黑龙江省萝北县卫东林场石墨矿勘查研究

邢月龙，王 磊，陶 蕾

（中国建筑材料工业地质勘查中心江苏总队，江苏 南京 211135）

研究区主要分布在萝北县卫东林场，区内为低山丘陵地形，剥蚀堆积地貌，矿区内最高海拔618米，侵蚀基准面367米，相对高度250米左右。矿区在2015年5月—2016年7月，开展野外详查工作，施工钻孔18个，共钻探4469.28米，槽探15000方。详查阶段是进行系统的石墨矿勘查工作，基本查明石墨矿床地质特征以及控制矿体的因素，对区内找矿工作具有重要的指示作用。

1 矿区地层

区域上属兴凯湖—布列亚山地层区，佳木斯小区。出露地层有古元古界兴东岩群大马河组主要分布在望江峰-卫东林场一带，主要岩性为石英片岩，石墨片岩，石墨石英片岩、黑云斜长变粒岩，石英岩等。古元古界兴东岩群大盘道组主要岩性为石英片岩，石墨片岩，石墨石英片岩、黑云斜长变粒岩,大理岩,石英岩等。第四系松散沉积，以冲积和洪积砂砾石、砂、粘土为主，上覆腐植土和植被[1，2]。

2 侵入岩

区域上属于佳木斯地块新太古代-古生代构造岩浆带，兴东古陆块侵入岩浆构造带，林口-密山花岗岩带。出露有古元古代混合岩化的重熔混合花岗岩，晚石炭世重熔二长花岗岩。古元古代中粗粒花岗岩主要分布在佐武山西部、云山北部、望江峰东部一带，主要岩性组合有花岗岩、混合岩化花岗岩、混合岩，局部可见有混合岩化花岗闪长岩。岩体侵入大盘道岩组中深变质岩中。晚古生代晚石炭世中细粒二长花岗岩岩性相对单一，为中细粒二长花岗岩，在区域外部有中生代地层覆盖。区域脉岩主要见于普查区内，发育有碱长花岗岩脉、细粒闪长岩脉石英脉。

3 构造

勘查区属佳木斯地块，兴东古陆块中部，太平沟隆起南端。南侧为鹤岗凹陷，东侧为黑龙江断裂，西侧为牡丹江断裂。除上述大的断裂带以外，区域内主要构造表现为东西向、南北向、北西向和北东向断裂，褶皱不发育。

4 矿体特征

矿体分布在北西-南东向长约2000米，北东-南西向宽约600-1300米，控制矿体埋深zk4009孔413.72米。目前共发现石墨矿体24条，均赋存于大马河组下部含石墨层位中，分布在10-46勘探线之间，勘探线之间对应的同一矿体，其编号相同。一般矿体长100-400米不等，垂直厚度在2.18-68.11米，呈层状，少为透镜状，倾向北东，倾角在20-45°。矿体东部厚大，埋藏浅，层位较稳定，夹石少；在40线石墨矿体开始收敛变窄，厚度变薄，矿层内夹石逐渐增多。矿体与围岩（石英片岩、斜长变粒岩、云母石英片岩等）产状一致，整合接触，两者界线清楚[3]。

5 矿石质量

5.1 矿石的结构

①矿石出现鳞片变晶结构，矿物的产出形态多呈现为单晶片状，同时形成了定向排列，001晶面平行层理，0.05-1.5mm通常为片径长轴，鳞片变晶结构的矿物主要在云母、长石、石英晶粒之间。②粒状变晶结构，石墨呈叶片状，以单晶片状产出，片径定向性不明显，分布在石英、长石等矿物晶粒间，片径长轴一般为 0.01-1.0mm,最大可达1.5mm。

5.2 矿石的构造

石墨矿石的构造有三种类型①片状构造：黑云母、白云母、石墨出现定向排雷构成的片状形态，矿石内的石墨含量占比大约为四分之一，云母类含量不等，大约为十分之一。多为优质矿石。②块状构造：矿石中的石墨以叶片及集合体的形式组成与长英质矿物镶嵌分布构成块状构造，石墨含量一般在10-15%。③条带状构造：石墨与长英质矿物相间分布，鳞片状石墨呈定向排列，形成条带状矿石，此种矿石石墨含量较低，一般在5-8%。

5.3 矿石的矿物成分

根据吉林大学测试科学实验中心对3件石墨矿石分析，矿石的矿物组成由石英、碱性长石、斜长石、方解石、白云石、伊蒙混层、伊利石及石墨组成。矿石组分含量见下表。

表1 组合分析结果表

从上表可以看出，区内矿石中的固定碳的组合样最高品位为 17.29%，最低11.43 %，平均品位15.26%。固定碳在矿体之间或在矿体内部的变化特点是沿走向自东向西品位降低，倾向上变化不明显，地表局部出现高品位，钻孔深部变化不明显。酸溶铁含量与工程深度不同变化较大，变化范围在0.38-3.08%之间，总体表现为随着矿体埋深酸溶铁含量逐渐增加，说明在氧化带地段，可溶性铁具有流失。挥发份含量变化在1.45-2.80%之间，从已知的薄片鉴定结果上看，与岩石中含有碳酸盐岩有关，其含量高者，现对石墨含量有所降低。S含量在0.38-1.22%之间，在石墨矿石中很少见有含有高S矿物，偶见黄铁矿矿及磁黄铁矿。

