吉林省重要非金属矿产资源地质特征及勘查新进展

2018-12-27李忠水

中国非金属矿工业导刊 2018年4期

李忠水

（中国建筑材料工业地质勘查中心吉林总队，吉林长春 130033）

1 前言

非金属矿是人类生产、生活和社会发展不可缺少的重要矿物原料之一，其应用领域涉及能源、信息、航天、生物、化工、钢铁等多个领域，在国民经济中起着重要作用。非金属矿的开发利用水平也已成为衡量一个国家科技发展水平的重要标志之一，世界非金属矿产值比金属矿高出一倍多，我国20世纪90年代初，非金属矿产值已超过金属矿。我国非金属矿工业经历了几十年的发展，在加工技术方面有了较大的发展，部分矿种的开发利用技术正接近发达国家水平。

吉林省已发现非金属矿矿种118种，查明资源储量的有85种，开发利用的有71种，查明矿产地530多处。省内已经具有很好的地质成矿背景，探明了具有一定规模的矿床多处，具有重要的经济价值。较好的矿石质量，便利的开采条件，使其在市场上有广阔的销路。如硅灰石、硅藻土、石墨、膨润土等均属此列。其中硅灰石、硅藻土、石墨、膨润土等矿产无论是保有资源储量、资源潜力，还是矿石质量均在全国占有较重要地位，尤其硅灰石、硅藻土、膨润土品质优良，是吉林省优势非金属矿产资源中的代表性矿种。

2 吉林省重要非金属矿产资源地质特征

2.1 资源特征

吉林省重要非金属矿产资源丰富，呈现集中且分布不均，局部集中的特点，见下页图。

2.1.1 硅灰石

吉林省是我国硅灰石矿最主要的蕴藏区和当前最主要的产区，分布着硅灰石矿区34处，其中大型矿床4处，其余为中小型矿床。截至2015年底，累计查明硅灰石矿石资源量5 299万t，集中分布在四平梨树、吉林磐石，另外延吉龙井、吉林桦甸也有少量分布，资源量占全国总量的40%以上。已发现的硅灰石矿床矿物富集程度高，大部分矿床的硅灰石矿物含量超过60%，铁含量比较低。

2.1.2 硅藻土

吉林省现有硅藻土矿产区49处，其中大型矿床4处，中型矿床23处，资源量丰富，质量优良。截至2015年底，累计探明资源量3.62亿t，占全国总量的70.2%，位居全国之首。集中分布在长白县、临江市，另外敦化市、靖宇县也少量分布。

2.1.3 石墨

吉林省已知矿产地39处，其中晶质石墨矿床(点)13处，省内探明具有一定资源量的晶质石墨矿床7处，截至2015年底，累计探明资源量约241.6万t(矿物量)，主要集中分布在吉林省南部集安市、通化县境内，有大型矿床1处(集安市双兴晶质石墨矿床)，其余均为中小型矿床。土状石墨(隐晶质石墨)矿床(点)26处，探明资源储量的土状石墨矿床7处，截至2015年底，累计探明资源量约313.70万t(矿石量)，主要分布在磐石市烟筒山。

吉林省石墨矿产资源分布有两个基本特点：①种类齐全，既有晶质石墨，又有隐晶质石墨产出；②矿产地分布相对集中，集安市晶质石墨资源量最多，占全省资源量的82%，资源储量达190万t(矿物量)以上；隐晶质石墨主要集中在磐石市烟筒山，占全省资源量的95%以上。

2.1.4 膨润土

吉林省探明膨润土矿产地14处，截至2015年底，累计探明资源量约7 470万t。其中大型矿床2处，分别是九台市银矿山膨润土、公主岭刘房子膨润土。公主岭刘房子膨润土以优质钠基土为主，埋藏浅，易于开采。

2.1.5 松花石

松花石又名“松花玉”，因产于长白山脚下松花江流域，色如松花而得名。其地质学名为硅质粉晶灰岩，呈绿色、紫红色，常给人以绀绿无瑕、色嫩且纯、温润如玉之感[1]，通化、白山地区均有分布，储量丰富。现有松花石矿山(点)41处，其中白山—通化调查区内调查松花石矿点(山)37处(松花石砚23处，松花奇石14处)；安图两江镇调查区调查松花奇石4处。开采的砚石主要有深绿、浅绿、紫色等品种，质量以深绿色为上品，加工成的工艺品主要有砚台、茶台和笔筒等；松花奇石主要品种有产自浑江区的“黑木纹”和江源区的“紫袍玉带”。省内砚石、奇石加工厂上百家，从业人员近万人，已经成为吉林省最具特色宝玉石产业，年产值达人民币2亿元。

