遼河群孔達(dá)巖系與石墨礦床

楊成會

摘 要：遼河群孔達(dá)巖系主要分布于營口—草河口復(fù)向斜南北兩翼。是遼河群中重要的含礦巖系。大量事實(shí)證明遼河群石墨中的碳質(zhì)來源于有機(jī)質(zhì)，含墨巖層在經(jīng)歷后期的一系列變質(zhì)作用使碳富集，最終形成石墨礦床。

關(guān)鍵詞：遼河群；孔達(dá)巖系；石墨礦床

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.078

1 遼河群孔達(dá)巖系分布

1.1 石墨與孔達(dá)巖系

孔達(dá)巖系是指前寒武紀(jì)的一套富含石墨高鋁的片巖、片麻巖，同時夾有大理巖、石英巖等的副變質(zhì)巖石組合。孔達(dá)巖系是重要的含礦巖系，遼河群中的孔達(dá)巖系是重要的富碳巖系，是遼河群中石墨礦床的重要礦源層。所以要尋找石墨必須先尋找孔達(dá)巖系。

1.2 遼河群孔達(dá)巖分布

孔達(dá)巖系在遼河群的南區(qū)和北區(qū)均有出露，其主要分布于營口—草河口復(fù)向斜南北兩翼。南區(qū)分布：西起營口，經(jīng)岫巖、鳳城東至寬甸，分布在長約300公里、寬約數(shù)十公里的東西向狹長地帶內(nèi)。北區(qū)分布：西起盤嶺，經(jīng)高家峪、小女寨，東至隆昌以及遼陽河欄—本溪草河口。北區(qū)以隆昌為界又分為北西區(qū)和北東區(qū)。

1.3 遼河群孔達(dá)巖系南北區(qū)差異

（營口-草河復(fù)向斜南北兩冀）遼河群的南北兩區(qū)的孔達(dá)巖系在巖性和變質(zhì)程度上均有不同，差異性明顯。（北側(cè)）北區(qū)的巖層變質(zhì)程度較低，巖層中碳質(zhì)僅形成隱晶質(zhì)石墨化，而南區(qū)的變質(zhì)程度較高，達(dá)到了角閃巖相。南區(qū)巖層中碳質(zhì)多（形成）以晶質(zhì)鱗片狀石墨片或富集成石墨礦體的形式存在，是遼河群石墨礦床的重要找礦遠(yuǎn)景區(qū)[1]。

2 遼河群石墨礦床成因

2.1 石墨碳質(zhì)來源

根據(jù)遼河群石墨礦礦石類型及遼河群含石墨巖石類型，其碳同位素組成為：

在遼河群中取得片麻巖型石墨礦石和變粒巖型石墨礦石樣品各23件，對其進(jìn)行碳同位素化驗(yàn)，結(jié)果見表1。

表1中碳同位素數(shù)據(jù)表明遼河群中片麻巖型石墨礦石和變粒巖型石墨礦石的碳同位素有微小的差異。

從表1中可以看出片麻巖型石墨礦石的碳同位素平均值接近于有機(jī)碳δC13平均值-26‰。說明該片麻巖型石墨礦的碳質(zhì)來源于有機(jī)質(zhì)。而遼河群中的碳同位素δC13的變化范圍也與近代及古代有機(jī)碳的δC13值極為相似，而與碳酸鹽巖中的無機(jī)碳無關(guān)。

再將變粒巖型石墨礦的δC13值（-17.83‰～-26.37‰）投入含碳物質(zhì)成因圖解，發(fā)現(xiàn)其與有機(jī)碳同位素組成幾乎一致。表明該變粒巖型石墨礦石的碳質(zhì)來源于有機(jī)質(zhì)。而遼河群中的碳同位素δC13的變化范圍也與近代及古代有機(jī)碳的δC13值極為相似，而與碳酸鹽巖中的無機(jī)碳無關(guān)。從而證明了遼河群中石墨的碳質(zhì)來源于有機(jī)質(zhì)。

