大同市新荣区六亩地石墨矿床地质及地球物理特征研究.pdf

009总第116期052023年摘要：大同市新荣区处于华北陆块北缘中段石墨矿成矿带，集宁岩群黄土窑组地层是石墨矿带主要赋矿层位，石墨黑云斜长片麻岩是主要含矿岩石。矿床类型为经区域变质作用后形成的沉积变质型矿床，预查区位于从西南白山村矿区经中部六亩地矿区至东北弘赐堡矿区整个石墨矿带的北中部，整个矿带一直延伸出省界外至内蒙古一带，成矿条件十分有利。石墨黑云斜长片麻岩极化率很高，低阻高极化的电性特征为该区寻找石墨矿提供了直接的指示条件。关键词：石墨矿；区域变质；地球物理特征中图分类号：P531 文 献标识码：A文章编号：2096-7519（2023）05-9-3王雪峰（山西省地质勘查局二一七地质队有限公司，山西 大同 037008）作者简介：王雪峰（1988），男，工程师，本科，毕业于华北理工大学，主要从事地质勘查工作。大同市新荣区六亩地石墨矿床地质及地球物理特征研究我国石墨矿按其成因可分为区域变质型、接触变质型和岩浆热液型，以区域变质型石墨矿为主。以构造单元或区域成矿作用划分，全国可分为21个成矿带，其中新荣区石墨矿带属于华北陆块北缘中段成矿带，该矿带横跨内蒙古、河北、山西、辽宁，集中分布在内蒙古阿拉善左旗、乌拉特中旗、兴和县、武川、丰镇、呼和浩特、河北张家口、山西大同等地。1 区域地质背景矿区大地构造处于恒山集宁古元古代碰撞造山带之凉城集宁古元古代重熔杂岩带（超高温变质带）中南部，主要表现为集宁岩群被动陆缘沉积后遭受了古元古代吕梁期强烈构造运动使其普遍褶皱变形，该岩群包括黄土窑组、沙渠村组和东沟村组，岩性组合为变质富铝泥砂质岩、陆源碎屑岩夹石墨片麻岩、大理岩、变质基性火山岩组合共同构成的一套孔兹岩系组合，其中黄土窑组地层是研究区石墨矿带主要赋矿层位。矿区位于石墨矿北东向矿带的北中部，其北东为弘赐堡矿区和六亩地勘查区，西南与七里村矿区依次相连，处于成矿带有利部位。2 矿区地质2.1 地层矿区揭露地层为古元古界集宁岩群黄土窑组、中生界白垩系助马堡组及新生界新近系保德组、第四系地层。2.1.1 古元古界集宁岩群黄土窑组（Pt h）1呈北东南西向展布，主要出露在区内近南北向及北西向沟谷内。其主要岩性为石墨黑云斜长片麻岩、含石榴石黑云斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩、辉石斜长片麻岩等。其中，石墨黑云斜长片麻岩为区内石墨矿的含矿层位。地层总体产状2843026585，出露厚度大于2500 m。该段地层常被辉绿岩岩脉及花岗伟晶岩脉穿插。王雪峰：大同市新荣区六亩地石墨矿床地质及地球物理特征研究山西省林草局副局长岳奎庆表示：“各部门、各市县和湿地管理机构要按照法律赋予的职能加强湿地保护，建立健全湿地保护、管理、修复和合理利用安全生产制度，健全湿地管理部门协作和信息通报机制，保护表里山河优美生态。”湿地生物多样性丰富，生态景观优美，是人们休闲游憩的最佳场所。据统计，全省有湿地维管束植物595种，国家一级重点保护野生植物1种、二级重点保护野生植物7种，湿地脊椎动物231种。一直以来，全省各级林草部门充分发挥湿地自然保护区和湿地公园的宣传教育功能，不仅利用“世界湿地日”“爱鸟周”等进行宣传，还开展自然体验、研学教育等活动，增强了公众保护湿地的责任意识和参与意识，形成全社会保护湿地的良好氛围。抵达沁河源头，姊妹泉眼隐于奇峰立崖之底，泉水汩汩而出，清澈见底。