黑龙江省萝北县卫东石墨矿地质特征与找矿标志

江志明

（中国建筑材料工业地质勘查中心黑龙江总队，黑龙江 哈尔滨 150040）

1 地质概况

卫东林场石墨矿位于黑龙江省萝北县环山乡。大地构造位置位于天山—兴蒙造山系(Ⅰ)佳木斯地块(Ⅱ)太平沟—穆棱裂谷带(Ⅲ)、太平沟裂谷(Ⅳ)四方山复式背斜中。构造环境：北端接太平沟复背斜，东侧为黑龙江断裂西侧的中生代断陷，西侧为乌拉嘎—鹤岗中生代断陷带，南端为三江新断陷的北西边界。

区域出露地层单元有古元古界兴东群大盘道组，中生界白垩系淘淇河组和松木河组，第四系松散沉积层，赋矿地层为兴东群大盘道组。区域构造较发育，形变构造以褶皱为主，轴向北东，断裂构造较发育。

该区域为黑龙江省著名晶质石墨矿集区，周边还有大型石墨矿萝北县四方山林场东部石墨矿、萝北县云山石墨矿及廿里河林场、延军农场、十七连石墨矿等多处矿产地。

2 矿区地质

2.1 地层

地层由古元古界兴东群大盘道组(Pt1dP)及第四系冲洪积层组成。区内仅见中段和上段，是一套混合岩化较强烈的中—深区域变质地层。

(1) 大盘道组中段(Pt1dP2)：主要岩性为黑云斜长变粒岩、石墨石英片岩、含石墨石英片岩、石英片岩、云母等，在黑云斜长变粒岩中夹多层石墨石英片岩、含石墨石英片岩，是主要的赋矿层位。石墨矿体沿卫东河北东侧呈层状、似层状、豆荚状或透镜状北西—南东向展布，单斜状产出。总体走向北西—南东，倾向10～72°，倾角12～65°。

(2) 大盘道组上段(Pt1dP3)：分布在矿区的南东角，由混合花岗岩组成，夹石墨石英片岩、含石墨石英片岩。与中段整合接触。

(3) 第四系(Qh2)：主要见于卫东河上游沟谷中，由粘土、砂、砾及碎石等组成，厚度变化较大，沟谷厚度可达到3～10m，山坡或山脊厚度可达到0.5～3.5m。

2.2 构造

(1) 褶皱：矿区内形变构造以褶皱为主，出露的大盘道岩组为单斜岩层，倾向10～72°，倾角12～65°，是含石墨矿的主要层位。岩层呈层状、似层状、豆荚状或透镜状平行排列，岩石具明显的片理，东部岩层产状局部发生变化，但总体仍为单斜构造。

(2) 断层：主要发育在矿区南部，属于区域性F4断裂一部分，具有压扭—逆冲的力学性质。F4断裂区内出露长约2 150m，沿卫东河北西—南东延伸，走向上延伸出矿区，其断裂是区内相对较新的断裂，属于区域性晚期压扭性构造形迹。矿区内石墨矿体均位于F4断层北部，该断层对矿体破坏及矿石质量的影响较小。

2.3 侵入岩

矿区内侵入岩不发育，仅见有少量正长花岗岩脉(ξγ)和石英脉(q)。

3 矿体地质

3.1 矿体特征

3.1.1 矿带总体特征

矿体赋存于古元古界兴东岩群大盘道组(Pt1dP2)地层中。分布在08～50勘探线间，东部由于受到北东—南西韧性挤压力的影响，含矿地层产状局部发生变化。根据矿体分布情况，从北到南，从西到东共圈出5个矿带，矿床地形地质图如下。

黑龙江省萝北县卫东林场石墨矿床地形地质图

矿带内矿体长约258～963m，控制宽度在5.00～145.00m。矿体东部厚，埋藏浅，层位较稳定，矿体西部逐渐变窄，厚度变薄。矿体与围岩(斜长变粒岩、混合花岗岩、石英片岩、云母石英片岩等)两者界线较清楚。

在后期的构造运动中，因石墨矿体具有柔性特征，在应力作用下发生塑性变形并蠕动，导致石墨由压力大处向压力小处移动，造成了矿体局部变薄或加厚、呈现膨胀、收缩、歼灭再现、分支、复合的特征，矿体形态复杂。后期的构造变形愈强烈、压力愈大，矿体形态愈复杂。

3.1.2 各矿带特征

(1) Ⅰ矿带：由一个矿体组成，矿体为分枝复合状。分布于矿区北部，出露于第8、10、12、14、16、18、20、24勘探线，矿体长度963m，地表出露最宽39.4m，最窄8.7m，平均宽23.89m。深部钻孔控制矿体倾向延伸120～150m。产状：倾向28～70°，倾角35～65°。矿体顶底板岩石为斜长变粒岩。

