有利的地段，才能形成质量好的晶质石墨矿床，所以，本矿床成因类型为区域变质型晶质石墨矿床。

矿区地表高岭土化、褐铁矿化(红化)强烈地段，多为晶质石墨富集地段，是本矿区的主要找矿标志。