杨富林 王义宏 袁晓鹏 康志鹏

摘要：本文通过对阿拉善左旗石驼山-新工地石墨矿的矿区地质特征、矿床地质特征等资料的综合分析，对矿床的成因进行了探讨。矿区内共发现2层含石墨层位，受石炭系上统太原组地层控制，为2～3期沉积旋廻之产物，顶部泥质岩作为其韵律标志层。在海湾泻湖—沼泽沉积盆地中，由含碳泥质岩、粉砂岩等物质先期形成了原始沉积矿源层，在起变质作用的前提下，经过长时间的持续作用，促进炭质发生结构性转变为石墨，确定石墨矿为炭质板岩区域变质型晶质石墨矿床。

关键词：石驼山-新工地石墨矿；矿床成因；区域变质型晶质石墨矿床

1.矿区地质特征

1.1地层

矿区内出露的地层比较简单，由老至新分别为石炭系上统太原组及第四系地层。石炭系的砂岩呈正地形出露，而板岩等软性岩石大多呈负地形，多被第四系覆盖。

石炭系太原组根据岩性特征划分为一段和二段。其中，石炭系太原组一段出露于矿区的中部、南部，呈海沼沙岭（或海滩沙脊）与泥炭沼泽带相间出现的滨海沼泽带。走向近东西，出露宽度约150m～200m，倾向350°～10°，倾角约30°～60°之间。岩性中下部为灰色及灰白色厚—中层石英岩状砂岩，灰绿、灰褐色薄—中厚层状细-中粗粒石英砂岩夹薄层深灰色、紫灰色、紫红色粉砂岩、页岩，灰绿、灰色薄层钙泥质粉砂岩，厚度大于194.82m；顶部为粘土岩、灰黑或灰色含碳板岩及粉砂质板岩、变质粉砂岩、变质石英砂岩和局部不稳定含硫无烟煤，亦是粘土矿、石墨矿层的主要赋矿层位，厚度964.18m。就岩相而论，可见多个大的沉积韵律层，恢复原岩建造的沉积韵律有：石英砂岩—岩屑长石粗砂岩—含碳泥岩、岩屑长石粗砂岩—长石细砂岩—粉砂岩—含碳泥质岩、石英砂岩—长石细砂岩—粉砂岩—含碳泥质岩—粘土岩等。可识别的第一组沉积韵律即为：石英砂岩—岩屑长石粗砂岩—含碳泥岩，在含碳泥岩中见石英砂岩夹层，总的沉积环境变化为：由原来的滨海相环境逐渐转变为浅海相环境，沉积深度加大，颗粒变细，含碳质成分增多，后期变质形成的①、②号矿体即赋存于该段地层中的含碳泥岩中，经变质作用形成碳质板岩。第二组沉积韵律为：石英砂岩—粉砂岩—含碳泥质岩—粘土岩，沉积环境变化为：原来为动荡的滨海相环境，之后水体变深，由于區域作用，该沉积地段水体变为封闭的泻湖相环境。后期变质的③号矿体即赋存于该段地层中的含碳泥岩中，经变质形成碳质板岩；粘土矿（化）体即为该层的粘土岩。第三组沉积韵律为：岩屑长石砂岩—细砂岩—粉砂岩—含碳泥质岩，为泻湖相沉积环境水体变为开放性水体后，为滨浅海相沉积环境，后地壳沉降，水体加深，沉积粒度变细，含碳质成分增多，形成含碳泥质岩，经变质作用形成碳质板岩，④～⑥号隐伏矿体即赋存在该套碳质板岩中，在钻孔中可见长石砂岩与下覆泥质岩接触界面形成的槽模构造，为该套沉积韵律的起始标志。

石炭系太原组二段出露于矿区的北部。倾向350°～10°，倾角约25°～45°。岩性主要为灰白色变质含砾石英砂岩夹粉砂岩、页岩及生物灰岩透镜体。厚度大于200m。

第四系全新统主要为残坡积物及风成沙。

1.2岩浆岩

矿区内岩浆岩不发育，仅在变质石英砂岩裂隙中见有若干条石英脉穿插贯入，一组沿东西向层间劈理充填，另二组沿北西320°、北东10°方向剪切面发育，长约0.5m～ 2.0m，厚约10cm～30cm。表明有流体活动迹象，受热液烘烤的作用致使该处的含炭质板岩、粉砂岩等岩石发生了热接触变质现象，造成局部石墨相对含量增高变富。

1.3构造

矿区内构造有褶皱和断层两种行迹，其中，矿区褶皱为区域石人圈复式背斜③西延进入矿区之一部分，为其复式背斜的北翼，翼部出露地层为石炭系太原组一、二段。在矿区仅见呈现向北倾的单斜构造，倾角25°～56°，南西端仰起，向北东侧伏、倾伏，它控制着各地层层序、矿层的空间分布形态及山川地貌景观。

矿区构造相对不发育，仅有一组为近东西向的逆冲断层-F1，该构造局部对本区石墨矿层具有控制和破坏作用。F1逆冲断层出露于矿区西部，呈近东西向展布，北倾、倾向5°，断面陡直、倾角在65°～75°间，东西延伸长度约500m。断裂带宽约1m～2m，由断层角砾、泥质等组成，角砾大小不等，粒径1mm～10cm，沿断裂带见碳酸盐化、硅化及褐铁矿化等现象；断裂面具泥化、扭动现象，并呈波状起伏；上盘靠近断裂带处地层产状变陡，下盘产状混乱，造成上下盘产状不协调；把①、②号石墨矿体错开，断距不大，约50m左右，推断其性质为右型斜冲断层。

