山東省平度-萊西北部地區石墨礦地質特征及找礦靶區優選

王帥，劉述敏，于洋，韓東

(青島地質工程勘察院，山東 青島 266100)

山東省平度-萊西北部地區石墨礦地質特征及找礦靶區優選

王帥，劉述敏，于洋，韓東

(青島地質工程勘察院，山東 青島 266100)

平度、萊西是山東省石墨礦主要產地，形成的礦床數量多，規模大，出產的石墨片大質優。該文論述了區內成礦地質背景，總結了萊西南墅、平度劉戈莊、劉家寨、劉河甲等大中型石墨礦床礦體的形態、產狀、礦石質量等地質特征，分析了成礦地質條件，開展了成礦規律研究，認為區內石墨礦是古元古代荊山群陡崖組徐村段地層中的有機碳受區域變質作用形成的，屬于層控礦床，其控礦因素包括地層、混合巖化作用、區域變質作用和構造。圈定鐵嶺莊和閻村2處找礦靶區。

平度-萊西北部地區；石墨礦床；成礦規律；找礦標志；找礦靶區

石墨是一種用途非常廣泛的非金屬原料，是軍工和現代工業發展中不可或缺的戰略資源，石墨產品作為新材料越來越被廣泛應用到高新科技領域，石墨礦已列入全國鼓勵勘查礦種。山東省是全國晶質石墨礦床的重要產地，已查明的石墨礦資源位居全國第三[1]，而萊西、平度兩地又是山東省石墨礦的主要產地。該文匯總了平度、萊西兩地典型礦床的資料，歸納總結了礦床的地質特征，分析了成礦規律，研究了成礦條件及成因類型，指出了找礦標志和找礦靶區，為該地區石墨礦勘查提供依據*青島地質工勘察院，山東省青島市平度-萊西北部地區石墨礦遠景地質調查與成礦預測報告，2004年。。

1 成礦地質背景

研究區范圍包括平度的北部和與其相鄰的萊西西北部(圖1)，面積約為1720km2。其大地構造位置位于華北板塊膠遼隆起區膠北隆起與膠萊盆地銜接部位的西部[2-3]。

1—第四系；2—白堊紀王氏群；3—白堊紀青山群；4—白堊紀萊陽群；5—古元古代粉子山群變粒巖；6—古元古代荊山群變粒巖和片麻巖；7—中生代玲瓏序列二長花崗巖；8—古元古代萊州序列變輝長巖(斜長角閃巖)；9—新太古代棲霞序列含角閃黑云英云閃長質片麻巖；10—不整合地質界線；11—實測/推測斷層；12—研究區范圍；13—礦床位置圖1 平度-萊西北部地區石墨礦區域地質礦產簡圖

1.1 地層

研究區出露的地層有太古宇、古元古界、中生界白堊系和新生界[5-6]，其中古元古代荊山群在研究區內大面積出露。其以不整合—韌性剪切構造關系覆蓋于新太古代棲霞序列片麻巖巖系之上，而其上則為中生代白堊系和新生代古近系以不整合關系所覆蓋；同時古元古代萊州序列西水夼單元中基性侵入巖則多順層侵入，中生代玲瓏序列侵入巖與其為侵入接觸關系。

研究區內荊山群僅出露野頭組和陡崖組2組，底部祿格莊組未見出露。

(1)野頭組是石墨礦賦存層位的底板，常構成背斜的核部，分為祥山段和定國寺段。

(2)陡崖組分布于東部南墅、云山、鐵嶺莊、峰山和西部劉家寨、劉戈莊、明村、張舍、閻村一帶。常常構成同斜倒轉復式向斜的核部，分為徐村和水桃林2段，其中徐村段是區內石墨礦的賦礦層位。 徐村段在研究區十分發育，大面積出露于東部的云山、南墅和西部的西石嶺、蘇村、矯戈莊、劉戈莊、冢東、明村、劉家寨、閻村等地。其主要巖石組合為石墨透輝變粒巖、石墨黑云變粒巖、石墨黑云斜長片麻巖、蜂窩狀含透閃石英巖、透輝石英巖。區內該段厚大多在170～270m，但因其物理性質與其頂底兩段巖石組合物性的差異，導致在屢次的構造運動中，其都處于相對塑性的狀態，并且常常位于淺部，所以常構成倒轉向斜的核部，若呈單斜產出時，其厚度一般變薄。水桃林段是石墨礦層的頂板圍巖，常出露于大型寬緩的向斜核部。

1.2 侵入巖

研究區內巖漿作用強烈，侵入活動頻繁，從中太古代到中生代的侵入巖均有發育。新太古代棲霞序列片麻巖為基底巖系，古元古代萊州序列以基性巖為主，順層侵入荊山群地層中，中生代玲瓏序列二長花崗巖大面積分布于招平斷裂帶以西與平度斷裂以北的廣大區域[7]。

