张北县义哈德一带石墨矿地质特征及找矿标志

王 广

（中国建筑材料工业地质勘查中心河北总队，河北 保定 071051）



张北县义哈德一带
石墨矿地质特征及找矿标志

王 广

（中国建筑材料工业地质勘查中心河北总队，河北 保定 071051）

【摘 要】张家口地区位于华北板块、西伯利亚板块和太平洋板块三大板块相互作用的三角地带。由于处于特殊的构造地理位置，张家口地区已经发现多处典型的非金属矿床，然而非金属矿床的研究相对较少，本文研究的张北县义哈德石墨矿以“河北省张家口地区石墨矿资源调查评价”项目为依托，通过野外地质调查及室内综合整理查明该石墨矿体赋存于红旗营子群第二岩组地层中，主要含矿岩性为变粒岩、黑云斜长片麻岩等，成矿物质来源于原岩建造中的碳质，研究区内石墨矿体是在区域变质作用的高温高压环境作用下形成鳞片状石墨矿物，经后期混合岩化作用进一步富集成矿。

【关键词】石墨矿；地质特征；矿床成因；张家口

1 区域地质背景

张家口地区位于华北板块、西伯利亚板块和太平洋板块相互作用的特殊三角地带，在长期的地质演化过程中，古亚洲洋俯冲消减及西伯利亚板块、太平洋板块与华北板块碰撞、松弛过程中，该地区形成以北西向、北东向和近东西向的3条主干断裂带在空间上交叉的构造格局（见图1）［1］。

图1　张家口地区构造地质简图

尚义—怀安断裂带为北西向主体构造，由数条北西西向断裂带组成，易明初等［2］认为其活动时期从新近纪延续到第四纪，中晚更新世活动最激烈，沿断裂带有基性岩浆喷发。坝下地区以北东向断裂为主，断裂多为倾向正断层，进而为断陷盆地的形成提供构造条件。而张家口地区则以近东西向尚义—赤城主体断裂为界，包括两个Ⅱ级构造单元，断裂以北为内蒙地轴，地壳厚度约40km，南部为燕山凹陷带，地壳厚度变化大，一般为35～40km，盆地区薄，山区较厚［3］。北部出露地层主要为古元古代红旗营子群变质结晶基底，以缺失中新元古代—古生代沉积盖层为特征，在漫长地质演化过程中长期处于裸露状态，燕山期火山岩最为发育，非金属矿床成因与之有密切联系。南部出露地层为太古宙桑干群变质结晶基底，岩性为一套具有麻粒岩相变质特征的片麻岩—麻粒岩岩系；沉积盖层为中新元古代古滨海相碳酸盐岩盖层。张家口地区燕山期活动频繁，侵入岩分布广泛，岩性以中酸性为主，玄武岩主要分布在张北、尚义、万全、崇礼县镜内，形成时间为古近纪—新近纪。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区主要出露地层为太古界红旗营子群第二岩组，此类岩石比较简单，主要岩石类型有黑云变粒岩、浅粒岩、长石石英岩及大理岩。其中黑云变粒岩分布最广，浅粒岩次之。矿区多被新生界第四系所覆盖（图2）。变粒岩和片麻岩中可见石墨矿化，该层为石墨矿含矿地层，经取样分析矿石固定碳含量3.03%～3.96%。矿区北部和南部被大面积的第四系冲洪积砂砾石和湖积所覆盖。

图2　义哈德石墨矿地质简图

2.2 火山岩

矿区南部零星出露中新世玄武岩，岩性主要为橄榄拉斑玄武岩和碱性玄武岩，K-Ar年龄测定结果表明，此期玄武岩为24.52～14.11Ma［4］。

矿区东部分布晚侏罗世张家口组火山岩，岩性主要为流纹质晶屑熔结凝灰岩，岩石由晶屑、塑性岩屑、细小火山尘组成。晶屑为钾长石、角闪石和极少量黑云母。塑性岩屑呈条带状、饼状，两端略具撕裂，大小1.5～2mm不等，发生较强的脱玻化，核部具霏细脱玻结构，为微粒的长石和石英，边缘见长英质矿物垂直边界生长，具梳状脱玻结构。部分塑性岩屑具不均匀粘土化。 细小火山尘多发生脱玻重结晶为微晶长石和石英，粒径＜0.03mm。韦忠良等［5］通过采集张家口组中部岩石206U/238U确定张家口组的年代为（143.0±3.7）～（136.1±1.4）Ma。

