吉林省集安市馬蹄溝晶質石墨礦地質特征及找礦標志

李先先，沈濟篷，趙久悅

吉林省第四地質調查所，吉林 通化 134000

0 引言

晶質石墨是《全國礦產資源規劃(2016—2020年)》中確定的國家24種戰略性礦產之一。石墨由于特殊的結構而具有耐高溫性、抗熱震性、導電性、潤滑性、化學穩定性以及可塑性等眾多特性，廣泛的應用在冶金、機械、化學、電氣等眾多工業領域中[1]。為加快推進吉林省內戰略性礦產資源勘查，2017年吉林省地礦局安排了局重點項目“吉林省集安市財源鄉馬蹄溝一帶銅鈷鎳礦普查”，由吉林省第四地質調查所承擔。工作中在馬蹄溝地區發現了晶質石墨礦，圈定了礦體并對礦床成因進行了初步研究。

1 區域地質背景

研究區地理位置位于集安市302°方向50 km，行政區屬吉林省集安市財源鄉。大地構造位置處于塔里木—中朝準地臺區(Ⅰ級)、中朝準地臺(亞Ⅰ級)、遼東臺隆(Ⅱ級)、太子河—渾江陷褶斷束(Ⅲ級)、清河臺穹(Ⅳ級)西南端。

區域出露地層有古元古界集安群、中生界侏羅系及新生界第四系。

區域上古元古界集安群變質巖系包含北北西向、北西西向和北東向的三期疊加變形。由于本次區域范圍小，只能見到二、三期變形所形成的褶皺構造,有蝦蠓溝—泉眼溝疊加褶皺、王家街—三半江向斜構造和靳家爐溝向斜構造。區內斷裂構造十分發育，主要有北東向、近東西向及北西向三組，其中以北東向斷裂構造最為發育(1)王顯武，韓 雪，王福潤，等.1/5萬區域地質調查報告(地質礦產部分)(大泉源、頭道崴子、霸王朝、清河、二棚甸子、花甸子等幅)[R].1988.。

區域巖漿巖較發育。侵入巖主要有古—中元古代侵入體、印支—燕山期侵入體，另有燕山—喜山期形成的各類脈巖。古—中元古代侵入巖以山城子巖體和雙岔巖體為代表，主要為斜長花崗巖及巨斑狀花崗巖。印支—燕山期侵入巖為復興屯黑云母閃長巖體、南岔斑狀花崗巖體及燕山期角閃鉀長花崗巖體。區內脈巖種類繁多，從基性到酸性勻有出露。各類脈巖與斷裂構造關系密切，多呈北東、北北東向延伸，長度及寬度不等。由于年代資料少，時代歸屬不易確定，主要有金伯利巖、輝綠巖、閃長巖、閃長玢巖、鈉長斑巖、斑狀花崗巖等。

2 礦區地質特征

2.1 地層

研究區位于吉林省集安市財源鄉霸王朝村馬蹄溝兩側，地層簡單，主要出露集安群螞蟻河組、荒岔溝組、大東岔組。

螞蟻河組(Pt1jm)：分布于普查區西北角及中部，出露面積約1 km2，占全區面積10.6%。總體上呈北東向展布。該組巖性主要為變粒巖、淺粒巖、斜長角閃巖及蛇紋石化大理巖。與上覆荒岔溝組呈整合接觸。

荒岔溝組(Pt1jh)：分布于普查區中東部及南部，出露面積2.5 km2，占全區面積26.5%。總體上呈北東向展布。該組巖性主要為含墨變粒巖、含墨淺粒巖及斜長角閃巖、含墨大理巖。含墨變粒巖、含墨淺粒巖中石墨含量高時富集形成晶質石墨礦。與上覆大東岔組呈整合接觸。

大東岔組(Pt1jd)：分布于普查區馬蹄村一帶，出露面積約0.13 km2,占全區面積1.4%。主要巖性為黑云斜長片麻巖(圖1)。

圖1 吉林省集安市馬蹄溝一帶區域地質簡圖Fig.1 Regional geological map of Matigou area, Ji’an City, Jilin Province

2.2 構造

區內斷裂構造主要有北東向、近南北向兩組。北東向斷裂構造在區內具有一定規模的有F101、F102斷層。F101斷層位于普查區中部，南西端被第四系覆蓋，北東端延伸至區外，是區內規模最大的斷裂構造，切割了荒岔溝組和大東岔組。斷層走向北東，傾向南東，傾角、斷距不清。斷層性質為逆掩斷層；F102斷層位于區中南部，北東端被第四系覆蓋，南西端延伸至區外，切割了荒岔溝組和大東岔組。斷層走向北東，傾向、傾角不詳。斷層性質不明。近南北向斷裂構造在區內有F201斷層，分布在普查區中北部，斷層走向近南北，傾向、傾角不詳。斷層性質不明。

