山西省大同市新荣区白山村石墨矿床特征浅析

于 磊

（山西省地质矿产科学技术馆，山西 太原 030001）

本区位于大同市新荣区东南4 km处的白山村与北智家堡之间，行政区划属新荣区西村乡所辖。矿区与乡镇至各村的水泥路相通，交通条件较为方便。

1 区域地质概况

大同市新荣区白山村石墨矿区位于内蒙断块南缘中部与吕梁－太行断块的云岗块坳北端结合处，其北东有弘赐堡矿区和0.402 hm2地矿区，本区位于石墨矿北东向成矿带的西南端，与碓臼沟、鸡窝涧和七里村矿区依次相连，对成矿地质条件十分有利。

区内出露的地层主要有中下太古界集宁群瓦窑口组、右所堡组；中生界侏罗系中统云岗组，白垩系上统助马堡组；新生界上第三系汉诺坝组，第四系上更新统及全新统。

区域上褶皱构造位于中下太古界集宁群中，主要有北榆涧褶皱群，它分布于北榆涧以西至赵家窑水库以东一带，主要由两个背斜及两个向斜褶皱组成，轴迹走向5°～10°，褶皱形态为同斜紧闭褶皱，两翼产状与轴面产状基本一致（近直立），局部微倾向北西西，倾角较陡，约75°～86°，褶皱枢纽多倾向南。

断裂构造主要发育于本区东部，可划归为燕山期和喜马拉雅期。燕山期断裂有西寺儿梁断裂、祁皇墓断裂、北羊坊断裂，喜马拉雅期断裂有北榆涧西断裂、北榆涧断裂、北榆涧东断裂。

区内岩浆岩不发育，按岩性可分为混合花岗岩、变辉长（辉绿）岩、花岗伟晶岩、角闪透辉岩、煌斑岩等5类，规模较大的主要有北西向展布的吕梁期变辉长（辉绿）岩。

区内矿产资源以石墨、玄武岩矿为主，在区域西南角的榆涧村一带有少量侏罗系煤。

2 矿区地质概况

2.1 地层

区内出露的地层主要有中下太古界集宁群瓦窑口组、右所堡组；中生界侏罗系中统云岗组；白垩系上统助马堡组；上第三系中新统；第四系上更新统、全新统。现由老至新分述如下：

集宁群瓦窑口组（Ar1-2w）：分布于本区东南部，矿区出露其上段，下部主要为辉石斜长麻粒岩夹辉石斜长片麻岩；中部为紫苏斜长麻粒岩；上部为紫苏角闪麻粒岩。产状倾向290°～325°，倾角75°～86°。矿区内出露厚度大于349 m。

集宁群右所堡组（Ar1-2y）：该组地层分布在本区内南部，呈北北东-南西向展布。地层产状倾向290°～325°，倾角75°～86°，出露厚度大于1 100 m。主要岩性为：含石墨黑云斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩、石榴子石浅粒岩及少量大理岩等。其中，含石墨黑云斜长片麻岩为区内石墨矿的含矿层位。

侏罗系中统云岗组（J2y）：零星分布于本区西北部，与下伏集宁群地层呈角度不整合接触。其岩性以灰白色砂岩为主，夹暗紫色泥岩及砂岩与砂质泥岩互层。

第四系上更新统（Q3）：广泛分布于本区，为区内分布最广的地层。主要岩性为灰褐色亚砂土及黏土、亚黏土，底部为砂砾石层。厚度2～35 m。

第四系全新统（Q4）：主要为亚黏土、亚砂土、砂、砾石层。厚度1～20 m。

2.2 构造

本区被新生界黄土大面积覆盖，中下太古界集宁群呈倾向北西西-北北西单斜构造，地层产状一般为280°～350°∠50°～86°，未见大的断裂构造，常见的有规模较小的褶曲和断层。

2.3 岩浆岩

区内岩浆岩主要有早元古代吕梁期变辉绿岩和花岗伟晶岩。变辉绿岩(βμ21)：分布于矿区南部，一般出露长100～1 500 m，宽30～50 m，呈脉状产出，走向北西向，倾向西南，倾角60°～70°。在矿区东南部，有一条辉绿岩脉切穿石墨矿体，但对矿体破坏较小。

花岗伟晶岩(γρ21)：在区内零星出露，主要呈细脉状顺片麻理，产于中下太古界集宁群右所堡组中，其规模较小，宽度一般在0.3 m左右，局部可达5 m。该岩体由于规模小，地表无法圈定。岩体边缘局部含有大鳞片状的石墨，可富集成矿，但规模较小。

3 矿床地质

3.1 石墨矿的赋存层位、矿体形态及规模

白山村石墨矿区依照目前的验证，发现了I号石墨矿带，I矿带分布于本区南部，走向北东，倾向北西，倾角约85°。矿带北东向长约2 200 m、宽约40～160 m。赋存层位为太古界集宁群右所堡组下段含石墨黑云斜长片麻岩，矿体控制最大长度1 800 m，深部控制最大斜深620 m。I矿带共圈定7个矿体。编号分别为1、2、3、4、5、6、7。矿体一般呈似层状、层状单斜产出，矿体有分枝合并现象。矿体呈北东-南西向展布，矿体倾向280°～330°，倾角75°～85°。各矿体情况见表1。

