山东省平度-莱西北部地区石墨矿地质特征及找矿靶区优选

王帅，刘述敏，于洋，韩东

(青岛地质工程勘察院，山东 青岛 266100)

山东省平度-莱西北部地区石墨矿地质特征及找矿靶区优选

王帅，刘述敏，于洋，韩东

(青岛地质工程勘察院，山东 青岛 266100)

平度、莱西是山东省石墨矿主要产地，形成的矿床数量多，规模大，出产的石墨片大质优。该文论述了区内成矿地质背景，总结了莱西南墅、平度刘戈庄、刘家寨、刘河甲等大中型石墨矿床矿体的形态、产状、矿石质量等地质特征，分析了成矿地质条件，开展了成矿规律研究，认为区内石墨矿是古元古代荆山群陡崖组徐村段地层中的有机碳受区域变质作用形成的，属于层控矿床，其控矿因素包括地层、混合岩化作用、区域变质作用和构造。圈定铁岭庄和阎村2处找矿靶区。

平度-莱西北部地区；石墨矿床；成矿规律；找矿标志；找矿靶区

石墨是一种用途非常广泛的非金属原料，是军工和现代工业发展中不可或缺的战略资源，石墨产品作为新材料越来越被广泛应用到高新科技领域，石墨矿已列入全国鼓励勘查矿种。山东省是全国晶质石墨矿床的重要产地，已查明的石墨矿资源位居全国第三[1]，而莱西、平度两地又是山东省石墨矿的主要产地。该文汇总了平度、莱西两地典型矿床的资料，归纳总结了矿床的地质特征，分析了成矿规律，研究了成矿条件及成因类型，指出了找矿标志和找矿靶区，为该地区石墨矿勘查提供依据*青岛地质工勘察院，山东省青岛市平度-莱西北部地区石墨矿远景地质调查与成矿预测报告，2004年。。

1 成矿地质背景

研究区范围包括平度的北部和与其相邻的莱西西北部(图1)，面积约为1720km2。其大地构造位置位于华北板块胶辽隆起区胶北隆起与胶莱盆地衔接部位的西部[2-3]。

1—第四系；2—白垩纪王氏群；3—白垩纪青山群；4—白垩纪莱阳群；5—古元古代粉子山群变粒岩；6—古元古代荆山群变粒岩和片麻岩；7—中生代玲珑序列二长花岗岩；8—古元古代莱州序列变辉长岩(斜长角闪岩)；9—新太古代栖霞序列含角闪黑云英云闪长质片麻岩；10—不整合地质界线；11—实测/推测断层；12—研究区范围；13—矿床位置图1 平度-莱西北部地区石墨矿区域地质矿产简图

1.1 地层

研究区出露的地层有太古宇、古元古界、中生界白垩系和新生界[5-6]，其中古元古代荆山群在研究区内大面积出露。其以不整合—韧性剪切构造关系覆盖于新太古代栖霞序列片麻岩岩系之上，而其上则为中生代白垩系和新生代古近系以不整合关系所覆盖；同时古元古代莱州序列西水夼单元中基性侵入岩则多顺层侵入，中生代玲珑序列侵入岩与其为侵入接触关系。

研究区内荆山群仅出露野头组和陡崖组2组，底部禄格庄组未见出露。

(1)野头组是石墨矿赋存层位的底板，常构成背斜的核部，分为祥山段和定国寺段。

(2)陡崖组分布于东部南墅、云山、铁岭庄、峰山和西部刘家寨、刘戈庄、明村、张舍、阎村一带。常常构成同斜倒转复式向斜的核部，分为徐村和水桃林2段，其中徐村段是区内石墨矿的赋矿层位。 徐村段在研究区十分发育，大面积出露于东部的云山、南墅和西部的西石岭、苏村、矫戈庄、刘戈庄、冢东、明村、刘家寨、阎村等地。其主要岩石组合为石墨透辉变粒岩、石墨黑云变粒岩、石墨黑云斜长片麻岩、蜂窝状含透闪石英岩、透辉石英岩。区内该段厚大多在170～270m，但因其物理性质与其顶底两段岩石组合物性的差异，导致在屡次的构造运动中，其都处于相对塑性的状态，并且常常位于浅部，所以常构成倒转向斜的核部，若呈单斜产出时，其厚度一般变薄。水桃林段是石墨矿层的顶板围岩，常出露于大型宽缓的向斜核部。

