集安市復(fù)興屯—金廠溝一帶晶質(zhì)石墨礦地質(zhì)特征及找礦標(biāo)志

郭彥龍，沈濟篷，焦興來，郭 超，李丹平

1.吉林省第四地質(zhì)調(diào)查所,吉林 通化 134001；2. 吉林省第三地質(zhì)調(diào)查所,吉林 四平136000

0 前言

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展，石墨的應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷拓寬，已成為高科技領(lǐng)域中新型復(fù)合材料的重要原料，在國民經(jīng)濟中具有重要的作用。隨著國家新能源、新材料政策的逐步完善，石墨被市場人士視為即將步稀土后塵，成為國家戰(zhàn)略資源。集安市復(fù)興屯—金廠溝一帶晶質(zhì)石墨礦礦體規(guī)模大，礦石質(zhì)量好，開采技術(shù)條件優(yōu)越，礦石可選性能好。造均很發(fā)育，巖漿巖以燕山運動早期形成的巖漿巖為主，呈巖體、巖株及脈狀產(chǎn)出（圖1）。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

1 區(qū)域地質(zhì)慨況

礦床大地構(gòu)造位置屬中朝準(zhǔn)地臺（Ⅰ），遼東臺?。á颍雍印獪喗蓠迶嗍á螅┑那搴优_穹（Ⅳ）。屬早元古宙拗拉槽建造。

出露地層以古元古界集安群為主，其中分布面積最廣且與成礦關(guān)系最密切的地層為集安群荒岔溝組，屬一套含墨巖的變質(zhì)巖系。褶皺構(gòu)造及斷裂構(gòu)

2.1 地層

礦區(qū)出露地層主要為古元古界集安群螞蟻河組、荒岔溝組、大東岔組以及侏羅系果松組。由老到新敘述如下：

（1）古元古界集安群，自下而上分為螞蟻河組、荒岔溝組、大東岔組。

螞蟻河組：出露面積較小，該組為一套含硼巖系，僅出露二個巖性段。下段為肉紅色均質(zhì)混合巖、混合花崗巖夾黑云變（淺）粒巖、斜長角閃巖殘留體。頂部夾含硼蛇紋巖、含蛇紋石化大理巖；中段為肉紅色均質(zhì)混合巖夾黑云母變（淺）粒巖、電氣石變粒巖，斜長角閃巖、含硼蛇紋大理巖、含硼蛇紋石化大理巖。

圖 1 集安市復(fù)興屯—金廠溝一帶晶質(zhì)石墨礦地質(zhì)圖Fig.1 Geological map of crystalline graphite deposit in Fuxingtun-Jinchanggou area of Ji'an City

荒岔溝組：大面積出露，該組為一套含墨巖系，分三個巖性段。下段為石墨變粒巖、含榴石墨黑云變粒巖、石墨透閃透輝變粒巖及斜長角閃巖；中段為含墨大理巖、金云橄欖大理巖夾斜長角閃巖；上段為石墨黑云變（淺）粒巖、含墨透閃透輝變粒巖及斜長角閃巖。

大東岔組：出露面積較小，該組屬富鋁巖系。巖性主要為含榴矽線堇青黑云斜長片麻巖、含墨黑云變粒巖、石英巖等。

（2）中生界中生界侏羅系果松組，零星出露，巖性主要為安山巖、玄武巖、凝灰?guī)r、火山角礫巖等。

2.2 構(gòu)造

礦區(qū)位于蝦蠓溝—復(fù)興屯—四道陽岔復(fù)式背斜南東傾末端，局部亦呈現(xiàn)次一級復(fù)式褶皺構(gòu)造。斷裂構(gòu)造主要為近東西向和北東向兩組斷裂構(gòu)造。近東西向斷裂構(gòu)造為一組低傾角的逆掩斷層，北東向斷裂構(gòu)造為一組陡傾斜的逆沖斷層，北西向斷裂構(gòu)造早于北東向構(gòu)造。

2.3 侵入巖

主要為早元古代斜長花崗巖、巨斑狀花崗巖及燕山運動早期形成的石英閃長巖、花崗斑巖為主，呈巖體、巖株及脈狀產(chǎn)出，另有中生代以來侵入的閃長巖等脈巖多沿北東向斷裂構(gòu)造充填。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體地質(zhì)特征

礦體賦存于集安群荒岔溝組下段石墨黑云變粒巖和石墨透輝變粒巖中，總體呈層狀、似層狀，北東向展布。礦區(qū)內(nèi)現(xiàn)已控制2條礦體。

①號晶質(zhì)石墨礦體：礦體呈層狀，走向70°～80°，傾向340°～350°，傾角10°～20°?？刂频V體長1 000 m,斜深大于150 m。礦體厚度2.26～52.10 m，平均厚度15.82 m；固定碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.51%～4.61%,平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.17%。

②號礦體：礦體呈層狀，走向70°～80°，傾向340°～350°，傾角10°～20°?？刂频V體長450 m，斜深150 m左右，礦體平均厚度6.75 m，固定碳平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.53%。

