田 璐

（中國建筑材料工業(yè)地質勘查中心內蒙古總隊，內蒙古 呼和浩特 010010）

1 區(qū)域地質

區(qū)域大地構造位置位于華北地臺（Ⅰ）鄂爾多斯臺坳（Ⅰ4）河套斷陷（I14）。區(qū)域前中生代地層區(qū)劃屬華北地層大區(qū)（Ⅴ）晉冀魯豫地層區(qū)（Ⅴ4）陰山地層分區(qū)（Ⅴ34）大青山地層小區(qū)（Ⅴ3-24）；中、新生代地層區(qū)劃屬濱太平洋地層區(qū)（5）大興安嶺—燕山地層分區(qū)（51）陰山地層小區(qū)（511）。

區(qū)域出露地層較多，出露范圍較廣，出露面積約273km2，面積約占區(qū)域的70%。包括中新元古界長城系書記溝組、增隆昌組；薊縣系阿古魯溝組，古生界二疊系下統(tǒng)大紅山組、蘇吉組，中生界白堊系下統(tǒng)李三溝組，新生界第四系。

區(qū)域主體構造為狼山復背斜，斷裂和褶皺集中于區(qū)域北部地區(qū)，主體構造線呈近東西向和北西向，褶皺與斷裂方向一致，斷層中最早產(chǎn)生的是北西向斷裂，次為近東西向，再次為北東向，近南北向的最晚。

區(qū)域侵入巖廣為發(fā)育，均出露在區(qū)域南部及南東部，出露面積約115km2。巖石類型多樣，基性、中基性、中性、中酸性、酸性均可見到，且同構造運動關系密切。區(qū)域出露的侵入巖有寒武紀侵入巖、奧陶紀侵入巖、二疊紀侵入巖及三疊紀侵入巖，此外區(qū)域還有火山巖及各類型的脈巖分布。

2 礦區(qū)地質

2.1 地層

大紅山礦區(qū)出露地層主要為中新元古界薊縣系渣爾泰山群阿古魯溝組二巖段變質石英砂巖、白云質灰?guī)r、石英片巖、炭質板巖、千枚巖、厚層狀石英巖，其中賦礦層位為中新元古界薊縣系渣爾泰山群阿古魯溝組二巖段，炭質板巖為含礦巖性，礦體頂板巖性為炭質板巖、變質石英砂巖及花崗斑巖，底板巖性為炭質板巖、白云質灰?guī)r及變質石英砂巖，局部為千枚巖；新生界第四系更新統(tǒng)角礫巖、全新統(tǒng)沖積砂礫石層及沖洪積砂礫石層。

2.2 構造

礦區(qū)位于區(qū)域上狼山復背斜的北翼，褶皺構造總體為一單斜構造，主體構造線呈北西向，出露地層為中新元古界渣爾泰山群阿古魯溝組二巖段，傾向總體呈南西向，傾角32°～85°。由于經(jīng)受多次巖體侵入的影響，巖層小扭曲構造較發(fā)育。

礦區(qū)內斷層主要為一條北西走向的逆斷層，與區(qū)域上的逆斷層F27對應。位于礦區(qū)的北東部，北西端延出礦界，礦區(qū)內延伸長度約為3.3km，斷層面傾向220°～235°之間，傾角62°～70°之間，破碎帶寬約1～10m，斷層的兩端窄，34 號勘查線北炭質板巖與白云質灰?guī)r接觸帶見角礫巖型赤鐵礦。斷層上盤為中新元古界渣爾泰山群阿古魯溝組二巖段的炭質板巖，斷層下盤為中新元古界渣爾泰山群阿古魯溝組二巖段的千枚巖、白云質灰?guī)r及厚層狀石英巖。地貌上呈線狀溝谷，具明顯的線型構造特征。F27斷層特征主要表現(xiàn)為巖石破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，斷層面見擦痕，局部見斷層泥等特征。對晶質石墨礦礦體無破壞，故礦區(qū)構造復雜程度屬簡單型。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)內巖漿活動較發(fā)育，出露在礦區(qū)北西部、中部及北東部，出露面積約1km2，以三疊紀、二疊紀巖漿活動最為強烈，其次為寒武紀。出露巖性為寒武紀輝長巖、二疊紀閃長巖及三疊紀二長花崗巖和花崗斑巖。對礦體無影響，不具破壞作用。礦區(qū)巖脈較為發(fā)育多見花崗斑巖脈、閃長玢巖巖脈，巖脈順地層產(chǎn)出，對礦體無影響，不具破壞作用。