2.1.6 橄榄石

橄榄石俗称绿宝石，分布在蛟河市与敦化市交界的白石山、黄松甸一带。有矿床6处，开采4处，闭坑3处，目前开采矿山1处，露天开采，年产橄榄石300kg，产值人民币2 000万元。蛟河市白石山镇有个体加工厂二十几家，年加工橄榄石宝石30万克拉，主要加工戒面、手链、项链，全国销售。省内橄榄石色泽纯正，晶莹剔透，其质量在国际市场同类产品中也属上品。

吉林省重要非金属矿产分布图

2.2 成矿地质特征

吉林省非金属矿产的形成及空间展布，除受沉积盆地的控制，同古气候及环境的演化关系密切外，也与侵位岩浆活动、区域变质岩浆活动、区域变质作用的强度有联系。这些控矿因素均与区域大地构造环境及地质构造发展阶段相吻合。

2.2.1 硅灰石

吉林省硅灰石矿产主要分布在四平—双阳—磐石—延边龙井—天宝山一带，矿床大多赋存在寒武纪以来的盖层建造中，成矿时代为古生代。成矿构造单元为南华纪—中三叠世，大地构造分区为柴达木—华北板块(Ⅲ)、华北陆块北部陆缘造山带(Ⅲ-A)、哈兰达岭—英额岭新元古代—古生代叠覆造山亚带(Ⅲ-A1)之西、保安—青龙村新元古代残留构造岩片(Ⅲ-A14)、石嘴子—山秀岭晚古生代弧盆系(Ⅲ-A12)和下二台—江域残留早古生代增生楔(Ⅲ-A13)，该巨型构造带经历了长期强烈的构造运动、褶皱强烈，发育大型复式背向斜构造、断裂构造，断裂构造以逆断层为主，甚至发育深大断裂。巨型构造控制着岩浆岩带、变质带的发育和展布，而褶皱断裂构造产生的次级构造，则为接触变质矿床的形成提供了有利的成矿空间。与硅灰石成矿作用有关的侵入岩主要是燕山早期花岗岩、华力西晚期花岗岩，以前者为主。成矿围岩一般为含燧石结核、燧石条带等硅质成分的海相碳酸盐岩沉积建造。吉林省硅灰石矿床成因类型以接触热变质型矿床为主，夕卡岩型矿床次之，接触热变质型矿床主要分布在富含硅质石灰岩与各类侵入岩体接触带附近。矿床形成是由于富含硅质石灰岩经侵入体热力烘烤发生接触变质而成。硅灰石矿床以硅灰石为主，其次有透辉石、石英、方解石等。例如：吉林磐石长葳子、延边细鳞河硅灰石矿床。

2.2.2 硅藻土

吉林省硅藻土成矿环境以陆内裂谷带附近的火山、断陷及山间盆地为主。矿床形成于陆内裂谷玄武岩浆喷发间歇期，成矿于邻近的湖盆中。矿层产于玄武质火山岩岩系中，长、宽几百至几千米，厚几米至十几米。矿石呈白色块状、书册状、微层状构造，生物结构，质轻疏松多孔。硅藻种属为淡水型，例如颗粒直链藻、中国小环藻、冰岛直链藻等，为湖泊相生物沉积矿床。

吉林省主要硅藻土矿集中形成于中新世至更新世，其中以中新世为主导。吉林长白—临江大型硅藻土矿皆属中新世矿床。矿床分布受新生代断陷盆地控制。成矿作用主要与玄武岩喷溢活动关系密切，玄武质岩浆侵入活动本身携带大量的成矿元素，为矿床的形成提供了部分物质来源和热源。硅藻土与玄武岩不仅在空间上密切伴生，而且有一定的生成联系。

2.2.3 石墨

吉林省已知具有工业价值的石墨矿床按成因分为区域变质型、接触变质型和岩浆热液型石墨矿床，其中晶质石墨矿床以区域变质型为主，岩浆热液型晶质石墨矿床较少，接触变质型以隐晶质石墨矿床为主。