1.3 區域構造

研究區內構造發育，從整體上來看，其構造格架是NNE向構造挾持著EW向和NE向構造。根據其對石墨礦賦存、富集的影響可分為2類：以不同期次和不同形態的復式褶皺為主的基底構造；以不同期次和不同方位的脆性構造的中、新生代蓋層構造。

(1)基底褶皺構造： 由于長期多次的構造運動和構造疊加作用[8]，使得區內荊山群地層產生了眾多形態各異的褶皺構造，這些褶皺構造依據走向、特征和規模可以劃分為2類。 一類是NW向，呈弧形，以荊山群地層為變形面的緊閉的同斜倒轉褶皺，其特點是規模較小。由于形成的時間較早，多受后期構造的破壞，完整性差,這類褶皺絕大多數的核部為陡崖組徐村段。該類褶皺形成于強大的擠壓應力作用下，往往會導致含礦層位的壓縮與折疊。一類是近EW向，以NW向褶皺軸面為變形面的寬緩的復式褶皺，其特點是常常疊加在NW向褶皺之上，利用NW向褶皺的成分，構成其褶皺格架，規模較大，雖也遭受后期構造的破壞，但破壞程度低，完整性較好，由于疊加作用，使得含礦層和礦體再度彎曲折疊，厚度加大。

(2)蓋層斷裂構造：區內蓋層斷裂構造發育，以NE向招平斷裂帶、唐田-門村斷裂帶和抬頭-鄧家斷裂帶等為主，NW向謝格莊-釣魚臺斷裂帶和山上-石柱洼斷裂次之，SN向與近EW向較少。斷裂帶的性質多為純壓性，且順層發育，多發生斜升斜落和左右推移的運動方式，由于野頭組和陡崖組地層的剛性差異和徐村段的自然潤滑特性，常常會形成推覆構造。

2 礦床地質特征

研究區石墨礦主要分布萊西南墅、平度祝溝、明村-劉家寨一帶，已發現石墨礦床20處。其中大型石墨礦床7處，分別為萊西北墅、南墅岳石和平度大金埠、劉戈莊、黑鯉、西石嶺、劉家寨；中型石墨礦床7處，分別為萊西崔格莊和平度市劉河甲、張舍、冢東、矯戈莊、明村、景村；小型石墨礦床6處，分別為萊西北泊、石格莊和平度市閆村、新村、前臥牛石、萌山。

2.1 礦體特征

礦體均賦存于古元古代荊山群陡崖組徐村段地層中，產狀與其一致，與圍巖具有清晰的界線，常呈層狀、似層狀、透鏡狀、馬鞍狀等形態(圖2)，沿走向延長100～2000m，傾向延深幾十米至600m，局部有倒轉直立、分支復合、膨縮等現象，所以形成的礦床規模也大小不等。各礦床礦體特征見表1。

1—第四系；2—荊山群野頭組定國寺段;3—荊山群陡崖組徐村段；4—石墨礦體及編號；5—變輝長巖；6—煌斑巖；7—斷層；8—背斜構造圖2 萊西劉家莊礦段礦體平面圖

在萊西南墅地區，以南墅劉家莊礦段為例：礦體位于劉家莊背斜的核部和北翼。走向近EW，傾向S(或N)，傾角70°～80°，礦體呈層狀和似層狀，有些褶皺成馬鞍形或弧形(圖3)。

在平度明村-劉家寨地區，以劉戈莊石墨礦為例：礦體走向55°，傾向NW，傾角35°～55°，也有部分礦體呈NW走向，但其與地層的產狀始終一致(圖4)。在平度祝溝地區，以大金埠石墨礦為例：礦體呈厚大的層狀，走向近SN，傾向SE，傾角38°～50°，也有部分礦區礦體走向呈NW向。

2.2 礦石質量

區內礦石的自然類型主要以片麻巖型和變粒巖型為主，透閃透輝巖型次之，大理巖型、碎裂巖型較少。

組成石墨礦石的礦物有20多種，主要有石墨、斜長石、石英、微斜長石、透輝石、透閃石、黑云母、絹云母、方解石等；次要礦物：黃鐵礦、磁黃鐵礦、黝簾石、綠泥石、陽起石、石榴子石、符山石、高嶺石、褐鐵礦、磁鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、赤鐵礦、自然銅等；副礦物：金紅石、鋯石、榍石、磷灰石、褐簾石、電氣石、紅柱石、鈦鐵礦、白鈦礦等。