沿河水而行，花木茂密、峰回路转，身移景换。“这里是宣教展示区，我们布设了中国湿地、山西湿地、科研监测、沁河源映像、动植物标本室、3D互动式六大板块”山西沁河源国家级湿地公园管理局董超向游客讲解。“哇，这么多鸟，好漂亮，还能学到这么有趣的知识，我太喜欢了。”和父母一起来游玩的孔一璇小朋友蹦蹦跳跳地说。这些年，通过人工修复自然土堰，扩大水域面积，在沼泽地内部栽植水生植物，持续改善沼泽地水禽类栖息地，实施湿地监测工程，融合互动宣教等，沁河源国家湿地公园持续保护恢复沁河源水系，逐步成为集湿地保护、生态旅游、科普宣教于一体的黄土高原河流源头类型国家湿地公园。随着城郊湿地公园的快速发展，近郊旅游成为越来越多人的选择，湿地以独特的生态景观和丰富的野生动植物，吸引越来越多人的目光。山西省抓住机遇，合理规划湿地资源利用，适度开展旅游观光等，带动周边农家乐、果蔬种植园、民宿等乡村旅游，让更多的人可以感受、体验乡土民俗，也为周边群众增加了收入。运城盐湖在黑泥沐浴、盐水漂浮等传统项目的基础上，着重打造盐文化传播点，逐渐成为集文化、健身、旅游、娱乐、休闲于一体的旅游胜地。无独有偶，夏赏花、秋收藕、冬观鸟，作为黄河中下游最大的国家级湿地保护区，圣天湖也因其独特的景观成为旅游胜地，周边居民吃上了生态饭。“生产空间集约高效，生活空间宜居适度，生态空间山清水秀，是我们对湿地依法保护和合理利用的理想目标，可持续利用湿地是保护修复的终极目标。”山西省林草局自然保护地管理处处长李志军说。（来源：山西日报）008华北自然资源2023.5特别报道合理利用资源 人与自然和谐共生011010华北自然资源地质勘探2023.5总第116期052023年2.1.2 中生界白垩系助马堡组（K z）2分布于矿区西北角，为紫红色泥岩与灰白色细砂岩互层，长石砂岩，灰白色，砂状结构，块状构造。矿物成分：砂碎屑呈次棱角-次圆状分布，主要为长石、石英及少量岩屑，粒度0.51.5 mm。杂基：主要为粉砂屑及粘土矿物，粒度0.01 mm或0.010.06 mm。胶结物：起胶结作用，主要为碳酸盐矿物及铁质。矿物含量：砂碎屑74%75%，杂基6%7%，胶结物17%18%。地层产状34054。2.1.3 新生界新近系保德组（N b）1零星分布于矿区北部，为棕红色粘土夹钙质结核，底部有砂砾石层。2.1.4 新生界第四系（Q）区内大面积出露，为区内分布最广的地层。1）上更新统（Q）：在全区均有分布，为马兰3组灰黄色亚砂土、亚粘土，厚度约530 m。2）全新统（Q）：分布于矿区北部，主要为冲4洪积物，分布于沟谷之中，多为砂砾石、砂、砂土，厚度约05 m。2.2 构造矿区位于区域地质构造祁皇墓宋家庄背斜中段西翼，古元古界集宁岩群地层总体呈单斜产出，产状一般为2903405089。区内未发现大的断裂，零星可见发育规模较小的断层。2.3 岩浆岩区内岩浆岩主要有2期岩脉，早期有古元古代花岗伟晶岩、辉绿岩岩脉，晚期有喜山期煌斑岩脉。花岗伟晶岩呈不规则脉状产出，顺层或切层产出，规模较小，最宽者约15 m，一般0.85 m，延长也很小，一般约1050 m。与含石墨黑云斜长片麻岩接触带偶见大鳞片状石墨，可富集成矿。区内辉绿岩较发育，呈岩墙状侵入古元古代黄土窑组地层中，呈北西向展布。辉绿岩岩脉对石墨矿体有一定的破坏作用，使矿体变得不连续。煌斑岩呈不规则状零星侵入古元古界黄土窑岩组地层中。此外，还含有少量次生蚀变的方解石。