河北大兴德石墨矿床地质特征及成因浅析

李 鑫

（中国建筑材料工业地质勘查中心河北总队，河北 保定 071051）

1 区域地质概况

研究区位于河北省张家口地区西北部的康保县，大地构造位置属华北地台(Ⅰ)内蒙地轴(Ⅱ)张北台拱(Ⅲ1)土城子台穹(Ⅳ21)[1]。区内出露的基岩大部分为新太古界红旗营子群变质岩，少量为下元古界化德群变质岩，局部地段有中生界侏罗系陆相火山沉积建造不整合覆盖在变质基底之上。第四系覆盖较厚且遍布全区。研究区以断裂构造为主，褶皱构造不甚发育。主要构造为东西向康保—围场与尚义—平泉深断裂[2]。区内岩浆活动强烈，主要出露有早二叠世花岗岩。研究区的矿产有铅、锌、金、银、萤石、石墨、白云母、硅藻土、大理岩、煤、泥炭等。矿床类型主要有岩浆型、伟晶岩型、热液脉状充填型、沉积变质型及砂矿。

2 研究区地质特征

2.1 地层

研究区出露的地层主要有：新太古界红旗营子岩群东井子岩组第二岩性段，西北地段有少量中生界侏罗系陆相火山沉积建造张家口组不整合覆盖在变质基底之上，新生界第四系覆盖较厚且遍布全区，见下图。

研究区地质简图

东井子岩组第二岩段(Ar3d2)：以含石榴黑云二长变粒岩、黑云斜长变粒岩、含石墨黑云二长变粒岩、石墨二长变粒岩为主，夹含条纹状二长浅粒岩、石榴二长浅粒岩，下部夹有大理岩透镜体。岩石宏观上呈层状产出，产状倾向北、北西及北东，局部倾向南西。

变质深成岩：工作区内变质深成岩比较发育，主要分布于研究区北东、南东地区，与红旗营子岩群紧密伴生。出露为乔家营片麻岩。

盖层：张家口组出露较少，在研究区西北一带零星出露，所见岩性为流纹质熔结凝灰岩。

2.2 构造

断裂构造是本区的主要构造形迹，大部分属脆性断裂范畴。呈近东西向展布，以近东西向断裂最发育，性质多为正断层。北东、北西向断裂较少，以逆断层为主。

2.3 岩浆岩

研究区岩浆岩较为发育，主要分布在矿区东南侧，为古元古代变质侵入岩新民村序列刘家村单元。岩性为变质中粒二长花岗岩。岩石具变余花岗结构、粒度较粗、变形较弱特征。

岩脉较为发育，类型较多，主要为石英脉、花岗斑岩脉、辉绿岩脉及闪长玢岩脉等，规模大小悬殊，宽几米到数百米，长几十米至几千米，展布方向以近东西向为主。

2.4 含矿层

本区圈出的石墨含矿层在三百顷至大兴德一带。石墨主要赋存在新太古界红旗营子岩群东井子岩组第二岩段。本区主要是各种变粒岩，变粒岩多具轻片麻理，石墨呈侵染状分散或集中沿片麻理分布，呈似层状、透镜状或不规则状，在重熔分异重结晶作用形成的变斑晶、花岗质细脉体、石英细脉(伟晶岩脉)周围，石墨鳞片较粗大，变质程度越高，石墨鳞片往往越大，地表具有褐铁矿化地段，石墨鳞片加大呈块状，同时含量也增高。石墨含矿层往往与大理岩透镜体相邻或相伴。目估石墨含矿层品位较低，一般3%～5%，但不排除局部有＞10%的较高品位地段，总体呈东西向延伸，具有较大规模。

3 矿床地质特征

3.1 矿体产出层位

石墨矿体赋存于新太古界红旗营子岩群东井子岩组第二岩段中下部变粒岩中，呈层状、似层状分布，矿体顶底板均为石墨化变粒岩，矿体与围岩(石墨化变粒岩)产状一致呈层状，石墨化变粒岩是矿体的直接围岩也是含矿层位。

研究区共圈定5个石墨矿体，含矿层为石墨变粒岩，矿体形态呈层状、似层状，倾向330～2°，倾角46～60°。局部产状受脉岩影响倾角较陡，总体产状较稳定。

3.2 矿石类型及组构

矿石类型主要为变粒岩型。岩性为含石墨透辉二长变粒岩、含石墨透辉钾长变粒岩。岩石呈褐灰—灰褐色，片状粒状变晶结构，块状构造。岩石主要由钾长石(40%～45%)、斜长石(25%～28%)、透辉石(15%～20%)、石墨和氧化铁质组成。石墨多呈长条片状，矿物粒径一般为0.2～1mm，铁黑色不透明，反射色为浅灰色，含量5%～7%；氧化铁质矿物主要是褐铁矿，含量3%～15%。

矿石以鳞片变晶结构为主，其次有镶嵌粒状变晶结构、柱粒状变晶结构，偶见碎裂结构。

矿石以块状构造为主，局部见条纹状构造。

3.3 矿石质量

通过对全区固定碳含量统计，5个矿体总平均固定碳含量为4.06%，单样固定碳含量为2.56%～7.83%。

3.4 石墨片度

根据对研究区光片鉴定结果统计，石墨原始片度＞0.3mm(+50目)者折合占石墨鳞片的36%～59%，0.3～0.18mm(50～80目)者折合占石墨鳞片的16%～30%，0.15～0.18mm(80～100目)者折合占石墨鳞片的5%～12%，＜0.15mm(-100目)者折合占石墨鳞片的5%～12%，详见表1。

3.5 资源量估算结果

估算源量(334)矿石量为3 890万t，矿物量为159万t，详见表2。

表1 石墨粒度统计结果

4 矿床成因及找矿标志

4.1 矿床成因

研究区含矿岩系原岩是一套以富铝粘土岩及碳酸岩盐类岩为主的沉积岩系，从岩相特征分析，其形成的构造环境接近于大陆边缘，属于相对宁静的陆棚浅海环境，这种环境适合藻类生长，为原岩提供了有机质碳。

石墨矿体呈层状、似层状顺片麻理方向产出，具有一定的赋存层位，产状与围岩一致，矿石呈斑杂状或片麻状构造，石墨沿片理面有集中趋势。研究区内经历了低角闪岩相为主的区域变质作用，具有明显的褶皱变形特征，属于强应变区。据此认为石墨是区域变质而成的。

综上所述，富含有碳质的泥质或粘土质沉积岩，在区域变质作用的高温高压环境下，形成鳞片状石墨晶体，而其周围的碳酸盐在区域变质过程中形成大理岩，同时释放出大量CO2，其CO2在复杂的物理化学条件下分解成一定数量的游离碳，其游离碳及原来的石墨晶体发生交代，致使石墨鳞片富集和增大。由此可以说明，本矿区石墨矿床在区域变质作用下形成单晶鳞片石墨。

表2 资源量估算结果

4.2 找矿标志

(1) 研究区内石墨矿都分布在红旗营子群中部，所以可将其作为区域找矿标志。

(2) 研究区含矿岩系内碳酸岩盐的厚度、走向延伸长度均很大，一般位于石墨矿体的顶底板附近，碳酸岩盐中一般也含有少量石墨，与石墨矿体具有同期性及同源性。所以大理岩、含石墨变粒岩可作为直接找矿标志。

(3) 研究区地表碳酸盐化和褐铁矿化强烈，往往使含矿层在地表褐铁矿化，形成明显的找矿标志层。

(4) 石墨导电性良好，石墨矿体是低阻高极化体，通过电法测量，低阻高极化异常多为石墨矿。