辽宁岫岩丰富石墨矿地质特征及成因分析

周 頔，何 伟

(辽宁省第五地质大队，辽宁营口 115100)

辽宁岫岩丰富石墨矿地质特征及成因分析

周 頔，何 伟

(辽宁省第五地质大队，辽宁营口 115100)

辽宁省岫岩地区丰富的石墨矿产产于下元古界辽河群变质岩系高家峪岩组中，并且其形成严格受层位控制。研究矿区地质、矿床地质、矿体特征，对其石墨成分的来源，已经石墨形成的主要作用进行分析，分析结果认为石墨为原始沉积的有机物质转变而来。

丰富石墨矿;地质特征;矿床成因分析

辽宁岫岩县丰富石墨矿位于中朝准地台北缘，胶辽台隆北部，营口－宽甸台拱、凤城凸起的西部，虎皮峪～红石砬子巨型复背斜的北翼。

区内褶皱构造复杂，断裂比较发育，早元古代、三迭纪、侏罗纪岩浆岩大面积分布。

区域地层区划属于华北地层区辽东分区营口－宽甸小区。下元古界辽河群变质岩系里尔峪岩组、高家峪岩组、大石桥岩组。见图1。

图1 区域地质构造图

1 矿区地质特征

矿区北部、东部为高家峪组。南部为大石桥岩组。西南部为三叠纪二长花岗岩。沿沟谷为第四纪。

1.1 地层

1)高家峪组(Pt1lhg)

(1)高家峪组一段

由混合质黑云斜长片麻岩夹混合质黑云斜长变粒岩、浅粒岩组成。局部地段夹细粒斜长角闪岩和石墨黑云片麻岩，厚190 m。

(2)高家峪组二段

由石墨微斜(斜长)透闪岩、斜长角闪岩、含石墨透闪岩夹含石墨斜长(微斜)透闪变粒岩、透闪岩夹含石墨大理岩、大理岩组成。该层为赋存石墨矿层层位。厚109 m。

2)大石桥组(Pg1lhd)

在矿区内，大石桥组只见两个岩段。

(1)大石桥组一段

由含石墨大理岩、大理岩、金云母大理岩组成。该层为厚－巨厚层状，沿走向岩性、厚度比较稳定，分布在大弯沟北山一带，岩石均裸露地表，呈陡砬子产出。该层大理岩具明显的条带状构造。厚为80 m。

(2)大石桥组二段

由斜长(微斜)透闪变粒岩夹含石墨透闪大理岩组成。该段出露不全。厚度大于75 m。分布矿区南部，大弯沟一带。

3)第四系

分布于沟谷及两侧坡地上，由冲、洪积砂砾石、亚砂土、亚粘土堆积组成。厚3～10 m。

1.2 构造

褶皱构造:丰富矿区处于弟兄山复式倒转向斜构造北翼上一个次级褶皱的倒转翼上。在矿区范围内，褶皱构造明显表现为向北至北西倾斜。在走向、倾向皆显舒缓波状，其倾角变化5°～20°间。地层层序发生倒转，老地层高家峪组被翻在上，分布在山脊高处，新地层大石桥组被压在下，分布于沟旁谷底。

断裂构造:该区断裂构造发育，按其成矿时期可划分为成矿期和成矿后断裂，按其分布方向可分为三组，即近东西向、北东向和北西向断裂。

1)近东西向层间挤压破碎带(韧性剪切带)

矿区石墨矿层位的赋矿部位处于高家峪组上部层间挤压破碎带之中，出露宽数米至数十米，长大于1 500 m，产状与地层一致。挤压破碎带内岩石均由碎裂岩～糜棱岩组成。片理化、石墨矿化、眼球状透镜体广泛发育。层间挤压破碎带总体产状向北倾斜，倾角变化在5°～20°间，沿走向和倾向呈舒缓波状。属压性断裂构造。

2)北西向断裂带

区内主要见于破车沟西山和五砬沟南山两条北西向断裂带。以五砬沟南山断裂带为代表，走向北西，倾向南西，倾角50°～60°，断裂带宽5～25 m，延长大于500 m。断裂中岩石破碎，片理化和挤压构造透镜体发育，该组断裂带属压扭性断裂。错断矿区地层和石墨矿体，为成矿后断裂，断裂中往往被闪长玢岩、煌斑岩脉充填。