晶质石墨矿床以区域变质型为主。区域变质型矿床赋存于元古代深变质岩系中。主要岩性有片麻岩、片岩、透辉(透闪)岩、大理岩、变粒岩、石英岩、斜长角闪岩等。原岩建造多属粘土岩—碳酸盐岩—基性火山岩，沉积于近陆源浅海区。石墨矿层往往赋存在其上部富碳酸盐岩部位，含矿岩系的变质程度普遍达到角闪岩相—麻粒岩相。矿床褶皱、断裂构造发育，常伴有晚期花岗岩、伟晶岩类侵入，混合岩化作用普遍，多期变质作用叠加影响较明显。矿体受沉积变质作用控制，有一定的层位，产状多与围岩产状一致，呈层状、似层状或透镜状，长度一般为几十至数百米，有的可达千米以上，倾角陡—中等。一个矿床中一般有多层矿体，常受断层或岩体的破坏使矿体形态复杂化。

隐晶质石墨矿床以接触变质型为主，矿床多产于褶皱、断裂构造发育且火成岩侵入的地质环境中。矿体呈层状、似层状、带状及透镜状，长几百米到几千米，厚度一般为1～3m，个别可达十余米，倾角呈陡—缓倾斜。石墨呈土状，可选性较差，但固定碳含量高，一般为60%～80%，高者可达90%。矿床规模多为中型、小型，是我国石墨矿床比较主要的工业类型。属于此类型的矿床有：吉林磐石烟筒山等石墨矿床，以隐晶质石墨为主。

2.2.4 膨润土

吉林省膨润土矿的分布区域上受中生代以来的陆相火山盆地的控制，这些盆地总体呈北东向，属滨太平洋构造发展阶段的产物。膨润土矿床主要成矿作用有沉积及成岩作用、风化残积作用和热液蚀变作用。成矿物质来源为玻璃质火山岩、火山碎屑岩。当成矿原岩的碱质含量较高时，对成矿更有利。

吉林膨润土矿床可分为三种成因类型：火山沉积型、风化残积型、热液型。前两种是主要成矿方式，分布广泛，在资源储量上占据重要地位，矿床产出时代主要为晚侏罗世和早白垩世。

火山沉积型膨润土矿化的强弱取决于母岩的特点和沉积物本身的共生组合，相应的碱性水介质条件对蒙脱石起着重要的作用。这种矿床层位稳定，呈层状、似层状，产状平稳，代表性的矿床产地有公主岭刘房子等。

风化残积型膨润土矿是吉林省重要成因类型之一，这种类型的膨润土矿层厚度大、层位稳定、质量较好，成矿母岩为各种火山玻璃质熔岩和碎屑岩经风化作用，残积物中富集蒙脱石，再经后期成岩作用而形成膨润土矿。矿化深度一般位于潜水面附近，从几十米至数百米深不等。由于含可溶性阳离子的水由上往下渗透，因此剖面上部蚀变作用相对较强，矿化程度相对较高。从上往下矿体与母岩呈渐变关系。地表附近的矿石属型以钙基膨润土为主，比较深部才有钠基膨润土。

2.2.5 松花石

松花石形成的构造环境为陆缘海。形成的古地理环境是浅海相，属较稳定的浅海相沉积，成矿作用为沉积作用，成因类型为沉积型。海水搬运来的沉积物中的石英颗粒平行规则排列，构成了松花石的骨架。在浅海中的藻类及菌类的遗骸以细小的微粒，充填到骨架中。海水中的还原环境和陆源的碎屑分解沉积，使得结构紧密。在氧化—还原交替的浅海环境中，大量的沉积物如砂质、泥质碳酸盐岩等物质构成了紫、紫灰、黄绿、浅灰、蛋青等色彩斑斓的纹色，形成了松花石特有的结构。除带有横向纵向丝状纹理外，一些金属矿物还形成了金线、金星、石眼、闪电纹，使得松花石颜色多样、绚丽，层理刷丝明显。

2.2.6 橄榄石

区域位置为大陆边缘裂谷—敦密断裂带内。该区新生代强烈的构造运动，形成含有大量幔源橄榄岩包体的碱性橄榄玄武岩、碧玄岩带。成矿带走向北西，延长约50km。目前已发现的矿体呈漏斗状—似层状。通过近几年的勘查，又在该带南段和北段发现多处矿点，该带仍有较大的资源潜力。成矿作用为岩浆作用，成因类型为玄武岩建造型。