2.4 变质作用矿区内变质岩岩石类型为片麻岩及大理岩。片麻岩常见矿物组成有黑云母、石榴石、矽线石、斜长石、钾长石、条纹长石、石英、石墨、角闪石，个别岩石中可见紫苏辉石。从其呈层状产出的地质产状、常与变粒岩或石英岩共伴生的岩石组合来看，其原岩应为沉积岩类。从其矿物组成来看，含有大量的矽线石、石榴石及石墨等典型变质矿物组合，也表明其原岩为泥质岩或泥砂质岩。变粒岩岩石主要矿物成分为长石和石英，二者含量大于90%，暗色矿物为黑云母、角闪石、透辉石，特征变质矿物有矽线石、石榴石。从其呈层状产出的地质产状、常与片麻岩或石英岩共伴生的岩石组合来看，其原岩应为沉积岩类。从其矿物组成来看，以长石和石英为主，并含有大量的矽线石、石榴石等典型变质矿物组合，表明其原岩可能为砂岩或杂砂岩。大理岩主要由方解石（75%80%）、透辉石（10%）、蛇纹石（20%25%）等组成。从其地质产状和矿物成分上看，其原岩显然为碳酸盐岩。因此，区内黄土窑组地层主体是原岩以泥质岩为主夹碎屑岩和碳酸盐沉积建造，受多期变形变质作用改造后形成区域变质岩。部分岩石蚀变强烈，主要表现为黑云母的绿泥石化，斜长石的绢云母化等。3 矿床地质3.1 矿体特征矿内发现石墨矿带（体）4条，编号为、。赋存于古元古界集宁岩群黄土窑岩组石墨黑云斜长片麻岩中，呈北东南西向展布，呈层状、似层状产出。区内地表有石墨黑云斜长片麻岩出露，含矿带长约7002500 m，厚度30200 m，矿带产状与围岩产状基本一致，倾向305330，倾角6585。3.2 矿石特征3.2.1 物质组成1）矿物组成矿石中矿石矿物主要为石墨，石墨呈鳞（叶）片状集合体定向排列，片径0.11 mm，个别1 王雪峰：大同市新荣区六亩地石墨矿床地质及地球物理特征研究参考文献：1 吴光存,等.山西省大同市新荣区六亩地矿区外围 石墨矿预查地质报告R.2023.2 G B/T 139082020,固体矿产地质勘查规范总则 S.1.5 mm，含量2%7%；脉石矿物主要有斜长石，呈变晶粒状分布，弱绢云母化，粒度0.11 mm，个别11.5 mm，含量60%80%；石英呈他形粒状分布，粒度0.11 mm，个别11.5 mm，含量5%10%；黑云母呈鳞（叶）片状集合体定向排列，片径0.11 mm，个别11.5 mm，含量5%10%。另外，还有少量黄铁矿、锆石、磷灰石、矽线石及极少量绿泥石、绢云母、绿帘石。2）结构构造矿石结构为半自形、他形鳞片粒状变晶结构，片麻状构造。3.2.2 化学成分根据光谱半定量全分析结果看，矿石主要由O、Si、C、Fe、Al、Ca、Mg、Na、K、N、Ti、S 12种元素组成，占矿石总质量的99%以上。4 地球物理特征矿区内岩石类型主要有辉绿岩、黑云斜长片麻岩、含石榴子石黑云斜长片麻岩、石墨黑云斜长片麻岩、辉石斜长片麻岩以及伟晶岩。通过对区内主要岩（矿）石进行中梯剖面测量，测定极化率和电阻率，统计结果见表1。由表1可见，石墨黑云斜长片麻岩极化率很高，为5.46%22.52%，几何平均值为13.65%，电阻率很低，为32.41140.82 m，几何平均值为77.64 m，与其他岩性差异较大。低阻高极化的电性特征为本区寻找石墨矿提供了直接的指示条件。5 结语矿区集宁岩群黄土窑组地层是石墨矿带主要赋矿层位。石墨矿体原岩可能是泥质沉积物（粘土岩、粉砂岩、长石砂岩和泥灰质砂岩）经区域变质作用后形成的沉积变质型矿床，预查区处于从西南白山村矿区经中部六亩地矿区至东北弘赐堡矿区整个石墨矿带北中部，矿体呈层状、似层状产出，产状相对较稳定，连续性较好。