1.2 侵入岩

研究区内岩浆作用强烈，侵入活动频繁，从中太古代到中生代的侵入岩均有发育。新太古代栖霞序列片麻岩为基底岩系，古元古代莱州序列以基性岩为主，顺层侵入荆山群地层中，中生代玲珑序列二长花岗岩大面积分布于招平断裂带以西与平度断裂以北的广大区域[7]。

1.3 区域构造

研究区内构造发育，从整体上来看，其构造格架是NNE向构造挟持着EW向和NE向构造。根据其对石墨矿赋存、富集的影响可分为2类：以不同期次和不同形态的复式褶皱为主的基底构造；以不同期次和不同方位的脆性构造的中、新生代盖层构造。

(1)基底褶皱构造： 由于长期多次的构造运动和构造叠加作用[8]，使得区内荆山群地层产生了众多形态各异的褶皱构造，这些褶皱构造依据走向、特征和规模可以划分为2类。 一类是NW向，呈弧形，以荆山群地层为变形面的紧闭的同斜倒转褶皱，其特点是规模较小。由于形成的时间较早，多受后期构造的破坏，完整性差,这类褶皱绝大多数的核部为陡崖组徐村段。该类褶皱形成于强大的挤压应力作用下，往往会导致含矿层位的压缩与折叠。一类是近EW向，以NW向褶皱轴面为变形面的宽缓的复式褶皱，其特点是常常叠加在NW向褶皱之上，利用NW向褶皱的成分，构成其褶皱格架，规模较大，虽也遭受后期构造的破坏，但破坏程度低，完整性较好，由于叠加作用，使得含矿层和矿体再度弯曲折叠，厚度加大。

(2)盖层断裂构造：区内盖层断裂构造发育，以NE向招平断裂带、唐田-门村断裂带和抬头-邓家断裂带等为主，NW向谢格庄-钓鱼台断裂带和山上-石柱洼断裂次之，SN向与近EW向较少。断裂带的性质多为纯压性，且顺层发育，多发生斜升斜落和左右推移的运动方式，由于野头组和陡崖组地层的刚性差异和徐村段的自然润滑特性，常常会形成推覆构造。

2 矿床地质特征

研究区石墨矿主要分布莱西南墅、平度祝沟、明村-刘家寨一带，已发现石墨矿床20处。其中大型石墨矿床7处，分别为莱西北墅、南墅岳石和平度大金埠、刘戈庄、黑鲤、西石岭、刘家寨；中型石墨矿床7处，分别为莱西崔格庄和平度市刘河甲、张舍、冢东、矫戈庄、明村、景村；小型石墨矿床6处，分别为莱西北泊、石格庄和平度市闫村、新村、前卧牛石、萌山。

2.1 矿体特征

矿体均赋存于古元古代荆山群陡崖组徐村段地层中，产状与其一致，与围岩具有清晰的界线，常呈层状、似层状、透镜状、马鞍状等形态(图2)，沿走向延长100～2000m，倾向延深几十米至600m，局部有倒转直立、分支复合、膨缩等现象，所以形成的矿床规模也大小不等。各矿床矿体特征见表1。

1—第四系；2—荆山群野头组定国寺段;3—荆山群陡崖组徐村段；4—石墨矿体及编号；5—变辉长岩；6—煌斑岩；7—断层；8—背斜构造图2 莱西刘家庄矿段矿体平面图

在莱西南墅地区，以南墅刘家庄矿段为例：矿体位于刘家庄背斜的核部和北翼。走向近EW，倾向S(或N)，倾角70°～80°，矿体呈层状和似层状，有些褶皱成马鞍形或弧形(图3)。

在平度明村-刘家寨地区，以刘戈庄石墨矿为例：矿体走向55°，倾向NW，倾角35°～55°，也有部分矿体呈NW走向，但其与地层的产状始终一致(图4)。在平度祝沟地区，以大金埠石墨矿为例：矿体呈厚大的层状，走向近SN，倾向SE，倾角38°～50°，也有部分矿区矿体走向呈NW向。

2.2 矿石质量

区内矿石的自然类型主要以片麻岩型和变粒岩型为主，透闪透辉岩型次之，大理岩型、碎裂岩型较少。

组成石墨矿石的矿物有20多种，主要有石墨、斜长石、石英、微斜长石、透辉石、透闪石、黑云母、绢云母、方解石等；次要矿物：黄铁矿、磁黄铁矿、黝帘石、绿泥石、阳起石、石榴子石、符山石、高岭石、褐铁矿、磁铁矿、黄铜矿、方铅矿、赤铁矿、自然铜等；副矿物：金红石、锆石、榍石、磷灰石、褐帘石、电气石、红柱石、钛铁矿、白钛矿等。

