內蒙古自治區烏拉特中旗高勒圖礦區晶質石墨礦成礦特征及成礦規律

摘要：2015年核工業二〇八大隊在內蒙古中部地區發現一處超大型晶質石墨礦床，礦體長2100m，控制最大延深703m，真厚24.97m～266.65m，平均155.23m，固定碳品位（C）3.00%～18.30%，平均5.00%，礦石為晶質石墨二云母片巖。提交晶質石墨礦石資源量（121b+122b+333）3.16億噸，礦物量（固定碳）1581萬噸。

關鍵詞：烏拉特中旗；晶質石墨礦；成礦特征；找礦方向

1. 緒論

石墨作為一種非金屬礦產，是一種技術含量非常高、應用潛力非常廣泛的碳材料，在半導體產業、光伏產業、鋰離子電池、航天、軍工、新一代顯示器等傳統領域和新興領域都將帶來革命性的技術進步。這一未來材料在風能、汽車、消費品和國防工業的發展空間不可限量。20世紀是硅的世紀，21世紀將是碳的世紀。中國晶質石墨儲量巨大，在全球占有控制性主導地位，就目前已探明的儲量就占全球的71.4%，具有巨大的戰略意義和經濟意義。

石墨礦是一種經區域變質作用，在高溫高壓條件下形成的礦種。主要賦存于硅質沉積變質巖中，如石英云母片巖、長石石英巖、片麻巖等。

2. 成礦地質背景

2. 區域地質特征

礦區大地構造位置屬華北地臺狼山——白云鄂博臺緣坳陷。地理位置處于內蒙古高原中部，中晚元古代及古生代地層區劃屬華北地層大區——晉冀魯豫地層區——陰山地層分區——大青山地層小區；中、新生代地層區劃屬濱太平洋地層區，大興安嶺——燕山地層分區，陰山地層小區。

區域內主要出露地層有新太古界色爾騰山巖群東五分子巖組、柳樹溝巖組、中元古界白云鄂博群尖山巖組，哈拉霍疙特巖組；新生界新近系中新統漢諾壩組；第四系中更新統，上更新統，全新統。

區內巖漿活動強烈，侵入巖分布廣泛。侵入巖空間上總體呈帶狀展布，時間上跳躍式延續，顯示明顯的旋回性和多期次性，屬華北陸塊北緣巖漿巖帶。由于在不同區域大地構造背景下，故可以形成不同類型的花崗巖類。

礦區大地構造位置屬華北地臺狼山——白云鄂博臺緣坳陷，主要受區域性斷裂F7、F12控制?？辈閰^受石崩古隆起及哈爾呼碩—欽布勒北西西—北東東向大型逆斷層的影響，致使地層層序倒轉，使得新太古界柳樹溝組地層疊加于中元古界白云鄂博群尖山組地層之上。

2.2 變質作用

區域內變質巖較為簡單，巖石類型較少。變質巖主要出露于區域中部的變質巖地層中，變質巖類型主要為接觸變質巖和動力變質巖。

接觸變質作用：本區侵入巖比較發育，侵入巖與圍巖的接觸部位皆發生了程度不同的熱接觸變質作用，其接觸變質作用類型以接觸交代變質為主。主體巖石為尖山組炭質板巖、片巖，哈拉霍格特組板巖、砂巖等與外圍新太古代、二疊紀、三疊紀巖漿巖接觸交代作用，在二者接觸帶上生成有數米至數十米的熱蝕變暈，使得板巖發生了角巖化，炭質板巖發生了石墨化，金礦化。巖石中見有大量的紅柱石、白云母、石榴石。該蝕變帶是尋找石墨礦、金礦重要的找礦標志之一。

動力變質作用：動力變質的巖石礦物組合新生礦物較少，但是巖石中的斜長石、黑云母及石英等呈線狀，形成定向不太強的線理和面理，斜長石略具彎曲變形，角閃石多呈假象，從而顯示了早期中淺變質的存在。在礦物變形較強的變形帶內，鉀長石綠泥石化，斜長石絹云母化、綠泥石化，角閃石分解為黑云母。代表性巖石為條帶狀長英質初糜棱巖：鱗片粒狀變晶結構、糜棱結構，片狀構造，條帶狀構造。巖石主要由殘斑和糜棱基質組成。殘斑：主要由呈透鏡狀、條帶狀，長軸定向分布的黑云母石英片巖、少量長石礦物碎屑組成，長軸定向分布與相對集中分布的糜棱基質相間分布現象明顯，顯示條帶狀構造，大小多在0.20mm～3.50mm之間。糜棱基質：主要由大小<0.15mm的微?！⒕чL英質礦物、鱗片狀云母類礦物（相對集中，呈條帶狀、透鏡狀，長軸定向分布，顯示片狀構造，但片理面具彎曲變形現象）等組成，分布于殘斑之間，顯示糜棱結構，條帶狀構造。殘斑：50%左右；糜棱基質：50%左右。