矿床规模为大型石墨矿床。表1 岩（矿）石电性参数统计表岩性标本数量电阻率/m极化率/%最大值最小值几何平均值最大值最小值几何平均值辉绿岩301791.43690.211339.412.640.401.22黑云斜长片麻岩303271.30690.881920.952.590.671.57含石榴子石黑云斜长片麻岩303982.51395.601964.152.600.861.70石墨黑云斜长片麻岩30140.8632.4177.6422.525.4613.65辉石斜长片麻岩303796.42518.431380.493.270.952.03伟晶岩305708.42774.322528.542.440.601.51011010华北自然资源地质勘探2023.5总第116期052023年2.1.2 中生界白垩系助马堡组（K z）2分布于矿区西北角，为紫红色泥岩与灰白色细砂岩互层，长石砂岩，灰白色，砂状结构，块状构造。矿物成分：砂碎屑呈次棱角-次圆状分布，主要为长石、石英及少量岩屑，粒度0.51.5 mm。杂基：主要为粉砂屑及粘土矿物，粒度0.01 mm或0.010.06 mm。胶结物：起胶结作用，主要为碳酸盐矿物及铁质。矿物含量：砂碎屑74%75%，杂基6%7%，胶结物17%18%。地层产状34054。2.1.3 新生界新近系保德组（N b）1零星分布于矿区北部，为棕红色粘土夹钙质结核，底部有砂砾石层。2.1.4 新生界第四系（Q）区内大面积出露，为区内分布最广的地层。1）上更新统（Q）：在全区均有分布，为马兰3组灰黄色亚砂土、亚粘土，厚度约530 m。2）全新统（Q）：分布于矿区北部，主要为冲4洪积物，分布于沟谷之中，多为砂砾石、砂、砂土，厚度约05 m。2.2 构造矿区位于区域地质构造祁皇墓宋家庄背斜中段西翼，古元古界集宁岩群地层总体呈单斜产出，产状一般为2903405089。区内未发现大的断裂，零星可见发育规模较小的断层。2.3 岩浆岩区内岩浆岩主要有2期岩脉，早期有古元古代花岗伟晶岩、辉绿岩岩脉，晚期有喜山期煌斑岩脉。花岗伟晶岩呈不规则脉状产出，顺层或切层产出，规模较小，最宽者约15 m，一般0.85 m，延长也很小，一般约1050 m。与含石墨黑云斜长片麻岩接触带偶见大鳞片状石墨，可富集成矿。区内辉绿岩较发育，呈岩墙状侵入古元古代黄土窑组地层中，呈北西向展布。辉绿岩岩脉对石墨矿体有一定的破坏作用，使矿体变得不连续。煌斑岩呈不规则状零星侵入古元古界黄土窑岩组地层中。此外，还含有少量次生蚀变的方解石。2.4 变质作用矿区内变质岩岩石类型为片麻岩及大理岩。片麻岩常见矿物组成有黑云母、石榴石、矽线石、斜长石、钾长石、条纹长石、石英、石墨、角闪石，个别岩石中可见紫苏辉石。从其呈层状产出的地质产状、常与变粒岩或石英岩共伴生的岩石组合来看，其原岩应为沉积岩类。从其矿物组成来看，含有大量的矽线石、石榴石及石墨等典型变质矿物组合，也表明其原岩为泥质岩或泥砂质岩。变粒岩岩石主要矿物成分为长石和石英，二者含量大于90%，暗色矿物为黑云母、角闪石、透辉石，特征变质矿物有矽线石、石榴石。从其呈层状产出的地质产状、常与片麻岩或石英岩共伴生的岩石组合来看，其原岩应为沉积岩类。从其矿物组成来看，以长石和石英为主，并含有大量的矽线石、石榴石等典型变质矿物组合，表明其原岩可能为砂岩或杂砂岩。