鄒洪印

（中國建筑材料工業(yè)地質勘查中心遼寧總隊，遼寧沈陽 110004）

石墨是一種特殊的非金屬礦物，既兼具金屬材料的導熱性、導電性，又具有耐高溫、耐酸堿等諸多優(yōu)異性能，在鑄造、電子、化工、航天等領域發(fā)揮著重要作用。石墨按礦石類型可分為晶質石墨礦和隱晶質石墨礦，其中隱晶質石墨除了具有晶質石墨的物化性質外，其結晶程度低，晶體結構具有球狀超分子的特點使其在應用晶質石墨不經濟或無法涉足的領域得到了應用，如節(jié)能添加劑、鑲嵌潤滑、高導涂料、印刷電路、導電橡膠等[1]。在我國隱晶質石墨主要分布于湖南、吉林、內蒙古等地。本文總結了黑龍江神樹隱晶質石墨礦床區(qū)域地質背景、地質特征，初步分析總結了礦床成因，為今后在黑龍江神樹地區(qū)隱晶質石墨找礦工作提供借鑒。

1 區(qū)域地質背景

礦區(qū)大地構造單元位于興安嶺—內蒙地槽褶皺區(qū)、伊春—延壽地槽褶皺系、五星—關松鎮(zhèn)中間隆起帶，屬伊春—延壽（巖漿）Fe-Pb-Zn-Mo-W-Sn-Cu-Ag石墨成礦區(qū)帶[2]。區(qū)域出露的地層由老至新為古生界泥盆系下統(tǒng)黑龍宮組（D1hl）、二疊系下統(tǒng)土門嶺組（P1t）、二疊系上統(tǒng)紅山組（P2h）、五道嶺組（P2w）、三疊系下統(tǒng)冷山組（T3ln）以及新生界第四系更新統(tǒng)，其中二疊系下統(tǒng)土門嶺組炭質板巖層為石墨的賦存層位。土門嶺組是一套砂板巖夾灰?guī)r的海陸交互相沉積層，神樹地區(qū)出露本組上部層位，板巖中含植物化石，碳元素相對較為集中。

區(qū)內自古生代以來，巖漿活動十分頻繁，具有多旋回多期次的特點，為地層帶來大量熱液，對石墨礦床的形成具有重要作用。區(qū)內巖漿活動可劃分4個旋回期，其中石墨礦床形成于晚三疊紀至早侏羅紀的第3 旋回晚期至第4旋回早期。

2 礦區(qū)地質特征

礦區(qū)位于神樹復式背斜的一翼。區(qū)內出露的主要地層為古生界二疊系上統(tǒng)紅山組及下統(tǒng)土門嶺組，二者呈整合接觸[3]。其中土門嶺組是石墨礦床賦存層位，巖性為淺灰色—灰色變質砂巖、黑色炭質板巖。巖層整體近北北東向展布，呈單斜產出，傾角50°左右。

礦區(qū)內侵入巖發(fā)育，主要為晚印支期酸性巖漿巖：二疊世二長花崗巖（πγδP）、花崗閃長巖（γδP），侏羅世鉀長花崗巖（J1-2Jγ），為石墨礦成礦提供必要的熱源條件。本區(qū)經歷了大規(guī)模多旋回巖漿入侵及噴發(fā)活動，對石墨礦有用成分的運移富集及重結晶十分有利。

礦區(qū)內變質巖巖石組合為板巖、變質（粉）砂巖，以絹云母+綠泥石+石英組合為特點，屬絹云母—綠泥石級低綠片巖相變質巖。原巖為陸源碎屑沉積建造中的炭質泥巖、長石石英砂巖、長石石英粉砂巖，遭受了板巖—千枚巖型變質，屬于區(qū)域低溫動力變質作用類型。

3 礦床特征

3.1 礦體特征

礦區(qū)內產出2 個石墨礦體，自上而下編號為Ⅰ號、Ⅱ號，均為隱伏礦體，呈似層狀產出，其中Ⅱ號礦體為主礦體，Ⅰ號礦體規(guī)模較?。▓D1）。礦體產狀與炭質板巖圍巖一致，呈北東—南西向展布，總體傾向SE，傾角44°～48°（表1）。礦體與頂?shù)装鍑鷰r多呈漸變過渡關系，局部界線清晰，近礦板巖層理、裂隙多有不同程度石墨礦化現(xiàn)象，呈細脈狀、團塊狀、不規(guī)則狀。