3. 礦區地質特征

礦區內出露地層較簡單，主要為新太古界色爾騰山巖群柳樹溝組，巖性主要為黑云二長片麻巖、二長淺粒巖；中元古界白云鄂博群尖山組，巖性主要為二云片巖、碳質絹云片巖、二云母石英片巖、石英砂巖絹云石英糜棱巖、長石石英砂巖、石榴絹云石英片巖；溝谷河槽分布少量第四系全新統，主要為沖積砂礫及風成砂。柳樹溝組地層走向280°～320°，傾向15°～40°，傾角43°～70°之間，主要分布于礦區北部；尖山組巖層總體走向呈北西向，片理化現象明顯，大面積分布于礦區中部，地層產狀變化不大，地層走向呈280°～350°總體與區域構造線一致，傾向10°～80°，傾角42°～80°，石墨礦體賦存于該套地層含石墨的二云片巖中；哈拉霍格特組地層走向基本與尖山組地層一致，兩者整合接觸；第四系全新統主要分布礦區東部。

勘查區出露的侵入巖為：二疊紀的花崗巖、黑云母花崗巖，三疊紀的花崗閃長斑巖、閃長巖、黑云母花崗巖，呈巖基狀產出，出露在勘查區西南，出露面積較小，約0.74km2，約占全區面積的18.4%，巖性簡單，與圍巖界線清楚。巖體原生流動構造比較明顯，黑云母、長石斑晶具定向排列的特征。

脈巖主要有閃長巖脈，與礦體呈侵入接觸關系，是石墨礦形成的高溫熱源之一，也是石墨礦形成最為密切的脈巖；其次為中細粒二長花崗巖脈、石英脈。

礦區地質構造簡單，斷層、褶皺不發育?？傮w為一單斜構造，地層走向115°±，傾向25°±，傾角45°～65°地層走向與區域構造線基本一致。另外在礦區西南角發現性質不明小斷層，編號為F2、F3、F4。F2呈北西走向，長360m，傾向40°±，傾角45°±；F4呈北北西走向，長約650m，傾向70°±，傾角55°±，向北延伸至河槽中；F3呈北東走向，長約250m，傾向300°±，傾角60°±。其中沿F4斷續出露一條鐵帽，寬約5m，向北延伸被第四系覆蓋。斷層在地貌上均表現為溝谷負地形，規模小，遠離礦體，對礦體沒有影響。

4. 礦區地球物理特征

根據區域磁性特征，參照附近地區的物性特征，工作區內閃長巖磁性最強，其次為二云片巖、石英片巖、糜棱巖，酸性花崗巖、黑云二長片麻巖磁性相對較弱。引起工作區磁異常的主要為閃長巖脈。

不同巖石的視電阻率（ρs）會有較大的差異，因此常用作區別圍巖與礦體。視極化率（ηs）主要反映了極化體極化程度的高低，一般情況下極化體極化程度越高，視極化率則越高，而極化體極化程度的高低則決定于其中所含電子導電礦物（主要為金屬硫化物）、碳等的多少。工作區內花崗巖、柳樹溝組黑云二長片麻巖具有明顯的高阻低極化特征，含礦巖石二云片巖以及炭質片巖具明顯的低阻高極化特征。

綜合激電、磁測資料，結合地質條件，經鉆探驗證，區內石墨礦體受低阻高極化地層二云片巖控制明顯，礦層具有明顯的低阻高極化特征。礦層與圍巖具有明顯的電性差異。

工作區內斷裂構造主要位于低阻高極化體與相對高阻低極化體的接觸部位，以及△T梯度變化帶，具明顯地電場和磁場特征。呈北西南東向展布，與地層展布方向一致。

根據礦區的地球物理特征，結合地質資料在區內劃分兩片成礦有利區：Ⅰ區正磁異常由閃長巖引起，低阻高極化由二云片巖中的石墨礦引起；Ⅱ區低阻高極化弱磁異常由含碳較高的片巖地層引起。從鉆探驗證看，在Ⅰ區內已發現石墨礦，Ⅱ區有待進一步驗證。

五、礦體特征

根據勘查資料證實，該礦床為一區域接觸變質型石墨礦床，石墨礦體賦存于白云鄂博群尖山組一巖段中，賦礦巖性為二云片巖，礦體地表出露較好，規模較大。頂板圍巖主要為色爾騰山巖群柳樹溝組黑云二長片麻巖，底板圍巖主要為尖山組長石石英砂巖，兩者經區域地質作用，層序發生倒轉。礦體與圍巖界線較明顯，圍巖蝕變比較普遍，以碳酸鹽化，褐鐵礦化為主。全區圈定石墨礦體1條，礦體呈厚層狀、似層狀產出，傾向25°，傾角45°～65°?？刂频V體長2100m，礦體真厚度24.92m～224.80m，平均161.33m，局部有夾層，鉆探控制礦體最大垂深592m、最大延深703m。由25個探槽，57個鉆孔控制；賦礦標高：1033m～1624m，礦體埋深0m～592m。

