蔡新明 李昌松

(遼寧省礦產勘查院有限責任公司，遼寧 沈陽 110031)

0 引言

孫家溝石墨礦地處中朝準地臺、燕山臺褶帶、北鎮(zhèn)凸起、遼西臺陷的北東端[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60年代以來，遼寧省地質局多家地質單位在區(qū)內開展區(qū)域地質調查、水系沉積物測量和物探激電中梯測量等工作，積累了較多的基礎地質資料，但一直未發(fā)現具有工業(yè)意義的金屬礦體。2015年以來，通過在區(qū)內開展地質測量、槽探、鉆探和室內鑒定分析工作，圈定石墨礦體8條，為區(qū)內的找礦工作提供了新的思路。

1 區(qū)域成礦地質背景

區(qū)域出露地層包括太古界小塔子溝組角閃黑云斜長片麻巖，元古界長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。構造以北東向斷裂構造為主，主要分布于區(qū)域西北部和東南部，走向35°～45°，長1.2～3.1 km，傾角40°～60°。侵入巖以燕山期侵入花崗巖和閃長巖為主，在區(qū)內中部成北東向展布，脈巖以閃長玢巖脈和花崗斑巖脈為主。區(qū)內變質變質作用比較復雜，以區(qū)域變質作用為主，受變質時溫度和壓力的影響，重結晶作用顯著，受定向壓力的作用，礦物常呈定向性排列，如含石墨片巖、硅質大理巖和白云質大理巖等。

2 礦區(qū)地質概況

2.1 地層

礦區(qū)范圍內出露地層有太古代變質表殼巖組合、中元古界長城系、薊縣系、中生界白堊系及第四系。其中太古代變質表殼巖組合為小塔子溝組花崗片麻巖、斜長片麻巖、角閃斜長片麻巖和斜長角閃巖，主要分布在北西部，呈北東方向狹長分布。中元古界長城系高于莊組要分布于孫家溝地區(qū)中部和南部狹長地帶，巖性主要為灰白色粉晶白云巖、白云質大理巖、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、細晶白云巖及灰黑色燧石結核白云巖。白堊系僅見有義縣組出露，底部為復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—中元古界長城系高于莊組白云巖；6—閃長巖脈；7—石英巖脈；8—礦體；9—地質界限；10—斷裂。

2.2 構造

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

2.3 巖漿巖

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

3 礦床地質特征

3.1 礦體地質特征

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

1)①號石墨礦體位于礦區(qū)北部，呈不規(guī)則脈狀產出，礦體主要巖性為石墨片巖，其分布在35線、37線、39線之間，延長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號石墨礦體位于礦區(qū)南部，呈不規(guī)則脈狀產出，分布在1線、3線、5線，礦體延長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

礦石的自然類型為片巖型石墨礦。礦石結構為鱗片狀變晶結構，礦石構造為塊狀構造。礦石礦物成分以斜長石、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巖和石英脈。

3.3 圍巖和夾石

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

3.4 圍巖蝕變

區(qū)內的圍巖蝕變較簡單，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-基性火成巖到泥質巖及變質巖，經過低溫熱液蝕變作用，其中的鐵鎂質礦物發(fā)生分解，產生綠泥石化和蛇紋石化。

4 礦床成因和找礦標志

基于孫家溝石墨礦的生成和賦存特點，結合礦石礦物特征，確定本區(qū)為區(qū)域變質型晶質石墨礦。本區(qū)地層的原巖白云巖，經歷早期的區(qū)域變質作用[6]，碳元素發(fā)生遷移、富集和結晶，加之后期巖漿活動及構造運動產生的熱量，為碳元素晶體顆粒長大提供熱源，并使碳元素進一步富集，進而形成礦體[7,8]。礦床成因屬于區(qū)域變質作用、中低溫度和壓力下形成的變質型石墨礦。明顯的找礦標志包括：

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志；

2)由于風化作用，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志；

3)區(qū)內激電測量異常特征顯示，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，存在電法測量的地球物理基礎，物探電法測量中正負異常交匯處是重要的找礦部位。

5 結語

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、變質構造控制明顯，礦床成因屬于區(qū)域變質作用、中低溫度和壓力下形成的變質型石墨礦。區(qū)內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量中的正負異常交匯處是重要的找礦指示標志。