胶东西部石墨矿地质特征及资源量预测

苏旭亮

（青岛地质工程勘察院，山东 青岛 266071）

石墨矿是国家重要的战略资源，应用广泛。胶东西部石墨矿区是我国晶质石墨矿矿床重要产区之一，石墨矿品质好，资源储量大，成矿前景好。本区石墨矿工作程度相对较高，勘查开发已多年，石墨产量居全国第一[1]，各主要矿体均已作了详查或勘探工作，并形成了数个大中型的开采矿山。为进一步查清本区石墨矿成矿规律、分布范围，了解资源总量，采用趋势外推法和类比法预测该区石墨矿资源量，预测可新增334？类石墨矿物量4632万t，蕴含着巨大的经济价值。

1 区域地质

研究区位于华北板块、胶北地块之内的胶北隆起与胶莱坳陷两个Ⅲ级构造单元衔接部位的西部[2]。区域地质图见图1。

区内以古元古代变质地层为主，可占总面积的80%以上；构造以纵横交错的表层次级脆性断裂为主，褶皱构造是变质地层的主要表现形式，少量浅层次级韧性剪切带常出现在不同地质体交接部位；区内北部有少量中生代燕山期侵入岩和脉岩分布，东部边缘见少量中太古代表壳岩残留和中生古代花岗岩系列及零星分布的基性、超基性岩体；区内矿产以建材类为主，其中尤以晶质石墨矿独占优势。

图1 区域地质略图

2 石墨矿特征

2.1 石墨矿成因

研究区处于粉子山群地层热背斜核心环境，分布其中的荆山群地层在中压相系角闪麻粒岩相的高变质作用下，原岩中的碳质成为晶质石墨。之后，经历了混合岩化作用，区域变质阶段后使石墨鳞片加大、矿石富化，形成片大质优的石墨矿，可归结为基底型区域变质作用形成的变质沉积晶质石墨矿床[3]。石墨矿的形成，与区域变质作用关系十分密切，变质程度越高越易形成石墨矿，呈正相关。例如在胶东北部莱州，东部栖霞、福山—带大面积分布着粉子山群地层，其中也有富含石墨的巨屯组，但因其变质作用只达角闪岩相或高角闪岩相，仅形成了隐晶质石墨。

2.2 赋矿地层特征

含矿地层荆山群是在胶东群固结成岩之后，相对稳定的准地槽上形成的以含铝富碳碎屑—碳酸盐为主夹少量火山物质的类似盖层性质的沉积，在沉积过程中，从早期到晚期都有富碳的夹层形成，而且到晚期形成了具有一定规模徐村碳质(石墨)岩系段。这些碳质来源于有机碳，如南墅石墨矿各种矿石类型中石墨的δ13CPDB值(见图2(据兰心俨，1981))，同南墅大理岩以及其他地区石灰岩的δ13CPDB值相比较，存在极明显的差异，说明碳质来源非属同源，南墅石墨矿石的碳同位素δ13CPDB的变化范围与煤、原油、现代有机质沉积物的有机碳的δ13CPDB值相当，因此认定，石墨矿石中的碳来自有机质，应是原始沉积中的低等生物碎屑。

图2 莱西南墅石墨矿中石墨的碳同位素组成图

工业矿体的产出只限于荆山群陡崖组徐村石墨岩系段一个层位。该段地层在区内发育，单层厚度多在170～270m，矿体的出露数量和规模与含矿层位的厚度为正相关。矿体和含矿层位出露的频率与褶皱的紧闭程度也成正相关，褶皱决定着矿体的形态与产状，改变着石墨矿分布格局。

2.3 矿体特征

石墨矿床的形成和赋存严格受控于地层[4]、变质作用和构造，所以石墨矿体一般呈层状、似层状和透镜状，个别为扁豆状、马鞍状、长条状。总体上分布较为稳定，沿走向一般百米到2000余米，沿倾向一般几十米到600余米，延长和延深都比较大，故形成矿床的规模往往也很大。矿体产状与地层产状基本一致，界线清晰，但矿体局部有膨胀收缩、分支复合或直立倒转现象，典型矿体形态特征见图3。

图3 莱西南墅石墨矿刘家庄矿段石墨矿体形态

2.4 矿石特征

组成石墨矿石的矿物有20余种，其中主要矿物有：石墨、斜长石、石英、透闪石、黑云母等；次要矿物有：黄铁矿、磁黄铁矿。

石墨为铁黑色、钢灰色，强金属光泽。石墨呈鳞片状，多数呈大致定向排列，石墨片径0.1～1.5mm，片麻岩型和变粒岩型矿石中石墨鳞片片径较大。矿石中固定碳呈晶质石墨形态存在，固定碳含量一般为2.5%～6.5%，最高含量为11.95%。矿石的结构以鳞片花岗变晶结构为主，其次为中—细粒鳞片变晶结构等，矿石构造以片麻状构造为主，其次为块状构造、条带状构造等。矿石类型为片麻岩型、透闪透辉岩型、大理岩型、变粒岩型 、碎裂岩型等。

3 石墨矿成矿预测

3.1 预测依据

以1∶20万、1∶5万区调、物化探资料及各矿区(点)的地质、物探成果、区内已知矿体的规律为基础资料。石墨矿严格受层位控制，矿体长与倾向延深比为4∶1～1∶1，矿体厚度稳定，厚度变化系数一般30%～56%，品位变化系数9%～34%。石墨矿(化)体与围岩间有明显的物性差异。在石墨矿(化)体视极化率ηS4-15%、视电阻率ρS15-100Ωm，自电异常在-200mV以下，利用航空电磁测量和地面激电、电测量等物探方法及其成果，可以大体推定覆盖层下石墨矿(化)体位置与规模，从而预测其资源量。

