山西省大同市新榮區白山村石墨礦床特征淺析

于 磊

（山西省地質礦產科學技術館，山西 太原 030001）

本區位于大同市新榮區東南4 km處的白山村與北智家堡之間，行政區劃屬新榮區西村鄉所轄。礦區與鄉鎮至各村的水泥路相通，交通條件較為方便。

1 區域地質概況

大同市新榮區白山村石墨礦區位于內蒙斷塊南緣中部與呂梁－太行斷塊的云崗塊坳北端結合處，其北東有弘賜堡礦區和0.402 hm2地礦區，本區位于石墨礦北東向成礦帶的西南端，與碓臼溝、雞窩澗和七里村礦區依次相連，對成礦地質條件十分有利。

區內出露的地層主要有中下太古界集寧群瓦窯口組、右所堡組；中生界侏羅系中統云崗組，白堊系上統助馬堡組；新生界上第三系漢諾壩組，第四系上更新統及全新統。

區域上褶皺構造位于中下太古界集寧群中，主要有北榆澗褶皺群，它分布于北榆澗以西至趙家窯水庫以東一帶，主要由兩個背斜及兩個向斜褶皺組成，軸跡走向5°～10°，褶皺形態為同斜緊閉褶皺，兩翼產狀與軸面產狀基本一致（近直立），局部微傾向北西西，傾角較陡，約75°～86°，褶皺樞紐多傾向南。

斷裂構造主要發育于本區東部，可劃歸為燕山期和喜馬拉雅期。燕山期斷裂有西寺兒梁斷裂、祁皇墓斷裂、北羊坊斷裂，喜馬拉雅期斷裂有北榆澗西斷裂、北榆澗斷裂、北榆澗東斷裂。

區內巖漿巖不發育，按巖性可分為混合花崗巖、變輝長（輝綠）巖、花崗偉晶巖、角閃透輝巖、煌斑巖等5類，規模較大的主要有北西向展布的呂梁期變輝長（輝綠）巖。

區內礦產資源以石墨、玄武巖礦為主，在區域西南角的榆澗村一帶有少量侏羅系煤。

2 礦區地質概況

2.1 地層

區內出露的地層主要有中下太古界集寧群瓦窯口組、右所堡組；中生界侏羅系中統云崗組；白堊系上統助馬堡組；上第三系中新統；第四系上更新統、全新統。現由老至新分述如下：

集寧群瓦窯口組（Ar1-2w）：分布于本區東南部，礦區出露其上段，下部主要為輝石斜長麻粒巖夾輝石斜長片麻巖；中部為紫蘇斜長麻粒巖；上部為紫蘇角閃麻粒巖。產狀傾向290°～325°，傾角75°～86°。礦區內出露厚度大于349 m。

集寧群右所堡組（Ar1-2y）：該組地層分布在本區內南部，呈北北東-南西向展布。地層產狀傾向290°～325°，傾角75°～86°，出露厚度大于1 100 m。主要巖性為：含石墨黑云斜長片麻巖、黑云斜長片麻巖、石榴子石淺粒巖及少量大理巖等。其中，含石墨黑云斜長片麻巖為區內石墨礦的含礦層位。

侏羅系中統云崗組（J2y）：零星分布于本區西北部，與下伏集寧群地層呈角度不整合接觸。其巖性以灰白色砂巖為主，夾暗紫色泥巖及砂巖與砂質泥巖互層。

第四系上更新統（Q3）：廣泛分布于本區，為區內分布最廣的地層。主要巖性為灰褐色亞砂土及黏土、亞黏土，底部為砂礫石層。厚度2～35 m。

第四系全新統（Q4）：主要為亞黏土、亞砂土、砂、礫石層。厚度1～20 m。

2.2 構造

本區被新生界黃土大面積覆蓋，中下太古界集寧群呈傾向北西西-北北西單斜構造，地層產狀一般為280°～350°∠50°～86°，未見大的斷裂構造，常見的有規模較小的褶曲和斷層。

2.3 巖漿巖

區內巖漿巖主要有早元古代呂梁期變輝綠巖和花崗偉晶巖。變輝綠巖(βμ21)：分布于礦區南部，一般出露長100～1 500 m，寬30～50 m，呈脈狀產出，走向北西向，傾向西南，傾角60°～70°。在礦區東南部，有一條輝綠巖脈切穿石墨礦體，但對礦體破壞較小。

花崗偉晶巖(γρ21)：在區內零星出露，主要呈細脈狀順片麻理，產于中下太古界集寧群右所堡組中，其規模較小，寬度一般在0.3 m左右，局部可達5 m。該巖體由于規模小，地表無法圈定。巖體邊緣局部含有大鱗片狀的石墨，可富集成礦，但規模較小。

3 礦床地質

3.1 石墨礦的賦存層位、礦體形態及規模

白山村石墨礦區依照目前的驗證，發現了I號石墨礦帶，I礦帶分布于本區南部，走向北東，傾向北西，傾角約85°。礦帶北東向長約2 200 m、寬約40～160 m。賦存層位為太古界集寧群右所堡組下段含石墨黑云斜長片麻巖，礦體控制最大長度1 800 m，深部控制最大斜深620 m。I礦帶共圈定7個礦體。編號分別為1、2、3、4、5、6、7。礦體一般呈似層狀、層狀單斜產出，礦體有分枝合并現象。礦體呈北東-南西向展布，礦體傾向280°～330°，傾角75°～85°。各礦體情況見表1。

