遼寧岫巖豐富石墨礦地質(zhì)特征及成因分析

周 頔，何 偉

(遼寧省第五地質(zhì)大隊，遼寧營口 115100)

遼寧岫巖豐富石墨礦地質(zhì)特征及成因分析

周 頔，何 偉

(遼寧省第五地質(zhì)大隊，遼寧營口 115100)

遼寧省岫巖地區(qū)豐富的石墨礦產(chǎn)產(chǎn)于下元古界遼河群變質(zhì)巖系高家峪巖組中，并且其形成嚴格受層位控制。研究礦區(qū)地質(zhì)、礦床地質(zhì)、礦體特征，對其石墨成分的來源，已經(jīng)石墨形成的主要作用進行分析，分析結(jié)果認為石墨為原始沉積的有機物質(zhì)轉(zhuǎn)變而來。

豐富石墨礦;地質(zhì)特征;礦床成因分析

遼寧岫巖縣豐富石墨礦位于中朝準地臺北緣，膠遼臺隆北部，營口－寬甸臺拱、鳳城凸起的西部，虎皮峪～紅石砬子巨型復(fù)背斜的北翼。

區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造復(fù)雜，斷裂比較發(fā)育，早元古代、三迭紀、侏羅紀巖漿巖大面積分布。

區(qū)域地層區(qū)劃屬于華北地層區(qū)遼東分區(qū)營口－寬甸小區(qū)。下元古界遼河群變質(zhì)巖系里爾峪巖組、高家峪巖組、大石橋巖組。見圖1。

圖1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造圖

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)北部、東部為高家峪組。南部為大石橋巖組。西南部為三疊紀二長花崗巖。沿溝谷為第四紀。

1.1 地層

1)高家峪組(Pt1lhg)

(1)高家峪組一段

由混合質(zhì)黑云斜長片麻巖夾混合質(zhì)黑云斜長變粒巖、淺粒巖組成。局部地段夾細粒斜長角閃巖和石墨黑云片麻巖，厚190 m。

(2)高家峪組二段

由石墨微斜(斜長)透閃巖、斜長角閃巖、含石墨透閃巖夾含石墨斜長(微斜)透閃變粒巖、透閃巖夾含石墨大理巖、大理巖組成。該層為賦存石墨礦層層位。厚109 m。

2)大石橋組(Pg1lhd)

在礦區(qū)內(nèi)，大石橋組只見兩個巖段。

(1)大石橋組一段

由含石墨大理巖、大理巖、金云母大理巖組成。該層為厚－巨厚層狀，沿走向巖性、厚度比較穩(wěn)定，分布在大彎溝北山一帶，巖石均裸露地表，呈陡砬子產(chǎn)出。該層大理巖具明顯的條帶狀構(gòu)造。厚為80 m。

(2)大石橋組二段

由斜長(微斜)透閃變粒巖夾含石墨透閃大理巖組成。該段出露不全。厚度大于75 m。分布礦區(qū)南部，大彎溝一帶。

3)第四系

分布于溝谷及兩側(cè)坡地上，由沖、洪積砂礫石、亞砂土、亞粘土堆積組成。厚3～10 m。

1.2 構(gòu)造

褶皺構(gòu)造:豐富礦區(qū)處于弟兄山復(fù)式倒轉(zhuǎn)向斜構(gòu)造北翼上一個次級褶皺的倒轉(zhuǎn)翼上。在礦區(qū)范圍內(nèi)，褶皺構(gòu)造明顯表現(xiàn)為向北至北西傾斜。在走向、傾向皆顯舒緩波狀，其傾角變化5°～20°間。地層層序發(fā)生倒轉(zhuǎn)，老地層高家峪組被翻在上，分布在山脊高處，新地層大石橋組被壓在下，分布于溝旁谷底。

