吉林省汪清县天桥岭鹿圈子石墨矿矿床地质特征及成因浅析

马骏驰

（中国建筑材料工业地质勘查中心吉林总队，吉林 长春 130033）

【矿产资源】

吉林省汪清县天桥岭鹿圈子石墨矿矿床地质特征及成因浅析

马骏驰

（中国建筑材料工业地质勘查中心吉林总队，吉林 长春 130033）

本文系统论述了吉林省汪清县天桥岭鹿圈子石墨矿矿床地质特征，矿组(体)呈层状赋存于上三叠统马鹿沟组上段凝灰质板岩、碳质板岩层中，矿石类型为隐晶质石墨，矿床成因为内陆山间湖泊—沼泽相沉积，后经变质作用而成。

石墨矿；地质特征；成因；汪清县

吉林省汪清县天桥岭鹿圈子石墨矿位于汪清县340°方向，直线距离28km处，行政区隶属天桥岭镇管辖。矿区至牡丹江—图们铁路线天桥岭火车站约4km，距202省道约2km，交通便利。工作区位于长白山支脉—老爷岭余脉，区域最高海拔610.60m，最低海拔255.10m，相对高差355.50m，属于浅切割低山地形。矿体分布标高+2.1～+365.9m。

吉林省汪清县天桥岭鹿圈子石墨矿区域地质示意图

1 区域地质

区域大地构造位置为天山—兴安地槽褶皱区(Ⅰ)、吉黑褶皱系(亚Ⅰ级)，延边优地槽褶皱带(Ⅱ级)，延边复向斜(Ⅲ级)、春化—四道沟中间凸起(Ⅳ级)汪清向斜内。

2 矿区地层特征

2.1 地层

区域内出露地层：古生界二叠系，中生界三叠系、白垩系，新生界新近系、第四系，其中石墨矿层赋存于上三叠统马鹿沟组的碳质板岩层，主要沿鹿圈子村呈北东至南西分布。区域地层特征、分布情况详见区域地质图(见右图)。

中二叠统红太平组(P2h)：分布于西北部桃源村及东南部三仙岭，由灰色灰黑色变质中酸性火山岩、火山碎屑岩夹碎屑岩及灰岩组成，与上覆的庙岭组呈整合接触。

中二叠统庙岭组(P2m)：分布于西北部和东南部庙岭一带，岩性为长石石英砂岩、杂砂岩、粉砂岩夹板岩和大理岩和灰岩透镜体，局部夹有凝灰质砂岩、凝灰岩，灰岩中产蜒、珊瑚、腕足类化石，与上覆的山谷旗组呈角度不整合接触。

上三叠统山谷旗组(T3s)：分布于西北部桃源村及东南部，为一套下粗上细的陆缘碎屑岩组合，岩性下部为灰色、灰紫色砾岩、含砾砂岩、砂岩，深湖相长石岩屑粗砂岩；上部为紫红色、黄绿色灰绿色及灰黑色粉砂质泥岩、粉砂岩夹杂砂岩，与上覆的托盘沟组呈整合接触。

上三叠统托盘沟组(T3t)：分布于中部鹿圈子村—鹿圈子后山及西南部，岩性为安山岩、灰绿色中性晶屑凝灰熔岩、晶屑凝灰岩夹少量凝灰质砂页岩，与上覆的马鹿沟组呈整合接触。

上三叠统马鹿沟组(T3m)：分布于中部的鹿圈子村一带，走向北东—南西，岩性由灰黑色凝灰质砾岩、灰绿色凝灰质砂岩、灰黑色凝灰质板岩夹碳质板岩层组成，是区内石墨矿体的赋存层位。与上覆的天桥岭组呈整合接触。

上三叠统天桥岭组(T3tq)：分布于北部，岩性为流纹质、英安质火山碎屑岩组成。与上覆的刺猬沟组呈角度不整合接触。

下白垩统刺猬沟组(K1cw)：分布于东部，底部安山岩、安山质火山碎屑岩夹凝灰岩；中部中酸性火山岩、火山碎屑岩英安岩及火山碎屑岩；上部凝灰质砂岩。与上覆的金沟岭组呈整合接触。

