蔡新明 李昌松

(遼寧省礦產(chǎn)勘查院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110031)

0 引言

孫家溝石墨礦地處中朝準(zhǔn)地臺(tái)、燕山臺(tái)褶帶、北鎮(zhèn)凸起、遼西臺(tái)陷的北東端[1,2]，大巴-瓦子峪-后三角山韌性剪切帶[3,4]上，行政區(qū)劃隸屬阜蒙縣大巴鎮(zhèn)東葦子溝村管轄。自20世紀(jì)60年代以來(lái)，遼寧省地質(zhì)局多家地質(zhì)單位在區(qū)內(nèi)開(kāi)展區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、水系沉積物測(cè)量和物探激電中梯測(cè)量等工作，積累了較多的基礎(chǔ)地質(zhì)資料，但一直未發(fā)現(xiàn)具有工業(yè)意義的金屬礦體。2015年以來(lái)，通過(guò)在區(qū)內(nèi)開(kāi)展地質(zhì)測(cè)量、槽探、鉆探和室內(nèi)鑒定分析工作，圈定石墨礦體8條，為區(qū)內(nèi)的找礦工作提供了新的思路。

1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景

區(qū)域出露地層包括太古界小塔子溝組角閃黑云斜長(zhǎng)片麻巖，元古界長(zhǎng)城系大紅峪組石英砂巖、高于莊組白云巖，薊縣系楊莊組白云巖、霧迷山組白云巖，白堊系義縣組安山巖、阜新組砂巖粉砂巖、孫家灣組砂礫石，第四系沖積物。構(gòu)造以北東向斷裂構(gòu)造為主，主要分布于區(qū)域西北部和東南部，走向35°～45°，長(zhǎng)1.2～3.1 km，傾角40°～60°。侵入巖以燕山期侵入花崗巖和閃長(zhǎng)巖為主，在區(qū)內(nèi)中部成北東向展布，脈巖以閃長(zhǎng)玢巖脈和花崗斑巖脈為主。區(qū)內(nèi)變質(zhì)變質(zhì)作用比較復(fù)雜，以區(qū)域變質(zhì)作用為主，受變質(zhì)時(shí)溫度和壓力的影響，重結(jié)晶作用顯著，受定向壓力的作用，礦物常呈定向性排列，如含石墨片巖、硅質(zhì)大理巖和白云質(zhì)大理巖等。

2 礦區(qū)地質(zhì)概況

2.1 地層

礦區(qū)范圍內(nèi)出露地層有太古代變質(zhì)表殼巖組合、中元古界長(zhǎng)城系、薊縣系、中生界白堊系及第四系。其中太古代變質(zhì)表殼巖組合為小塔子溝組花崗片麻巖、斜長(zhǎng)片麻巖、角閃斜長(zhǎng)片麻巖和斜長(zhǎng)角閃巖，主要分布在北西部，呈北東方向狹長(zhǎng)分布。中元古界長(zhǎng)城系高于莊組要分布于孫家溝地區(qū)中部和南部狹長(zhǎng)地帶，巖性主要為灰白色粉晶白云巖、白云質(zhì)大理巖、石英巖、石墨片巖、含石墨大理巖、片麻巖，為石墨含礦地層；薊縣系霧迷山組分布于葦子溝、小洞-架子山等地，組成巖性淺灰色中厚層-厚層或薄層燧石條帶白云巖、細(xì)晶白云巖及灰黑色燧石結(jié)核白云巖。白堊系僅見(jiàn)有義縣組出露，底部為復(fù)成分礫巖不整合于花崗巖之上，下-中上部以安山巖為主，夾有凝灰?guī)r及火山碎屑巖。第四系分布廣泛，由黃褐色含礫亞砂土夾細(xì)砂、粉砂層組成，發(fā)育于河流、山間溝谷中。

1—第四系砂礫石；2—白堊系義縣組安山巖；3—燕山期花崗巖；4—中元古界薊縣系霧迷山組白云巖；5—中元古界長(zhǎng)城系高于莊組白云巖；6—閃長(zhǎng)巖脈；7—石英巖脈；8—礦體；9—地質(zhì)界限；10—斷裂。

2.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)韌性剪切、變形、變質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，呈帶狀分布，屬遞進(jìn)演化的高效應(yīng)變帶[5]，呈北東方向穿過(guò)礦區(qū)，穿切區(qū)內(nèi)中元古界長(zhǎng)城系、薊縣系地層和花崗巖巖體邊緣，使區(qū)內(nèi)地層受到變質(zhì)作用，區(qū)內(nèi)部分地段片理化較明顯，形成了花崗片麻巖、石墨片巖、白云質(zhì)大理巖等。脆性構(gòu)造以斷裂構(gòu)造為主，燕山旋回的構(gòu)造在礦區(qū)內(nèi)以斷裂構(gòu)造為主，按展布方位可分為的北北東向和近東西向2組斷裂構(gòu)造，即F1構(gòu)造和F2構(gòu)造，二者同為逆斷層。其中F1構(gòu)造長(zhǎng)約1 600 m，位于礦區(qū)中部，其西側(cè)為高于莊組地層和花崗巖，東側(cè)為霧迷山組地層；F2構(gòu)造位于礦區(qū)南部，呈北東向，貫穿于長(zhǎng)城系高于莊組，與成礦意義不大。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)侵入巖發(fā)育，分布廣泛，以燕山期侵入巖為主，與太古宙變質(zhì)巖及中元古代地層呈侵入關(guān)系，被義縣組不整合覆蓋，巖性為中細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖，巖石呈灰白-淺粉色，中細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。脈巖以石英斑巖脈和閃長(zhǎng)巖脈為主。