斷裂構(gòu)造:該區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，按其成礦時期可劃分為成礦期和成礦后斷裂，按其分布方向可分為三組，即近東西向、北東向和北西向斷裂。

1)近東西向?qū)娱g擠壓破碎帶(韌性剪切帶)

礦區(qū)石墨礦層位的賦礦部位處于高家峪組上部層間擠壓破碎帶之中，出露寬數(shù)米至數(shù)十米，長大于1 500 m，產(chǎn)狀與地層一致。擠壓破碎帶內(nèi)巖石均由碎裂巖～糜棱巖組成。片理化、石墨礦化、眼球狀透鏡體廣泛發(fā)育。層間擠壓破碎帶總體產(chǎn)狀向北傾斜，傾角變化在5°～20°間，沿走向和傾向呈舒緩波狀。屬壓性斷裂構(gòu)造。

2)北西向斷裂帶

區(qū)內(nèi)主要見于破車溝西山和五砬溝南山兩條北西向斷裂帶。以五砬溝南山斷裂帶為代表，走向北西，傾向南西，傾角50°～60°，斷裂帶寬5～25 m，延長大于500 m。斷裂中巖石破碎，片理化和擠壓構(gòu)造透鏡體發(fā)育，該組斷裂帶屬壓扭性斷裂。錯斷礦區(qū)地層和石墨礦體，為成礦后斷裂，斷裂中往往被閃長玢巖、煌斑巖脈充填。

3)北東向斷裂帶

以破車溝斷裂帶為代表，走向北東，傾向南東，傾角45°～60°，破碎帶寬5～10 m，長大于200 m。斷裂帶中巖石破碎，擠壓片理發(fā)育，斷裂面較光滑平直。在破車溝西山坡角沿其斷層面走向形成一系列的斷裂構(gòu)造三角面。該組斷裂錯斷礦區(qū)地層，為成礦后的壓扭性斷裂帶。大多被偉晶巖、煌斑巖脈充填。

1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育，主要為三迭紀二長花崗巖體，脈巖為偉晶巖、閃長玢巖、煌斑巖等。

1)二長花崗巖(ηγ51)

礦區(qū)的二長花崗巖，為韓家?guī)X巖體東南部向東伸出的“半島”北緣，為三迭紀第二期的花崗巖類侵入體，為巖基狀、深成相，中深剝蝕程度，分異作用不明顯，邊部可見混染現(xiàn)象，接觸交代作用不發(fā)育。在區(qū)內(nèi)侵入到遼河群高家峪組、大石橋組。在巖體附近的石墨片度略有增大趨勢。

2)偉晶巖(ρ)

偉晶巖形成時代較早，在礦區(qū)分布較普遍，由于抗風化剝蝕力強，大都裸露于地表，其規(guī)模變化很大，大者寬幾米至十幾米，長大于200 m，小者寬幾厘米，長數(shù)十厘米。大多與地層呈順層侵入接觸關(guān)系。

3)閃長玢巖(δμ)

該巖脈形成時代較晚，主要分布于礦區(qū)東南部，規(guī)模最大一條出露寬30余米，長大于400m，走向北東(30°)，傾向北西，傾角40°～50°，嚴格受成礦后斷裂控制，均裸露地表，切斷礦區(qū)各巖組地層，但錯距不大，對石墨礦層起一定的破壞作用。

4)煌斑巖(x)

該巖脈侵入時代最晚，分布在成礦后斷裂構(gòu)造帶中，一般規(guī)模較小，寬0.3～1.5 m，長10幾米至50米。

2 礦床地質(zhì)特征

豐富礦區(qū)石墨礦，嚴格受遼河群高家峪組控制，發(fā)現(xiàn)有工業(yè)意義和找礦前景的有1個石墨礦層。賦存于高家峪組二段二層頂部。含石墨巖石為石墨微斜(斜長)透閃巖，石墨透閃巖夾石墨斜長(微斜)透閃變粒巖，含石墨普遍。

