張 沖

(華北地質(zhì)勘查局第四地質(zhì)大隊(duì)，河北 秦皇島 066000)

0 引言

扎木敖包晶質(zhì)石墨礦區(qū)位于內(nèi)蒙古阿拉善右旗巴丹吉林鎮(zhèn)，巴丹吉林沙漠中部南緣，華北地臺(tái)北緣。地質(zhì)發(fā)展演化復(fù)雜，構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，形成不同性質(zhì)的多級(jí)構(gòu)造單元[1]。區(qū)內(nèi)出露地層中太古界—中新生界，侵入巖發(fā)育，不同時(shí)代巖漿作用特別是海西期巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈[2]。在構(gòu)造上既有古老結(jié)晶基底的繼承性，又有該層發(fā)育及構(gòu)造的明顯疊加，各期次沉積、變質(zhì)、構(gòu)造及巖漿活動(dòng)[3]為晶質(zhì)石墨、鐵、金、鎳、銅鉛鋅等礦產(chǎn)成礦提供了豐富的物質(zhì)來(lái)源和良好的儲(chǔ)存空間，是內(nèi)蒙古西部金屬礦產(chǎn)、煤、非金屬礦產(chǎn)重要成礦區(qū)帶之一[4]。

迄今為止，礦區(qū)共圈定29條晶質(zhì)石墨礦體，礦床規(guī)模已達(dá)超大型[5]。本文詳細(xì)介紹了礦區(qū)晶質(zhì)石墨主礦體的形態(tài)、規(guī)模、產(chǎn)狀、厚度、品位及其變化情況等地質(zhì)特征，并對(duì)礦石特征、礦體圍巖及夾石、圍巖蝕變等情況進(jìn)行了闡述。初步分析了該晶質(zhì)石墨礦床的成因，得出該礦床為沉積變質(zhì)型礦床[6]。通過(guò)對(duì)該礦區(qū)的石墨礦體地質(zhì)特征及成因的總結(jié)分析[7]，進(jìn)一步研究礦區(qū)的成礦機(jī)制及成礦模式，指導(dǎo)以后的找礦工作。

1 區(qū)域地質(zhì)

本區(qū)位于華北地臺(tái)北緣深大斷裂—巴丹吉林?jǐn)嗔褞喜?，大地?gòu)造位置屬雅布賴—巴音諾爾公古生代大陸弧西部[8](圖1)。

圖1 內(nèi)蒙古西部地區(qū)構(gòu)造單元略圖Fig.1 Tectonic sketch map of the western area of Inner Mongolia

區(qū)域上出露地層主要有中太古界(烏拉山群Ar2W)、中元古界(墩子溝群Ch-JxD)、古生界(石炭系臭牛溝組Cc、二疊系大紅山組Pd)、中生界(中侏羅統(tǒng)龍鳳山組J2l、下白堊統(tǒng)廟溝組K1mg)及新生界(新近系苦泉組N2k、第四系玉門(mén)組Qp1ypl及戈壁組Qp3gepl)。

區(qū)域上侵入巖發(fā)育，是甜水井—石板井—小黃山近EW向侵入巖帶主要組成部分。出露侵入巖主要巖石類型有輝石橄欖巖、角閃輝長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖、鉀長(zhǎng)花崗巖、二長(zhǎng)花崗巖等[9]。區(qū)域上脈巖分布較廣泛，各時(shí)代巖體內(nèi)均有發(fā)育。脈巖的種類較多，有基性、中性、中酸性、酸性脈巖[10]。分布較多的為花崗巖脈(γ)、花崗細(xì)晶巖脈(γι)、閃長(zhǎng)巖脈(δ)、閃長(zhǎng)玢巖脈(δμ)、輝綠玢巖脈(βμ)，另有少量花崗斑巖脈(γπ)、石英脈(q)。

區(qū)域構(gòu)造呈NE—近EW向展布，著名的巴丹吉林臺(tái)緣斷裂從本區(qū)北部穿過(guò)，是本區(qū)主要的線狀構(gòu)造形跡，控制了區(qū)域地質(zhì)體的展布，特別是石炭紀(jì)的雙峰式火山巖形成和基性—超基性巖體的侵入。構(gòu)造帶延長(zhǎng)可達(dá)2000 km，寬約數(shù)十千米，內(nèi)部韌脆性變形較強(qiáng)，控制本區(qū)主體構(gòu)造線方向，形成以EW向構(gòu)造為主體，NE、NW向構(gòu)造為輔的構(gòu)造格局。區(qū)域性褶皺構(gòu)造以中太古代-古生代緊閉線狀褶皺為主。

Ⅲ-1—雅干古生代島弧帶 Ⅲ-2—珠斯楞—杭烏拉古生代裂陷槽 Ⅲ-2-1—黑鷹山晚古生代島弧帶 Ⅲ-2-2—北山隆起 Ⅲ-2-3—月牙山古生代裂陷槽 Ⅲ-3—宗乃山—沙拉扎山島弧帶 Ⅲ-4—烏力吉晚古生代海盆 Ⅲ-5—雅布賴—巴音諾爾公晚古生代大陸弧 Ⅲ-6—巴音諾爾公—狼山中新元古代裂陷槽 Ⅲ-7—巴音烏拉山斷隆 Ⅲ-8—走廊過(guò)渡帶