矿体在深部仍有分枝复合现象出现，但与地表形态差别较大。矿石类型为单一含石墨的片岩型矿石。矿石品位15.24%～6.97%。加权平均品位为9.24%。

矿石块段品位变化系数13%，矿石质量较稳定。厚度变化系数49%，矿体厚度变化属于较稳定类型。

(2) Ⅱ号矿带：由一个矿体组成，地表出露为三条矿体，呈豆荚状、透镜状。分布于矿区西北部，见于第8、10、14、16勘探线，地表用探槽以100～200m线距控制矿体，深部少量钻孔控制。达到了推断的内蕴经济资源量(3 3 3)网度要求，矿体长度531m，地表出露最宽70.8m，最窄22m，平均宽36.68m。深部钻孔控制矿体倾向延伸150m。产状：倾向20～68°，倾角30～50°。矿体顶底板岩石为斜长变粒岩。

矿体在地表和深部形态差别较大，在地表出露为三条矿体，深部又复合为一个矿体(10线)。在深部矿体形态呈分枝复合状。矿石类型为单一的含石墨片岩型矿石。矿石品位13.42%～6.74%，加权平均品位为10.10%。

矿石块段品位变化系数24%，矿石质量稳定。厚度变化系数63%，矿体厚度较稳定。

(3) Ⅲ号矿带：由两个矿体组成，编号为Ⅲ-1、Ⅲ-2，矿体为透镜状、分枝状。分布于矿区中西部，见于第16、18、20勘探线。矿体长度258m，地表出露最宽28.00m，最窄8m，平均宽16.18m。深部钻孔控制矿体倾向延伸118～140m。产状：倾向40～45°，倾角12～45°。矿体顶底板岩石为斜长变粒岩。

矿体在地表和深部形态差别较大，在地表矿体有分枝现象，深部又复合为一个矿体(18线)。矿石类型为单一的含石墨的片岩型矿石。矿石品位18.92%～6.74%，加权平均品位为10.67%。

矿石品位变化系数27%～33%，矿石质量稳定。厚度变化系数22%～37%，矿体厚度在空间上稳定。

(4) Ⅳ号矿带：由七个矿体组成，编号为Ⅳ-1～Ⅳ-7，矿体为分枝状、层状、分枝状、分枝状、似层状、分枝状、透镜状。分布于矿区中南部，见于第32、36、38、40、42、44、46、48、50勘探线。各矿体长度490～910m，地表出露最宽145.00m，最窄5.00m，平均宽50.00m。深部钻孔控制矿体倾向延伸8～350m。矿带产状变化较大，不同的分支产状变化明显，倾向10～70°，倾角18～50°。矿体顶底板岩石为变粒岩、混合花岗岩。

矿体在地表和深部形态差别较大，在地表矿体有分枝现象，深部又复合为一个矿体(36线、40线、42线)。矿石类型为单一的含石墨的片岩型矿石。矿石品位18.14%～5.15%，加权平均品位为11.63%。

矿石品位变化系数7%～25%，矿石质量稳定。厚度变化系数3%～107%，说明Ⅳ号矿体厚度变化加大，属于不稳定—稳定类型。

(5) Ⅴ号矿带：由一个矿体组成，矿体为分枝状。分布于矿区东南部，见于第32、36、40勘探线。矿体长540m，地表出露最宽86m，最窄13.2m，平均宽40.40m。深部钻孔控制矿体倾向延伸182m。产状：倾向28～50°，倾角38～50°。矿体顶板岩石为变粒岩。

矿体在地表和深部形态差别较大，在地表矿体有分枝现象，深部又复合为一个矿体(40线)。在深部矿体仍有分枝现象出现(32线)矿体形态变化不规则。矿石类型为单一的含石墨片岩型矿石。矿石品位15.33%～10.20%，加权平均品位为12.70%。

矿石品位变化系数8%，矿石质量稳定。厚度变化系数98%，矿体厚度变化大，属于不稳定类型。

3.2 矿石质量

3.2.1 矿石结构、构造

矿石结构为鳞片状结构，石墨呈鳞片状集合体及单晶片状产出，片径长轴定向排列，001晶面平行层理，分布在石英、长石、云母等矿物晶粒间，片径长轴为0.05～3mm。叶片状结构，石墨呈叶片状，片长0.01～1.5mm，常呈单个叶片分布于石英、长石等矿物晶粒间，部分组成团块状集合体，叶片常弯曲。

石墨矿石的构造主要是片状构造。矿石中的片状、叶片状石墨、黑云母、白云母呈定向排列构成的片状构造，石墨的含量一般在5%～15%。

3.2.2 矿石的矿物成分

矿物组成：经岩矿鉴定，矿石由石英、斜长石、角闪石、黑云母、白云石、绿帘石及石墨组成，矿石中石墨矿物含量在5%～25%。矿石X-光衍射分析，矿石的矿物组成由石英、碱性长石、斜长石、方解石、白云石、伊蒙混层、伊利石及石墨组成(7%～15%)。伊利石、蒙脱石为长石风化的产物。

