楊富林 王義宏 袁曉鵬 康志鵬

摘要：本文通過對(duì)阿拉善左旗石駝山-新工地石墨礦的礦區(qū)地質(zhì)特征、礦床地質(zhì)特征等資料的綜合分析，對(duì)礦床的成因進(jìn)行了探討。礦區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)2層含石墨層位，受石炭系上統(tǒng)太原組地層控制，為2～3期沉積旋廻之產(chǎn)物，頂部泥質(zhì)巖作為其韻律標(biāo)志層。在海灣瀉湖—沼澤沉積盆地中，由含碳泥質(zhì)巖、粉砂巖等物質(zhì)先期形成了原始沉積礦源層，在起變質(zhì)作用的前提下，經(jīng)過長時(shí)間的持續(xù)作用，促進(jìn)炭質(zhì)發(fā)生結(jié)構(gòu)性轉(zhuǎn)變?yōu)槭?，確定石墨礦為炭質(zhì)板巖區(qū)域變質(zhì)型晶質(zhì)石墨礦床。

關(guān)鍵詞：石駝山-新工地石墨礦；礦床成因；區(qū)域變質(zhì)型晶質(zhì)石墨礦床

1.礦區(qū)地質(zhì)特征

1.1地層

礦區(qū)內(nèi)出露的地層比較簡單，由老至新分別為石炭系上統(tǒng)太原組及第四系地層。石炭系的砂巖呈正地形出露，而板巖等軟性巖石大多呈負(fù)地形，多被第四系覆蓋。

石炭系太原組根據(jù)巖性特征劃分為一段和二段。其中，石炭系太原組一段出露于礦區(qū)的中部、南部，呈海沼沙嶺（或海灘沙脊）與泥炭沼澤帶相間出現(xiàn)的濱海沼澤帶。走向近東西，出露寬度約150m～200m，傾向350°～10°，傾角約30°～60°之間。巖性中下部為灰色及灰白色厚—中層石英巖狀砂巖，灰綠、灰褐色薄—中厚層狀細(xì)-中粗粒石英砂巖夾薄層深灰色、紫灰色、紫紅色粉砂巖、頁巖，灰綠、灰色薄層鈣泥質(zhì)粉砂巖，厚度大于194.82m；頂部為粘土巖、灰黑或灰色含碳板巖及粉砂質(zhì)板巖、變質(zhì)粉砂巖、變質(zhì)石英砂巖和局部不穩(wěn)定含硫無煙煤，亦是粘土礦、石墨礦層的主要賦礦層位，厚度964.18m。就巖相而論，可見多個(gè)大的沉積韻律層，恢復(fù)原巖建造的沉積韻律有：石英砂巖—巖屑長石粗砂巖—含碳泥巖、巖屑長石粗砂巖—長石細(xì)砂巖—粉砂巖—含碳泥質(zhì)巖、石英砂巖—長石細(xì)砂巖—粉砂巖—含碳泥質(zhì)巖—粘土巖等?？勺R(shí)別的第一組沉積韻律即為：石英砂巖—巖屑長石粗砂巖—含碳泥巖，在含碳泥巖中見石英砂巖夾層，總的沉積環(huán)境變化為：由原來的濱海相環(huán)境逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闇\海相環(huán)境，沉積深度加大，顆粒變細(xì)，含碳質(zhì)成分增多，后期變質(zhì)形成的①、②號(hào)礦體即賦存于該段地層中的含碳泥巖中，經(jīng)變質(zhì)作用形成碳質(zhì)板巖。第二組沉積韻律為：石英砂巖—粉砂巖—含碳泥質(zhì)巖—粘土巖，沉積環(huán)境變化為：原來為動(dòng)蕩的濱海相環(huán)境，之后水體變深，由于區(qū)域作用，該沉積地段水體變?yōu)榉忾]的瀉湖相環(huán)境。后期變質(zhì)的③號(hào)礦體即賦存于該段地層中的含碳泥巖中，經(jīng)變質(zhì)形成碳質(zhì)板巖；粘土礦（化）體即為該層的粘土巖。第三組沉積韻律為：巖屑長石砂巖—細(xì)砂巖—粉砂巖—含碳泥質(zhì)巖，為瀉湖相沉積環(huán)境水體變?yōu)殚_放性水體后，為濱淺海相沉積環(huán)境，后地殼沉降，水體加深，沉積粒度變細(xì)，含碳質(zhì)成分增多，形成含碳泥質(zhì)巖，經(jīng)變質(zhì)作用形成碳質(zhì)板巖，④～⑥號(hào)隱伏礦體即賦存在該套碳質(zhì)板巖中，在鉆孔中可見長石砂巖與下覆泥質(zhì)巖接觸界面形成的槽模構(gòu)造，為該套沉積韻律的起始標(biāo)志。

石炭系太原組二段出露于礦區(qū)的北部。傾向350°～10°，傾角約25°～45°。巖性主要為灰白色變質(zhì)含礫石英砂巖夾粉砂巖、頁巖及生物灰?guī)r透鏡體。厚度大于200m。

