黑龍江省蘿北縣衛東石墨礦地質特征與找礦標志

江志明

（中國建筑材料工業地質勘查中心黑龍江總隊，黑龍江 哈爾濱 150040）

1 地質概況

衛東林場石墨礦位于黑龍江省蘿北縣環山鄉。大地構造位置位于天山—興蒙造山系(Ⅰ)佳木斯地塊(Ⅱ)太平溝—穆棱裂谷帶(Ⅲ)、太平溝裂谷(Ⅳ)四方山復式背斜中。構造環境：北端接太平溝復背斜，東側為黑龍江斷裂西側的中生代斷陷，西側為烏拉嘎—鶴崗中生代斷陷帶，南端為三江新斷陷的北西邊界。

區域出露地層單元有古元古界興東群大盤道組，中生界白堊系淘淇河組和松木河組，第四系松散沉積層，賦礦地層為興東群大盤道組。區域構造較發育，形變構造以褶皺為主，軸向北東，斷裂構造較發育。

該區域為黑龍江省著名晶質石墨礦集區，周邊還有大型石墨礦蘿北縣四方山林場東部石墨礦、蘿北縣云山石墨礦及廿里河林場、延軍農場、十七連石墨礦等多處礦產地。

2 礦區地質

2.1 地層

地層由古元古界興東群大盤道組(Pt1dP)及第四系沖洪積層組成。區內僅見中段和上段，是一套混合巖化較強烈的中—深區域變質地層。

(1) 大盤道組中段(Pt1dP2)：主要巖性為黑云斜長變粒巖、石墨石英片巖、含石墨石英片巖、石英片巖、云母等，在黑云斜長變粒巖中夾多層石墨石英片巖、含石墨石英片巖，是主要的賦礦層位。石墨礦體沿衛東河北東側呈層狀、似層狀、豆莢狀或透鏡狀北西—南東向展布，單斜狀產出。總體走向北西—南東，傾向10～72°，傾角12～65°。

(2) 大盤道組上段(Pt1dP3)：分布在礦區的南東角，由混合花崗巖組成，夾石墨石英片巖、含石墨石英片巖。與中段整合接觸。

(3) 第四系(Qh2)：主要見于衛東河上游溝谷中，由粘土、砂、礫及碎石等組成，厚度變化較大，溝谷厚度可達到3～10m，山坡或山脊厚度可達到0.5～3.5m。

2.2 構造

(1) 褶皺：礦區內形變構造以褶皺為主，出露的大盤道巖組為單斜巖層，傾向10～72°，傾角12～65°，是含石墨礦的主要層位。巖層呈層狀、似層狀、豆莢狀或透鏡狀平行排列，巖石具明顯的片理，東部巖層產狀局部發生變化，但總體仍為單斜構造。

(2) 斷層：主要發育在礦區南部，屬于區域性F4斷裂一部分，具有壓扭—逆沖的力學性質。F4斷裂區內出露長約2 150m，沿衛東河北西—南東延伸，走向上延伸出礦區，其斷裂是區內相對較新的斷裂，屬于區域性晚期壓扭性構造形跡。礦區內石墨礦體均位于F4斷層北部，該斷層對礦體破壞及礦石質量的影響較小。

2.3 侵入巖

礦區內侵入巖不發育，僅見有少量正長花崗巖脈(ξγ)和石英脈(q)。

3 礦體地質

3.1 礦體特征

3.1.1 礦帶總體特征

礦體賦存于古元古界興東巖群大盤道組(Pt1dP2)地層中。分布在08～50勘探線間，東部由于受到北東—南西韌性擠壓力的影響，含礦地層產狀局部發生變化。根據礦體分布情況，從北到南，從西到東共圈出5個礦帶，礦床地形地質圖如下。

黑龍江省蘿北縣衛東林場石墨礦床地形地質圖

礦帶內礦體長約258～963m，控制寬度在5.00～145.00m。礦體東部厚，埋藏淺，層位較穩定，礦體西部逐漸變窄，厚度變薄。礦體與圍巖(斜長變粒巖、混合花崗巖、石英片巖、云母石英片巖等)兩者界線較清楚。

在后期的構造運動中，因石墨礦體具有柔性特征，在應力作用下發生塑性變形并蠕動，導致石墨由壓力大處向壓力小處移動，造成了礦體局部變薄或加厚、呈現膨脹、收縮、殲滅再現、分支、復合的特征，礦體形態復雜。后期的構造變形愈強烈、壓力愈大，礦體形態愈復雜。

3.1.2 各礦帶特征

(1) Ⅰ礦帶：由一個礦體組成，礦體為分枝復合狀。分布于礦區北部，出露于第8、10、12、14、16、18、20、24勘探線，礦體長度963m，地表出露最寬39.4m，最窄8.7m，平均寬23.89m。深部鉆孔控制礦體傾向延伸120～150m。產狀：傾向28～70°，傾角35～65°。礦體頂底板巖石為斜長變粒巖。