下白垩统金沟岭组(K1j)：分布于西部及西南部，底部为凝灰质砾岩、砂砾岩含植物化石；上部玄武岩、玄武安山岩及安山岩。与上覆的大拉子组呈角度不整合接触。

下白垩统大拉子组(K1dl)：分布于北部马鹿沟及北东部庙岭青年点一带，下部以砾岩砂岩为主；上部砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩、油页岩，产动植物化石。与上覆的龙井组呈角度不整合接触。

上白垩统龙井组(K2l)：分布于西南部，岩性为紫红色砾岩、砂岩夹粉砂岩、泥灰岩。与上覆的老爷岭组呈整合接触。

新近系中新统老爷岭组(N1l)：分布于中部及西北部，岩性：下部橄榄玄武岩、致密块状玄武岩；中部气孔状和杏仁状玄武岩；上部为渣滓状玄武岩。

第四系全新统(Q4)：主要分布于中部嘎呀河两岸，面积约22.85km2，由现代冲积物、砾石、砂及粘土组成。

2.2 构造

区域内褶皱构造、断裂构造较发育。

2.2.1 褶皱构造

庙岭复式背斜，位于1/5万图幅的南部，属于庙岭—东阳村背斜的北东段。轴线呈北东向，该背斜北部不但被中生界地层所覆盖，而且中生代地层二长花岗岩也破坏了它的部分面貌。该背斜又由次一级的庙岭采石场倒转背斜、东阳村—石灰厂倒转向斜及庙岭背斜构成。

其中庙岭采石场倒转背斜，核部为庙岭组，翼部是刺猬沟组(K1cw)，刺猬沟组倒置于庙岭组之下，轴面倾向北西。

2.2.2 断裂构造

区域内断裂构造为北西向断裂，中生代侵入岩及中生代断陷盆地明显受断裂构造控制。

春阳—汪清大断裂带(F1)，位于1/5万图幅的中部，总体走向约310～320°，图幅内长度约5km，由一系列压性断层、挤压破碎带构成，为逆断层。

庙岭—太平屯逆断层(F2)，北西向断层，总体走向约310～320°，图幅内长度约11km，为逆断层。

2.3 岩浆岩

区域岩浆岩发育，主要为中生代早侏罗世、早白垩世侵入岩，其岩石类型为中粒似斑状含角闪石花岗岩(J1γ δ)、中细粒二长花岗岩(J1η γ)、花岗斑岩(K1γ π)。石墨矿与中生代早侏罗世侵入岩有关。

中粒似斑状含角闪石花岗岩(J1γδ)主要分布在区域的西部，图幅内面积约8km2。灰白色，灰色细粒、柱粒结构，粒度一般0.25～1.5mm，块状构造。主要由斜长石、角闪石、黑云母及少量石英组成。斜长石半自形板状，有聚片双晶，局部有绢云母化，含量60%；石英粒状充填于其他矿物之中，含量3%；暗色矿物37%，其中角闪石25%，半自形柱状，有轻微绿泥石化；黑云母呈片状，含量12%，有绿泥石化现象。

中细粒二长花岗岩(J1η γ)主要分布在区域的南部，面积约10km2。风化面黄褐色，新鲜面浅肉红色，中粒花岗结构，粒度一般2～4mm。石英他形粒状，含量＞20%；斜长石半自形板状，有聚片双晶，含量30%～40%；碱长石40%～45%，条纹结构，轻微高岭土化，可见卡式双晶；黑云母3%～5%，呈片状，局部有绿泥石化。

花岗斑岩(K1γ π)主要分布在马鹿沟南和光明东部，面积不足1km2。岩石呈肉红色，花岗结构，块状构造。主要由石英、斜长石、碱长石、角闪石及黑云母构成。石英＞20%，呈他形粒状；斜长石20%，呈半自形板状，粒状，粒度大部分1～2mm，有绢云母化现象；碱长石50%～55%，呈不规则状，具格子双晶和条纹结构；角闪石5%～6%；黑云母1%～2%，片状。