3)北东向断裂带

以破车沟断裂带为代表，走向北东，倾向南东，倾角45°～60°，破碎带宽5～10 m，长大于200 m。断裂带中岩石破碎，挤压片理发育，断裂面较光滑平直。在破车沟西山坡角沿其断层面走向形成一系列的断裂构造三角面。该组断裂错断矿区地层，为成矿后的压扭性断裂带。大多被伟晶岩、煌斑岩脉充填。

1.3 岩浆岩

区内岩浆岩发育，主要为三迭纪二长花岗岩体，脉岩为伟晶岩、闪长玢岩、煌斑岩等。

1)二长花岗岩(ηγ51)

矿区的二长花岗岩，为韩家岭岩体东南部向东伸出的“半岛”北缘，为三迭纪第二期的花岗岩类侵入体，为岩基状、深成相，中深剥蚀程度，分异作用不明显，边部可见混染现象，接触交代作用不发育。在区内侵入到辽河群高家峪组、大石桥组。在岩体附近的石墨片度略有增大趋势。

2)伟晶岩(ρ)

伟晶岩形成时代较早，在矿区分布较普遍，由于抗风化剥蚀力强，大都裸露于地表，其规模变化很大，大者宽几米至十几米，长大于200 m，小者宽几厘米，长数十厘米。大多与地层呈顺层侵入接触关系。

3)闪长玢岩(δμ)

该岩脉形成时代较晚，主要分布于矿区东南部，规模最大一条出露宽30余米，长大于400m，走向北东(30°)，倾向北西，倾角40°～50°，严格受成矿后断裂控制，均裸露地表，切断矿区各岩组地层，但错距不大，对石墨矿层起一定的破坏作用。

4)煌斑岩(x)

该岩脉侵入时代最晚，分布在成矿后断裂构造带中，一般规模较小，宽0.3～1.5 m，长10几米至50米。

2 矿床地质特征

丰富矿区石墨矿，严格受辽河群高家峪组控制，发现有工业意义和找矿前景的有1个石墨矿层。赋存于高家峪组二段二层顶部。含石墨岩石为石墨微斜(斜长)透闪岩，石墨透闪岩夹石墨斜长(微斜)透闪变粒岩，含石墨普遍。

2.1 矿体特征

丰富矿区石墨矿，由于地表长期侵蚀作用和断裂构造分割错动，将本是同一体的石墨矿分割成2个矿体(Ⅰ1、Ⅰ2)。

Ⅰ1、Ⅰ2矿体分布在破车沟～五砬沟与大弯沟间的东西向山脊下。

矿体总体产状。走向东西至北东向，倾向北及北西，倾角5°～20°，沿走向和倾向皆呈疏缓波状。二者本为一体。在山丫口TC27探槽处被剥蚀分开。矿体在山脊南北坡上均被剥出。全部伏于沿山脊分布的高家峪组二段一层(Pt1lhg21)之下。总体看，地表品位较富部位，厚度与品位为正相关系。地下:由钻探验证，Ⅳ线至Ⅷ线间矿体较厚，品位较富，向东西两侧厚度逐渐变薄，品位逐渐变贫。

通过控矿工程矿体厚度统计，Ⅰ1+Ⅰ2矿体厚度变化系数为51.35%。厚度变化系数属较稳定型。

综上，Ⅰ号石墨矿层与地层的关系，分布特征，矿体长度、厚度、规模、矿体形态变化、矿体产状等都说明Ⅰ号矿体形态简单、厚度变化稳定，产状平稳且变化较小的层状矿体。

2.2 矿石特征

1)矿石矿物成份

有用矿物成份为石墨:黑色，金刚光泽，片状，按片度大小可分为片状晶质石墨和微晶质石墨;片状晶质石墨多分布于石墨透闪岩型矿石中，而微晶质石墨多分布于石墨透闪变粒岩型矿石中。