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體地質(zhì)特征

礦區(qū)共圈定8條石墨礦體，即①-⑧號(hào)石墨礦體。礦體大體呈北東走向分布于長(zhǎng)城系高于莊組，地表多由探槽控制，延長(zhǎng)大于延深，礦床平均品位4.60%，厚度變化系數(shù)87.12%，品位變化系數(shù)48%。各礦體見(jiàn)表1，主要礦體特征：

1)①號(hào)石墨礦體位于礦區(qū)北部，呈不規(guī)則脈狀產(chǎn)出，礦體主要巖性為石墨片巖，其分布在35線(xiàn)、37線(xiàn)、39線(xiàn)之間，延長(zhǎng)250 m左右，平均真厚度3.66 m，總體傾向290°，傾角40°，礦體埋深0～75 m，賦存標(biāo)高178 m～103 m，固定碳平均品位3.51%。地表由TC35-1、TC39、TC37控制，深部由ZK3701、ZK3901控制。

2)⑤號(hào)石墨礦體位于礦區(qū)南部，呈不規(guī)則脈狀產(chǎn)出，分布在1線(xiàn)、3線(xiàn)、5線(xiàn)，礦體延長(zhǎng)260 m左右，礦體真厚度7.45 m，總體傾向285°，傾角54°，礦體埋深0～35 m，賦存標(biāo)高199 m～164 m，固定碳平均品位6.58%。地表由TC1、TC3、TC5控制。

表1 礦體特征一覽表

3.2 礦石特征

礦石的自然類(lèi)型為片巖型石墨礦。礦石結(jié)構(gòu)為鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造為塊狀構(gòu)造。礦石礦物成分以斜長(zhǎng)石、石英和石墨為主，含少量磁鐵礦、褐鐵礦、黃銅礦和黃鐵礦。脈石礦物主要為閃長(zhǎng)巖和石英脈。

3.3 圍巖和夾石

礦體頂板圍巖主要為白云質(zhì)大理巖，部分地段礦體圍巖存在有花崗巖；礦體底板主要為白云質(zhì)大理巖。白云巖呈黑白色、褐紅色，等粒變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物白云石、方解石，蝕變綠泥石化，碳酸鹽化，部分地段見(jiàn)有溶蝕孔洞?；◢弾r呈淺紅色，中粒到中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物石英、長(zhǎng)石及少量角閃石組成。

3.4 圍巖蝕變

區(qū)內(nèi)的圍巖蝕變較簡(jiǎn)單，主要有綠泥石化、蛇紋石化，有少量碳酸鹽化、黃鐵礦化、硅化。綠泥石化、蛇紋石化是指原巖為中-基性火成巖到泥質(zhì)巖及變質(zhì)巖，經(jīng)過(guò)低溫?zé)嵋何g變作用，其中的鐵鎂質(zhì)礦物發(fā)生分解，產(chǎn)生綠泥石化和蛇紋石化。

4 礦床成因和找礦標(biāo)志

基于孫家溝石墨礦的生成和賦存特點(diǎn)，結(jié)合礦石礦物特征，確定本區(qū)為區(qū)域變質(zhì)型晶質(zhì)石墨礦。本區(qū)地層的原巖白云巖，經(jīng)歷早期的區(qū)域變質(zhì)作用[6]，碳元素發(fā)生遷移、富集和結(jié)晶，加之后期巖漿活動(dòng)及構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的熱量，為碳元素晶體顆粒長(zhǎng)大提供熱源，并使碳元素進(jìn)一步富集，進(jìn)而形成礦體[7,8]。礦床成因?qū)儆趨^(qū)域變質(zhì)作用、中低溫度和壓力下形成的變質(zhì)型石墨礦。明顯的找礦標(biāo)志包括：

1)礦體為石墨片巖，賦存于高于莊組大理巖之中，大理巖因含石墨，因此顏色差異明顯，故黑白色高于莊組大理巖是重要的找礦標(biāo)志；

2)由于風(fēng)化作用，地表顯示有灰褐色到灰黑色的顏色反映，是重要的找礦露頭標(biāo)志；

3)區(qū)內(nèi)激電測(cè)量異常特征顯示，石墨片巖電阻率明顯高于賦礦圍巖，礦體和圍巖存在明顯的電性差異，存在電法測(cè)量的地球物理基礎(chǔ)，物探電法測(cè)量中正負(fù)異常交匯處是重要的找礦部位。

5 結(jié)語(yǔ)

孫家溝石墨礦賦存于高于莊組大理巖中，礦體受韌性剪切、變形、變質(zhì)構(gòu)造控制明顯，礦床成因?qū)儆趨^(qū)域變質(zhì)作用、中低溫度和壓力下形成的變質(zhì)型石墨礦。區(qū)內(nèi)黑白色高于莊組大理巖、地表顯示有灰褐色到灰黑色的顏色反映部位和物探電法測(cè)量中的正負(fù)異常交匯處是重要的找礦指示標(biāo)志。