2.1 礦體特征

豐富礦區(qū)石墨礦，由于地表長期侵蝕作用和斷裂構(gòu)造分割錯動，將本是同一體的石墨礦分割成2個礦體(Ⅰ1、Ⅰ2)。

Ⅰ1、Ⅰ2礦體分布在破車溝～五砬溝與大彎溝間的東西向山脊下。

礦體總體產(chǎn)狀。走向東西至北東向，傾向北及北西，傾角5°～20°，沿走向和傾向皆呈疏緩波狀。二者本為一體。在山丫口TC27探槽處被剝蝕分開。礦體在山脊南北坡上均被剝出。全部伏于沿山脊分布的高家峪組二段一層(Pt1lhg21)之下?？傮w看，地表品位較富部位，厚度與品位為正相關(guān)系。地下:由鉆探驗證，Ⅳ線至Ⅷ線間礦體較厚，品位較富，向東西兩側(cè)厚度逐漸變薄，品位逐漸變貧。

通過控礦工程礦體厚度統(tǒng)計，Ⅰ1+Ⅰ2礦體厚度變化系數(shù)為51.35%。厚度變化系數(shù)屬較穩(wěn)定型。

綜上，Ⅰ號石墨礦層與地層的關(guān)系，分布特征，礦體長度、厚度、規(guī)模、礦體形態(tài)變化、礦體產(chǎn)狀等都說明Ⅰ號礦體形態(tài)簡單、厚度變化穩(wěn)定，產(chǎn)狀平穩(wěn)且變化較小的層狀礦體。

2.2 礦石特征

1)礦石礦物成份

有用礦物成份為石墨:黑色，金剛光澤，片狀，按片度大小可分為片狀晶質(zhì)石墨和微晶質(zhì)石墨;片狀晶質(zhì)石墨多分布于石墨透閃巖型礦石中，而微晶質(zhì)石墨多分布于石墨透閃變粒巖型礦石中。

伴生的脈石礦物成份有:透閃石、斜長石、微斜長石、黝簾石、絹云母、滑石等。

2)礦石的化學(xué)成分

礦石的化學(xué)成分除固定碳(石墨)外，其它組分和有益伴生元素見表

樣號分析結(jié)果Na2O%K2O%V2O5P2O5%%TiO2%S Cu%C%SiO%2 CaO%MgO%Al2O3%Fe2O 3%%ZH005 0.20 0.04 0.05 0.08 0.04 0.04 1.40 0.20 ZH2 1.44 2.21 0.003 6 0.41 0.21 0.02 8.40 49.14 9.27 8.26 10.16 5.90 1.07 ZH3 2.46 2.50 0.002 7 0.002 7 0.26 0.01 5.52 54.70 6.92 6.13 12.31 6.34 1.29

SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、S 等為有害組分。S、Fe2O3含量高時，降低石墨的耐火度和化學(xué)穩(wěn)定性，SiO2、Al2O3、CaO、MgO等組分，加大影響石墨礦精礦深加工的難度。總體說有害組分含量變化較穩(wěn)定，均在允許范圍之內(nèi)，對礦石加工工藝不會產(chǎn)生太大影響，礦體中尚無可綜合利用的有益元素存在。

3)礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造

(1)礦石的結(jié)構(gòu):鱗片狀碎裂～糜棱結(jié)構(gòu)、鱗片柱一粒狀變晶結(jié)構(gòu)

(2)礦石的構(gòu)造:礦石主要劃分兩種構(gòu)造。

①疙瘩(眼球)狀條紋－條帶狀構(gòu)造

②條紋－條帶狀構(gòu)造

2.3 礦體圍巖特征

礦體底板(地層倒轉(zhuǎn)后的底板)為斜長角閃巖。巖石為暗綠色，厚層塊狀，與礦體分界標志極為明顯。礦體頂板為疙瘩(眼球)狀含石墨透閃巖，或含石墨斜長透閃巖。