最常見的礦石結構為鱗片花崗變晶結構，其次為中—細粒鱗片變晶結構、鱗片柱粒狀變晶結構、鱗片纖維變晶結構、纖柱狀花崗變晶結構、鱗片纖柱狀花崗變晶結構、填隙結構、壓碎結構等。礦石構造以片麻狀為主，其次為塊狀構造、碎裂構造、條帶狀構造、浸染狀構造等。

固定碳以晶質石墨的形態存在于礦石中，含量一般為1.65%～6.58%，最高11.95%。

表1 研究區石墨礦床地質特征[9-10]

1—荊山群陡崖組水桃林片巖段；2—荊山群陡崖組徐村石墨巖系段；3—荊山群野頭組定國寺大理巖段；4—石墨礦體；5—破碎帶圖3 劉家莊礦段45線剖面礦體形態圖

1—荊山群陡崖組水桃林片巖段；2—荊山群陡崖組徐村石墨巖系段；3—荊山群野頭組定國寺大理巖段；4—斷層；5—石墨礦體圖4 平度劉戈莊石墨礦礦體形態圖

3 成礦規律

研究區內石墨礦床是含有機碳地層受區域變質作用形成的[11]，屬于層控礦床，其控礦因素包括地層、構造、區域變質作用和混合巖化作用。

(1)礦體嚴格受控于地層。研究區內的石墨礦體全部賦存于古元古代荊山群陡崖組徐村段地層中，該段是荊山群原始沉積晚期形成的含有豐富有機碳的巖系段，為石墨礦的形成提供了物質來源[12]。其底板為古元古代荊山群野頭組地層，頂板為古元古代荊山群陡崖組水桃林段地層，受地層控制顯著，與圍巖具有清晰的界線。常呈層狀、似層狀、透鏡狀、馬鞍狀等形態，其產狀多與地層產狀相一致。

(2)礦體多分布于褶皺構造的兩翼和轉折部位。研究區內褶皺、斷裂構造發育，對石墨礦的賦存起到控制作用。褶皺構造能使得含礦層經歷幾次彎曲折疊，將同一含礦層折疊成2層或者更多層，厚度加大，同時使得本要向下延伸的含礦層，通過折疊使其再次向地表轉移，礦床規模增大，例如劉戈莊礦區、西石嶺礦區、劉家莊礦區。

(3)變質程度越高，礦石質量越好。變質作用會不斷地影響和改造原巖，使其巖貌、成分、結構和構造發生改變，變質程度的強弱和疊加次數又與當時的地質環境密不可分。研究區內石墨礦的形成與區域變質作用關系密切，若沒有變質作用就不會形成石墨礦，同時變質程度低了也不會形成石墨礦或優質晶質石墨礦。研究區大致經歷了呂梁、四堡、晉寧、震旦4期的變質作用，變質程度達到了角閃麻粒巖相。

(4)混合巖化作用越強，石墨品質越高。 研究區內含石墨的巖系大多遭受了不同程度的混合巖化作用，其對區域變質作用階段所形成的晶質石墨礦石進行一定改造，表現為局部重熔分異和重結晶作用。在重熔分異過程中，石英、長石等一些造巖礦物發生偉晶巖化，形成變斑晶和長英質脈體，為石墨重結晶提供了有利的條件，石墨鱗片會變得越來越粗大，從而使整個礦床的石墨粗鱗片比例大大提高[13]；在重結晶過程中，礦石中的石墨鱗片會粗化，石墨晶片成堆密集分布，變成斑雜狀礦石，利于選礦[14]。

4 礦床成因

研究區石墨礦的形成與唐家莊-明村熱背斜這種特殊的地質環境存在著密切的關系，在呂梁運動初期，熱背斜形成之前，位于地殼17km以下的荊山群陡崖組徐村段地層已處于高溫高壓環境中，其原巖為一套富含碳泥質的砂巖或粉砂巖，在這有利的溫壓條件下，地層中細小的碳質顆粒聚集結晶成大的顆粒，大的顆粒再聚集結晶成片狀形態，同時不斷地清除雜質。在呂梁期之后，形成了唐家莊-明村熱背斜，其后隨著四堡、晉寧和震旦運動得到了極大的發展，而處于熱背斜核部及周圍的荊山群陡崖組徐村段地層又反復經歷了上述大致相同的聚集、結晶、提純的改造過程，最后富集、結晶成晶質石墨礦石，之后又遭受中等強度的混合巖化作用的改造，形成高質量、大晶片的石墨礦，所以礦床成因類型為沉積型區域變質晶質石墨礦床[15-19]。