2.3 巖漿巖

區內偶有巖漿巖出露，主要為花崗巖。花崗巖出露面積0.05 km2，呈灰白色，中粗粒結構，塊狀構造。主要由石英、長石及少量磁鐵礦組成。石英：無色透明，他形粒狀，不規則狀，粒度2～5 mm，質量分數45%～50%；長石:灰白色，半自形板狀，粒度2～7 mm，質量分數45%～50%；磁鐵礦：黑色，呈粒狀，粒度0.5～1.5 mm，質量分數2%～3%。角閃石巖呈脈狀產出，長70 m，寬1 m，沿裂隙充填。由于無年代資料，時代歸屬不易確定。

3 礦床地質特征

3.1 礦體地質特征

本區共發現5條晶質石墨礦體，礦體賦存于集安群荒岔溝組含墨黑云變粒巖和含墨淺粒巖中。礦體形態簡單，呈似層狀產出，產狀穩定。有用組分分布均勻—較均勻，厚度穩定程度為較穩定—不穩定。礦體及其附近構造簡單。礦體以地表出露型為主，個別為隱伏型。

主要礦體特征：2號礦體地表沿走向控制工程間距為86～390 m，深部沿走向控制工程間距為128～217 m，沿傾向控制工程間距為180～355 m。礦體走向最大長1 240 m，傾向最大斷續延深505 m，賦存標高479～116 m，埋藏深度0～344 m。礦體形態較簡單，呈似層狀，間有夾石，膨大縮小可見，總體呈一軸向北東開闊的向斜。北西翼(2勘查線以東)走向10°～76°，傾向南東東—南南東，傾角20°～61°。核部仰起端為礦體的膨大部位。南西翼(1勘查線以南)礦體呈北北西至南南東走向，礦體傾向北北東—南東東，傾角25°～50°。礦體最大厚度48.84 m，最小厚度0.94 m，平均厚度7.27 m。固定碳品位 4.46%～2.12%，平均品位3.20% 。

3.2 礦石質量特征

(1)礦石結構構造：礦石中的主要結構類型為粒狀變晶結構，單質礦物石墨在礦石中多呈此結構分布。局部見包含結構，少量石墨晶體中有金屬礦物及非金屬礦物。浸染狀—稀疏浸染狀構造是礦石中的主要構造類型，單質礦物石墨或集合體多呈稀疏星散狀均勻分布。條帶狀構造：單質礦物石墨或集合體在礦石中沿層理呈條帶狀分布；條紋狀構造：單質礦物石墨或集合體在礦石中集合體常組成條紋狀或團狀分布(圖2、圖3)。

(2)礦石類型：礦石自然類型為含石墨變粒巖型礦石。

圖2 石墨黑云變粒巖鏡下粒狀變晶結構Fig.2 Granular texture of graphite biotite granalite under microscope

圖3 片狀石墨Fig.3 Flake graphite

4 礦床成因

賦存于古元古界集安群荒岔溝組的晶質石墨與硼鐵建造、含磷透輝石建造、鈾-稀土建造等，其中相應礦床均屬于海底火山噴發沉積變質、巖漿熱液作用的層控礦床。

晶質石墨礦床的碳質應主要來源于沉積巖中的有機物，但也可能在特殊條件下(如海底火山活動中的二氧化碳及鈣質熱液活動)由碳酸鹽分解出CO2的可能性(1)張承澤，金 鍵，等.吉林通化縣三半江晶質石墨礦床3、4號礦體勘探地質報告[R].1989.。

區域變質作用和重熔改造型的巖漿熱液活動是晶質石墨礦的重要形成因素。

因此該礦床的成因類型屬沉積變質型晶質石墨礦床。

5 找礦標志

礦體主要賦存在集安群荒岔溝組，含墨黑云變粒巖、含墨變粒巖、含墨透輝變粒巖是尋找晶質石墨礦的直接找礦標志(2)李鑄泰，王立安，等. 吉林省集安市雙興晶質石墨礦Ⅰ-1、Ⅱ號礦體深部及外圍祥查報[R].2015.。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標志。該區中低阻高極化率地質體是間接找礦標志。