遼河群孔達巖系與石墨礦床

楊成會

摘 要：遼河群孔達巖系主要分布于營口—草河口復向斜南北兩翼。是遼河群中重要的含礦巖系。大量事實證明遼河群石墨中的碳質來源于有機質，含墨巖層在經歷后期的一系列變質作用使碳富集，最終形成石墨礦床。

關鍵詞：遼河群；孔達巖系；石墨礦床

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.078

1 遼河群孔達巖系分布

1.1 石墨與孔達巖系

孔達巖系是指前寒武紀的一套富含石墨高鋁的片巖、片麻巖，同時夾有大理巖、石英巖等的副變質巖石組合。孔達巖系是重要的含礦巖系，遼河群中的孔達巖系是重要的富碳巖系，是遼河群中石墨礦床的重要礦源層。所以要尋找石墨必須先尋找孔達巖系。

1.2 遼河群孔達巖分布

孔達巖系在遼河群的南區和北區均有出露，其主要分布于營口—草河口復向斜南北兩翼。南區分布：西起營口，經岫巖、鳳城東至寬甸，分布在長約300公里、寬約數十公里的東西向狹長地帶內。北區分布：西起盤嶺，經高家峪、小女寨，東至隆昌以及遼陽河欄—本溪草河口。北區以隆昌為界又分為北西區和北東區。

1.3 遼河群孔達巖系南北區差異

（營口-草河復向斜南北兩冀）遼河群的南北兩區的孔達巖系在巖性和變質程度上均有不同，差異性明顯。（北側）北區的巖層變質程度較低，巖層中碳質僅形成隱晶質石墨化，而南區的變質程度較高，達到了角閃巖相。南區巖層中碳質多（形成）以晶質鱗片狀石墨片或富集成石墨礦體的形式存在，是遼河群石墨礦床的重要找礦遠景區[1]。

2 遼河群石墨礦床成因

2.1 石墨碳質來源

根據遼河群石墨礦礦石類型及遼河群含石墨巖石類型，其碳同位素組成為：

在遼河群中取得片麻巖型石墨礦石和變粒巖型石墨礦石樣品各23件，對其進行碳同位素化驗，結果見表1。

表1中碳同位素數據表明遼河群中片麻巖型石墨礦石和變粒巖型石墨礦石的碳同位素有微小的差異。

從表1中可以看出片麻巖型石墨礦石的碳同位素平均值接近于有機碳δC13平均值-26‰。說明該片麻巖型石墨礦的碳質來源于有機質。而遼河群中的碳同位素δC13的變化范圍也與近代及古代有機碳的δC13值極為相似，而與碳酸鹽巖中的無機碳無關。

再將變粒巖型石墨礦的δC13值（-17.83‰～-26.37‰）投入含碳物質成因圖解，發現其與有機碳同位素組成幾乎一致。表明該變粒巖型石墨礦石的碳質來源于有機質。而遼河群中的碳同位素δC13的變化范圍也與近代及古代有機碳的δC13值極為相似，而與碳酸鹽巖中的無機碳無關。從而證明了遼河群中石墨的碳質來源于有機質。

2.2 石墨礦床成因

本區在元古代早期，處于淺海地槽環境，海底火山噴發與陸源碎屑沉積交替進行，形成區內各類變質巖原巖[2]。隨后，火山停止噴發，在火山間歇期內本區又沉積了大量的富鋁質、泥質及碳酸鹽質物質。這些沉積物在經過變質作用后形成了變粒巖、片麻巖、片巖及大理巖類巖石。在遼河群孔達巖系沉積期有（特定的海盆沉積環境（高家峪期））少量水下火山活動，從而造成了水下物質的不均勻堆積，由于物質堆積不均，在水下形成較多障壁，產生了多個閉塞的環境從而使底水滯流。一些原始植物被搬運到水體中后，逐漸堆積并進行分解，在這過程中必然要消耗大量氧氣并生成H2S、CH4等氣體，隨著H2S、CH4等氣體的增加和氧氣的消耗，使水體缺氧，水中的厭氧菌在缺氧的環境下大量的繁殖，從而在水體中形成了一個還原環境。在此環境中，原始植物被分解出的有機碳，由于沒有氧氣，這些有機碳無法被氧化成二氧化碳和一氧化碳氣體逸出，從而以富含有機質沉積物的形式在地層中保存下。原巖中的有機碳后經區域變質作用重結晶形成含墨巖系。這些含墨巖系中的石墨片徑在混合巖化和重熔交代的作用下逐漸增大，最終富化形成石墨礦。遼河群的石墨礦床受層位、巖相和巖性控制明顯。礦床成因應屬沉積變質礦床。

3 找礦方向

3.1 儲礦構造

褶皺：由于石墨硬度低，所以當地層受到應力作用產生褶皺的過程中，石墨常常被擠到應力梯度小的空隙中，如褶皺軸部的虛脫部[3]。在營口-桓仁一帶，古老的東西向褶皺形成的復式背向斜往往是儲礦部位，尤其是岫巖及寬甸地區下元古代遼河群含墨地層發育，營口-寬甸東西向復式褶皺由此通過，區域變質程度及中生代巖漿活動較強烈，有利于石墨的富集，因此該區域為晶質石墨成礦的有利區域。

斷裂：石墨礦體的形成與斷裂構造有直接的關系。含墨地層中的碳質容易在其附近的走向斷裂中富集成石墨礦體，且該類型礦體形狀規則，以層狀、似層狀產出，具有較大的工業意義。因此要特別注意在含墨地層中的的層間斷裂。

3.2 地貌標志

由于石墨礦石硬度低，易于破碎，容易受斷裂影響，所以一般分布在地形相對較低部位，或山脊鞍部[4]。如果在這些地形附近有石墨碎片分布或殘坡積被石墨染黑時，下部可能有石墨礦體。

3.3 物性特征

石墨的極化率高，電阻低，導電性能好。石墨礦體是典型的低阻高極化體，在電法測量中發現的低阻高極化體常常為石墨礦，此類異常區應提高重視并進行近一步論證。

參考文獻：

[1]吳春林.遼東半島遼河群變質巖溫壓條件[J].遼寧地質，1991（04）.

[2]季海章.孔達巖系及其礦產[J].地質與勘探，1990（11）.

[3]姜繼圣.孔茲巖系及其研究概況.長春地質學院學報，1990（02）.

[4]陳衍景.中國北方石墨礦床及賦礦孔達巖系碳同位素特征及有關問題討論[J].2000（02）.