河北大興德石墨礦床地質(zhì)特征及成因淺析

李 鑫

（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心河北總隊(duì)，河北 保定 071051）

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于河北省張家口地區(qū)西北部的康?？h，大地構(gòu)造位置屬華北地臺(tái)(Ⅰ)內(nèi)蒙地軸(Ⅱ)張北臺(tái)拱(Ⅲ1)土城子臺(tái)穹(Ⅳ21)[1]。區(qū)內(nèi)出露的基巖大部分為新太古界紅旗營(yíng)子群變質(zhì)巖，少量為下元古界化德群變質(zhì)巖，局部地段有中生界侏羅系陸相火山沉積建造不整合覆蓋在變質(zhì)基底之上。第四系覆蓋較厚且遍布全區(qū)。研究區(qū)以斷裂構(gòu)造為主，褶皺構(gòu)造不甚發(fā)育。主要構(gòu)造為東西向康保—圍場(chǎng)與尚義—平泉深斷裂[2]。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，主要出露有早二疊世花崗巖。研究區(qū)的礦產(chǎn)有鉛、鋅、金、銀、螢石、石墨、白云母、硅藻土、大理巖、煤、泥炭等。礦床類型主要有巖漿型、偉晶巖型、熱液脈狀充填型、沉積變質(zhì)型及砂礦。

2 研究區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

研究區(qū)出露的地層主要有：新太古界紅旗營(yíng)子巖群東井子巖組第二巖性段，西北地段有少量中生界侏羅系陸相火山沉積建造張家口組不整合覆蓋在變質(zhì)基底之上，新生界第四系覆蓋較厚且遍布全區(qū)，見下圖。

研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

東井子巖組第二巖段(Ar3d2)：以含石榴黑云二長(zhǎng)變粒巖、黑云斜長(zhǎng)變粒巖、含石墨黑云二長(zhǎng)變粒巖、石墨二長(zhǎng)變粒巖為主，夾含條紋狀二長(zhǎng)淺粒巖、石榴二長(zhǎng)淺粒巖，下部夾有大理巖透鏡體。巖石宏觀上呈層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀傾向北、北西及北東，局部?jī)A向南西。

變質(zhì)深成巖：工作區(qū)內(nèi)變質(zhì)深成巖比較發(fā)育，主要分布于研究區(qū)北東、南東地區(qū)，與紅旗營(yíng)子巖群緊密伴生。出露為喬家營(yíng)片麻巖。

蓋層：張家口組出露較少，在研究區(qū)西北一帶零星出露，所見巖性為流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r。

2.2 構(gòu)造

斷裂構(gòu)造是本區(qū)的主要構(gòu)造形跡，大部分屬脆性斷裂范疇。呈近東西向展布，以近東西向斷裂最發(fā)育，性質(zhì)多為正斷層。北東、北西向斷裂較少，以逆斷層為主。

2.3 巖漿巖

研究區(qū)巖漿巖較為發(fā)育，主要分布在礦區(qū)東南側(cè)，為古元古代變質(zhì)侵入巖新民村序列劉家村單元。巖性為變質(zhì)中粒二長(zhǎng)花崗巖。巖石具變余花崗結(jié)構(gòu)、粒度較粗、變形較弱特征。

巖脈較為發(fā)育，類型較多，主要為石英脈、花崗斑巖脈、輝綠巖脈及閃長(zhǎng)玢巖脈等，規(guī)模大小懸殊，寬幾米到數(shù)百米，長(zhǎng)幾十米至幾千米，展布方向以近東西向?yàn)橹鳌?/p>

2.4 含礦層

本區(qū)圈出的石墨含礦層在三百頃至大興德一帶。石墨主要賦存在新太古界紅旗營(yíng)子巖群東井子巖組第二巖段。本區(qū)主要是各種變粒巖，變粒巖多具輕片麻理，石墨呈侵染狀分散或集中沿片麻理分布，呈似層狀、透鏡狀或不規(guī)則狀，在重熔分異重結(jié)晶作用形成的變斑晶、花崗質(zhì)細(xì)脈體、石英細(xì)脈(偉晶巖脈)周圍，石墨鱗片較粗大，變質(zhì)程度越高，石墨鱗片往往越大，地表具有褐鐵礦化地段，石墨鱗片加大呈塊狀，同時(shí)含量也增高。石墨含礦層往往與大理巖透鏡體相鄰或相伴。目估石墨含礦層品位較低，一般3%～5%，但不排除局部有＞10%的較高品位地段，總體呈東西向延伸，具有較大規(guī)模。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體產(chǎn)出層位

石墨礦體賦存于新太古界紅旗營(yíng)子巖群東井子巖組第二巖段中下部變粒巖中，呈層狀、似層狀分布，礦體頂?shù)装寰鶠槭兞r，礦體與圍巖(石墨化變粒巖)產(chǎn)狀一致呈層狀，石墨化變粒巖是礦體的直接圍巖也是含礦層位。