伴生的脉石矿物成份有:透闪石、斜长石、微斜长石、黝帘石、绢云母、滑石等。

2)矿石的化学成分

矿石的化学成分除固定碳(石墨)外，其它组分和有益伴生元素见表

样号分析结果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 等为有害组分。S、Fe2O3含量高时，降低石墨的耐火度和化学稳定性，SiO2、Al2O3、CaO、MgO等组分，加大影响石墨矿精矿深加工的难度。总体说有害组分含量变化较稳定，均在允许范围之内，对矿石加工工艺不会产生太大影响，矿体中尚无可综合利用的有益元素存在。

3)矿石的结构构造

(1)矿石的结构:鳞片状碎裂～糜棱结构、鳞片柱一粒状变晶结构

(2)矿石的构造:矿石主要划分两种构造。

①疙瘩(眼球)状条纹－条带状构造

②条纹－条带状构造

2.3 矿体围岩特征

矿体底板(地层倒转后的底板)为斜长角闪岩。岩石为暗绿色，厚层块状，与矿体分界标志极为明显。矿体顶板为疙瘩(眼球)状含石墨透闪岩，或含石墨斜长透闪岩。

3 矿床成因分析

3.1 石墨物质成份来源

本区石墨矿赋存于下辽河群高家峪组上部含墨透闪岩、含墨透闪变粒岩层中，高家峪组为辽东裂谷中冒地槽相，浊积岩系沉积，原岩建造为一套富含碳质的粘土岩夹碳酸盐岩建造，局部夹少量火山岩，厚度相对稳定。分布于透闪岩、透闪变粒岩中的层状石墨矿，石墨含量均较高，石墨应是炭质物转变来的，说明原始沉积中有机质的存在，即石墨为原始沉积的有机物质转变而来。

3.2 变质作用是石墨矿的主要成因

1)变质岩石类型及组合

发育于辽东半岛北部冒地槽相建造中的高家峪组，由于原岩建造相同，岩相变化不大，变质程度虽然由下向上存在一定差别，但总的来看变质程度不高，因此该岩组的变质岩石类型及组合较简单。

其岩石类型及组合:含墨黑云斜长片麻岩、石墨黑云变粒岩、石墨透闪岩、石墨透闪变粒岩夹斜长角闪岩、浅粒岩。浊积岩系以富含石墨为其主要特征。

2)高家峪岩组的变质相

早元古宙构造活动带中的层状岩系，在经历了吕梁期构造运动和区域动力热变质作用后形成一套绿片岩相—角闪岩相的变质杂岩，根据高家峪组岩石中的矿物共生组合:黑云母+斜长石+十字石+石英;方解石+透闪石+金云母+透辉石，为低角闪岩相。

3)石墨的形成

高家峪组原岩中原始沉积的有机物质，经低角闪岩相的温压作用变质成晶质石墨，即形成现在的石墨矿床。

3.3 韧性剪切作用使石墨矿再度富集

矿区内石墨矿层的赋矿部位发育一条层间挤压破碎带，出露宽数米至数十米，长大于1 500米，产状与地层一致，破碎带内岩石由碎裂石墨透闪岩、糜棱岩化石墨透闪石组成，片理化、石墨化、构造透镜体广泛发育，沿走向及倾向呈舒缓波状。属压性断裂构造。经观察，层间挤压破碎带的规模及岩石破碎程度与石墨矿再富集密切相关，即断裂规模越大，岩石破碎程度越强，则石墨矿层厚度增大、片度增大、品位增高。

综上所述，该区石墨矿床应为沉积变质型石墨矿床。

［1］辽宁地质矿产局.1989.辽宁省区域地质志［M］.北京:地质出版社:54－708

［2］张秋生.1986.辽东半岛早期地壳与矿床［M］.北京:地质出版社:224－226

［3］张秋生.1984.中国早前寒武纪地质及成矿作用［M］.长春:吉林人民出版社:81－299.

［4］何忠波等.2010.辽宁省岫岩满族自治县丰富矿区石墨矿详查报告［R］.辽宁省第五地质大队.

P619.25+2

B

1004－1184(2013)05－0151－03

2013-04-08

周頔(1988-)，女，辽宁大石桥人，助理工程师，主要从事地质找矿工作。