大理岩主要由方解石（75%80%）、透辉石（10%）、蛇纹石（20%25%）等组成。从其地质产状和矿物成分上看，其原岩显然为碳酸盐岩。因此，区内黄土窑组地层主体是原岩以泥质岩为主夹碎屑岩和碳酸盐沉积建造，受多期变形变质作用改造后形成区域变质岩。部分岩石蚀变强烈，主要表现为黑云母的绿泥石化，斜长石的绢云母化等。3 矿床地质3.1 矿体特征矿内发现石墨矿带（体）4条，编号为、。赋存于古元古界集宁岩群黄土窑岩组石墨黑云斜长片麻岩中，呈北东南西向展布，呈层状、似层状产出。区内地表有石墨黑云斜长片麻岩出露，含矿带长约7002500 m，厚度30200 m，矿带产状与围岩产状基本一致，倾向305330，倾角6585。3.2 矿石特征3.2.1 物质组成1）矿物组成矿石中矿石矿物主要为石墨，石墨呈鳞（叶）片状集合体定向排列，片径0.11 mm，个别1 王雪峰：大同市新荣区六亩地石墨矿床地质及地球物理特征研究参考文献：1 吴光存,等.山西省大同市新荣区六亩地矿区外围 石墨矿预查地质报告R.2023.2 G B/T 139082020,固体矿产地质勘查规范总则 S.1.5 mm，含量2%7%；脉石矿物主要有斜长石，呈变晶粒状分布，弱绢云母化，粒度0.11 mm，个别11.5 mm，含量60%80%；石英呈他形粒状分布，粒度0.11 mm，个别11.5 mm，含量5%10%；黑云母呈鳞（叶）片状集合体定向排列，片径0.11 mm，个别11.5 mm，含量5%10%。另外，还有少量黄铁矿、锆石、磷灰石、矽线石及极少量绿泥石、绢云母、绿帘石。2）结构构造矿石结构为半自形、他形鳞片粒状变晶结构，片麻状构造。3.2.2 化学成分根据光谱半定量全分析结果看，矿石主要由O、Si、C、Fe、Al、Ca、Mg、Na、K、N、Ti、S 12种元素组成，占矿石总质量的99%以上。4 地球物理特征矿区内岩石类型主要有辉绿岩、黑云斜长片麻岩、含石榴子石黑云斜长片麻岩、石墨黑云斜长片麻岩、辉石斜长片麻岩以及伟晶岩。通过对区内主要岩（矿）石进行中梯剖面测量，测定极化率和电阻率，统计结果见表1。由表1可见，石墨黑云斜长片麻岩极化率很高，为5.46%22.52%，几何平均值为13.65%，电阻率很低，为32.41140.82 m，几何平均值为77.64 m，与其他岩性差异较大。低阻高极化的电性特征为本区寻找石墨矿提供了直接的指示条件。5 结语矿区集宁岩群黄土窑组地层是石墨矿带主要赋矿层位。石墨矿体原岩可能是泥质沉积物（粘土岩、粉砂岩、长石砂岩和泥灰质砂岩）经区域变质作用后形成的沉积变质型矿床，预查区处于从西南白山村矿区经中部六亩地矿区至东北弘赐堡矿区整个石墨矿带北中部，矿体呈层状、似层状产出，产状相对较稳定，连续性较好。矿床规模为大型石墨矿床。表1 岩（矿）石电性参数统计表岩性标本数量电阻率/m极化率/%最大值最小值几何平均值最大值最小值几何平均值辉绿岩301791.43690.211339.412.640.401.22黑云斜长片麻岩303271.30690.881920.952.590.671.57含石榴子石黑云斜长片麻岩303982.51395.601964.152.600.861.70石墨黑云斜长片麻岩30140.8632.4177.6422.525.4613.65辉石斜长片麻岩303796.42518.431380.493.270.952.03伟晶岩305708.42774.322528.542.440.601.51