礦體在深部仍有分枝復合現象出現，但與地表形態差別較大。礦石類型為單一含石墨的片巖型礦石。礦石品位15.24%～6.97%。加權平均品位為9.24%。

礦石塊段品位變化系數13%，礦石質量較穩定。厚度變化系數49%，礦體厚度變化屬于較穩定類型。

(2) Ⅱ號礦帶：由一個礦體組成，地表出露為三條礦體，呈豆莢狀、透鏡狀。分布于礦區西北部，見于第8、10、14、16勘探線，地表用探槽以100～200m線距控制礦體，深部少量鉆孔控制。達到了推斷的內蘊經濟資源量(3 3 3)網度要求，礦體長度531m，地表出露最寬70.8m，最窄22m，平均寬36.68m。深部鉆孔控制礦體傾向延伸150m。產狀：傾向20～68°，傾角30～50°。礦體頂底板巖石為斜長變粒巖。

礦體在地表和深部形態差別較大，在地表出露為三條礦體，深部又復合為一個礦體(10線)。在深部礦體形態呈分枝復合狀。礦石類型為單一的含石墨片巖型礦石。礦石品位13.42%～6.74%，加權平均品位為10.10%。

礦石塊段品位變化系數24%，礦石質量穩定。厚度變化系數63%，礦體厚度較穩定。

(3) Ⅲ號礦帶：由兩個礦體組成，編號為Ⅲ-1、Ⅲ-2，礦體為透鏡狀、分枝狀。分布于礦區中西部，見于第16、18、20勘探線。礦體長度258m，地表出露最寬28.00m，最窄8m，平均寬16.18m。深部鉆孔控制礦體傾向延伸118～140m。產狀：傾向40～45°，傾角12～45°。礦體頂底板巖石為斜長變粒巖。

礦體在地表和深部形態差別較大，在地表礦體有分枝現象，深部又復合為一個礦體(18線)。礦石類型為單一的含石墨的片巖型礦石。礦石品位18.92%～6.74%，加權平均品位為10.67%。

礦石品位變化系數27%～33%，礦石質量穩定。厚度變化系數22%～37%，礦體厚度在空間上穩定。

(4) Ⅳ號礦帶：由七個礦體組成，編號為Ⅳ-1～Ⅳ-7，礦體為分枝狀、層狀、分枝狀、分枝狀、似層狀、分枝狀、透鏡狀。分布于礦區中南部，見于第32、36、38、40、42、44、46、48、50勘探線。各礦體長度490～910m，地表出露最寬145.00m，最窄5.00m，平均寬50.00m。深部鉆孔控制礦體傾向延伸8～350m。礦帶產狀變化較大，不同的分支產狀變化明顯，傾向10～70°，傾角18～50°。礦體頂底板巖石為變粒巖、混合花崗巖。

礦體在地表和深部形態差別較大，在地表礦體有分枝現象，深部又復合為一個礦體(36線、40線、42線)。礦石類型為單一的含石墨的片巖型礦石。礦石品位18.14%～5.15%，加權平均品位為11.63%。

礦石品位變化系數7%～25%，礦石質量穩定。厚度變化系數3%～107%，說明Ⅳ號礦體厚度變化加大，屬于不穩定—穩定類型。

(5) Ⅴ號礦帶：由一個礦體組成，礦體為分枝狀。分布于礦區東南部，見于第32、36、40勘探線。礦體長540m，地表出露最寬86m，最窄13.2m，平均寬40.40m。深部鉆孔控制礦體傾向延伸182m。產狀：傾向28～50°，傾角38～50°。礦體頂板巖石為變粒巖。

礦體在地表和深部形態差別較大，在地表礦體有分枝現象，深部又復合為一個礦體(40線)。在深部礦體仍有分枝現象出現(32線)礦體形態變化不規則。礦石類型為單一的含石墨片巖型礦石。礦石品位15.33%～10.20%，加權平均品位為12.70%。

礦石品位變化系數8%，礦石質量穩定。厚度變化系數98%，礦體厚度變化大，屬于不穩定類型。

3.2 礦石質量

3.2.1 礦石結構、構造

礦石結構為鱗片狀結構，石墨呈鱗片狀集合體及單晶片狀產出，片徑長軸定向排列，001晶面平行層理，分布在石英、長石、云母等礦物晶粒間，片徑長軸為0.05～3mm。葉片狀結構，石墨呈葉片狀，片長0.01～1.5mm，常呈單個葉片分布于石英、長石等礦物晶粒間，部分組成團塊狀集合體，葉片常彎曲。

石墨礦石的構造主要是片狀構造。礦石中的片狀、葉片狀石墨、黑云母、白云母呈定向排列構成的片狀構造，石墨的含量一般在5%～15%。

3.2.2 礦石的礦物成分

礦物組成：經巖礦鑒定，礦石由石英、斜長石、角閃石、黑云母、白云石、綠簾石及石墨組成，礦石中石墨礦物含量在5%～25%。礦石X-光衍射分析，礦石的礦物組成由石英、堿性長石、斜長石、方解石、白云石、伊蒙混層、伊利石及石墨組成(7%～15%)。伊利石、蒙脫石為長石風化的產物。