2.矿床地质特征

矿区内共发现2层含石墨层位，受石炭系上统太原组地层控制，为2～3期沉积旋廻之产物，顶部泥质岩作为其韵律标志层。赋矿岩石为含石墨炭质板岩、粉砂岩。矿层呈平行层状分布于变质石英砂岩之中，与地层产状基本一致。

据工程控制程度共划分石墨6个矿层（体），石墨矿体由南至北编号分别为①～⑥号矿体，其展布形态见矿体空间型式简图2-1所示。其中①、②号矿体规模大，形态简单，矿体连续性好，埋深较浅，地表和地下控制程度相对较高，适合于露天开采。

2.1①～③号石墨矿体

矿体赋存于古生代石炭纪滨海泻湖-沼泽相之碎屑岩沉积建造中，赋矿岩石为石炭系太原组一段含石墨炭质板岩、粉砂岩，岩系厚度约143.3m，二者为层间渐变互层状，且沿走向、倾向具相变规律，顶板为中细粒变质石英砂岩夹砂质结核或薄层状砂岩透镜体、变质泥质页岩，底板为中粗粒变质石英砂岩、变质含砾粉砂岩、紫红色砂质板岩、灰绿色钙泥质粉砂岩夹薄层灰岩，它控制着矿带的分布。矿体呈层状、似层状分布于上下二套变质石英砂岩之中，②、③号矿体产于①号矿体上部，相互间呈平行状产出，为同一沉积环境下不同旋廻阶段的产物，之间为沉积间断关系，界面为紫红色砂质板岩，其厚度在1m～3m左右，矿体在矿区中部（盆地中心地带）厚度厚大，沿走向向两端（盆地边缘）变薄尖灭。矿层地表风化程度较弱，仅有10cm～30cm很薄的风化产物，相应的氧化作用也弱，地表即基本全为原生矿，地表矿品位相对地下深部品位约低0.63%。矿层与地层产状基本一致，走向近东西，倾向335°～15°，倾角42°～48°，矿体平均倾角为45°。

①号主矿体沿层理呈舒缓波状由西向东延伸，矿体控制总长2692m，单工程厚度最大81.10m，最小4.89m，矿体平均厚22.21m，厚度变化系数64.61%，厚度较为稳定；单工程品位最高4.39%，最低3.01%，矿体平均品位3.41%，单样最高品位15.21%，品位变化系数32.51%，矿化均匀。

②号主矿体沿层理呈舒缓波状由西向东延伸，矿体控制总长2117m，单工程厚度最大44.82m，最小2.35m，矿体平均厚14.89m，厚度变化系数66.52%，厚度较为稳定；单工程品位最高6.23%，最低3.00%，矿体平均品位3.77%，单样最高品位9.93%，品位变化系数32.90%，矿化均匀。

③号主矿体沿层理呈舒缓波状由西向东延伸，矿体控制总长1003m，单工程厚度最大32.13m，最小3.55m，矿体平均厚12.07m，厚度变化系数84.74%，厚度不稳定；单工程品位最高10.29%，最低3.01%，矿体平均品位5.44%，单样最高品位19.13%，品位变化系数74.45%，矿化不均匀。

2.2④～⑥号隐伏盲矿体

④～⑥号矿体位于①～③号石墨矿体的上部，赋存状态为盲矿体，产于晚期沉积旋廻内，赋矿岩石亦为含石墨炭质板岩、粉砂岩，与地层产状基本一致。底板圍岩为①～③号石墨矿体的顶板围岩，顶板围岩为泥质页岩、一层暗红色坚硬的铁质石英砂岩（构成结束韵律旋廻的标志层）。矿体形态为层状、似层状，沿倾向呈波状起伏。

3.矿产成因及找矿标志

3.1矿床成因

我国石墨矿有三种成因类型：区域变质型石墨矿床；接触变质型石墨矿床；热液蚀变型石墨矿床。

在海湾泻湖—沼泽沉积盆地中，由含碳泥质岩、粉砂岩等物质先期形成了原始沉积矿源层，在起变质作用的物理-化学条件因素的前提制约下，经过大约3亿年长时间的持续作用，引起岩石发生质变，促进炭质发生结构性转变而为石墨成其有经济价值的矿床。其主要证据如下：

（1）矿体产在古生界石炭系浅变质岩系之石墨化含炭质板岩夹变质砂岩中，赋存于一定的层位，具层控性。（2）矿体形态主要呈层状、似层状，矿体产状与围岩一致，一般与围岩接触界线不太清楚（矿与围岩或夹石依样品控制）。（3）有用矿物主要为石墨，脉石矿物有粘土矿物、碳质、粉砂屑、石英、碳酸盐、绢云母、红柱石。（4）石墨以0.005mm～0.06mm显微鳞片状、少数显微晶质质点状、个别0.06mm～0.1mm鳞片状的形式呈星散浸染状产出，大致半定向均匀分布。（5）岩（矿）石组构为变余砂状结构、显微鳞片微粒状变晶结构，星散浸染状构造、变余层理构造、板状构造。（6）围岩以区域低级变质岩为主。

根据对该区石墨矿的观察、研究和认识，确定石墨矿为炭质板岩区域变质型晶质石墨矿床。

3.2找矿标志

其找矿标志主要有以下四点：

（1）赋矿层位作为找矿的重要标志之一，石炭系上统太原组地层是重要标志；（2）特殊的含矿岩性、颜色，灰黑色、钢灰色含石墨炭质板岩也是重要标志；（3）负地形地貌在本区也是找矿的重要线索；（4）顶板灰白色伊利石粘土层也是间接标志之一。

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