3 礦床成因分析

3.1 石墨物質(zhì)成份來源

本區(qū)石墨礦賦存于下遼河群高家峪組上部含墨透閃巖、含墨透閃變粒巖層中，高家峪組為遼東裂谷中冒地槽相，濁積巖系沉積，原巖建造為一套富含碳質(zhì)的粘土巖夾碳酸鹽巖建造，局部夾少量火山巖，厚度相對穩(wěn)定。分布于透閃巖、透閃變粒巖中的層狀石墨礦，石墨含量均較高，石墨應(yīng)是炭質(zhì)物轉(zhuǎn)變來的，說明原始沉積中有機質(zhì)的存在，即石墨為原始沉積的有機物質(zhì)轉(zhuǎn)變而來。

3.2 變質(zhì)作用是石墨礦的主要成因

1)變質(zhì)巖石類型及組合

發(fā)育于遼東半島北部冒地槽相建造中的高家峪組，由于原巖建造相同，巖相變化不大，變質(zhì)程度雖然由下向上存在一定差別，但總的來看變質(zhì)程度不高，因此該巖組的變質(zhì)巖石類型及組合較簡單。

其巖石類型及組合:含墨黑云斜長片麻巖、石墨黑云變粒巖、石墨透閃巖、石墨透閃變粒巖夾斜長角閃巖、淺粒巖。濁積巖系以富含石墨為其主要特征。

2)高家峪巖組的變質(zhì)相

早元古宙構(gòu)造活動帶中的層狀巖系，在經(jīng)歷了呂梁期構(gòu)造運動和區(qū)域動力熱變質(zhì)作用后形成一套綠片巖相—角閃巖相的變質(zhì)雜巖，根據(jù)高家峪組巖石中的礦物共生組合:黑云母+斜長石+十字石+石英;方解石+透閃石+金云母+透輝石，為低角閃巖相。

3)石墨的形成

高家峪組原巖中原始沉積的有機物質(zhì)，經(jīng)低角閃巖相的溫壓作用變質(zhì)成晶質(zhì)石墨，即形成現(xiàn)在的石墨礦床。

3.3 韌性剪切作用使石墨礦再度富集

礦區(qū)內(nèi)石墨礦層的賦礦部位發(fā)育一條層間擠壓破碎帶，出露寬數(shù)米至數(shù)十米，長大于1 500米，產(chǎn)狀與地層一致，破碎帶內(nèi)巖石由碎裂石墨透閃巖、糜棱巖化石墨透閃石組成，片理化、石墨化、構(gòu)造透鏡體廣泛發(fā)育，沿走向及傾向呈舒緩波狀。屬壓性斷裂構(gòu)造。經(jīng)觀察，層間擠壓破碎帶的規(guī)模及巖石破碎程度與石墨礦再富集密切相關(guān)，即斷裂規(guī)模越大，巖石破碎程度越強，則石墨礦層厚度增大、片度增大、品位增高。

綜上所述，該區(qū)石墨礦床應(yīng)為沉積變質(zhì)型石墨礦床。

［1］遼寧地質(zhì)礦產(chǎn)局.1989.遼寧省區(qū)域地質(zhì)志［M］.北京:地質(zhì)出版社:54－708

［2］張秋生.1986.遼東半島早期地殼與礦床［M］.北京:地質(zhì)出版社:224－226

［3］張秋生.1984.中國早前寒武紀地質(zhì)及成礦作用［M］.長春:吉林人民出版社:81－299.

［4］何忠波等.2010.遼寧省岫巖滿族自治縣豐富礦區(qū)石墨礦詳查報告［R］.遼寧省第五地質(zhì)大隊.

P619.25+2

B

1004－1184(2013)05－0151－03

2013-04-08

周頔(1988-)，女，遼寧大石橋人，助理工程師，主要從事地質(zhì)找礦工作。