集安市復興屯—金廠溝一帶晶質石墨礦地質特征及找礦標志

郭彥龍，沈濟篷，焦興來，郭 超，李丹平

1.吉林省第四地質調查所,吉林 通化 134001；2. 吉林省第三地質調查所,吉林 四平136000

0 前言

隨著現代科學技術和工業的發展，石墨的應用領域還在不斷拓寬，已成為高科技領域中新型復合材料的重要原料，在國民經濟中具有重要的作用。隨著國家新能源、新材料政策的逐步完善，石墨被市場人士視為即將步稀土后塵，成為國家戰略資源。集安市復興屯—金廠溝一帶晶質石墨礦礦體規模大，礦石質量好，開采技術條件優越，礦石可選性能好。造均很發育，巖漿巖以燕山運動早期形成的巖漿巖為主，呈巖體、巖株及脈狀產出（圖1）。

2 礦區地質特征

1 區域地質慨況

礦床大地構造位置屬中朝準地臺（Ⅰ），遼東臺隆（Ⅱ），太子河—渾江陷褶斷束（Ⅲ）的清河臺穹（Ⅳ）。屬早元古宙拗拉槽建造。

出露地層以古元古界集安群為主，其中分布面積最廣且與成礦關系最密切的地層為集安群荒岔溝組，屬一套含墨巖的變質巖系。褶皺構造及斷裂構

2.1 地層

礦區出露地層主要為古元古界集安群螞蟻河組、荒岔溝組、大東岔組以及侏羅系果松組。由老到新敘述如下：

（1）古元古界集安群，自下而上分為螞蟻河組、荒岔溝組、大東岔組。

螞蟻河組：出露面積較小，該組為一套含硼巖系，僅出露二個巖性段。下段為肉紅色均質混合巖、混合花崗巖夾黑云變（淺）粒巖、斜長角閃巖殘留體。頂部夾含硼蛇紋巖、含蛇紋石化大理巖；中段為肉紅色均質混合巖夾黑云母變（淺）粒巖、電氣石變粒巖，斜長角閃巖、含硼蛇紋大理巖、含硼蛇紋石化大理巖。

圖 1 集安市復興屯—金廠溝一帶晶質石墨礦地質圖Fig.1 Geological map of crystalline graphite deposit in Fuxingtun-Jinchanggou area of Ji'an City

荒岔溝組：大面積出露，該組為一套含墨巖系，分三個巖性段。下段為石墨變粒巖、含榴石墨黑云變粒巖、石墨透閃透輝變粒巖及斜長角閃巖；中段為含墨大理巖、金云橄欖大理巖夾斜長角閃巖；上段為石墨黑云變（淺）粒巖、含墨透閃透輝變粒巖及斜長角閃巖。

大東岔組：出露面積較小，該組屬富鋁巖系。巖性主要為含榴矽線堇青黑云斜長片麻巖、含墨黑云變粒巖、石英巖等。

（2）中生界中生界侏羅系果松組，零星出露，巖性主要為安山巖、玄武巖、凝灰巖、火山角礫巖等。

2.2 構造

礦區位于蝦蠓溝—復興屯—四道陽岔復式背斜南東傾末端，局部亦呈現次一級復式褶皺構造。斷裂構造主要為近東西向和北東向兩組斷裂構造。近東西向斷裂構造為一組低傾角的逆掩斷層，北東向斷裂構造為一組陡傾斜的逆沖斷層，北西向斷裂構造早于北東向構造。

2.3 侵入巖

主要為早元古代斜長花崗巖、巨斑狀花崗巖及燕山運動早期形成的石英閃長巖、花崗斑巖為主，呈巖體、巖株及脈狀產出，另有中生代以來侵入的閃長巖等脈巖多沿北東向斷裂構造充填。

3 礦床地質特征

3.1 礦體地質特征

礦體賦存于集安群荒岔溝組下段石墨黑云變粒巖和石墨透輝變粒巖中，總體呈層狀、似層狀，北東向展布。礦區內現已控制2條礦體。

①號晶質石墨礦體：礦體呈層狀，走向70°～80°，傾向340°～350°，傾角10°～20°。控制礦體長1 000 m,斜深大于150 m。礦體厚度2.26～52.10 m，平均厚度15.82 m；固定碳質量分數2.51%～4.61%,平均質量分數3.17%。

②號礦體：礦體呈層狀，走向70°～80°，傾向340°～350°，傾角10°～20°。控制礦體長450 m，斜深150 m左右，礦體平均厚度6.75 m，固定碳平均質量分數3.53%。

