內蒙古扎魯特旗侏羅系紅旗組含石墨段地質特征及礦床成因

鄭建勛

摘要：內蒙古隱晶質石墨礦床主要分布在通遼地區扎魯特旗的侏羅系紅旗組中。本文對該地紅旗組及其含石墨段的地質特征及隱晶質石墨礦床的成因背景進行了綜述和分析總結。

關鍵詞：隱晶質石墨；紅旗組；含石墨段；地質特征；巖漿熱接觸變質

1.概述

隱晶質石墨礦床主要分布在中國東部環太平洋構造帶。該類型礦床含礦巖系的時代一般從晚古生代石炭紀至中生代侏羅紀，其中最重要的是晚二疊世和侏羅紀。南方以二疊紀為主，北方以侏羅紀及石炭紀較多。具體含礦層位南方有斗嶺組、龍潭組及梨山組，北方有石盒子組、二道梁子組、雞西群、紅旗組等煤系地層。隱晶質石墨為煤系發生接觸變質作用所形成，產生接觸變質作用的巖漿熱源體的侵入時代大多為印支期一燕山期。內蒙古隱晶質石墨礦床主要分布在內蒙古通遼地區的扎魯特旗。該地隱晶質石墨礦床含礦地層基本都為下侏羅統紅旗組。因此，扎魯特旗侏羅系紅旗組為內蒙古隱晶質石墨礦的找礦目標地層，其地質特征及礦床成因有深入研究和總結的價值。

2.紅旗組（Jh）命名及分布特征

在大興安嶺地區侏羅系地層較為發育，分布較廣。因火山活動原因，侏羅系地層是由一套巖性和巖相變化復雜的火山巖和沉積巖組成。上侏羅統分布最廣，層序全、厚度大。中、下侏羅統分布零星，以含煤沉積為主，局部地區見火山碎屑巖夾層，為小型斷陷盆地或山問盆地沉積環境。

下侏羅統紅旗組最早是由吉林省煤田203隊于1966年創名，創名地點在吉林省洮南縣萬寶鎮紅旗煤礦。原始定義將萬紅盆地的酸性火山巖之下的含煤碎屑巖稱為萬紅群紅旗組。之后，將上部的礫巖層稱為萬寶組，下部細碎屑巖含煤層稱紅旗組。現在定義紅旗組是位于萬寶組或新民組之下的一套含煤地層，下部以灰白色礫巖夾薄層砂巖為主，上部為砂巖、粉砂巖、泥巖夾數層可采煤。

紅旗組主要分布在內蒙古中東部地區的扎魯特旗塔他營子、錫盟阿拉坦合力盆地、錫林浩特盆地及敖漢旗四家子鄉和林家地鄉等地，各地區巖石特征都有一定差別。但只有通遼扎魯特旗分布的紅旗組發現有隱晶質石墨礦床。

3.區域地質背景

扎魯特旗隱晶質石墨礦床分布區域出露地層主要有二疊系、侏羅系、白堊系和第四系等。下侏羅統紅旗組（J₁h）在扎魯特旗零星出露于突泉凹陷紅旗一堿土屯一帶及魯北凹陷聯合屯、巨里黑、塔拉營子、西沙拉等地，總體呈40°方向串珠狀展布。這是因為紅旗組為一套山間斷陷盆地型沉積建造，受北東向構造控制，含煤斷陷盆地呈串珠狀沿北東向帶狀展布。

區域大地構造位置位于大興安嶺中生代火山巖區與內蒙古中部地槽褶皺系蘇尼特右旗晚華力西地槽褶皺帶接合處，褶皺斷裂發育。

燕山期巖漿侵入和火山活動活躍頻繁，具有多期次階段性的特點。以燕山中期侵入活動為主，強度大，中、酸性巖體出露面積大。巖體的空間產出與分布，受區域構造斷裂裂隙系統控制。