2.2 石墨礦床成因

本區(qū)在元古代早期，處于淺海地槽環(huán)境，海底火山噴發(fā)與陸源碎屑沉積交替進(jìn)行，形成區(qū)內(nèi)各類變質(zhì)巖原巖[2]。隨后，火山停止噴發(fā)，在火山間歇期內(nèi)本區(qū)又沉積了大量的富鋁質(zhì)、泥質(zhì)及碳酸鹽質(zhì)物質(zhì)。這些沉積物在經(jīng)過變質(zhì)作用后形成了變粒巖、片麻巖、片巖及大理巖類巖石。在遼河群孔達(dá)巖系沉積期有（特定的海盆沉積環(huán)境（高家峪期））少量水下火山活動，從而造成了水下物質(zhì)的不均勻堆積，由于物質(zhì)堆積不均，在水下形成較多障壁，產(chǎn)生了多個閉塞的環(huán)境從而使底水滯流。一些原始植物被搬運(yùn)到水體中后，逐漸堆積并進(jìn)行分解，在這過程中必然要消耗大量氧氣并生成H2S、CH4等氣體，隨著H2S、CH4等氣體的增加和氧氣的消耗，使水體缺氧，水中的厭氧菌在缺氧的環(huán)境下大量的繁殖，從而在水體中形成了一個還原環(huán)境。在此環(huán)境中，原始植物被分解出的有機(jī)碳，由于沒有氧氣，這些有機(jī)碳無法被氧化成二氧化碳和一氧化碳?xì)怏w逸出，從而以富含有機(jī)質(zhì)沉積物的形式在地層中保存下。原巖中的有機(jī)碳后經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用重結(jié)晶形成含墨巖系。這些含墨巖系中的石墨片徑在混合巖化和重熔交代的作用下逐漸增大，最終富化形成石墨礦。遼河群的石墨礦床受層位、巖相和巖性控制明顯。礦床成因應(yīng)屬沉積變質(zhì)礦床。

3 找礦方向

3.1 儲礦構(gòu)造

褶皺：由于石墨硬度低，所以當(dāng)?shù)貙邮艿綉?yīng)力作用產(chǎn)生褶皺的過程中，石墨常常被擠到應(yīng)力梯度小的空隙中，如褶皺軸部的虛脫部[3]。在營口-桓仁一帶，古老的東西向褶皺形成的復(fù)式背向斜往往是儲礦部位，尤其是岫巖及寬甸地區(qū)下元古代遼河群含墨地層發(fā)育，營口-寬甸東西向復(fù)式褶皺由此通過，區(qū)域變質(zhì)程度及中生代巖漿活動較強(qiáng)烈，有利于石墨的富集，因此該區(qū)域?yàn)榫з|(zhì)石墨成礦的有利區(qū)域。

斷裂：石墨礦體的形成與斷裂構(gòu)造有直接的關(guān)系。含墨地層中的碳質(zhì)容易在其附近的走向斷裂中富集成石墨礦體，且該類型礦體形狀規(guī)則，以層狀、似層狀產(chǎn)出，具有較大的工業(yè)意義。因此要特別注意在含墨地層中的的層間斷裂。

3.2 地貌標(biāo)志

由于石墨礦石硬度低，易于破碎，容易受斷裂影響，所以一般分布在地形相對較低部位，或山脊鞍部[4]。如果在這些地形附近有石墨碎片分布或殘坡積被石墨染黑時，下部可能有石墨礦體。

3.3 物性特征

石墨的極化率高，電阻低，導(dǎo)電性能好。石墨礦體是典型的低阻高極化體，在電法測量中發(fā)現(xiàn)的低阻高極化體常常為石墨礦，此類異常區(qū)應(yīng)提高重視并進(jìn)行近一步論證。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳春林.遼東半島遼河群變質(zhì)巖溫壓條件[J].遼寧地質(zhì)，1991（04）.

[2]季海章.孔達(dá)巖系及其礦產(chǎn)[J].地質(zhì)與勘探，1990（11）.

[3]姜繼圣.孔茲巖系及其研究概況.長春地質(zhì)學(xué)院學(xué)報，1990（02）.

[4]陳衍景.中國北方石墨礦床及賦礦孔達(dá)巖系碳同位素特征及有關(guān)問題討論[J].2000（02）.