圖1 礦體特征平面示意圖

1. 二云母石英片巖；2. 長石石英砂巖；3. 石英砂巖；4. 閃長巖脈；5.石墨礦體。

地表礦體因東西兩側覆蓋厚，探槽不能揭露到礦體底板，故控制長度900m，故沿走向表現為東西薄，中部厚，真厚138.59m～223.24m，平均真厚175.97m，變化系數為17.14%，屬穩定類型；含固定碳（C）較為穩定，沿走向品位為3.06%～18.30%，平均5.73%，變化系數為10.50%，屬穩定類型。

深部礦體整體厚度較為穩定（圖2），僅在礦體西部地表部位厚度較小，真厚24.92m～224.80m，平均真厚153.80m，變化系數為33.52%，屬穩定類型，含固定碳（C）3.00%～15.80%，平均4.97%，變化系數為9.41%。

整個礦體厚度較穩定，整體為自西向東由薄變厚，品位地表較深部略高。礦體真厚24.92～224.80m，平均真厚161.33m，變化系數為28.99%，屬穩定類型；含有益組分固定碳（C）3.00%～18.30%，平均5.00%，變化系數為12.12%，屬穩定類型。

6. 礦石質量

石墨礦石中主要礦石礦物為石墨：呈淺灰棕色，含量2%～35%，半自形鱗片狀，非均質，石墨鱗片呈彎曲狀、枝杈狀，星散定向分布，局部為零星散片分布，或少量浸染狀略均勻定向分布于脈石礦物間隙中，石墨片徑為0.02～0.40mm，以<100目（0.147mm）的為主，約占96.58%，其中100～80目（0.147～0.175mm）約占1.91%，80～32目（0.175mm～0.287mm）約占1.40%，>32目（0.287mm）約占0.11%。脈石礦物主要為白云母、黑云母、石英、黃鐵礦、金紅石和少量磁黃鐵礦、黃銅礦、針鐵礦組成。礦石結構主要為半自形晶片狀結構、它形晶粒狀結構、它形假象粒狀結構、交代假象殘余粒狀結構；礦石構造為稀疏浸染構造、片狀構造，由此可知，本區石墨經過反復的強烈變質作用形成。

7. 成礦規律探討

根據上述成礦背景及地質特征，將石墨礦床按其產出空間位置和特征劃分為區域變質型礦床。石墨礦賦存于中元古界白云鄂博群尖山組一巖段二云片巖中，石墨礦體規模較大，傾向北東，傾角55°±，頂板為新太古界色爾騰山巖群的黑云二長片麻巖，底板為白云鄂博群尖山組的長石石英砂巖，礦體中穿插閃長巖脈。以上特征表明礦床為首先經區域變質后又疊加接觸變質的產物，礦石中可見碳酸鹽化。區域資料顯示尖山巖組地層普遍含碳，故本區石墨礦床為含碳較高的尖山組地層，經區域及接觸變質作用形成。

礦區內褶皺、斷裂構造不發育，伴有花崗巖、閃長巖侵入，主要以區域變質作用為主，后期脈巖侵入常常帶來熱液蝕變，多期變質作用疊加影響較明顯。礦體賦存在一定的層位，產狀多與圍巖產狀一致，呈層狀、似層狀、板狀，長度達2100m以上。礦區內的礦石類型為含石墨二云片巖。根據以上所述地質特征，該礦床成應屬接觸變質型為主，區域變質為輔的層控礦床。

8. 找礦方向與前景

找礦方向：

（1） 中元古界白云鄂博群尖山組是找石墨礦的有利地段，其中的二云片巖為直接找礦標志。

（2） 沿尖山組地層出露的閃長巖脈體是重要的找礦標志，地貌上表現為黑色正地形山脊。

（3） 具有半金屬光澤、滑膩感、易污手，且含較多白云母、黑云母的片巖為直接找礦標志。

（4） 通過電法、磁法工作，初步確定本區域低電阻高磁異常能夠指示石墨礦的尋找。

找礦前景：

在華北地臺狼山——白云鄂博臺緣坳陷內的中元古界白云鄂博群尖山組地層中分布著大大小小很多晶質石墨礦體。據不完全統計，在烏拉特中旗境內，就2015年提交的晶質石墨礦物量就達4000萬噸，儲量巨大，擁有很大的找礦潛力。后期在此區域內的地質勘查工作者要引起重視。

參考文獻：

[1] 《內蒙古自治區烏拉特中旗高勒圖礦區晶質石墨礦勘探報告》

[2] 楊立志，駱珊等.內蒙古烏拉特中旗寶格達地區磁異常地質特征[J].西部資源，2013（06）.