最常见的矿石结构为鳞片花岗变晶结构，其次为中—细粒鳞片变晶结构、鳞片柱粒状变晶结构、鳞片纤维变晶结构、纤柱状花岗变晶结构、鳞片纤柱状花岗变晶结构、填隙结构、压碎结构等。矿石构造以片麻状为主，其次为块状构造、碎裂构造、条带状构造、浸染状构造等。

固定碳以晶质石墨的形态存在于矿石中，含量一般为1.65%～6.58%，最高11.95%。

表1 研究区石墨矿床地质特征[9-10]

1—荆山群陡崖组水桃林片岩段；2—荆山群陡崖组徐村石墨岩系段；3—荆山群野头组定国寺大理岩段；4—石墨矿体；5—破碎带图3 刘家庄矿段45线剖面矿体形态图

1—荆山群陡崖组水桃林片岩段；2—荆山群陡崖组徐村石墨岩系段；3—荆山群野头组定国寺大理岩段；4—断层；5—石墨矿体图4 平度刘戈庄石墨矿矿体形态图

3 成矿规律

研究区内石墨矿床是含有机碳地层受区域变质作用形成的[11]，属于层控矿床，其控矿因素包括地层、构造、区域变质作用和混合岩化作用。

(1)矿体严格受控于地层。研究区内的石墨矿体全部赋存于古元古代荆山群陡崖组徐村段地层中，该段是荆山群原始沉积晚期形成的含有丰富有机碳的岩系段，为石墨矿的形成提供了物质来源[12]。其底板为古元古代荆山群野头组地层，顶板为古元古代荆山群陡崖组水桃林段地层，受地层控制显著，与围岩具有清晰的界线。常呈层状、似层状、透镜状、马鞍状等形态，其产状多与地层产状相一致。

(2)矿体多分布于褶皱构造的两翼和转折部位。研究区内褶皱、断裂构造发育，对石墨矿的赋存起到控制作用。褶皱构造能使得含矿层经历几次弯曲折叠，将同一含矿层折叠成2层或者更多层，厚度加大，同时使得本要向下延伸的含矿层，通过折叠使其再次向地表转移，矿床规模增大，例如刘戈庄矿区、西石岭矿区、刘家庄矿区。

(3)变质程度越高，矿石质量越好。变质作用会不断地影响和改造原岩，使其岩貌、成分、结构和构造发生改变，变质程度的强弱和叠加次数又与当时的地质环境密不可分。研究区内石墨矿的形成与区域变质作用关系密切，若没有变质作用就不会形成石墨矿，同时变质程度低了也不会形成石墨矿或优质晶质石墨矿。研究区大致经历了吕梁、四堡、晋宁、震旦4期的变质作用，变质程度达到了角闪麻粒岩相。

(4)混合岩化作用越强，石墨品质越高。 研究区内含石墨的岩系大多遭受了不同程度的混合岩化作用，其对区域变质作用阶段所形成的晶质石墨矿石进行一定改造，表现为局部重熔分异和重结晶作用。在重熔分异过程中，石英、长石等一些造岩矿物发生伟晶岩化，形成变斑晶和长英质脉体，为石墨重结晶提供了有利的条件，石墨鳞片会变得越来越粗大，从而使整个矿床的石墨粗鳞片比例大大提高[13]；在重结晶过程中，矿石中的石墨鳞片会粗化，石墨晶片成堆密集分布，变成斑杂状矿石，利于选矿[14]。

4 矿床成因

研究区石墨矿的形成与唐家庄-明村热背斜这种特殊的地质环境存在着密切的关系，在吕梁运动初期，热背斜形成之前，位于地壳17km以下的荆山群陡崖组徐村段地层已处于高温高压环境中，其原岩为一套富含碳泥质的砂岩或粉砂岩，在这有利的温压条件下，地层中细小的碳质颗粒聚集结晶成大的颗粒，大的颗粒再聚集结晶成片状形态，同时不断地清除杂质。在吕梁期之后，形成了唐家庄-明村热背斜，其后随着四堡、晋宁和震旦运动得到了极大的发展，而处于热背斜核部及周围的荆山群陡崖组徐村段地层又反复经历了上述大致相同的聚集、结晶、提纯的改造过程，最后富集、结晶成晶质石墨矿石，之后又遭受中等强度的混合岩化作用的改造，形成高质量、大晶片的石墨矿，所以矿床成因类型为沉积型区域变质晶质石墨矿床[15-19]。