2.3 侵入岩

本矿区仅见一条石英岩脉，位于黄花脑包山东南，走向50°，延伸长度越150m。

3 矿床地质特征

3.1 矿体的形态和产状

矿区内石墨矿体主要赋存在红旗营子群第二岩组地层之中，矿体呈条带状分布在义哈德村附近，矿体走向为58°，延伸长度约1.2km，矿体宽约300m。矿体随地层产状呈层状、透镜状、条带状产出，产状与地层产状一直，倾向北西，倾角为35～55°。矿体主要赋存在太古界红旗营子群第二岩组石墨（含石墨）变粒岩及少量石墨（含石墨）黑云斜长片麻岩、石墨（含石墨）角闪斜长片麻岩中，并受地层层位控制，属层控型石墨矿。钻孔编号HZK-1，钻孔倾角75.42°，钻孔方位角136°，孔深359.3m，孔内取样62件。 钻孔内样品固定碳分析结果显示，固定碳含量≥2.5%的样品22件，21件样品达到边界品位，代表孔深65.4～86.4m，连续21m［6］，因此，该层石墨矿体厚度较大，义哈德石墨矿找矿前景巨大。

3.2 矿石的成分和结构构造

矿区的矿石矿物为石墨（3%～10%）（图3），矿石发生褐铁矿化，沿裂隙呈染状分布。石墨为黑灰色，呈鳞片状、少许呈土状，大小0.25～1mm不等，与黑云母一起呈定向排列，局部富集呈条带状、条纹状，矿石类型为石墨变粒岩型。石墨质软，有油腻感，可污手。

图3　石墨矿体手标本

矿石结构为片状粒状变晶结构、变余碎斑结构，局部为碎裂结构（图4A、B）。矿石构造为片麻状构造、塑性流动构造、土状构造和块状构造。

图4-A　片状粒状变晶结构

图4-B　粒状片状变晶结构

3.3 石墨化学成分特征

石墨矿固定碳含量一般为2.57%～4.57%，平均品位3.81%。通过对石墨矿石进行多元素分析及组合分析，SiO2含量58.36%～64.44%、A12O3含量11.02%～12.50%、Fe2O3含量7.18%～9.57%。

4 矿床成因及找矿标志

4.1 矿床成因

矿区地处华北板块北缘，属于我国重要的石墨成矿带阿拉善隆起—华北板块北缘西段石墨成矿带的东部，该成矿带中石墨矿赋存于前寒武纪片麻岩、变粒岩中，石墨矿片径较大、易选，是我国优质的石墨成矿带。

矿区及周边晶质石墨矿主要是石墨片麻岩型、石墨变粒岩型，石墨片麻岩、石墨变粒岩赋存于太古界中深变质岩系中。这类岩系内尚含有大理岩、黑云母片麻岩及辉石变粒岩等岩层，一般具较清晰的片麻理，其产状与地层产状基本一致。所以这类矿床之生成是因为原生的沉积岩中富含有碳质层，且经过剧烈的区域变质作用，使碳质氧化溢出，结晶而成晶质鳞片石墨。石墨沿片理面有集中趋势，石墨是区域变质而成的，成矿物质来源于原岩建造中的碳质。经对原岩进行恢复，区内岩石多为富含有碳质的泥质或粘土质沉积岩，它们在区域变质作用的高温高压环境下，形成鳞片状石墨矿物，经后期混合岩化作用进一步富集成矿。

4.2 找矿标志

（1）通过对义哈德石墨矿体野外观测，石墨矿主要赋存地层为浅海沉积变质岩系，本矿区石墨矿带呈条带状展布，地表矿石风化成土状。含矿岩石为变粒岩、黑云斜长片麻岩，因此变粒岩及黑云斜长片麻岩可以作为石墨矿直接找矿标志。

（2）本区石墨矿体沿张家口组火山岩呈带状产出，推测红旗营子群第二岩组与张家口组火山岩间有可能在地质演化过程中，通过混合岩化作用有利于石墨矿富集成矿，接触带附近变质系地层可作为找矿突破口。

（3）石墨是良好的导体，利用石墨矿特殊的低阻高极化的特性，运用物探方法与地质勘探相结合，可进一步为石墨矿的勘查起到重要的指导作用。

【参考文献】

［1］李随民，崔美娟，魏明辉，等.张家口地区矿化元素异常信息提取与集成［J］.中国地质，2013，40（6）：1925-1934.

［2］易明初，李晓.燕山地区喜马拉雅运动及现今地壳稳定性研究［M］.北京：北京地震出版社，1991.

［3］郝跃生.张家口地区矿活动构造及遥感解译及地壳稳定性研究［J］.工程勘察，2010（S1）：161-165.

［4］王慧芬，戴童漠，范嗣昆，等.张家口汉诺坝玄武岩K-Ar年龄计时［J］.地球化学，1985（3）：206-215.

［5］韦忠良，张宏，柳小明，等.张家口地区张家口组火山岩的LAICP-MS测年及其地质意义［J］.自然科学进展，2008，10（5）：503-530.

［6］丁子健.物探方法在石墨找矿中的应用［J］.中国非金属矿工业导刊，2015（4）：26-33.

【中图分类号】P619.252

【文献标识码】A

【文章编号】1007-9386（2016）02-0043-03

【收稿日期】2015-11-03