6 矿石岩石类型划分

6.1 石英石墨片岩型矿石

灰黑或铅灰色，鳞片花岗变晶结构，片状构造。矿石矿物石墨含量15-25%，脉石矿物由30-45%石英，10-20%云母，10-30%斜黝帘石，10%左右斜长石，次要的有透闪石、矽线石，少量的电气石、金红石、榍石、磷灰石、锆石、绿泥石、透辉石、黄铁矿、褐铁矿等组成。石墨为鳞片状、叶片状，片长0.05—1.5mm，最长3mm，具定向排列，大部分呈单体出现，构成片状结构。少部分聚集呈条带状分布，构成似条带状构造。由于岩石矿物含量不同构成各种石墨片岩。

脉石矿物颗粒在0.05—1mm，大者达1.5mm，片状、粒状、柱状和纤柱状。自形程度不一，暗色矿物高于浅色矿物，具定向排列构成片状构造。

6.2 石墨石英片岩型矿石

灰色，鳞片花岗变晶构造，片状构造。矿石矿物石墨含量10—15%，脉石矿物由35—75%石英，15—25%长石，5%矽线石，5%斜黝帘石，5%左右的云母，少量榍石、金红石、电气石、磷灰石、独居石、褐铁矿等组成。石墨为鳞片状、叶片状，以鳞片状为主，片长0.05—1毫米，大者2毫米，呈定向排列，以单体分布在脉石矿物晶粒间，构成片状构造。由于脉石矿物含量不同构成石墨石英片岩、云母石墨石英片岩、斜黝帘石墨石英片岩、含矽线石石墨石英片岩、混合质石墨石英片岩等。

6.3 矽线石石墨片岩型矿石

灰白色，鳞片花光变晶结构，片状构造。矿石矿物石墨含量5-10%，脉石矿物由40-50%石英，5-20%云母，5-10%矽线石，5-10斜长石，少量的榍石、金红石、电气石等组成。石墨为鳞片状、片叶状，片长0.05-1毫米，大者1.5毫米，呈定向排列，均以单体出现构成片状构造。此类型矿石与石墨石英片岩型为过渡关系，以含矽线石区别之。

6.4 石墨变粒岩型矿石

灰白色，鳞片花岗变晶结构，片状构造。矿石矿物石墨含量5-15%，脉石矿物由45%石英，35%斜长石，5%云母，少量的电气石、金红石、磁黄铁矿等组成。石墨以叶片状为主，少量鳞片状，片长0.1-0.5mm，呈定向断续分布，构成片状构造。脉石矿物颗粒在0.05-0.2mm，片状、粒状和柱状。自行程度差，具定向排列构成片状构造。

6.5 石墨斜长变粒岩型矿石

灰白—灰色，鳞片花岗变晶结构，片状构造。矿石矿物石墨含量7.12%，脉石矿物由58-75%斜长石，10-30%石英，5%云母，少量的帘石。金红石、榍石、磷石等组成。石墨为鳞片状。叶片状，片长1.05-1mm，大者2mm，呈定向均匀分布于脉石矿物晶粒间，构成片状构造。脉石矿物颗粒在0.1-1mm间，片状粒状，暗色矿物对于浅色矿物。自形程度较差，具定向排列构成片状构造。

石墨：显晶质，以鳞片状为主，次为叶片状，个别为板状,石墨在矿石中的一般含量占10-20%，最高可见占25%。

7 石墨矿床成因

属于区域变质型矿床。矿床工业类型为—中深变质岩系中的晶质石墨矿床。

8 石墨的主要用途

①耐高温材料：本次研究的矿物制品具备了较强的耐热性能，在工业生产中可以进行石墨坩埚的生产，炼钢过程中使用的保护剂多为石墨制品，另外石墨也可作为冶炼炉的内衬。②导电材料：可用于电气生产的水银正流器的政绩、通讯零件、电极、碳管、石墨垫圈、碳棒，显示设备的显像管的涂层等。③耐磨润滑材料：在高压、高速、高温的情况下不可使用石墨作为润滑材料，这种耐磨润滑材料能够在200-2000℃的情况下使用，可达到润滑的实际应用效果。一些运送具有腐蚀性设备时，多使用石墨材料制作成密封设备或活塞杯，运转过程中可以不添加润滑油。④良好的化学稳定性：进行处理后的石墨材料，它的导热性能、耐腐蚀性能良好，另外还具有渗透率低的优点，应用在热交换器的加工中，过滤器、凝缩器、吸收塔、反应槽、燃烧塔、加热器、冷却器。在金属冶炼、造纸工业、石油化工、纤维合成等领域广泛应用，能够节约一部分金属材料的使用量。⑤原子能工业和国防工业：国防工业领域：原子反应中石墨可作为减速剂，现阶段我们应用最广泛的是铀-石墨原子反应堆。因石墨材料具有耐腐蚀性能、熔点高等优点，另外该材料的杂质含量较低，可作为原子能中反应堆的减速材料。⑥防锅炉结垢：在水中加入一定量的石墨粉(每吨水大约用4-5 克)能防止锅炉表面结垢。此外石墨涂在金属烟囱、屋顶、桥梁、管道上可以防腐防锈。⑦电极：石墨电极较之铜最极优点多多，1）加工速度更快，比铜的加工速度快2-5倍，放电加工速度比铜快2-3倍；2）材料更不容易变形，在薄筋电极的加工上优势明显，铜的软化点在1000度左右，易受热变形，而石墨升华温度为3650度，热膨胀系数仅为铜的1/30；3）重量更轻，石墨密度只有铜的1/5；4）放电消耗更小，因火花油中含有C原子，在放电加工时，高温导致火花油中的C原子被分解出来，转而在石墨电极的表面形成保护膜，补偿了石墨电极的损耗。⑧最薄最坚硬的纳米材料-石墨烯：有望在新材料与现代电子科技领域引发一轮革命。