吉林省集安市馬蹄溝晶質(zhì)石墨礦地質(zhì)特征及找礦標志

李先先，沈濟篷，趙久悅

吉林省第四地質(zhì)調(diào)查所，吉林 通化 134000

0 引言

晶質(zhì)石墨是《全國礦產(chǎn)資源規(guī)劃(2016—2020年)》中確定的國家24種戰(zhàn)略性礦產(chǎn)之一。石墨由于特殊的結(jié)構(gòu)而具有耐高溫性、抗熱震性、導電性、潤滑性、化學穩(wěn)定性以及可塑性等眾多特性，廣泛的應用在冶金、機械、化學、電氣等眾多工業(yè)領(lǐng)域中[1]。為加快推進吉林省內(nèi)戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源勘查，2017年吉林省地礦局安排了局重點項目“吉林省集安市財源鄉(xiāng)馬蹄溝一帶銅鈷鎳礦普查”，由吉林省第四地質(zhì)調(diào)查所承擔。工作中在馬蹄溝地區(qū)發(fā)現(xiàn)了晶質(zhì)石墨礦，圈定了礦體并對礦床成因進行了初步研究。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)地理位置位于集安市302°方向50 km，行政區(qū)屬吉林省集安市財源鄉(xiāng)。大地構(gòu)造位置處于塔里木—中朝準地臺區(qū)(Ⅰ級)、中朝準地臺(亞Ⅰ級)、遼東臺隆(Ⅱ級)、太子河—渾江陷褶斷束(Ⅲ級)、清河臺穹(Ⅳ級)西南端。

區(qū)域出露地層有古元古界集安群、中生界侏羅系及新生界第四系。

區(qū)域上古元古界集安群變質(zhì)巖系包含北北西向、北西西向和北東向的三期疊加變形。由于本次區(qū)域范圍小，只能見到二、三期變形所形成的褶皺構(gòu)造,有蝦蠓溝—泉眼溝疊加褶皺、王家街—三半江向斜構(gòu)造和靳家爐溝向斜構(gòu)造。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，主要有北東向、近東西向及北西向三組，其中以北東向斷裂構(gòu)造最為發(fā)育(1)王顯武，韓 雪，王福潤，等.1/5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告(地質(zhì)礦產(chǎn)部分)(大泉源、頭道崴子、霸王朝、清河、二棚甸子、花甸子等幅)[R].1988.。

區(qū)域巖漿巖較發(fā)育。侵入巖主要有古—中元古代侵入體、印支—燕山期侵入體，另有燕山—喜山期形成的各類脈巖。古—中元古代侵入巖以山城子巖體和雙岔巖體為代表，主要為斜長花崗巖及巨斑狀花崗巖。印支—燕山期侵入巖為復興屯黑云母閃長巖體、南岔斑狀花崗巖體及燕山期角閃鉀長花崗巖體。區(qū)內(nèi)脈巖種類繁多，從基性到酸性勻有出露。各類脈巖與斷裂構(gòu)造關(guān)系密切，多呈北東、北北東向延伸，長度及寬度不等。由于年代資料少，時代歸屬不易確定，主要有金伯利巖、輝綠巖、閃長巖、閃長玢巖、鈉長斑巖、斑狀花崗巖等。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

研究區(qū)位于吉林省集安市財源鄉(xiāng)霸王朝村馬蹄溝兩側(cè)，地層簡單，主要出露集安群螞蟻河組、荒岔溝組、大東岔組。

螞蟻河組(Pt1jm)：分布于普查區(qū)西北角及中部，出露面積約1 km2，占全區(qū)面積10.6%?？傮w上呈北東向展布。該組巖性主要為變粒巖、淺粒巖、斜長角閃巖及蛇紋石化大理巖。與上覆荒岔溝組呈整合接觸。

荒岔溝組(Pt1jh)：分布于普查區(qū)中東部及南部，出露面積2.5 km2，占全區(qū)面積26.5%?？傮w上呈北東向展布。該組巖性主要為含墨變粒巖、含墨淺粒巖及斜長角閃巖、含墨大理巖。含墨變粒巖、含墨淺粒巖中石墨含量高時富集形成晶質(zhì)石墨礦。與上覆大東岔組呈整合接觸。

大東岔組(Pt1jd)：分布于普查區(qū)馬蹄村一帶，出露面積約0.13 km2,占全區(qū)面積1.4%。主要巖性為黑云斜長片麻巖(圖1)。

圖1 吉林省集安市馬蹄溝一帶區(qū)域地質(zhì)簡圖Fig.1 Regional geological map of Matigou area, Ji’an City, Jilin Province

2.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要有北東向、近南北向兩組。北東向斷裂構(gòu)造在區(qū)內(nèi)具有一定規(guī)模的有F101、F102斷層。F101斷層位于普查區(qū)中部，南西端被第四系覆蓋，北東端延伸至區(qū)外，是區(qū)內(nèi)規(guī)模最大的斷裂構(gòu)造，切割了荒岔溝組和大東岔組。斷層走向北東，傾向南東，傾角、斷距不清。斷層性質(zhì)為逆掩斷層；F102斷層位于區(qū)中南部，北東端被第四系覆蓋，南西端延伸至區(qū)外，切割了荒岔溝組和大東岔組。斷層走向北東，傾向、傾角不詳。斷層性質(zhì)不明。近南北向斷裂構(gòu)造在區(qū)內(nèi)有F201斷層，分布在普查區(qū)中北部，斷層走向近南北，傾向、傾角不詳。斷層性質(zhì)不明。