3.2 礦石質(zhì)量和類型

礦石以風(fēng)化礦石為主、固定碳含量較低、可選性好的晶質(zhì)（鱗片狀）石墨礦石。

3.2.1 礦石礦物成分及其組構(gòu)

礦石礦物為晶質(zhì)石墨，質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%～10%，并以3%～5%為主。石墨呈片狀晶體，葉片狀晶體，部分是長條狀，少數(shù)具彎曲狀，粒度0.02 mm×0.15 mm ～ 0.03 mm×0.50 mm，0.10 mm×0.50 mm～0.05 mm×1.20 mm。反射色呈灰?guī)\棕色調(diào)，反色力Ⅳ級，低硬度，強非均質(zhì)性，總體顯定向分布特點。脈石礦物為長石、石英、黑云母透輝石、褐鐵礦、黃鐵礦、毒砂、黃銅礦等。伴生礦物黑云母為有害礦物。

礦石自然類型為石墨黑云變粒巖、石墨透輝變粒巖、石墨變粒巖型，石墨礦體厚度與三類巖石厚度成正比關(guān)系。礦石為自形片狀—葉片狀結(jié)構(gòu)及粒狀結(jié)構(gòu)；層狀、星散浸染狀、塊狀構(gòu)造。

3.2.2 礦石化學(xué)成分

礦石化學(xué)成分見表1、2。

3.3 礦體圍巖和夾石

3.3.1 含礦層

（1）含石墨透輝黑云變粒巖:灰綠色，鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成分斜長石40%，透輝石30%～40%，石墨3%～10%，透閃石、黃鐵礦、石英等，該類巖石石墨質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高時即為礦石。

（2）含石墨黑云變粒巖:深灰色，鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成分：黑云母10%、斜長石55%～60%、石英20%、石墨1%～5%。黃鐵礦、毒砂、黃銅礦等少量，該類巖石石墨質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高時即為礦石。

（3）石墨變粒巖:灰色、鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)， 塊狀構(gòu)造。礦物成分：斜長石（60%）、石英25%、石墨5%～10%、黃鐵礦、毒砂等，該類巖石多為礦石。

礦體近礦圍巖及其夾石均為含石墨黑云變粒巖，與礦體界線不清，不易辨認(rèn)。

3.3.2 礦體圍巖與夾石

含礦層與圍巖間界線較易辨認(rèn)的圍巖巖石為混合花崗巖和斜長角閃巖，這類巖石與含礦層界線明顯，也不是主要近礦圍巖，對礦石質(zhì)量無大影響。

4 礦床成因類型及找礦標(biāo)志

4.1 礦床成因

礦床賦存于集安群內(nèi)，屬區(qū)域變質(zhì)型石墨礦床。據(jù)現(xiàn)有資料分析認(rèn)為，晶質(zhì)石墨的碳質(zhì)主要來源于沉積巖中的有機物，有機質(zhì)是隨含泥的鈣鎂質(zhì)同生沉積的，并形成富含有機質(zhì)巖石，為晶質(zhì)石墨礦床的形成奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。區(qū)域變質(zhì)的持續(xù)作用，使得溫度、壓力、應(yīng)力不斷增大，變質(zhì)作用不斷加強，碳質(zhì)也由土狀過度為結(jié)晶鱗片狀。混合巖化作用使石墨發(fā)生重結(jié)晶，并形成大鱗片。古元古界集安巖群為一套含石墨硅質(zhì)富鎂的火山-沉積建造，其中荒岔溝巖組為一套海相碎屑巖-火山巖-碳酸鹽沉積建造，原巖碳質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，為石墨礦床的形成提供了物質(zhì)來源，該區(qū)中深程度的區(qū)域變質(zhì)作用使碳質(zhì)結(jié)晶為鱗片狀，混合巖化的廣泛發(fā)育，但又不太強烈，使石墨重結(jié)晶形成大鱗片，提高了工業(yè)價值。

表 1 礦石組合分析結(jié)果表Table 1 The analysis results of ore combination%

表 2 礦石化學(xué)全分析結(jié)果表Table 2 Complete chemical analysis results of ore%

4.2 主要找礦標(biāo)志

（1）集安群地層含墨建造是尋找晶質(zhì)石墨礦的直接找礦層位標(biāo)志。

（2）集安群荒岔溝組晶質(zhì)石墨變粒巖是主要直接找礦巖性標(biāo)志。

（3）地表風(fēng)化的砂土中富含晶質(zhì)石墨的鱗片現(xiàn)象也是直接找礦礦物標(biāo)志。

（4）物探方法中低電阻高極化率地質(zhì)體是晶質(zhì)石墨礦間接找礦物性標(biāo)志。

[1] 吉林省第四地質(zhì)調(diào)查所.吉林省集安市財源鎮(zhèn)小黑窩子—報馬川晶質(zhì)石墨礦詳查報告[R].2006.

[2] 張 強，劉 帥.吉林省集安地區(qū)晶質(zhì)石墨礦床地質(zhì)特征及找礦標(biāo)志[J].吉林地質(zhì)，2014，32（3）.

[3] 吳彥嶺，解立發(fā)，等.集安市泉眼晶質(zhì)石墨地質(zhì)特征及找礦方向[J]. 吉林地質(zhì)，2011，29（3）.