吉林省汪清縣天橋嶺鹿圈子石墨礦礦床地質(zhì)特征及成因淺析

馬駿馳

（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心吉林總隊(duì)，吉林 長(zhǎng)春 130033）

【礦產(chǎn)資源】

吉林省汪清縣天橋嶺鹿圈子石墨礦礦床地質(zhì)特征及成因淺析

馬駿馳

（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心吉林總隊(duì)，吉林 長(zhǎng)春 130033）

本文系統(tǒng)論述了吉林省汪清縣天橋嶺鹿圈子石墨礦礦床地質(zhì)特征，礦組(體)呈層狀賦存于上三疊統(tǒng)馬鹿溝組上段凝灰質(zhì)板巖、碳質(zhì)板巖層中，礦石類型為隱晶質(zhì)石墨，礦床成因?yàn)閮?nèi)陸山間湖泊—沼澤相沉積，后經(jīng)變質(zhì)作用而成。

石墨礦；地質(zhì)特征；成因；汪清縣

吉林省汪清縣天橋嶺鹿圈子石墨礦位于汪清縣340°方向，直線距離28km處，行政區(qū)隸屬天橋嶺鎮(zhèn)管轄。礦區(qū)至牡丹江—圖們鐵路線天橋嶺火車站約4km，距202省道約2km，交通便利。工作區(qū)位于長(zhǎng)白山支脈—老爺嶺余脈，區(qū)域最高海拔610.60m，最低海拔255.10m，相對(duì)高差355.50m，屬于淺切割低山地形。礦體分布標(biāo)高+2.1～+365.9m。

吉林省汪清縣天橋嶺鹿圈子石墨礦區(qū)域地質(zhì)示意圖

1 區(qū)域地質(zhì)

區(qū)域大地構(gòu)造位置為天山—興安地槽褶皺區(qū)(Ⅰ)、吉黑褶皺系(亞Ⅰ級(jí))，延邊優(yōu)地槽褶皺帶(Ⅱ級(jí))，延邊復(fù)向斜(Ⅲ級(jí))、春化—四道溝中間凸起(Ⅳ級(jí))汪清向斜內(nèi)。

2 礦區(qū)地層特征

2.1 地層

區(qū)域內(nèi)出露地層：古生界二疊系，中生界三疊系、白堊系，新生界新近系、第四系，其中石墨礦層賦存于上三疊統(tǒng)馬鹿溝組的碳質(zhì)板巖層，主要沿鹿圈子村呈北東至南西分布。區(qū)域地層特征、分布情況詳見(jiàn)區(qū)域地質(zhì)圖(見(jiàn)右圖)。

中二疊統(tǒng)紅太平組(P2h)：分布于西北部桃源村及東南部三仙嶺，由灰色灰黑色變質(zhì)中酸性火山巖、火山碎屑巖夾碎屑巖及灰?guī)r組成，與上覆的廟嶺組呈整合接觸。

中二疊統(tǒng)廟嶺組(P2m)：分布于西北部和東南部廟嶺一帶，巖性為長(zhǎng)石石英砂巖、雜砂巖、粉砂巖夾板巖和大理巖和灰?guī)r透鏡體，局部夾有凝灰質(zhì)砂巖、凝灰?guī)r，灰?guī)r中產(chǎn)蜒、珊瑚、腕足類化石，與上覆的山谷旗組呈角度不整合接觸。

上三疊統(tǒng)山谷旗組(T3s)：分布于西北部桃源村及東南部，為一套下粗上細(xì)的陸緣碎屑巖組合，巖性下部為灰色、灰紫色礫巖、含礫砂巖、砂巖，深湖相長(zhǎng)石巖屑粗砂巖；上部為紫紅色、黃綠色灰綠色及灰黑色粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖夾雜砂巖，與上覆的托盤溝組呈整合接觸。

上三疊統(tǒng)托盤溝組(T3t)：分布于中部鹿圈子村—鹿圈子后山及西南部，巖性為安山巖、灰綠色中性晶屑凝灰熔巖、晶屑凝灰?guī)r夾少量凝灰質(zhì)砂頁(yè)巖，與上覆的馬鹿溝組呈整合接觸。

上三疊統(tǒng)馬鹿溝組(T3m)：分布于中部的鹿圈子村一帶，走向北東—南西，巖性由灰黑色凝灰質(zhì)礫巖、灰綠色凝灰質(zhì)砂巖、灰黑色凝灰質(zhì)板巖夾碳質(zhì)板巖層組成，是區(qū)內(nèi)石墨礦體的賦存層位。與上覆的天橋嶺組呈整合接觸。

上三疊統(tǒng)天橋嶺組(T3tq)：分布于北部，巖性為流紋質(zhì)、英安質(zhì)火山碎屑巖組成。與上覆的刺猬溝組呈角度不整合接觸。

下白堊統(tǒng)刺猬溝組(K1cw)：分布于東部，底部安山巖、安山質(zhì)火山碎屑巖夾凝灰?guī)r；中部中酸性火山巖、火山碎屑巖英安巖及火山碎屑巖；上部凝灰質(zhì)砂巖。與上覆的金溝嶺組呈整合接觸。