5 找矿标志

(1)地层标志。区内石墨矿床受古元古代荆山群陡崖组徐村段地层控制，该层位是石墨矿找矿的地层标志；

(2)构造标志。区内褶皱构造对石墨矿的赋存起到控制作用，石墨矿体大多分布在褶皱构造的核部及两翼，褶皱构造是石墨矿找矿的构造标志；

(3)电法异常标志。由于石墨具有良好的导电性，所以各种电法异常是寻找石墨矿的物探标志[20]；

(4)岩石标志。石墨矿和各类含石墨片岩、变粒岩、片麻岩、麻粒岩、大理岩有关，它们是石墨矿找矿的直接岩石标志。

6 成矿要素

根据对区内石墨矿床地质特征、成矿规律及找矿标志的研究，总结了区内石墨矿的主要成矿要素为地层、构造、区域变质作用和混合岩化作用(表2)。

表2 研究区内石墨矿主要成矿要素

7 找矿靶区

根据地层、构造等成矿要素确定了铁岭庄、阎村2个找矿靶区。

铁岭庄：在铁岭庄和石柱洼分布有古元古代荆山群陡崖组徐村段地层，岩性为黑云变粒岩、石墨透辉变粒岩和黑云斜长片麻岩；发育有野猪庄同斜、石柱洼背斜、王格庄向斜、铁岭庄背斜，背斜的两翼或向斜轴部由陡崖组地层构成；发育有吕梁期和震旦期侵入岩；在铁岭庄背斜可见有多处石墨矿开采坑。

阎村：古元古代荆山群陡崖组徐村段地层分布于五甲埠以南和阎村以北之间，岩性为石墨黑云变粒岩、石墨透辉透闪变粒岩、石墨黑云斜长片麻岩；该区发育一短轴向斜构造，陡崖组地层组成向斜的核部；侵入岩不太发育，仅有少量的斜长角闪岩和伟晶岩脉；地表可见有多处石墨矿开采坑。

8 结论

山东省平度-莱西北部地区石墨矿床类型为沉积型区域变质晶质石墨矿床，赋矿层位为古元古代荆山群陡崖组徐村段，其经历了吕梁、四堡、晋宁、震旦4期的变质作用，变质程度达到了角闪麻粒岩相，又经中等强度的混合岩化作用的改造，形成高质量、大晶片的石墨矿。石墨矿体大多呈层状、似层状、透镜状等形态分布于褶皱构造的核部及两翼，矿石的自然类型主要为片麻岩型和变粒岩型，最常见的结构为鳞片花岗变晶结构，构造以片麻状为主，固定碳以晶质石墨的形态存在于矿石中，区内矿床品位变化不大。平度铁岭庄、阎村石墨找矿靶区应重点开展勘查工作。

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GeologicalCharacteristicsandProspectingTargetOptimizationofGraphiteDepositsinLaixi-northernPingduAerainShandongProvince

WANG Shuai，LIU Shumin，YU Yang，HAN Dong

(Qingdao Geo-engineering Exploration Institute，Shangdong Qingdao 266100, China)

Pingdu and Laixi are main areas of producing graphite ore in Shandong province. A large number of deposits with large scale and high quality have been found. In this paper, geological background of this area has been analyzed. Geological characteristics, such as shape, occurrence and ore quality of some large and medium size graphite deposits in Nanshu in Laixi city, Liugezhuang, LiuJiazhai, Liuhejia in Pingdu city have been summarized. Metallogenic geological conditions have been analyzed，and metallogenic regularity has been studied. It is regarded that graphite deposit in this area is formed by organic carbon in the strata in Xucun section in Douya formation of Paleoproterozoic Jingshan group after regional metamorphism. It is a kind of stratabound deposit. The ore controlling factors include strata, diagenesis, regional metamorphism and tectonics. Tielingzhuang and Yanzhuang prospecting target areas have been circled.

Pingdu-Northern Laixi area；graphite deposit；metallogenic regularity；prospecting mark；prospecting target area

2017-04-17；

2017-05-24；

王敏

山东地质勘查项目，山东省青岛市平度-莱西北部地区石墨矿远景地质调查及成矿预测，(鲁勘字[2003]68号)

王帅(1984—)，男，山东荣成人，工程师，主要从事地质勘查工作；E-mail:shiwuaier@126.com

P619.2

A

王帅，刘述敏，于洋，等.山东省平度-莱西北部地区石墨矿地质特征及找矿靶区优选[J].山东国土资源，2017,33(12)：30-36.WANG Shuai，LIU Shumin，YU Yang，etc.Geological Characteristics and Prospecting Target Optimization of Graphite Deposits in Laixi-northern Pingdu Aera in Shandong Province[J].Shandong Land and Resources, 2017,33(12)：30-36.