石墨礦物特征：石墨肉眼見黑色，撓曲小鱗片狀，定向性不強。鏡下淺褐灰色，多色性不明顯，強非均質性，偏光色為煙草黃色。小鱗片狀，多為鱗片狀集合體，大致平行片理分布，少數呈浸染狀分布。石墨與脈石礦物的接觸界限一般較平直。

礦石中的脈石礦物：以石英、長石和云母為主。次要礦物有方解石、白云石、透閃石、矽線石，少量的電氣石、金紅石、榍石、磷灰石、鋯石、綠泥石、透輝石。

普查工作階段，采取20件光片樣，對石墨鱗片片度進行了測定，統計結果為：＜100目占31.61%。詳查工作階段采取166件光片樣，對石墨鱗片片度進行了測定，統計結果為：＜100目占54.47%。可以認為本礦石以小鱗片狀石墨為主。

3.2.3 礦石的化學成分

本次工作的5個礦帶，固定碳含量變化均屬均勻型，品位波動不大。

各礦帶中礦體加權品位變化在5.15%～18.92%。礦體加權平均品位11.48%。各礦帶沿傾斜方向，由地表至地下， 礦體風化礦較原生礦礦石品位有增加趨勢，提高幅度為42.98%～8.79%，平均提高27.99%。

3.2.4 礦石中伴生有益、有害組分特征

從詳查階段石墨礦石的145件組合樣品測試結果分析，按冶金保護渣對石墨質量要求，有益組分(%)為：SiO259.74；Al2O310.51；P2O50.20；V2O50.32；有害組分(%)為：TiO20.72；S 0.61。

3.3 礦石類型和品級

3.3.1 礦石自然類型

根據礦石的結構、構造和礦物的組合特點，礦區礦石自然類型為石墨片巖型礦石。該類型主要包括石墨石英片巖、含石墨石英片巖兩種自然類型。

3.3.2 礦石工業類型

上述各自然類型中的礦石礦物為單一的晶質石墨，礦石的組分變化對礦石加工技術、選礦工藝流程等影響較小。因此，本區的石墨礦石均屬同種工業類型即鱗片狀晶質石墨礦石(礦床)。

3.3.3 礦石品級

實驗室浮選試驗和酸處理探索試驗表明，該石墨礦石墨鱗片較小，因此在選礦過程中磨礦和浮選段數多，浮選流程較長，通過浮選制備了品位達到90%以上的石墨產品，與石墨產品中—高碳石墨(80%≤C≤95%)標準相符，屬中—高碳石墨。

4 礦床成因及找礦標志

4.1 礦床成因

礦體賦存于古元古界興東群大盤道組變質巖中，以多層礦石構成規模超大型的礦床。礦體主要受地層巖性控制，固定碳品位較穩定。原巖建造為粘土巖—中基性火山碎屑—碳酸鹽巖建造，其形成環境為淺海環境。通過對比該石墨礦與雞西柳毛石墨礦在成礦時代、賦礦層位及古地理環境方面具有相似性，據李光輝等[1]研究，柳毛石墨礦碳來源于生物有機質，可推定為蘿北衛東石墨礦的碳質來源為生物有機質。

早元古代遭受區域變質作用及混合巖化作用，原巖經變質作用形成片巖、變粒巖及大理巖等。同時，原巖中的碳質經變質作用富集、集中、結晶形成石墨礦，礦床石墨含量及分布，基本上受沉積因素控制。混合巖化作用對礦體的影響表現在兩個方面：一方面促使礦化富集；另一方面破壞其完整性。成礦時代為古元古代，礦床為區域變質型礦床。

多階段性的沉積旋回，多層的碳質富集，經區域變質作用，形成了多層的復礦層，礦床具層控特征。

4.2 找礦標志

(1) 地層標志：古元古界興東群大盤道巖組地層分布區，是尋找晶質石墨礦的重要標志。

(2) 巖性標志：石墨本身特點易于鑒別，包括各類含石墨片巖。大理巖也具有重要的指示作用，其源于石墨的原巖建造中的碳酸鹽經區域變質作用變質為大理巖。大盤道組的大理巖在空間上往往構成石墨礦的頂底板或夾層，在空間上關系密切。

(3) 各種電法異常區：石墨具有較好的導電性，礦(化)體與圍巖的電性差異，低阻高極化異常對石墨礦的找礦工作提供了參考指示。自電異常強度在一定程度上反映出石墨的含量。

(4) 地貌特征：富含石墨的片巖暴露地表后易于風化，在地貌上表現為渾圓狀相對的負地形。這也為礦區內尋找石墨礦體提供了參考。