石墨矿物特征：石墨肉眼见黑色，挠曲小鳞片状，定向性不强。镜下浅褐灰色，多色性不明显，强非均质性，偏光色为烟草黄色。小鳞片状，多为鳞片状集合体，大致平行片理分布，少数呈浸染状分布。石墨与脉石矿物的接触界限一般较平直。

矿石中的脉石矿物：以石英、长石和云母为主。次要矿物有方解石、白云石、透闪石、矽线石，少量的电气石、金红石、榍石、磷灰石、锆石、绿泥石、透辉石。

普查工作阶段，采取20件光片样，对石墨鳞片片度进行了测定，统计结果为：＜100目占31.61%。详查工作阶段采取166件光片样，对石墨鳞片片度进行了测定，统计结果为：＜100目占54.47%。可以认为本矿石以小鳞片状石墨为主。

3.2.3 矿石的化学成分

本次工作的5个矿带，固定碳含量变化均属均匀型，品位波动不大。

各矿带中矿体加权品位变化在5.15%～18.92%。矿体加权平均品位11.48%。各矿带沿倾斜方向，由地表至地下， 矿体风化矿较原生矿矿石品位有增加趋势，提高幅度为42.98%～8.79%，平均提高27.99%。

3.2.4 矿石中伴生有益、有害组分特征

从详查阶段石墨矿石的145件组合样品测试结果分析，按冶金保护渣对石墨质量要求，有益组分(%)为：SiO259.74；Al2O310.51；P2O50.20；V2O50.32；有害组分(%)为：TiO20.72；S 0.61。

3.3 矿石类型和品级

3.3.1 矿石自然类型

根据矿石的结构、构造和矿物的组合特点，矿区矿石自然类型为石墨片岩型矿石。该类型主要包括石墨石英片岩、含石墨石英片岩两种自然类型。

3.3.2 矿石工业类型

上述各自然类型中的矿石矿物为单一的晶质石墨，矿石的组分变化对矿石加工技术、选矿工艺流程等影响较小。因此，本区的石墨矿石均属同种工业类型即鳞片状晶质石墨矿石(矿床)。

3.3.3 矿石品级

实验室浮选试验和酸处理探索试验表明，该石墨矿石墨鳞片较小，因此在选矿过程中磨矿和浮选段数多，浮选流程较长，通过浮选制备了品位达到90%以上的石墨产品，与石墨产品中—高碳石墨(80%≤C≤95%)标准相符，属中—高碳石墨。

4 矿床成因及找矿标志

4.1 矿床成因

矿体赋存于古元古界兴东群大盘道组变质岩中，以多层矿石构成规模超大型的矿床。矿体主要受地层岩性控制，固定碳品位较稳定。原岩建造为粘土岩—中基性火山碎屑—碳酸盐岩建造，其形成环境为浅海环境。通过对比该石墨矿与鸡西柳毛石墨矿在成矿时代、赋矿层位及古地理环境方面具有相似性，据李光辉等[1]研究，柳毛石墨矿碳来源于生物有机质，可推定为萝北卫东石墨矿的碳质来源为生物有机质。

早元古代遭受区域变质作用及混合岩化作用，原岩经变质作用形成片岩、变粒岩及大理岩等。同时，原岩中的碳质经变质作用富集、集中、结晶形成石墨矿，矿床石墨含量及分布，基本上受沉积因素控制。混合岩化作用对矿体的影响表现在两个方面：一方面促使矿化富集；另一方面破坏其完整性。成矿时代为古元古代，矿床为区域变质型矿床。

多阶段性的沉积旋回，多层的碳质富集，经区域变质作用，形成了多层的复矿层，矿床具层控特征。

4.2 找矿标志

(1) 地层标志：古元古界兴东群大盘道岩组地层分布区，是寻找晶质石墨矿的重要标志。

(2) 岩性标志：石墨本身特点易于鉴别，包括各类含石墨片岩。大理岩也具有重要的指示作用，其源于石墨的原岩建造中的碳酸盐经区域变质作用变质为大理岩。大盘道组的大理岩在空间上往往构成石墨矿的顶底板或夹层，在空间上关系密切。

(3) 各种电法异常区：石墨具有较好的导电性，矿(化)体与围岩的电性差异，低阻高极化异常对石墨矿的找矿工作提供了参考指示。自电异常强度在一定程度上反映出石墨的含量。

(4) 地貌特征：富含石墨的片岩暴露地表后易于风化，在地貌上表现为浑圆状相对的负地形。这也为矿区内寻找石墨矿体提供了参考。