研究區(qū)共圈定5個(gè)石墨礦體，含礦層為石墨變粒巖，礦體形態(tài)呈層狀、似層狀，傾向330～2°，傾角46～60°。局部產(chǎn)狀受脈巖影響傾角較陡，總體產(chǎn)狀較穩(wěn)定。

3.2 礦石類型及組構(gòu)

礦石類型主要為變粒巖型。巖性為含石墨透輝二長(zhǎng)變粒巖、含石墨透輝鉀長(zhǎng)變粒巖。巖石呈褐灰—灰褐色，片狀粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要由鉀長(zhǎng)石(40%～45%)、斜長(zhǎng)石(25%～28%)、透輝石(15%～20%)、石墨和氧化鐵質(zhì)組成。石墨多呈長(zhǎng)條片狀，礦物粒徑一般為0.2～1mm，鐵黑色不透明，反射色為淺灰色，含量5%～7%；氧化鐵質(zhì)礦物主要是褐鐵礦，含量3%～15%。

礦石以鱗片變晶結(jié)構(gòu)為主，其次有鑲嵌粒狀變晶結(jié)構(gòu)、柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)，偶見碎裂結(jié)構(gòu)。

礦石以塊狀構(gòu)造為主，局部見條紋狀構(gòu)造。

3.3 礦石質(zhì)量

通過對(duì)全區(qū)固定碳含量統(tǒng)計(jì)，5個(gè)礦體總平均固定碳含量為4.06%，單樣固定碳含量為2.56%～7.83%。

3.4 石墨片度

根據(jù)對(duì)研究區(qū)光片鑒定結(jié)果統(tǒng)計(jì)，石墨原始片度＞0.3mm(+50目)者折合占石墨鱗片的36%～59%，0.3～0.18mm(50～80目)者折合占石墨鱗片的16%～30%，0.15～0.18mm(80～100目)者折合占石墨鱗片的5%～12%，＜0.15mm(-100目)者折合占石墨鱗片的5%～12%，詳見表1。

3.5 資源量估算結(jié)果

估算源量(334)礦石量為3 890萬t，礦物量為159萬t，詳見表2。

表1 石墨粒度統(tǒng)計(jì)結(jié)果

4 礦床成因及找礦標(biāo)志

4.1 礦床成因

研究區(qū)含礦巖系原巖是一套以富鋁粘土巖及碳酸巖鹽類巖為主的沉積巖系，從巖相特征分析，其形成的構(gòu)造環(huán)境接近于大陸邊緣，屬于相對(duì)寧?kù)o的陸棚淺海環(huán)境，這種環(huán)境適合藻類生長(zhǎng)，為原巖提供了有機(jī)質(zhì)碳。

石墨礦體呈層狀、似層狀順片麻理方向產(chǎn)出，具有一定的賦存層位，產(chǎn)狀與圍巖一致，礦石呈斑雜狀或片麻狀構(gòu)造，石墨沿片理面有集中趨勢(shì)。研究區(qū)內(nèi)經(jīng)歷了低角閃巖相為主的區(qū)域變質(zhì)作用，具有明顯的褶皺變形特征，屬于強(qiáng)應(yīng)變區(qū)。據(jù)此認(rèn)為石墨是區(qū)域變質(zhì)而成的。

綜上所述，富含有碳質(zhì)的泥質(zhì)或粘土質(zhì)沉積巖，在區(qū)域變質(zhì)作用的高溫高壓環(huán)境下，形成鱗片狀石墨晶體，而其周圍的碳酸鹽在區(qū)域變質(zhì)過程中形成大理巖，同時(shí)釋放出大量CO2，其CO2在復(fù)雜的物理化學(xué)條件下分解成一定數(shù)量的游離碳，其游離碳及原來的石墨晶體發(fā)生交代，致使石墨鱗片富集和增大。由此可以說明，本礦區(qū)石墨礦床在區(qū)域變質(zhì)作用下形成單晶鱗片石墨。

表2 資源量估算結(jié)果

4.2 找礦標(biāo)志

(1) 研究區(qū)內(nèi)石墨礦都分布在紅旗營(yíng)子群中部，所以可將其作為區(qū)域找礦標(biāo)志。

(2) 研究區(qū)含礦巖系內(nèi)碳酸巖鹽的厚度、走向延伸長(zhǎng)度均很大，一般位于石墨礦體的頂?shù)装甯浇?，碳酸巖鹽中一般也含有少量石墨，與石墨礦體具有同期性及同源性。所以大理巖、含石墨變粒巖可作為直接找礦標(biāo)志。

(3) 研究區(qū)地表碳酸鹽化和褐鐵礦化強(qiáng)烈，往往使含礦層在地表褐鐵礦化，形成明顯的找礦標(biāo)志層。

(4) 石墨導(dǎo)電性良好，石墨礦體是低阻高極化體，通過電法測(cè)量，低阻高極化異常多為石墨礦。