第四系全新統(tǒng)主要為殘坡積物及風(fēng)成沙。

1.2巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)巖漿巖不發(fā)育，僅在變質(zhì)石英砂巖裂隙中見有若干條石英脈穿插貫入，一組沿東西向?qū)娱g劈理充填，另二組沿北西320°、北東10°方向剪切面發(fā)育，長約0.5m～ 2.0m，厚約10cm～30cm。表明有流體活動(dòng)跡象，受熱液烘烤的作用致使該處的含炭質(zhì)板巖、粉砂巖等巖石發(fā)生了熱接觸變質(zhì)現(xiàn)象，造成局部石墨相對(duì)含量增高變富。

1.3構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造有褶皺和斷層兩種行跡，其中，礦區(qū)褶皺為區(qū)域石人圈復(fù)式背斜③西延進(jìn)入礦區(qū)之一部分，為其復(fù)式背斜的北翼，翼部出露地層為石炭系太原組一、二段。在礦區(qū)僅見呈現(xiàn)向北傾的單斜構(gòu)造，傾角25°～56°，南西端仰起，向北東側(cè)伏、傾伏，它控制著各地層層序、礦層的空間分布形態(tài)及山川地貌景觀。

礦區(qū)構(gòu)造相對(duì)不發(fā)育，僅有一組為近東西向的逆沖斷層-F1，該構(gòu)造局部對(duì)本區(qū)石墨礦層具有控制和破壞作用。F1逆沖斷層出露于礦區(qū)西部，呈近東西向展布，北傾、傾向5°，斷面陡直、傾角在65°～75°間，東西延伸長度約500m。斷裂帶寬約1m～2m，由斷層角礫、泥質(zhì)等組成，角礫大小不等，粒徑1mm～10cm，沿?cái)嗔褞б娞妓猁}化、硅化及褐鐵礦化等現(xiàn)象；斷裂面具泥化、扭動(dòng)現(xiàn)象，并呈波狀起伏；上盤靠近斷裂帶處地層產(chǎn)狀變陡，下盤產(chǎn)狀混亂，造成上下盤產(chǎn)狀不協(xié)調(diào)；把①、②號(hào)石墨礦體錯(cuò)開，斷距不大，約50m左右，推斷其性質(zhì)為右型斜沖斷層。

2.礦床地質(zhì)特征

礦區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)2層含石墨層位，受石炭系上統(tǒng)太原組地層控制，為2～3期沉積旋廻之產(chǎn)物，頂部泥質(zhì)巖作為其韻律標(biāo)志層。賦礦巖石為含石墨炭質(zhì)板巖、粉砂巖。礦層呈平行層狀分布于變質(zhì)石英砂巖之中，與地層產(chǎn)狀基本一致。

據(jù)工程控制程度共劃分石墨6個(gè)礦層（體），石墨礦體由南至北編號(hào)分別為①～⑥號(hào)礦體，其展布形態(tài)見礦體空間型式簡圖2-1所示。其中①、②號(hào)礦體規(guī)模大，形態(tài)簡單，礦體連續(xù)性好，埋深較淺，地表和地下控制程度相對(duì)較高，適合于露天開采。

2.1①～③號(hào)石墨礦體

礦體賦存于古生代石炭紀(jì)濱海瀉湖-沼澤相之碎屑巖沉積建造中，賦礦巖石為石炭系太原組一段含石墨炭質(zhì)板巖、粉砂巖，巖系厚度約143.3m，二者為層間漸變互層狀，且沿走向、傾向具相變規(guī)律，頂板為中細(xì)粒變質(zhì)石英砂巖夾砂質(zhì)結(jié)核或薄層狀砂巖透鏡體、變質(zhì)泥質(zhì)頁巖，底板為中粗粒變質(zhì)石英砂巖、變質(zhì)含礫粉砂巖、紫紅色砂質(zhì)板巖、灰綠色鈣泥質(zhì)粉砂巖夾薄層灰?guī)r，它控制著礦帶的分布。礦體呈層狀、似層狀分布于上下二套變質(zhì)石英砂巖之中，②、③號(hào)礦體產(chǎn)于①號(hào)礦體上部，相互間呈平行狀產(chǎn)出，為同一沉積環(huán)境下不同旋廻階段的產(chǎn)物，之間為沉積間斷關(guān)系，界面為紫紅色砂質(zhì)板巖，其厚度在1m～3m左右，礦體在礦區(qū)中部（盆地中心地帶）厚度厚大，沿走向向兩端（盆地邊緣）變薄尖滅。礦層地表風(fēng)化程度較弱，僅有10cm～30cm很薄的風(fēng)化產(chǎn)物，相應(yīng)的氧化作用也弱，地表即基本全為原生礦，地表礦品位相對(duì)地下深部品位約低0.63%。礦層與地層產(chǎn)狀基本一致，走向近東西，傾向335°～15°，傾角42°～48°，礦體平均傾角為45°。

