辽河群孔达岩系与石墨矿床

杨成会

摘 要：辽河群孔达岩系主要分布于营口—草河口复向斜南北两翼。是辽河群中重要的含矿岩系。大量事实证明辽河群石墨中的碳质来源于有机质，含墨岩层在经历后期的一系列变质作用使碳富集，最终形成石墨矿床。

关键词：辽河群；孔达岩系；石墨矿床

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

1 辽河群孔达岩系分布

1.1 石墨与孔达岩系

孔达岩系是指前寒武纪的一套富含石墨高铝的片岩、片麻岩，同时夹有大理岩、石英岩等的副变质岩石组合。孔达岩系是重要的含矿岩系，辽河群中的孔达岩系是重要的富碳岩系，是辽河群中石墨矿床的重要矿源层。所以要寻找石墨必须先寻找孔达岩系。

1.2 辽河群孔达岩分布

孔达岩系在辽河群的南区和北区均有出露，其主要分布于营口—草河口复向斜南北两翼。南区分布：西起营口，经岫岩、凤城东至宽甸，分布在长约300公里、宽约数十公里的东西向狭长地带内。北区分布：西起盘岭，经高家峪、小女寨，东至隆昌以及辽阳河栏—本溪草河口。北区以隆昌为界又分为北西区和北东区。

1.3 辽河群孔达岩系南北区差异

（营口-草河复向斜南北两冀）辽河群的南北两区的孔达岩系在岩性和变质程度上均有不同，差异性明显。（北侧）北区的岩层变质程度较低，岩层中碳质仅形成隐晶质石墨化，而南区的变质程度较高，达到了角闪岩相。南区岩层中碳质多（形成）以晶质鳞片状石墨片或富集成石墨矿体的形式存在，是辽河群石墨矿床的重要找矿远景区[1]。

2 辽河群石墨矿床成因

2.1 石墨碳质来源

根据辽河群石墨矿矿石类型及辽河群含石墨岩石类型，其碳同位素组成为：

在辽河群中取得片麻岩型石墨矿石和变粒岩型石墨矿石样品各23件，对其进行碳同位素化驗，结果见表1。

表1中碳同位素数据表明辽河群中片麻岩型石墨矿石和变粒岩型石墨矿石的碳同位素有微小的差异。

从表1中可以看出片麻岩型石墨矿石的碳同位素平均值接近于有机碳δC13平均值-26‰。说明该片麻岩型石墨矿的碳质来源于有机质。而辽河群中的碳同位素δC13的变化范围也与近代及古代有机碳的δC13值极为相似，而与碳酸盐岩中的无机碳无关。

再将变粒岩型石墨矿的δC13值（-17.83‰～-26.37‰）投入含碳物质成因图解，发现其与有机碳同位素组成几乎一致。表明该变粒岩型石墨矿石的碳质来源于有机质。而辽河群中的碳同位素δC13的变化范围也与近代及古代有机碳的δC13值极为相似，而与碳酸盐岩中的无机碳无关。从而证明了辽河群中石墨的碳质来源于有机质。

2.2 石墨矿床成因

本区在元古代早期，处于浅海地槽环境，海底火山喷发与陆源碎屑沉积交替进行，形成区内各类变质岩原岩[2]。随后，火山停止喷发，在火山间歇期内本区又沉积了大量的富铝质、泥质及碳酸盐质物质。这些沉积物在经过变质作用后形成了变粒岩、片麻岩、片岩及大理岩类岩石。在辽河群孔达岩系沉积期有（特定的海盆沉积环境（高家峪期））少量水下火山活动，从而造成了水下物质的不均匀堆积，由于物质堆积不均，在水下形成较多障壁，产生了多个闭塞的环境从而使底水滞流。一些原始植物被搬运到水体中后，逐渐堆积并进行分解，在这过程中必然要消耗大量氧气并生成H2S、CH4等气体，随着H2S、CH4等气体的增加和氧气的消耗，使水体缺氧，水中的厌氧菌在缺氧的环境下大量的繁殖，从而在水体中形成了一个还原环境。在此环境中，原始植物被分解出的有机碳，由于没有氧气，这些有机碳无法被氧化成二氧化碳和一氧化碳气体逸出，从而以富含有机质沉积物的形式在地层中保存下。原岩中的有机碳后经区域变质作用重结晶形成含墨岩系。这些含墨岩系中的石墨片径在混合岩化和重熔交代的作用下逐渐增大，最终富化形成石墨矿。辽河群的石墨矿床受层位、岩相和岩性控制明显。矿床成因应属沉积变质矿床。

3 找矿方向

3.1 储矿构造

褶皱：由于石墨硬度低，所以当地层受到应力作用产生褶皱的过程中，石墨常常被挤到应力梯度小的空隙中，如褶皱轴部的虚脱部[3]。在营口-桓仁一带，古老的东西向褶皱形成的复式背向斜往往是储矿部位，尤其是岫岩及宽甸地区下元古代辽河群含墨地层发育，营口-宽甸东西向复式褶皱由此通过，区域变质程度及中生代岩浆活动较强烈，有利于石墨的富集，因此该区域为晶质石墨成矿的有利区域。

断裂：石墨矿体的形成与断裂构造有直接的关系。含墨地层中的碳质容易在其附近的走向断裂中富集成石墨矿体，且该类型矿体形状规则，以层状、似层状产出，具有较大的工业意义。因此要特别注意在含墨地层中的的层间断裂。

3.2 地貌标志

由于石墨矿石硬度低，易于破碎，容易受断裂影响，所以一般分布在地形相对较低部位，或山脊鞍部[4]。如果在这些地形附近有石墨碎片分布或残坡积被石墨染黑时，下部可能有石墨矿体。

3.3 物性特征

石墨的极化率高，电阻低，导电性能好。石墨矿体是典型的低阻高极化体，在电法测量中发现的低阻高极化体常常为石墨矿，此类异常区应提高重视并进行近一步论证。

参考文献：

[1]吴春林.辽东半岛辽河群变质岩温压条件[J].辽宁地质，1991（04）.

[2]季海章.孔达岩系及其矿产[J].地质与勘探，1990（11）.

[3]姜继圣.孔兹岩系及其研究概况.长春地质学院学报，1990（02）.

[4]陈衍景.中国北方石墨矿床及赋矿孔达岩系碳同位素特征及有关问题讨论[J].2000（02）.