2.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)偶有巖漿巖出露，主要為花崗巖?；◢弾r出露面積0.05 km2，呈灰白色，中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要由石英、長石及少量磁鐵礦組成。石英：無色透明，他形粒狀，不規(guī)則狀，粒度2～5 mm，質(zhì)量分數(shù)45%～50%；長石:灰白色，半自形板狀，粒度2～7 mm，質(zhì)量分數(shù)45%～50%；磁鐵礦：黑色，呈粒狀，粒度0.5～1.5 mm，質(zhì)量分數(shù)2%～3%。角閃石巖呈脈狀產(chǎn)出，長70 m，寬1 m，沿裂隙充填。由于無年代資料，時代歸屬不易確定。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體地質(zhì)特征

本區(qū)共發(fā)現(xiàn)5條晶質(zhì)石墨礦體，礦體賦存于集安群荒岔溝組含墨黑云變粒巖和含墨淺粒巖中。礦體形態(tài)簡單，呈似層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀穩(wěn)定。有用組分分布均勻—較均勻，厚度穩(wěn)定程度為較穩(wěn)定—不穩(wěn)定。礦體及其附近構(gòu)造簡單。礦體以地表出露型為主，個別為隱伏型。

主要礦體特征：2號礦體地表沿走向控制工程間距為86～390 m，深部沿走向控制工程間距為128～217 m，沿傾向控制工程間距為180～355 m。礦體走向最大長1 240 m，傾向最大斷續(xù)延深505 m，賦存標高479～116 m，埋藏深度0～344 m。礦體形態(tài)較簡單，呈似層狀，間有夾石，膨大縮小可見，總體呈一軸向北東開闊的向斜。北西翼(2勘查線以東)走向10°～76°，傾向南東東—南南東，傾角20°～61°。核部仰起端為礦體的膨大部位。南西翼(1勘查線以南)礦體呈北北西至南南東走向，礦體傾向北北東—南東東，傾角25°～50°。礦體最大厚度48.84 m，最小厚度0.94 m，平均厚度7.27 m。固定碳品位 4.46%～2.12%，平均品位3.20% 。

3.2 礦石質(zhì)量特征

(1)礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造：礦石中的主要結(jié)構(gòu)類型為粒狀變晶結(jié)構(gòu)，單質(zhì)礦物石墨在礦石中多呈此結(jié)構(gòu)分布。局部見包含結(jié)構(gòu)，少量石墨晶體中有金屬礦物及非金屬礦物。浸染狀—稀疏浸染狀構(gòu)造是礦石中的主要構(gòu)造類型，單質(zhì)礦物石墨或集合體多呈稀疏星散狀均勻分布。條帶狀構(gòu)造：單質(zhì)礦物石墨或集合體在礦石中沿層理呈條帶狀分布；條紋狀構(gòu)造：單質(zhì)礦物石墨或集合體在礦石中集合體常組成條紋狀或團狀分布(圖2、圖3)。

(2)礦石類型：礦石自然類型為含石墨變粒巖型礦石。

圖2 石墨黑云變粒巖鏡下粒狀變晶結(jié)構(gòu)Fig.2 Granular texture of graphite biotite granalite under microscope

圖3 片狀石墨Fig.3 Flake graphite

4 礦床成因

賦存于古元古界集安群荒岔溝組的晶質(zhì)石墨與硼鐵建造、含磷透輝石建造、鈾-稀土建造等，其中相應礦床均屬于海底火山噴發(fā)沉積變質(zhì)、巖漿熱液作用的層控礦床。

晶質(zhì)石墨礦床的碳質(zhì)應主要來源于沉積巖中的有機物，但也可能在特殊條件下(如海底火山活動中的二氧化碳及鈣質(zhì)熱液活動)由碳酸鹽分解出CO2的可能性(1)張承澤，金 鍵，等.吉林通化縣三半江晶質(zhì)石墨礦床3、4號礦體勘探地質(zhì)報告[R].1989.。

區(qū)域變質(zhì)作用和重熔改造型的巖漿熱液活動是晶質(zhì)石墨礦的重要形成因素。

因此該礦床的成因類型屬沉積變質(zhì)型晶質(zhì)石墨礦床。

5 找礦標志

礦體主要賦存在集安群荒岔溝組，含墨黑云變粒巖、含墨變粒巖、含墨透輝變粒巖是尋找晶質(zhì)石墨礦的直接找礦標志(2)李鑄泰，王立安，等. 吉林省集安市雙興晶質(zhì)石墨礦Ⅰ-1、Ⅱ號礦體深部及外圍祥查報[R].2015.。地表風化的砂土中富含晶質(zhì)石墨的鱗片現(xiàn)象也是直接找礦標志。該區(qū)中低阻高極化率地質(zhì)體是間接找礦標志。