表1 神樹石墨礦礦體特征一覽表

圖1 地質剖面簡圖

Ⅰ號礦體控制延長190m，深部延伸114m，呈單斜產出，礦體厚度2.2～3.5m，平均2.9m，固定碳含量55.39%～76.09%，平均71.06%，埋深4～153m。Ⅱ號礦體控制延長200m，深部延伸254m，呈單斜產出。礦體厚度2.1～17m，平均10.1m，固定碳含量59.60%～90.07%，平均76.86%，埋深24～258m。兩條礦體頂?shù)装寰鶠楹谏抠|板巖，局部見少量炭質板巖夾石。

3.2 礦物成分

礦石呈黑色，隱晶質結構，土狀—塊狀構造，半金屬光澤。礦物成分以石墨為主，平均含量70%以上，晶體直徑小于1μm，其次為粘土質礦物、石英和少量白云母、黝簾石等雜質，粒度相當細小，不規(guī)則分布在石墨中，與石墨以互生的狀態(tài)存在，這也加大了隱晶質石墨深加工除雜的難度[5]。礦石質地軟，硬度低，比重2.08～2.21g/cm3，平均2.17g/cm3，手觸具有滑膩感，極易污手。

3.3 化學成分

礦石化學成分分析結果（表2）表明，本礦區(qū)石墨礦石化學成分較穩(wěn)定，礦石總體具有高硅、高鋁、高鐵、低硫的特點，與礦石中鋁硅酸鹽雜質礦物化學成分一致。與國內典型接觸熱變質作用形成的隱晶質石墨礦床化學成分（表3）進行對比，本區(qū)隱晶質石墨固定碳平均含量高于湖南魯塘、江西崇義、永安塘下洋隱晶質石墨礦床，低于陜西鳳縣巖灣隱晶質石墨礦床，雜質中占比最大的硅、鋁元素化合物的平均含量低于湖南魯塘、江西崇義、永安塘下洋石墨礦床，高于陜西鳳縣巖灣石墨礦床，表明本區(qū)隱晶質石墨礦礦石質量優(yōu)于湖南魯塘、江西崇義、永安塘下洋的隱晶質石墨礦床。

表2 神樹石墨礦床化學成分

表3 國內典型隱晶質石墨礦床化學成分[6-9]

4 礦床成因

本區(qū)隱晶質石墨含礦巖層具有碎屑巖夾碳酸鹽巖的海陸交互相（陸相—海相—陸相）沉積旋回特征[10]。成礦物質來源主要為有機碳。礦區(qū)礦床成因類型為接觸熱變質型礦床，土門嶺組含炭板巖為石墨礦源層，上覆的紅山組、五道嶺組作為蓋層形成封閉環(huán)境，晚燕山期巖漿巖上侵帶來熱源。本區(qū)石墨礦的形成過程可以分成三個階段：第一階段為接觸變質作用以前的原巖沉積生成過程；第二階段為區(qū)域變質作用過程；第三階段為接觸變質作用成礦過程。

第一階段：自泥盆紀起，本區(qū)受加里東期斷（坳）陷邊緣斷裂控制明顯，小型斷陷呈區(qū)域展布，在經歷兩次海侵運動之后，小型斷陷內形成了較厚的淺海相沉積碎屑巖建造；早二疊世晚期至晚二疊世早期，受早印支亞旋回期活動影響，區(qū)內斷陷活動頻繁，逐漸形成了相對低坳帶，局部小型斷洼地內沉積了陸相—海相—陸相地層，主要由粉砂巖、砂巖、含生物碎屑的碳酸鹽巖組成；第二階段：晚二疊世晚期至早三疊世早期，伴隨地殼擠壓上隆，火山活動劇烈，原巖建造在熱流作用下形成了變質程度較低的炭質板巖、變質砂巖等，含碳有機質初步分解、碳化；第三階段：晚三疊世至早侏羅世，酸性火山巖沿裂隙噴發(fā)，巨大的晚印支期花崗巖上侵，與經變質作用形成的炭質板巖發(fā)生熱接觸變質作用，碳元素重結晶形成了石墨礦。

5 結論

（1）黑龍江神樹隱晶質石墨礦賦存于二疊系下統(tǒng)土門嶺組炭質板巖中，受沉積相和建造雙重控制，與巖漿活動密切相關。

（2）礦床共劃分2 個礦體，呈透鏡狀、似層狀產出，主要成分為隱晶質石墨，平均含量75%以上，與我國同類型石墨礦床對比，礦石質量較好。

（3）礦床是由炭質板巖與晚印支期酸性巖漿巖接觸發(fā)生熱變質作用形成，形成于晚三疊世至早侏羅世之間。其成因類型為接觸熱變質型石墨礦床。