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

扎木敖包礦區(qū)北距華北臺(tái)緣斷裂—巴丹吉林深大斷裂帶約30 km，南距列巴泉—寬灣井大斷裂約70 km，是北大山和龍首山之間凹陷荒漠戈壁區(qū)。是堿泉子—卡修他他金鐵石墨成礦帶重要組成部分之一。礦區(qū)為荒漠戈壁區(qū)，地表基巖露頭很少，多被第四系松散堆積物掩蓋。

2.1 地層

礦區(qū)地表全部為第四系松散堆積物覆蓋。地層僅為鉆孔中所見(jiàn)。

中太古界烏拉山群(Ar2W)：為礦區(qū)所見(jiàn)最老的地層，亦為石墨的含礦巖系。巖性以云母石英片巖、大理巖為主，夾石墨礦層、石榴石透閃石石英巖、石英云母片巖、透輝石巖等，分布于地表200 m以下，近EW向展布，走向約178°，傾向北，傾角39°～70°，厚度大于700 m，與上覆侏羅系龍鳳山組不整合接觸[11]。

侏羅系龍鳳山組(J2l)：以土黃、紫紅色砂巖、含礫砂巖為主，夾黏土層及砂質(zhì)黏土[12]，在礦區(qū)西部夾有煤層。局部稍顯上細(xì)下粗的沉積韻律。

新近系上新統(tǒng)苦泉組(N2k)：主要由土黃色黏土及少量砂組成，局部見(jiàn)少量灰綠色泥灰?guī)r，含砂量不均。厚約200 m，與下伏龍鳳山組呈不整合接觸。

第四系(Q)：砂礫層由大小不等的礫石及砂土組成，厚20～140 m。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)出露的中太古界烏拉山群變質(zhì)巖系屬于大陸邊緣的結(jié)晶基底，其上不整合覆蓋中生代斷陷盆地，堆積了紅色碎屑巖建造[13]。

礦區(qū)烏拉山群褶皺構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，為一向北傾斜的單斜構(gòu)造，層間發(fā)育揉皺和折曲。石墨礦體多與地層產(chǎn)狀一致。據(jù)鉆孔揭露，地層傾向?yàn)?43°～3°，傾角為39°～67°。

2.3 巖漿巖

本區(qū)內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)太古代以后的巖漿巖。根據(jù)鉆孔資料，角閃石巖、斜長(zhǎng)角閃巖、輝石巖可能是太古代—元古代變質(zhì)深成侵入體，由于變質(zhì)變形較強(qiáng)，無(wú)法恢復(fù)。

3 礦體地質(zhì)特征

扎木敖包礦區(qū)為荒漠區(qū)，地表第四系覆蓋，晶質(zhì)石墨礦體均為隱伏礦體。礦區(qū)中太古代沉積變質(zhì)型晶質(zhì)石墨礦體29條，礦體編號(hào)C1～C29。

3.1 礦體特征

扎木敖包礦區(qū)石墨礦床類型為沉積變質(zhì)型晶質(zhì)石墨礦床。礦體均為鉆孔控制的隱伏礦體，埋深196～1207 m，呈透鏡體狀、囊狀、似層狀、扁豆?fàn)畹刃螒B(tài)產(chǎn)出，局部地段出現(xiàn)分枝復(fù)合、膨脹、收縮、舒緩波狀彎曲的變化[14]。礦體賦存于中太古界烏拉山群中，與圍巖的界限較清晰，賦礦巖石為云母石英片巖及大理巖，賦礦圍巖主要為云母石英片巖、大理巖。其中C1、C2、C5、C15號(hào)石墨礦體為主礦體，詳見(jiàn)礦體特征(表1、圖2)。

圖2 石墨主礦體勘探線剖面示意圖Fig.2 Schematic profile of exploration line for the main graphite orebody1—第四系風(fēng)積砂、沖積礫石、砂土 2—新近系苦泉組黏土質(zhì)砂礫巖 3—侏羅系龍鳳山組砂巖、砂礫巖 4—烏拉山群黑云石英片巖、含石墨片巖夾大理巖 5—石墨礦體及編號(hào) 6—鉆孔位置、編號(hào)及高程

表1 主礦體特征Table 1 Characteristics of the main orebody

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石類型

礦區(qū)內(nèi)石墨礦體均為隱伏礦體，且埋藏較深。根據(jù)光薄片鑒定結(jié)果，礦石中無(wú)褐鐵礦存在，黃鐵礦含量接近于褐鐵礦、黃鐵礦總含量的100%，可以不劃分氧化帶而都視為原生礦石。