3.2 预测方法

根据赋矿层位分布及构造特点、地质工作程度、矿床分布规律，将预测区分东部和西部2个成矿带，7个矿田级级预测区，各预测区资源量情况见下表。

各预测单元资源量汇总

依次对矿区内矿体、矿区外围、赋矿层位、航电、地面电法异常区之预测矿体进行编号。用物探异常或按赋矿层位推测资源体。采用趋势外推法和类比法预测，各矿体用平行断面法计算矿量，估算参数的选定：①估算品位值采用附近已知矿体品位，无已知矿体参数可借用时，采用工业指标固定碳3%；②矿体长度：物探异常长度，作为资源体长度，圈定资源体边界；③斜深：斜向推深200～300m为资源体边界；④宽度：取赋矿地层宽度的1/5或1/10、或取物探异常宽度的1/4作为预测资源体之宽度；用地层产状作资源体产状。

3.3 预测成果

青岛市平度一莱西北部地区，分东、西两个石墨成矿带，7个预测区分别是莱西南墅、祝沟、平度芝坊、西石岭、刘家寨、刘戈庄、阎村区，共预测资源体62个，在-300m标高以上，预测还可新增石墨资源量总计：矿石量140649万t，合矿物量4632万t，资源类型为334？类。

至今，该地区已探明石墨矿各类储量总计为：矿石量52711万t，合矿物量1856万t。保有储量：矿石量50902万t、合矿物量：1797万t。结合预测的334？类资源量分析，区内还有很好的石墨矿资源勘查开发前景。

3.4 预测验证

选1个已知矿区和1个远景预测点的预测成果与后期勘查成果进行对比验证，验证情况如下：

(1)已知矿区验证情况。

平度大金埠石墨矿：1998年12月化工部泰安地质勘查院提交普查报告，沿倾向外推100m，求出334石墨矿石总量2469万t，合矿物量102万t。

大金埠预测区(E-2-B6)：矿区矿体稳定、完整、厚大，呈一向东倾伏的向形，按一般规律，斜向延深可达400m以上，暂以-100m标高为底界，用楔形公式，估算该区推测资源体之新增资源量为：矿石量1914万t，矿物量80万t(见图4)。

2005年，青岛地质工程勘察院对平度大金埠石墨矿开展了普查工作，普查范围与预测范围一致。提交了《山东省平度市大金埠地区石墨矿普查报告》全矿区提交(332)＋(333)矿石量1952万t，矿物量76万t，矿石平均品位3.91%。

预测资源量与后期探求资源相比，矿石量误差在+1.9%，矿物量误差-4.7%。

(2)远景预测点验证情况。

八里庄石墨远景预测区(E-3-Ct1)：位于一开阔宽缓的向斜东翼。由陡崖组徐村石墨岩系段组成，推测其内赋存石墨资源体长5000m，宽35m，倾向南东，倾角35°，厚20m。为稳定的层状，沿倾向等厚外推200m，预测新增资源量估算：矿石5400万t，矿物量162万t。此预测区北段的前卧牛石地区约占八里庄石墨远景预测区的1/4，折算矿石量1350万t，矿物量40万t。

2006年，青岛地质工程勘察院对前卧牛石地区作了普查工作，提交的《山东省平度市前卧牛石地区石墨矿普查报告》探求石墨矿(332)＋(333)矿石量1568万t，矿物量46万t；其中控制的内蕴经济资源量(332)矿石量374万t，矿物量11万t；推断的内蕴经济资源量(333)类型：矿石量1194万t，矿物量35万t。全矿区石墨矿体平均品位为2.90%。

图4 预测范围及矿区位置

预测资源量与后期探求资源相比，矿石量误差在+16%，矿物量误差+14%。

通过以上两个矿区的预测结果与后期勘查结果对比可知，两者较为相近，误差基本在20%以内，说明预测结果比较可靠。

4 结语

胶东西部平度—莱西石墨矿区石墨矿成矿条件良好，荆山群陡崖组徐村含石墨岩系段是石墨工业矿体的赋矿层位，有成矿的专属性。本区石墨矿为沉积型区域变成矿床，石墨矿层之原岩为一套巨厚层含碳富铝粘土质为主的泥质粉砂岩、粉砂岩等碎屑沉积物，经多次变质作用，使碳质富集结晶、再富积、再结晶最终形成高质量石墨矿体。区内构造褶皱决定着矿体的形态与产状，尤其是多期次褶皱，改变着石墨矿分布格局。

根据区内石墨矿的特征，以区域地质、物探成果及区内已知矿体的规律为基础资料。分东、西2个石墨成矿带，7个预测区，共预测资源体62个，在-300m标高以上，区内预测可新增石墨资源量总计：矿石量140649万t，矿物量4632万t，资源类型为334？类。根据近几年来该区石墨矿的勘查成果，与预测情况对比分析，预测结果比较可靠，能为今后的勘查提供充分的依据，显示出本区良好的石墨矿成矿前景，其中蕴含着巨大的经济价值。

[1]孔庆友,张天祯,于学峰,等.山东矿床[M].济南:山东科学技术出版社,2006:537.

[2]宋明春,徐军祥,王沛成,等.山东大地构造格局和地质构造深化演化[M].北京:地质出版社,2009.

[3]颜玲亚,陈军元,杜华中,等.山东平度刘戈庄石墨矿地质特征及找矿标[J].山东国土资源,2012,28(2):11-14.

[4]孔庆友,张天祯,于学峰,等.山东矿床[M].济南:山东科学技术出版社,2006:551.