3 礦床地質特征

3.1 礦體特征

礦體分布于礦區(qū)的中部，賦存于中新元古界薊縣系渣爾泰山群阿古魯溝組二巖段的炭質板巖中，呈北西向帶狀展布。圍巖巖性主要為白云質灰?guī)r、變質石英砂巖、石英片巖和千枚巖，局部為炭質板巖，礦體與炭質板巖無明顯界線，但與白云質灰?guī)r、變質石英砂巖、石英片巖和千枚巖界線清晰。

Ⅰ號礦體：礦體分布于19號勘查線至42號勘查線之間，賦礦標高1348～800m，由27條勘查線刻槽取樣、23條探槽及48個鉆孔控制?？刂频V體長3.20km，斜深708m，埋深0.00～548m，呈厚層狀產(chǎn)出，規(guī)模大，形態(tài)簡單，礦體走向130°，傾向220°，傾角61°～69°。礦體真厚度47.07～483.79m，平均厚度241.60m，厚度變化系數(shù)51.52%，厚度變化屬較穩(wěn)定，固定碳品位在4.21%～9.02%，平均6.37%，品位變化系數(shù)16.28%，品位變化屬均勻型。礦體走向方向由19 號勘查線到4J 號勘查線厚度變厚，4J號勘查線到42號勘查線厚度變薄，品位由19號勘查線到8J號勘查線變高，8J號勘查線到30號勘查線變低，30 號勘查線到34 號勘查線變高，34 號勘查線到42 號勘查線變低，傾向方向品位隨深度增加而增加。礦體走向方向19 號勘查線以西及42 號勘查以東已接近礦界，故走向方向已控制；礦體傾向方向0～14號勘查線最后一排孔出現(xiàn)了多層夾石，礦體品位變低，故傾向方向礦體基本封閉。

Ⅱ號礦體：礦體分布于26號勘查線至42號勘查線之間，賦礦標高1258～1060m，由5 條勘查線刻槽取樣及2 個鉆孔控制，鉆孔均見礦。礦體長0.90km，斜深177m，埋深0.00～198m，呈層狀產(chǎn)出，規(guī)模中等，形態(tài)簡單，礦體走向130°，傾向220°，傾角55°～63°。礦體真厚度2.82～53.04m，平均厚度24.45m，厚度變化系數(shù)65.19%，厚度變化屬較穩(wěn)定的，固定碳品位在4.03%～8.33%，平均5.53%，品位變化系數(shù)31.74%，品位變化屬均勻型。礦體走向方向由26 號勘查線到42 號勘查線厚度變厚，品位兩邊高中間低，傾向方向品位隨深度增加而增加。

3.2 礦石質量

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，脈石礦物主要為石英、云母、綠泥石等。礦石礦物占礦石含量的15%左右，脈石礦物占礦石含量的80%左右。礦石結構為微粒狀片狀變晶結構、變余斑狀結構，構造為板狀構造、千枚狀構造。礦石礦物主要為石墨及黃鐵礦，脈石礦物主要為石英、絹云母、黑云母綠泥石。

石墨：顯微鱗片狀、他形狀，星散狀定向分布。部分集合體似條紋狀、條痕狀定向分布分布相對集中于石英、云母集合體間（圖1、圖2），含量5%～15%，石墨鱗片大于1μm 的在96%～99%之間。圖片中Gph 代表石墨，py代表黃鐵礦，Sph代表閃鋅礦。

黃鐵礦：淺黃白色，他形粒狀細脈狀分布于裂隙中，粒度小于0.5mm，呈分散狀或聚集體分布，聚集體呈斑狀、條帶狀，部分被石墨或脈石交代，含量在4%～8%之間。

石英：無色，他形粒狀，低正突起，具波狀消光，鑲嵌接觸，粒徑多小于0.05mm，極少數(shù)0.05～0.10mm，相近粒級分布相對集中，含量在30%～36%之間。