3.2 矿石特征

3.2.1 矿石自然类型

构成石墨矿石的主要岩性为含石墨黑云斜长片麻岩，不等粒（鳞片）粒状变晶结构，片麻状构造。矿石自然类型属片麻岩型晶质石墨矿石。

受自然风化作用的影响，石墨矿石的地表部分及浅部普遍遭受风化氧化作用，根据矿层遭受风、氧化作用的强弱，将本区矿石分为风化矿石和原生矿石两种类型。大约在距地表40 m上下，作为风化矿石与原生矿石的分界。风化矿石退色作用明显，普遍呈灰白色或浅灰色，矿石机械强度较低、疏松、易碎、孔隙度较大。次生蚀变作用较强，高岭土化、绢云母化和褐铁矿化等较普遍。由于褐铁矿化作用，新鲜黄铁矿少见，化学成分中S的含量很少。原生矿石普遍呈深灰色或灰黑色、暗绿色，矿石机械强度较高，不易破碎，次生蚀度作用较弱，见少量的绿泥石化，新鲜黄铁矿常见，矿石化学成分中含S含量远大于风化矿石。

表1 矿区矿体特征表

图1

3.2.2 矿物成分

矿石中主要矿物成分有斜长石（40%～55%）、石英（15%～35%）、黑云母（5%～20%）、石墨（2%～6%），次要矿物有磷灰石、黄铁矿、磁铁矿等，含量均1%左右。原生矿石中还有极少量的副矿物和次生蚀变矿物绿泥石、绿帘石。地表风化后，黄铁矿、绿泥石、绿帘石几乎不见，而见不均匀泥化、绢云母化、褐铁矿化。

3.2.3 化学成分

本区未进行岩石化学全分析和样品的组合分析，参照相邻已完成普查、详查工作矿区的岩、矿石类型对比可知：该区的岩、矿石类型与区域成矿带上岩矿类型基本一致。矿石主要由SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、固定碳、S、TiO2、P2O5等组成。其中，原生矿SiO2含量为54.23%～60.72%；Al2O3含量为10.39%～13.16%；Fe2O3含量为4.75%～8.63%；CaO含量为3.56%～10.67%；MgO含量为4.08%～7.97%；TiO2含量为 0.40%～0.70%；SO3含量为 0.12%～5.67%；P2O5含量为0.05%～0.10%；烧失量为5.73%～7.64%；固定碳含量为2.37%～4.49%。风化矿SiO2含量为53.33%～59.11%；CaO含量为3.37%～9.25%；MgO含量为4.81%～9.13%；Al2O3含量为11.31%～13.75%；Fe2O3含量为4.62%～6.96%；FeO含量为0.27%～2.77%；K2O含量为0.64%～3.48%；Na2O含量为1.40%～4.04%；烧失量为6.08%～10.27%；TiO2含量为0.43%～0.85%。

3.2.4 结构构造

风化矿石的结构构造，矿石呈暗灰-灰白色，污手（灰黑色），有的地方具不均匀泥化、绢云母化、褐铁矿化而呈现土褐色、浅灰黄色。不等粒鳞片粒状变晶结构，片麻状构造。矿石中长英质矿物多具两向伸长状，长径方向与片状矿物的排列方向一致。不同矿物分别聚集呈条带状，浅暗色矿物相间排列呈片麻状构造。

原生矿石的结构构造，矿石呈灰黑色，污手（灰黑色），鳞片粒状变晶结构，片麻状构造。矿石中石墨、黑云母、斜长石等片、柱状矿物呈定向排列，构成片麻理。

4 矿床成因及找矿标志

4.1 矿床成因

本区石墨矿体赋存于中下太古界集宁群右所堡组下段含石墨黑云斜长片麻岩地层中，围岩为黑云斜长片麻岩和混合岩化片麻岩等，矿体与围岩产状基本一致，产状 280°～325°＜50°～86°，总体看，矿体与围岩界线不清晰，为渐变接触。矿体沿走向、倾向较稳定，变化不大。

从以上矿体特征形状可以看出，矿体严格受地层控制，含矿岩石为含石墨黑云斜长片麻岩，普遍含有晶质鳞片状石墨，其原岩应属含陆源浅海相，含有机碳的泥质、砂质细碎屑岩，并含有碳酸盐夹层，经区域变质作用，原始沉积的有机质发生变质后富集形成石墨矿床。

另外，本区岩浆活动对石墨的生成和富集作用有一定的影响。综上特征，本区石墨矿床成因类型为沉积变质型矿床。

4.2 找矿标志

矿床主要由太古界集宁群右所堡组下段岩层所控制，其中的含石墨黑云斜长片麻岩为主要含矿岩石，故其找矿标志主要有以下几点：①地层标志：在该地层的露头区直接寻找含石墨的黑云斜长片麻岩；②物探标志：石墨矿体与物探激电异常复合很好，其可作为在覆盖区找石墨矿的有效方法和手段。

综上所述，本矿区矿床连续性较好、规模较大，经化学对比分析，矿石固定碳含量均满足鳞片石墨工业要求。