①號(hào)主礦體沿層理呈舒緩波狀由西向東延伸，礦體控制總長2692m，單工程厚度最大81.10m，最小4.89m，礦體平均厚22.21m，厚度變化系數(shù)64.61%，厚度較為穩(wěn)定；單工程品位最高4.39%，最低3.01%，礦體平均品位3.41%，單樣最高品位15.21%，品位變化系數(shù)32.51%，礦化均勻。

②號(hào)主礦體沿層理呈舒緩波狀由西向東延伸，礦體控制總長2117m，單工程厚度最大44.82m，最小2.35m，礦體平均厚14.89m，厚度變化系數(shù)66.52%，厚度較為穩(wěn)定；單工程品位最高6.23%，最低3.00%，礦體平均品位3.77%，單樣最高品位9.93%，品位變化系數(shù)32.90%，礦化均勻。

③號(hào)主礦體沿層理呈舒緩波狀由西向東延伸，礦體控制總長1003m，單工程厚度最大32.13m，最小3.55m，礦體平均厚12.07m，厚度變化系數(shù)84.74%，厚度不穩(wěn)定；單工程品位最高10.29%，最低3.01%，礦體平均品位5.44%，單樣最高品位19.13%，品位變化系數(shù)74.45%，礦化不均勻。

2.2④～⑥號(hào)隱伏盲礦體

④～⑥號(hào)礦體位于①～③號(hào)石墨礦體的上部，賦存狀態(tài)為盲礦體，產(chǎn)于晚期沉積旋廻內(nèi)，賦礦巖石亦為含石墨炭質(zhì)板巖、粉砂巖，與地層產(chǎn)狀基本一致。底板圍巖為①～③號(hào)石墨礦體的頂板圍巖，頂板圍巖為泥質(zhì)頁巖、一層暗紅色堅(jiān)硬的鐵質(zhì)石英砂巖（構(gòu)成結(jié)束韻律旋廻的標(biāo)志層）。礦體形態(tài)為層狀、似層狀，沿傾向呈波狀起伏。

3.礦產(chǎn)成因及找礦標(biāo)志

3.1礦床成因

我國石墨礦有三種成因類型：區(qū)域變質(zhì)型石墨礦床；接觸變質(zhì)型石墨礦床；熱液蝕變型石墨礦床。

在海灣瀉湖—沼澤沉積盆地中，由含碳泥質(zhì)巖、粉砂巖等物質(zhì)先期形成了原始沉積礦源層，在起變質(zhì)作用的物理-化學(xué)條件因素的前提制約下，經(jīng)過大約3億年長時(shí)間的持續(xù)作用，引起巖石發(fā)生質(zhì)變，促進(jìn)炭質(zhì)發(fā)生結(jié)構(gòu)性轉(zhuǎn)變而為石墨成其有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的礦床。其主要證據(jù)如下：

（1）礦體產(chǎn)在古生界石炭系淺變質(zhì)巖系之石墨化含炭質(zhì)板巖夾變質(zhì)砂巖中，賦存于一定的層位，具層控性。（2）礦體形態(tài)主要呈層狀、似層狀，礦體產(chǎn)狀與圍巖一致，一般與圍巖接觸界線不太清楚（礦與圍巖或夾石依樣品控制）。（3）有用礦物主要為石墨，脈石礦物有粘土礦物、碳質(zhì)、粉砂屑、石英、碳酸鹽、絹云母、紅柱石。（4）石墨以0.005mm～0.06mm顯微鱗片狀、少數(shù)顯微晶質(zhì)質(zhì)點(diǎn)狀、個(gè)別0.06mm～0.1mm鱗片狀的形式呈星散浸染狀產(chǎn)出，大致半定向均勻分布。（5）巖（礦）石組構(gòu)為變余砂狀結(jié)構(gòu)、顯微鱗片微粒狀變晶結(jié)構(gòu)，星散浸染狀構(gòu)造、變余層理構(gòu)造、板狀構(gòu)造。（6）圍巖以區(qū)域低級(jí)變質(zhì)巖為主。

根據(jù)對(duì)該區(qū)石墨礦的觀察、研究和認(rèn)識(shí)，確定石墨礦為炭質(zhì)板巖區(qū)域變質(zhì)型晶質(zhì)石墨礦床。

3.2找礦標(biāo)志

其找礦標(biāo)志主要有以下四點(diǎn)：

（1）賦礦層位作為找礦的重要標(biāo)志之一，石炭系上統(tǒng)太原組地層是重要標(biāo)志；（2）特殊的含礦巖性、顏色，灰黑色、鋼灰色含石墨炭質(zhì)板巖也是重要標(biāo)志；（3）負(fù)地形地貌在本區(qū)也是找礦的重要線索；（4）頂板灰白色伊利石粘土層也是間接標(biāo)志之一。

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