絹云母、黑云母：鱗片狀，解理完全，平行消光，干涉色鮮艷，以集合體形式存在，集合體長軸定向分布，同種礦物分布相對集中。絹云母、白云母無色，具閃突起；黑云母，棕色，具多色性，含量在30%～35%之間。

綠泥石：片狀，淺綠色，一級灰干涉色，集合體狀，與不透明礦物伴生，含量在4%～6%之間。

3.3 礦石的化學成分

大紅山礦區(qū)晶質石墨礦礦石的主要有益化學成分為固定碳，固定碳含量在6.57%～11.58%之間，平均值7.99%；灰分含量在83.53%～87.87%之間，平均值86.12%；SiO2含量在46.08%～59.28%之間，平均值54.62%；Al2O3含量在8.97%～12.34%之間，平均值11.13%；Fe2O3含量在7.36%～9.95%之間，平均值8.61%；MgO 含量在0.82%～8.07%之間，平均值2.03%；CaO 含量在0.15%～10.37%之間，平均值1.63%；Na2O 含量在0.48%～0.89%之間，平均值0.63%；K2O 含量在2.17%～3.75%之間，平均值2.84%；S含量在2.36%～7.35%之間，平均值4.71%；Cu含量在0.002%～0.004%之間，平均值0.003%；TiO2含量在0.10%～0.17%之間，平均值0.15%；V2O5含量在0.016%～0.023%之間，平均值0.02%；P2O5含量在0.133%～0.32%之間，平均值0.214%；H2O-含量在0.08%～0.17%之間，平均值0.12%；H2O+含量在1.57%～4.21%之間，平均值2.52%；揮發(fā)分含量在4.38%～6.97%之間，平均值5.70%。其全分析各項組份含量均很低，對礦體質量不影響。

根據(jù)單工程平均品位計算結果，Ⅰ號礦體中有益組分固定碳含量在4.21%～9.02%之間，平均值6.37%；Ⅱ號礦體中其有益組分固定碳含量在4.03%～8.33%之間，平均值5.53%。

Ⅰ號礦體沿走向方向有益組分固定碳從19號勘查線到10 號勘查線變高，10 號勘查線到42 號勘查線變低；傾向方向地表向深部有益組分固定碳隨深度增加而增加。

Ⅱ號礦體沿走向方向有益組分固定碳從26號勘查線到34 號勘查線變高，34 號勘查線到42 號勘查線變低；傾向方向地表向深部有益組分固定碳隨深度增加而增加。

經(jīng)計算礦體有益組分品位變化系數(shù)如下：全部樣品參加計算，Ⅰ號礦體固定碳品位變化系數(shù)為16.28%；Ⅱ號礦體固定碳品位變化系數(shù)為31.74%。Ⅰ號礦體選擇走向工程求出各單工程平均品位后再計算礦體東西方向品位變化系數(shù)，固定碳變化系數(shù)為11.59%。選擇4 號勘查線求出各單工程平均品位后再計算礦體傾向方向品位變化系數(shù)，固定碳變化系數(shù)為10.00%。

礦體全部樣品參加計算，固定碳品位變化系數(shù)很小，礦體走向方向固定碳的品位變化系數(shù)很小，礦體傾向方向固定碳變化系數(shù)很小，說明礦體在走向和傾向上主要有益組分分布均勻，礦石質量穩(wěn)定。根據(jù)組合分析結果統(tǒng)計礦區(qū)內礦石的CaO 含量在0.15%～10.19%之間，平均值2.36%；MgO 含量在0.79%～8.07%之間，平均值2.19%；SiO2含量在46.34%～59.62%之間，平均值55.24%；Fe2O3含量在3.91%～11.14%，平均值8.46%；Al2O3含量在8.97%～12.34%，平均值11.12%；S 含量在1.55%～7.35%之間，平均值4.35%；固定碳含量在6.63%～10.63%，平均值7.96%。各項有害組份含量均很低，對礦體質量不影響。