3.2 礦石特征

3.2.1 礦石自然類型

構成石墨礦石的主要巖性為含石墨黑云斜長片麻巖，不等粒（鱗片）粒狀變晶結構，片麻狀構造。礦石自然類型屬片麻巖型晶質石墨礦石。

受自然風化作用的影響，石墨礦石的地表部分及淺部普遍遭受風化氧化作用，根據礦層遭受風、氧化作用的強弱，將本區礦石分為風化礦石和原生礦石兩種類型。大約在距地表40 m上下，作為風化礦石與原生礦石的分界。風化礦石退色作用明顯，普遍呈灰白色或淺灰色，礦石機械強度較低、疏松、易碎、孔隙度較大。次生蝕變作用較強，高嶺土化、絹云母化和褐鐵礦化等較普遍。由于褐鐵礦化作用，新鮮黃鐵礦少見，化學成分中S的含量很少。原生礦石普遍呈深灰色或灰黑色、暗綠色，礦石機械強度較高，不易破碎，次生蝕度作用較弱，見少量的綠泥石化，新鮮黃鐵礦常見，礦石化學成分中含S含量遠大于風化礦石。

表1 礦區礦體特征表

圖1

3.2.2 礦物成分

礦石中主要礦物成分有斜長石（40%～55%）、石英（15%～35%）、黑云母（5%～20%）、石墨（2%～6%），次要礦物有磷灰石、黃鐵礦、磁鐵礦等，含量均1%左右。原生礦石中還有極少量的副礦物和次生蝕變礦物綠泥石、綠簾石。地表風化后，黃鐵礦、綠泥石、綠簾石幾乎不見，而見不均勻泥化、絹云母化、褐鐵礦化。

3.2.3 化學成分

本區未進行巖石化學全分析和樣品的組合分析，參照相鄰已完成普查、詳查工作礦區的巖、礦石類型對比可知：該區的巖、礦石類型與區域成礦帶上巖礦類型基本一致。礦石主要由SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、固定碳、S、TiO2、P2O5等組成。其中，原生礦SiO2含量為54.23%～60.72%；Al2O3含量為10.39%～13.16%；Fe2O3含量為4.75%～8.63%；CaO含量為3.56%～10.67%；MgO含量為4.08%～7.97%；TiO2含量為 0.40%～0.70%；SO3含量為 0.12%～5.67%；P2O5含量為0.05%～0.10%；燒失量為5.73%～7.64%；固定碳含量為2.37%～4.49%。風化礦SiO2含量為53.33%～59.11%；CaO含量為3.37%～9.25%；MgO含量為4.81%～9.13%；Al2O3含量為11.31%～13.75%；Fe2O3含量為4.62%～6.96%；FeO含量為0.27%～2.77%；K2O含量為0.64%～3.48%；Na2O含量為1.40%～4.04%；燒失量為6.08%～10.27%；TiO2含量為0.43%～0.85%。

3.2.4 結構構造

風化礦石的結構構造，礦石呈暗灰-灰白色，污手（灰黑色），有的地方具不均勻泥化、絹云母化、褐鐵礦化而呈現土褐色、淺灰黃色。不等粒鱗片粒狀變晶結構，片麻狀構造。礦石中長英質礦物多具兩向伸長狀，長徑方向與片狀礦物的排列方向一致。不同礦物分別聚集呈條帶狀，淺暗色礦物相間排列呈片麻狀構造。

原生礦石的結構構造，礦石呈灰黑色，污手（灰黑色），鱗片粒狀變晶結構，片麻狀構造。礦石中石墨、黑云母、斜長石等片、柱狀礦物呈定向排列，構成片麻理。

4 礦床成因及找礦標志

4.1 礦床成因

本區石墨礦體賦存于中下太古界集寧群右所堡組下段含石墨黑云斜長片麻巖地層中，圍巖為黑云斜長片麻巖和混合巖化片麻巖等，礦體與圍巖產狀基本一致，產狀 280°～325°＜50°～86°，總體看，礦體與圍巖界線不清晰，為漸變接觸。礦體沿走向、傾向較穩定，變化不大。

從以上礦體特征形狀可以看出，礦體嚴格受地層控制，含礦巖石為含石墨黑云斜長片麻巖，普遍含有晶質鱗片狀石墨，其原巖應屬含陸源淺海相，含有機碳的泥質、砂質細碎屑巖，并含有碳酸鹽夾層，經區域變質作用，原始沉積的有機質發生變質后富集形成石墨礦床。

另外，本區巖漿活動對石墨的生成和富集作用有一定的影響。綜上特征，本區石墨礦床成因類型為沉積變質型礦床。

4.2 找礦標志

礦床主要由太古界集寧群右所堡組下段巖層所控制，其中的含石墨黑云斜長片麻巖為主要含礦巖石，故其找礦標志主要有以下幾點：①地層標志：在該地層的露頭區直接尋找含石墨的黑云斜長片麻巖；②物探標志：石墨礦體與物探激電異常復合很好，其可作為在覆蓋區找石墨礦的有效方法和手段。

綜上所述，本礦區礦床連續性較好、規模較大，經化學對比分析，礦石固定碳含量均滿足鱗片石墨工業要求。