下白堊統(tǒng)金溝嶺組(K1j)：分布于西部及西南部，底部為凝灰質(zhì)礫巖、砂礫巖含植物化石；上部玄武巖、玄武安山巖及安山巖。與上覆的大拉子組呈角度不整合接觸。

下白堊統(tǒng)大拉子組(K1dl)：分布于北部馬鹿溝及北東部廟嶺青年點(diǎn)一帶，下部以礫巖砂巖為主；上部砂巖、粉砂巖、泥巖、頁(yè)巖、油頁(yè)巖，產(chǎn)動(dòng)植物化石。與上覆的龍井組呈角度不整合接觸。

上白堊統(tǒng)龍井組(K2l)：分布于西南部，巖性為紫紅色礫巖、砂巖夾粉砂巖、泥灰?guī)r。與上覆的老爺嶺組呈整合接觸。

新近系中新統(tǒng)老爺嶺組(N1l)：分布于中部及西北部，巖性：下部橄欖玄武巖、致密塊狀玄武巖；中部氣孔狀和杏仁狀玄武巖；上部為渣滓狀玄武巖。

第四系全新統(tǒng)(Q4)：主要分布于中部嘎呀河兩岸，面積約22.85km2，由現(xiàn)代沖積物、礫石、砂及粘土組成。

2.2 構(gòu)造

區(qū)域內(nèi)褶皺構(gòu)造、斷裂構(gòu)造較發(fā)育。

2.2.1 褶皺構(gòu)造

廟嶺復(fù)式背斜，位于1/5萬(wàn)圖幅的南部，屬于廟嶺—東陽(yáng)村背斜的北東段。軸線呈北東向，該背斜北部不但被中生界地層所覆蓋，而且中生代地層二長(zhǎng)花崗巖也破壞了它的部分面貌。該背斜又由次一級(jí)的廟嶺采石場(chǎng)倒轉(zhuǎn)背斜、東陽(yáng)村—石灰廠倒轉(zhuǎn)向斜及廟嶺背斜構(gòu)成。

其中廟嶺采石場(chǎng)倒轉(zhuǎn)背斜，核部為廟嶺組，翼部是刺猬溝組(K1cw)，刺猬溝組倒置于廟嶺組之下，軸面傾向北西。

2.2.2 斷裂構(gòu)造

區(qū)域內(nèi)斷裂構(gòu)造為北西向斷裂，中生代侵入巖及中生代斷陷盆地明顯受斷裂構(gòu)造控制。

春陽(yáng)—汪清大斷裂帶(F1)，位于1/5萬(wàn)圖幅的中部，總體走向約310～320°，圖幅內(nèi)長(zhǎng)度約5km，由一系列壓性斷層、擠壓破碎帶構(gòu)成，為逆斷層。

廟嶺—太平屯逆斷層(F2)，北西向斷層，總體走向約310～320°，圖幅內(nèi)長(zhǎng)度約11km，為逆斷層。

2.3 巖漿巖

區(qū)域巖漿巖發(fā)育，主要為中生代早侏羅世、早白堊世侵入巖，其巖石類型為中粒似斑狀含角閃石花崗巖(J1γ δ)、中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖(J1η γ)、花崗斑巖(K1γ π)。石墨礦與中生代早侏羅世侵入巖有關(guān)。

中粒似斑狀含角閃石花崗巖(J1γδ)主要分布在區(qū)域的西部，圖幅內(nèi)面積約8km2。灰白色，灰色細(xì)粒、柱粒結(jié)構(gòu)，粒度一般0.25～1.5mm，塊狀構(gòu)造。主要由斜長(zhǎng)石、角閃石、黑云母及少量石英組成。斜長(zhǎng)石半自形板狀，有聚片雙晶，局部有絹云母化，含量60%；石英粒狀充填于其他礦物之中，含量3%；暗色礦物37%，其中角閃石25%，半自形柱狀，有輕微綠泥石化；黑云母呈片狀，含量12%，有綠泥石化現(xiàn)象。

中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖(J1η γ)主要分布在區(qū)域的南部，面積約10km2。風(fēng)化面黃褐色，新鮮面淺肉紅色，中粒花崗結(jié)構(gòu)，粒度一般2～4mm。石英他形粒狀，含量＞20%；斜長(zhǎng)石半自形板狀，有聚片雙晶，含量30%～40%；堿長(zhǎng)石40%～45%，條紋結(jié)構(gòu)，輕微高嶺土化，可見(jiàn)卡式雙晶；黑云母3%～5%，呈片狀，局部有綠泥石化。

花崗斑巖(K1γ π)主要分布在馬鹿溝南和光明東部，面積不足1km2。巖石呈肉紅色，花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要由石英、斜長(zhǎng)石、堿長(zhǎng)石、角閃石及黑云母構(gòu)成。石英＞20%，呈他形粒狀；斜長(zhǎng)石20%，呈半自形板狀，粒狀，粒度大部分1～2mm，有絹云母化現(xiàn)象；堿長(zhǎng)石50%～55%，呈不規(guī)則狀，具格子雙晶和條紋結(jié)構(gòu)；角閃石5%～6%；黑云母1%～2%，片狀。