4.扎魯特旗紅旗組含石墨段地質特征

扎魯特旗忙哈吐石墨礦、敖包營子石墨礦等隱晶質石墨礦所在區域，紅旗組（J₁h）巖性以深灰色粉砂巖和泥巖、黑色頁巖夾砂巖、含礫砂巖為主。沉積韻律發育。厚度171m～1200m。聯合屯-西沙拉-帶的紅旗組可分三個巖段，下含石墨段（J₁h¹）、中部砂泥巖段（J₁h²）、上含石墨段（J₁h³），上下兩段均為含石墨段，即含礦層。其直接上覆萬寶組（J₂w），不整合于上二疊統林西組（P₃l）之上。

下含石墨段（J₁h¹）：巖性主要為灰色細-粉砂巖與黑色泥巖互層，夾炭質泥巖，區域上含8層隱晶質石墨，局部夾中粒長石砂巖。厚度>71m。

中部砂泥巖段（J₁h²）：各地巖性有一定差別，在聯合屯一帶主要為雜色粉砂巖及頁巖，局部夾長石砂巖。在塔拉營子一帶巖性主要為深灰色一黑色泥巖、粉砂巖。厚度>240m。

上含石墨段（J₁h³）：主要由灰色砂巖、粉砂巖、灰黑色泥巖、炭質頁巖及煤組成。在各地區含礦情況不同，在聯合屯本層出露較全，含隱晶質石墨6層，厚度251.73m。

下含石墨段（J₁h¹）是主要含隱晶質石墨的礦段，由黑灰色粉砂巖、泥巖、炭質泥巖與隱晶質石墨礦層組成。水平層理、緩波狀層理發育，富含植物化石，厚度均較穩定。向東南傾斜，傾角較緩，一般為10°～20°。區域上一般含8層隱晶質石墨，由上到下編號為A₁、A₂、A₃、A₄、B₁、B₂、B₃、C層石墨。其中B₃號礦層因厚度大且相對穩定，成為可采礦層。厚度2m左右，走向東西，連續性較好。

5.隱晶質石墨礦床特點及成因分析

隱晶質石墨礦床類型為接觸變質型礦床。該類型占中國已知石墨礦床的14%，儲量占石墨探明儲量的22%，是中國石墨礦床中較主要的工業類型。此類礦床一般是巖體侵入煤系地層引起煤層接觸變質而成。與全國其他地區的隱晶質石墨礦床類似，侵入巖體一般為酸性或中、酸性花崗巖、閃長巖。受變質的煤層一般為優質無煙煤。無煙煤變質為隱晶質石墨，從接觸帶向外漸次出現石墨一半石墨一無煙煤的漸變過渡帶。礦體形態一般復雜，呈層狀、似層狀、帶狀及透鏡狀分布，長度幾百米至數千米；常見多層礦體，單層厚度幾十厘米至數米，一般為1m～3m，傾角有的陡，有的呈緩傾斜；礦石自然類型可分軟質、硬質兩種；礦石外觀呈土狀、致密塊狀，由隱晶、微晶及細晶石墨鱗片構成集合體，以隱晶石墨為主；共生礦物有石英、粘土礦物、黃鐵礦及紅柱石、堇青石、夕線石、黑云母等；礦石品位一般較高，固定碳含量多為60%～80%。礦石一般不選礦，礦床規模以中、小型為主。

紅旗組分布在內蒙古中東部很多地區，但只有扎魯特旗分布的紅旗組產有隱晶質石墨礦床，這是與大興安嶺地區的構造及巖漿巖條件密切相關的。

隱晶質石墨是煤接觸變質形成的。紅旗組是含煤地層，其早期形成的煤是成礦的物質來源。區域位于大興安嶺中生代火山巖區和內蒙古中部地槽褶皺系蘇尼特右旗晚華力西地槽褶皺帶的接合處，褶皺斷裂發育，燕山期巖漿活動頻繁，為巖漿接觸熱變質作用發生提供了條件。燕山期侵入巖發育，且明顯受區域褶皺斷裂控制。巖漿貫入紅旗組及周邊層位，一方面破壞了地層的完整性，另一方面巖漿接觸熱變質作用于煤層，使得煤發生石墨化，形成隱晶質石墨。雖然個別礦區內侵入巖較少，但區域可能隱伏著大型巖體。因此，巖漿熱接觸變質是該地紅旗組地層中煤向隱晶質石墨轉變的主導因素。