5 找礦標志

(1)地層標志。區內石墨礦床受古元古代荊山群陡崖組徐村段地層控制，該層位是石墨礦找礦的地層標志；

(2)構造標志。區內褶皺構造對石墨礦的賦存起到控制作用，石墨礦體大多分布在褶皺構造的核部及兩翼，褶皺構造是石墨礦找礦的構造標志；

(3)電法異常標志。由于石墨具有良好的導電性，所以各種電法異常是尋找石墨礦的物探標志[20]；

(4)巖石標志。石墨礦和各類含石墨片巖、變粒巖、片麻巖、麻粒巖、大理巖有關，它們是石墨礦找礦的直接巖石標志。

6 成礦要素

根據對區內石墨礦床地質特征、成礦規律及找礦標志的研究，總結了區內石墨礦的主要成礦要素為地層、構造、區域變質作用和混合巖化作用(表2)。

表2 研究區內石墨礦主要成礦要素

7 找礦靶區

根據地層、構造等成礦要素確定了鐵嶺莊、閻村2個找礦靶區。

鐵嶺莊：在鐵嶺莊和石柱洼分布有古元古代荊山群陡崖組徐村段地層，巖性為黑云變粒巖、石墨透輝變粒巖和黑云斜長片麻巖；發育有野豬莊同斜、石柱洼背斜、王格莊向斜、鐵嶺莊背斜，背斜的兩翼或向斜軸部由陡崖組地層構成；發育有呂梁期和震旦期侵入巖；在鐵嶺莊背斜可見有多處石墨礦開采坑。

閻村：古元古代荊山群陡崖組徐村段地層分布于五甲埠以南和閻村以北之間，巖性為石墨黑云變粒巖、石墨透輝透閃變粒巖、石墨黑云斜長片麻巖；該區發育一短軸向斜構造，陡崖組地層組成向斜的核部；侵入巖不太發育，僅有少量的斜長角閃巖和偉晶巖脈；地表可見有多處石墨礦開采坑。

8 結論

山東省平度-萊西北部地區石墨礦床類型為沉積型區域變質晶質石墨礦床，賦礦層位為古元古代荊山群陡崖組徐村段，其經歷了呂梁、四堡、晉寧、震旦4期的變質作用，變質程度達到了角閃麻粒巖相，又經中等強度的混合巖化作用的改造，形成高質量、大晶片的石墨礦。石墨礦體大多呈層狀、似層狀、透鏡狀等形態分布于褶皺構造的核部及兩翼，礦石的自然類型主要為片麻巖型和變粒巖型，最常見的結構為鱗片花崗變晶結構，構造以片麻狀為主，固定碳以晶質石墨的形態存在于礦石中，區內礦床品位變化不大。平度鐵嶺莊、閻村石墨找礦靶區應重點開展勘查工作。

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GeologicalCharacteristicsandProspectingTargetOptimizationofGraphiteDepositsinLaixi-northernPingduAerainShandongProvince

WANG Shuai，LIU Shumin，YU Yang，HAN Dong

(Qingdao Geo-engineering Exploration Institute，Shangdong Qingdao 266100, China)

Pingdu and Laixi are main areas of producing graphite ore in Shandong province. A large number of deposits with large scale and high quality have been found. In this paper, geological background of this area has been analyzed. Geological characteristics, such as shape, occurrence and ore quality of some large and medium size graphite deposits in Nanshu in Laixi city, Liugezhuang, LiuJiazhai, Liuhejia in Pingdu city have been summarized. Metallogenic geological conditions have been analyzed，and metallogenic regularity has been studied. It is regarded that graphite deposit in this area is formed by organic carbon in the strata in Xucun section in Douya formation of Paleoproterozoic Jingshan group after regional metamorphism. It is a kind of stratabound deposit. The ore controlling factors include strata, diagenesis, regional metamorphism and tectonics. Tielingzhuang and Yanzhuang prospecting target areas have been circled.

Pingdu-Northern Laixi area；graphite deposit；metallogenic regularity；prospecting mark；prospecting target area

2017-04-17；

2017-05-24；

王敏

山東地質勘查項目，山東省青島市平度-萊西北部地區石墨礦遠景地質調查及成礦預測，(魯勘字[2003]68號)

王帥(1984—)，男，山東榮成人，工程師，主要從事地質勘查工作；E-mail:shiwuaier@126.com

P619.2

A

王帥，劉述敏，于洋，等.山東省平度-萊西北部地區石墨礦地質特征及找礦靶區優選[J].山東國土資源，2017,33(12)：30-36.WANG Shuai，LIU Shumin，YU Yang，etc.Geological Characteristics and Prospecting Target Optimization of Graphite Deposits in Laixi-northern Pingdu Aera in Shandong Province[J].Shandong Land and Resources, 2017,33(12)：30-36.