3 矿床特征

3.1 矿体特征

矿组(体)呈层状赋存于上三叠统马鹿沟组上段凝灰质板岩、碳质板岩层中，圈定出石墨矿组4个，自下而上编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ矿组，共计石墨矿体40条，呈平行产出，产状与地层一致，其中Ⅱ3、Ⅱ13矿体及Ⅲ3、Ⅲ4矿体为主要矿体，Ⅲ3、Ⅲ4矿体仅在01探槽位置出露，其他各矿体均隐伏于地下。

3.2 矿石质量

Ⅰ矿组与Ⅱ矿组间距50～65m；Ⅱ矿组与Ⅲ矿组间距4～61m；Ⅲ矿组与Ⅳ矿组间距43～108m。

通过基本分析，查明了矿石主要化学成分固定碳含量及变化情况(见表1)，对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ矿组矿石质量固定碳含量进行了统计，Ⅰ、Ⅳ矿组品位变化系数＜40%，矿石质量属稳定的；Ⅱ、Ⅲ矿组品位变化系数介于40%～70%，矿石质量属较稳定。

表1 矿石平均品位变化系数统计结果

对石墨矿石进行了组合分析(20件)及多项分析(10件)，详见表2、表3。

表2 组合分析结果统计

表3 多项分析结果统计

表4 晶质石墨片径统计

3.3 矿石工业类型

石墨按结晶大小颗粒可分为晶质石墨与隐晶质石墨(土状石墨)。隐晶质石墨是指结晶颗粒直径＜1μm的石墨。

通过对该石墨矿石进行粒径分析(电镜法SEM及差热法DTA)，证实石墨矿石结晶颗粒直径＜1μm的石墨(隐晶质)占96%～99%，石墨矿石结晶颗粒直径＞1μm的石墨(晶质)占1%～4%。晶质石墨片径统计结果见表4。

经实验室阶段矿石加工技术性能试验，该石墨矿中存在晶质石墨(1%～4%)，但无法从隐晶质(土状)石墨矿石中选出，只能与隐晶质(土状)石墨一起选矿。

综上所述，该区石墨矿自然类型为隐晶质(土状)石墨。

3.4 矿体(层)顶底板围岩

矿体顶底板及围岩均为凝灰质板岩、凝灰质砂岩、凝灰质砾岩。凝灰质砂岩、凝灰质砾岩固定碳含量为0.09%～0.80%。与矿体界线清楚；凝灰质板岩固定碳含量0.17%～3.60%，与矿体渐变过渡，依靠测试样品区分。

4 矿床成因

在侏罗世之前沉积了一套陆相碎屑岩如砾岩、细—中粒砂岩、粉砂岩、泥质页岩、碳质页岩、煤层；后期由于火山活动频繁，地壳升降速度快和幅度大，则沉积了以粗碎屑岩为主的粗砂岩、含砾砂岩和凝灰砂岩、砾岩。就含煤地层看是以细碎屑岩为主(泥质页岩、碳质页岩和煤层)，层理较缓。因此，可认为煤层是由内陆山间湖泊—沼泽相沉积而成。在成煤过程中受古地形，物质来源的多寡以及频繁的小振荡等因素的影响，引起了岩相频繁变化，构成大小不等的沉积旋回结构，反映在煤层上，厚度和质量变化，出现分枝、尖灭再现现象。煤形成后，开始上升接受剥蚀，直至燕山运动花岗岩侵入煤层，在热力烘烤作用下引起岩层和煤层的变质，煤层变质成为石墨。

矿床形成受中酸性花岗岩体侵入，含煤地层引起接触变质作用，煤层变质形成隐晶质石墨矿床，属接触变质矿床。

P619.252

A

1007-9386(2017)03-0030-04

2016-12-07