礦石的自然類型：按礦石的氧化程度劃分為原生礦石；按礦石中有用礦物組合劃分為晶質(zhì)石墨礦石。

礦石工業(yè)類型：按礦石工業(yè)類型劃分為沉積變質(zhì)型晶質(zhì)石墨礦石。

3.2.2 礦石礦物成分

礦石由礦石礦物和脈石礦物兩部分組成。礦石礦物主要為石墨、黃鐵礦，另有少量磁黃鐵礦。脈石礦物主要為石英、云母、方解石等。礦石礦物約占礦石含量的15%，脈石礦物約占礦石含量的85%。

3.2.3 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)主要為半自形鱗片結(jié)構(gòu)、他形晶粒狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)。

礦石構(gòu)造為浸染構(gòu)造，主要為稀疏浸染構(gòu)造，其次為星散狀浸染構(gòu)造、條帶狀浸染構(gòu)造。

3.2.4 礦石化學(xué)成分

本次未專門(mén)采取化學(xué)全分析試樣，而是進(jìn)行了石墨礦石的實(shí)驗(yàn)室流程試驗(yàn)，在選礦試驗(yàn)中對(duì)石墨礦石進(jìn)行了光譜半定量全分析及主要化學(xué)成分分析，結(jié)果見(jiàn)表2和表3。

表2 光譜半定量分析結(jié)果Table 2 List of semi quantitative spectral analysis data

表3 原礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果Table 3 Analysis data of the main chemical components of raw ore

礦石中主要有用元素為C(固定碳)，礦區(qū)C的平均品位為9.48%。該礦床伴生有用組分主要為V、S、P，但V、S、P含量極低，達(dá)不到伴生有用組分的評(píng)價(jià)指標(biāo)，目前技術(shù)條件下，無(wú)綜合利用價(jià)值。

3.3 礦體圍巖和夾石

礦體圍巖以云母石英片巖、大理巖為主，石榴石云母片巖次之，局部見(jiàn)角閃石英片巖、透閃石透輝石巖。圍巖經(jīng)取樣分析，C(固定碳)品位最低為0.13%，最高為2.40%，未見(jiàn)有益組分。

礦體局部呈分支復(fù)合現(xiàn)象，夾石多為云母石英片巖或大理巖，分布在相對(duì)厚大礦體的中部，部分呈小透鏡體，夾石厚度一般小于1 m，可帶入礦體一起采出。部分為可剔除夾石，厚度一般為5～14 m，最大為40 m。

3.4 圍巖蝕變

含石墨礦體和礦化巖層發(fā)育圍巖蝕變主要見(jiàn)有透閃石化、陽(yáng)起石化、硅化、碳酸鹽化、黃鐵礦化等。主要分布于大理巖的附近，部分見(jiàn)于中部或下部，最厚可達(dá)170余米，EW向多連續(xù)分布，十分穩(wěn)定。

4 礦床成因及找礦標(biāo)志

4.1 礦床成因

石墨礦體賦存于中太古界烏拉山群中。原巖沉積層序以細(xì)碎屑巖—粉砂巖—泥巖—碳酸鹽巖為基本層序，屬濱淺海相沉積復(fù)理石建造。含礦地層巖性為云母石英片巖和大理巖。根據(jù)鉆孔揭露，石墨礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀一致，說(shuō)明石墨礦質(zhì)與地層巖石同時(shí)沉積，受地層控制，與含碳質(zhì)泥巖、碳酸鹽巖密切相關(guān)，即上述巖性為石墨成礦的礦源層[15]。

在區(qū)域變質(zhì)作用過(guò)程中，含碳原巖在高溫、高壓的影響下，巖石經(jīng)過(guò)重結(jié)晶、重組合，形成晶質(zhì)石墨礦體，并在擠壓變形、緊密褶皺發(fā)育的過(guò)程中發(fā)生變形，成為似層狀、透鏡狀、扁豆?fàn)?、囊狀?/p>

晶質(zhì)石墨受變質(zhì)表殼巖控制，礦床成因類型為沉積變質(zhì)型礦床[16]。

4.2 找礦標(biāo)志

石墨礦體均受層位控制，賦存于中太古界烏拉山群云母石英片巖及大理巖中。

5 結(jié)論

扎木敖包晶質(zhì)石墨礦床賦存于中太古界烏拉山巖群中上巖群含石墨片巖夾大理巖中，礦體均為隱伏礦體，多與地層產(chǎn)狀一致，呈囊狀、透鏡體狀、似層狀、扁豆?fàn)畹刃螒B(tài)產(chǎn)出，局部地段出現(xiàn)分枝復(fù)合、膨脹、收縮、舒緩波狀彎曲的變化。礦體與圍巖界限較清晰，圍巖主要為云母石英片巖及大理巖。在區(qū)域變質(zhì)作用過(guò)程中，含碳原巖在高溫、高壓的影響下，巖石經(jīng)過(guò)重結(jié)晶、重組合，形成晶質(zhì)石墨礦體，晶質(zhì)石墨礦體受變質(zhì)表殼巖控制，礦床成因類型為沉積變質(zhì)型礦床。