楊富林 王義宏 袁曉鵬 康志鵬

摘要：本文通過對阿拉善左旗石駝山-新工地石墨礦的礦區(qū)地質特征、礦床地質特征等資料的綜合分析，對礦床的成因進行了探討。礦區(qū)內共發(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期沉積旋廻之產物，頂部泥質巖作為其韻律標志層。在海灣瀉湖—沼澤沉積盆地中，由含碳泥質巖、粉砂巖等物質先期形成了原始沉積礦源層，在起變質作用的前提下，經過長時間的持續(xù)作用，促進炭質發(fā)生結構性轉變?yōu)槭?，確定石墨礦為炭質板巖區(qū)域變質型晶質石墨礦床。

關鍵詞：石駝山-新工地石墨礦；礦床成因；區(qū)域變質型晶質石墨礦床

1.礦區(qū)地質特征

1.1地層

礦區(qū)內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-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板巖、變質粉砂巖、變質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，可見多個大的沉積韻律層，恢復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—長石細砂巖—粉砂巖—含碳泥質巖、石英砂巖—長石細砂巖—粉砂巖—含碳泥質巖—粘土巖等。可識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)境逐漸轉變?yōu)闇\海相環(huán)境，沉積深度加大，顆粒變細，含碳質成分增多，后期變質形成的①、②號礦體即賦存于該段地層中的含碳泥巖中，經變質作用形成碳質板巖。第二組沉積韻律為：石英砂巖—粉砂巖—含碳泥質巖—粘土巖，沉積環(huán)境變化為：原來為動蕩的濱海相環(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。后期變質的③號礦體即賦存于該段地層中的含碳泥巖中，經變質形成碳質板巖；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—細砂巖—粉砂巖—含碳泥質巖，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，含碳質成分增多，形成含碳泥質巖，經變質作用形成碳質板巖，④～⑥號隱伏礦體即賦存在該套碳質板巖中，在鉆孔中可見長石砂巖與下覆泥質巖接觸界面形成的槽模構造，為該套沉積韻律的起始標志。

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成沙。

1.2巖漿巖

礦區(qū)內巖漿巖不發(fā)育，僅在變質石英砂巖裂隙中見有若干條石英脈穿插貫入，一組沿東西向層間劈理充填，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。表明有流體活動跡象，受熱液烘烤的作用致使該處的含炭質板巖、粉砂巖等巖石發(fā)生了熱接觸變質現(xiàn)象，造成局部石墨相對含量增高變富。

1.3構造

礦區(qū)內構造有褶皺和斷層兩種行跡，其中，礦區(qū)褶皺為區(qū)域石人圈復式背斜③西延進入礦區(qū)之一部分，為其復式背斜的北翼，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)向北傾的單斜構造，傾角25°～56°，南西端仰起，向北東側伏、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)構造相對不發(fā)育，僅有一組為近東西向的逆沖斷層-F1，該構造局部對本區(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、泥質等組成，角礫大小不等，粒徑1mm～10cm，沿斷裂帶見碳酸鹽化、硅化及褐鐵礦化等現(xiàn)象；斷裂面具泥化、扭動現(xiàn)象，并呈波狀起伏；上盤靠近斷裂帶處地層產狀變陡，下盤產狀混亂，造成上下盤產狀不協(xié)調；把①、②號石墨礦體錯開，斷距不大，約50m左右，推斷其性質為右型斜沖斷層。

2.礦床地質特征

礦區(qū)內共發(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期沉積旋廻之產物，頂部泥質巖作為其韻律標志層。賦礦巖石為含石墨炭質板巖、粉砂巖。礦層呈平行層狀分布于變質石英砂巖之中，與地層產狀基本一致。

據(jù)工程控制程度共劃分石墨6個礦層（體），石墨礦體由南至北編號分別為①～⑥號礦體，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較高，適合于露天開采。

2.1①～③號石墨礦體

礦體賦存于古生代石炭紀濱海瀉湖-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，頂板為中細粒變質石英砂巖夾砂質結核或薄層狀砂巖透鏡體、變質泥質頁巖，底板為中粗粒變質石英砂巖、變質含礫粉砂巖、紫紅色砂質板巖、灰綠色鈣泥質粉砂巖夾薄層灰?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石英砂巖之中，②、③號礦體產于①號礦體上部，相互間呈平行狀產出，為同一沉積環(huán)境下不同旋廻階段的產物，之間為沉積間斷關系，界面為紫紅色砂質板巖，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。礦層地表風化程度較弱，僅有10cm～30cm很薄的風化產物，相應的氧化作用也弱，地表即基本全為原生礦，地表礦品位相對地下深部品位約低0.63%。礦層與地層產狀基本一致，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號隱伏盲礦體

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

3.礦產成因及找礦標志

3.1礦床成因

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

在海灣瀉湖—沼澤沉積盆地中，由含碳泥質巖、粉砂巖等物質先期形成了原始沉積礦源層，在起變質作用的物理-化學條件因素的前提制約下，經過大約3億年長時間的持續(xù)作用，引起巖石發(fā)生質變，促進炭質發(fā)生結構性轉變而為石墨成其有經濟價值的礦床。其主要證據(jù)如下：

（1）礦體產在古生界石炭系淺變質巖系之石墨化含炭質板巖夾變質砂巖中，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、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)顯微晶質質點狀、個別0.06mm～0.1mm鱗片狀的形式呈星散浸染狀產出，大致半定向均勻分布。（5）巖（礦）石組構為變余砂狀結構、顯微鱗片微粒狀變晶結構，星散浸染狀構造、變余層理構造、板狀構造。（6）圍巖以區(qū)域低級變質巖為主。

根據(jù)對該區(qū)石墨礦的觀察、研究和認識，確定石墨礦為炭質板巖區(qū)域變質型晶質石墨礦床。

3.2找礦標志

其找礦標志主要有以下四點：

（1）賦礦層位作為找礦的重要標志之一，石炭系上統(tǒng)太原組地層是重要標志；（2）特殊的含礦巖性、顏色，灰黑色、鋼灰色含石墨炭質板巖也是重要標志；（3）負地形地貌在本區(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志之一。

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