3.2 礦石質量和類型

礦石以風化礦石為主、固定碳含量較低、可選性好的晶質（鱗片狀）石墨礦石。

3.2.1 礦石礦物成分及其組構

礦石礦物為晶質石墨，質量分數1%～10%，并以3%～5%為主。石墨呈片狀晶體，葉片狀晶體，部分是長條狀，少數具彎曲狀，粒度0.02 mm×0.15 mm ～ 0.03 mm×0.50 mm，0.10 mm×0.50 mm～0.05 mm×1.20 mm。反射色呈灰帶淺棕色調，反色力Ⅳ級，低硬度，強非均質性，總體顯定向分布特點。脈石礦物為長石、石英、黑云母透輝石、褐鐵礦、黃鐵礦、毒砂、黃銅礦等。伴生礦物黑云母為有害礦物。

礦石自然類型為石墨黑云變粒巖、石墨透輝變粒巖、石墨變粒巖型，石墨礦體厚度與三類巖石厚度成正比關系。礦石為自形片狀—葉片狀結構及粒狀結構；層狀、星散浸染狀、塊狀構造。

3.2.2 礦石化學成分

礦石化學成分見表1、2。

3.3 礦體圍巖和夾石

3.3.1 含礦層

（1）含石墨透輝黑云變粒巖:灰綠色，鱗片狀變晶結構，塊狀構造，礦物成分斜長石40%，透輝石30%～40%，石墨3%～10%，透閃石、黃鐵礦、石英等，該類巖石石墨質量分數較高時即為礦石。

（2）含石墨黑云變粒巖:深灰色，鱗片狀變晶結構，塊狀構造，礦物成分：黑云母10%、斜長石55%～60%、石英20%、石墨1%～5%。黃鐵礦、毒砂、黃銅礦等少量，該類巖石石墨質量分數較高時即為礦石。

（3）石墨變粒巖:灰色、鱗片狀變晶結構， 塊狀構造。礦物成分：斜長石（60%）、石英25%、石墨5%～10%、黃鐵礦、毒砂等，該類巖石多為礦石。

礦體近礦圍巖及其夾石均為含石墨黑云變粒巖，與礦體界線不清，不易辨認。

3.3.2 礦體圍巖與夾石

含礦層與圍巖間界線較易辨認的圍巖巖石為混合花崗巖和斜長角閃巖，這類巖石與含礦層界線明顯，也不是主要近礦圍巖，對礦石質量無大影響。

4 礦床成因類型及找礦標志

4.1 礦床成因

礦床賦存于集安群內，屬區域變質型石墨礦床。據現有資料分析認為，晶質石墨的碳質主要來源于沉積巖中的有機物，有機質是隨含泥的鈣鎂質同生沉積的，并形成富含有機質巖石，為晶質石墨礦床的形成奠定了物質基礎。區域變質的持續作用，使得溫度、壓力、應力不斷增大，變質作用不斷加強，碳質也由土狀過度為結晶鱗片狀。混合巖化作用使石墨發生重結晶，并形成大鱗片。古元古界集安巖群為一套含石墨硅質富鎂的火山-沉積建造，其中荒岔溝巖組為一套海相碎屑巖-火山巖-碳酸鹽沉積建造，原巖碳質質量分數較高，為石墨礦床的形成提供了物質來源，該區中深程度的區域變質作用使碳質結晶為鱗片狀，混合巖化的廣泛發育，但又不太強烈，使石墨重結晶形成大鱗片，提高了工業價值。

表 1 礦石組合分析結果表Table 1 The analysis results of ore combination%

表 2 礦石化學全分析結果表Table 2 Complete chemical analysis results of ore%

4.2 主要找礦標志

（1）集安群地層含墨建造是尋找晶質石墨礦的直接找礦層位標志。

（2）集安群荒岔溝組晶質石墨變粒巖是主要直接找礦巖性標志。

（3）地表風化的砂土中富含晶質石墨的鱗片現象也是直接找礦礦物標志。

（4）物探方法中低電阻高極化率地質體是晶質石墨礦間接找礦物性標志。

[1] 吉林省第四地質調查所.吉林省集安市財源鎮小黑窩子—報馬川晶質石墨礦詳查報告[R].2006.

[2] 張 強，劉 帥.吉林省集安地區晶質石墨礦床地質特征及找礦標志[J].吉林地質，2014，32（3）.

[3] 吳彥嶺，解立發，等.集安市泉眼晶質石墨地質特征及找礦方向[J]. 吉林地質，2011，29（3）.