3.4 石墨鱗片特征

石墨礦石中石墨鱗片大小是評價晶質石墨礦床的主要經(jīng)濟技術指標，本次工作對原生礦石的鱗片片度進行了測定，光片321件，其中91件實驗室未統(tǒng)計鱗片大小，所以本次利用鱗片大小統(tǒng)計230 件，石墨鱗片大于1μm 的比例在96%～99%之間,并按四個粒級統(tǒng)計。鱗片粒度以-100 目為主，占99.83%；大鱗片是指+100目的鱗片狀石墨，因此大鱗片占0.17%。石墨片度測定結果統(tǒng)計見表1。

表1 石墨片度測定結果統(tǒng)計表

3.5 礦石類型

按礦石結構構造及礦物共生組合特點劃分礦石自然類型，礦石自然類型為含石墨炭質板巖型石墨礦。按礦石風化程度可分為原生礦石和風化礦石。根據(jù)地表刻槽取樣、探槽以及鉆孔的地質觀察，礦區(qū)內風化帶深度一般在0～1.00m 之間，溝谷中局部地段可達3.00m，由于風化礦石量與總量相比，比例很小，故未單獨估算風化礦石資源儲量，本次礦產(chǎn)資源儲量估算將礦石全部劃分為原生礦石。

礦石中主要有用礦物為單一的石墨礦，石墨鱗片大于1μm 的在96%～99%之間，呈顯微晶質鱗片狀，故礦石工業(yè)類型為顯微鱗片狀晶質石墨礦石。

3.6 礦床放射性評價

根據(jù)巖石出露情況，主要針對礦體及周圍進行了3條不規(guī)則剖面測量，并對礦區(qū)內的2ZK45、2ZK143 鉆孔巖芯進行了測量，共測量69組數(shù)據(jù)。本次伽馬剖面和鉆孔巖芯γ測量得出的數(shù)據(jù)單位為nGy/h，而工作區(qū)評價單位要求為μSv/h，所以測量數(shù)據(jù)換算成單位為μSv/h的數(shù)據(jù)。

含石墨炭質板巖的吸收劑量率為96～216nGy/h，平均值為130nGy/h，圍巖的伽馬吸收劑量率平均值為87～167nGy/h，花崗巖略高于其它巖石。經(jīng)換算得到：含石墨炭質板巖劑量當量率變化范圍在0.11～0.25μSv/h之間變化，平均值為0.15μSv/h；圍巖的劑量當量率在0.11～0.19μSv/h之間變化。

公眾照射評價的劑量限值執(zhí)行：年有效劑量不超過5mSv。換算成單位小時的劑量則為0.57μSv/h。經(jīng)過對比可以得出：地表各巖性放射性強度均小于GB18871-2002《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》的要求，在測量過程中未發(fā)現(xiàn)存在γ輻射劑量率明顯升高的“熱點”。強度較小對環(huán)境影響不大，對人體無危害。

4 礦床成因

晶質石墨礦體產(chǎn)于中新元古界渣爾泰山群阿古魯溝組二巖段的炭質板巖中，阿古魯溝組二巖段的炭質板巖為區(qū)域變質巖，因此本礦床礦床類型為區(qū)域變質的層控礦床。

礦床成因：阿古魯溝組二巖段炭質板巖由于區(qū)域變質作用導致溫度壓力增高，有機質處于相對封閉的還原環(huán)境中，首先分解為CO2，在一定空間內富集，隨溫度的下降，還原結晶形成石墨鱗片。后期經(jīng)巖漿熱液侵入，溫度、壓力增高使原巖有機質進一步分解、聚集，使石墨鱗片重結晶，含量逐漸加大，而形成鱗片狀晶質石墨礦床。

礦床類型為區(qū)域變質的顯微鱗片狀晶質石墨礦床，其主要依據(jù)為：①石墨礦層呈厚層狀、層狀產(chǎn)出，分布在一定的層位中，延長穩(wěn)定，與圍巖產(chǎn)狀一致，具有層狀原生沉積特征；②石墨呈鱗片狀均勻地分布于炭質板巖之中，品位穩(wěn)定。

礦體賦存于中新元古界渣爾泰山群阿古魯溝組二巖段的炭質板巖中，出露地表呈帶狀分布，呈深灰色、黑色。