3 吉林省非金属矿勘查新进展

3.1 地质找矿实现较大突破

“十一五”、“十二五”期间，吉林省非金属矿产勘查新发现矿产地40多处，主要非金属矿资源储量有较大幅度的增长，新增查明矿种7个，地质找矿实现较大突破。

冶金用白云岩：新发现矿产地3处，大型1处，查明资源储量增加3.30亿t。大型为白山市黑沟九队矿区，储量为2.98亿t，为白山市镁工业园区提供了原料基地。

晶质石墨：新发现矿产地3处，位于集安市，新增资源储量83万t。吉林省晶质石墨品位较低(3%～5%)，但石墨结晶完整，以大鳞片石墨为主(80%以上)，石墨品质优良。通过调查，集安市、通化县陆续发现一批新的矿点，资源潜力较大，有望成为吉林省的优势矿产。

硅藻土：新发现矿产地13处，查明资源储量增加了6 325万t。新增储量主要集中在白山地区—临江市、长白县，是我国唯一优质硅藻土产地。

水泥用灰岩：通过老矿山外围找矿，查明资源储量增加了10.37亿t。其中长春市羊圈顶子矿区5.48亿t、磐石市烟筒砬子矿区1.94亿t，有力地保障了亚泰、冀东等大型水泥企业原料供应。

水泥用大理岩：新发现矿产地2处，查明资源储量增加了14 710万t，其中永吉县暖泉沟、芹菜沟两处相邻矿区7 988万t，保证了冀东水泥永吉公司顺利建成，为吉林水泥日后迁出市区奠定了基础。

陶粒页岩：新发现矿产地3处，查明资源储量增加9 660万t。

膨润土：新发现矿产地1处，查明资源储量增加1 085万t。

饰面用花岗石：新发现矿产地2处，查明资源储量增加1 908万m3。

此外，硫铁矿(伴生硫)、泥炭、含钾岩石、冶金用脉石英、沸石、滑石、云母、橄榄石、泥灰岩(松花石)、陶瓷土、高岭土、火山渣、饰面用闪长岩等矿产资源储量也有所增加。

3.2 新方法、新手段在矿产勘查中的应用

在传统的地质填图、槽探、钻探工作方法的基础上，物探已普遍运用到非金属矿产找矿实践中，并取得很好实效。尤其是在占林、占地成本高涨、手续难以办理、找矿难度加大的情况下，物探在缩减工作周期、缩小工作靶区、指导探矿施工方面发挥着越来越重要的作用。

如激电中梯用于晶质石墨找矿，瞬变电磁法用于寻找膨润土、硅藻土等埋藏矿产效果良好；高密度电阻率在饰面用花岗石材(岩体)勘查中对了解岩体风化层厚度、节理密集区、破碎带、岩性变化等效果良好。另外在大面积第四系覆盖区寻找钾长石、脉石英等方面物探方法也在探索性应用。

4 勘查发展前景及建议

4.1 勘查现状与发展前景

地质勘查是一项基础性工作，是国民经济发展的先行。非金属矿及加工制品是经济和社会发展不可或缺的基础原材料和产品，同时又是高新技术产业发展的重要支撑材料。改造提升传统产业、发展战略性新兴产业、加强生态环境保护，对非金属矿及加工制品需求强烈。尤其是新兴高效益非金属矿产，如晶质石墨、高纯脉石英、硅灰石、叶蜡石、膨润土、优质高岭土、硅藻土等。非金属应用领域广，具有快速发展和超前性，地质勘查工作也必然会随应用领域的延伸、变化，不断勘查评价新矿种、研究新用途。

从吉林省资源现状和保证程度分析，吉林省矿业经济发展受矿产资源储量不足的制约，许多主要矿产资源储量不足(硫铁矿、磷矿、硼矿、萤石、重晶石、优质高岭土等)；许多重要非金属矿产没有查明储量(钾盐、盐矿、芒硝、天然碱、金刚石、刚玉等)；许多大宗用量矿产资源储量在快速消耗，需要补充(水泥用灰岩、耐火粘土)。另外还有大量的非金属矿点、矿化点没有进行系统评价。

非金属矿产在地域分布的不均衡性，导致短缺矿产地区对非金属矿产勘查需求迫切。目前勘查评价的多是出露地表，易于勘查的非金属矿产。目前产量支持的大批矿山资源储量会日益枯竭，随着技术方法手段的进步，还将会进入隐伏、半隐伏非金属矿体勘查阶段。