3 礦床特征

3.1 礦體特征

礦組(體)呈層狀賦存于上三疊統(tǒng)馬鹿溝組上段凝灰質(zhì)板巖、碳質(zhì)板巖層中，圈定出石墨礦組4個(gè)，自下而上編號(hào)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ礦組，共計(jì)石墨礦體40條，呈平行產(chǎn)出，產(chǎn)狀與地層一致，其中Ⅱ3、Ⅱ13礦體及Ⅲ3、Ⅲ4礦體為主要礦體，Ⅲ3、Ⅲ4礦體僅在01探槽位置出露，其他各礦體均隱伏于地下。

3.2 礦石質(zhì)量

Ⅰ礦組與Ⅱ礦組間距50～65m；Ⅱ礦組與Ⅲ礦組間距4～61m；Ⅲ礦組與Ⅳ礦組間距43～108m。

通過(guò)基本分析，查明了礦石主要化學(xué)成分固定碳含量及變化情況(見(jiàn)表1)，對(duì)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ礦組礦石質(zhì)量固定碳含量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，Ⅰ、Ⅳ礦組品位變化系數(shù)＜40%，礦石質(zhì)量屬穩(wěn)定的；Ⅱ、Ⅲ礦組品位變化系數(shù)介于40%～70%，礦石質(zhì)量屬較穩(wěn)定。

表1 礦石平均品位變化系數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

對(duì)石墨礦石進(jìn)行了組合分析(20件)及多項(xiàng)分析(10件)，詳見(jiàn)表2、表3。

表2 組合分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)

表3 多項(xiàng)分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)

表4 晶質(zhì)石墨片徑統(tǒng)計(jì)

3.3 礦石工業(yè)類型

石墨按結(jié)晶大小顆?？煞譃榫з|(zhì)石墨與隱晶質(zhì)石墨(土狀石墨)。隱晶質(zhì)石墨是指結(jié)晶顆粒直徑＜1μm的石墨。

通過(guò)對(duì)該石墨礦石進(jìn)行粒徑分析(電鏡法SEM及差熱法DTA)，證實(shí)石墨礦石結(jié)晶顆粒直徑＜1μm的石墨(隱晶質(zhì))占96%～99%，石墨礦石結(jié)晶顆粒直徑＞1μm的石墨(晶質(zhì))占1%～4%。晶質(zhì)石墨片徑統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表4。

經(jīng)實(shí)驗(yàn)室階段礦石加工技術(shù)性能試驗(yàn)，該石墨礦中存在晶質(zhì)石墨(1%～4%)，但無(wú)法從隱晶質(zhì)(土狀)石墨礦石中選出，只能與隱晶質(zhì)(土狀)石墨一起選礦。

綜上所述，該區(qū)石墨礦自然類型為隱晶質(zhì)(土狀)石墨。

3.4 礦體(層)頂?shù)装鍑鷰r

礦體頂?shù)装寮皣鷰r均為凝灰質(zhì)板巖、凝灰質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)礫巖。凝灰質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)礫巖固定碳含量為0.09%～0.80%。與礦體界線清楚；凝灰質(zhì)板巖固定碳含量0.17%～3.60%，與礦體漸變過(guò)渡，依靠測(cè)試樣品區(qū)分。

4 礦床成因

在侏羅世之前沉積了一套陸相碎屑巖如礫巖、細(xì)—中粒砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)頁(yè)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖、煤層；后期由于火山活動(dòng)頻繁，地殼升降速度快和幅度大，則沉積了以粗碎屑巖為主的粗砂巖、含礫砂巖和凝灰砂巖、礫巖。就含煤地層看是以細(xì)碎屑巖為主(泥質(zhì)頁(yè)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖和煤層)，層理較緩。因此，可認(rèn)為煤層是由內(nèi)陸山間湖泊—沼澤相沉積而成。在成煤過(guò)程中受古地形，物質(zhì)來(lái)源的多寡以及頻繁的小振蕩等因素的影響，引起了巖相頻繁變化，構(gòu)成大小不等的沉積旋回結(jié)構(gòu)，反映在煤層上，厚度和質(zhì)量變化，出現(xiàn)分枝、尖滅再現(xiàn)現(xiàn)象。煤形成后，開(kāi)始上升接受剝蝕，直至燕山運(yùn)動(dòng)花崗巖侵入煤層，在熱力烘烤作用下引起巖層和煤層的變質(zhì)，煤層變質(zhì)成為石墨。

礦床形成受中酸性花崗巖體侵入，含煤地層引起接觸變質(zhì)作用，煤層變質(zhì)形成隱晶質(zhì)石墨礦床，屬接觸變質(zhì)礦床。

P619.252

A

1007-9386(2017)03-0030-04

2016-12-07