0 引言

石墨因具备非金属、金属和有机材料的诸多性能，被广泛应用于冶金、铸造、机械、电子、化工、纺织、原子能及国防尖端工业等方面（安彤和李建武， 2017；彭思远等，2019），随着科学技术的飞速发展，新的石墨高效能材料应用范围和需求量正在日益扩大。山东省是中国的石墨大省，已查明的石墨矿资源位居全国第三（孔庆友等，2006），而平度是省内石墨矿主要产地之一，已发现刘戈庄、刘家寨、大金埠等大中小型石墨矿床 15 处（王帅等，2017），其中刘河甲石墨矿床是平度近年来发现的一处中型矿床。研究区地质勘查工作始于1956年，先后完成了 1∶20万莱阳幅区域地质调查、1∶5万古岘等幅区域地质调查、山东省平度市刘河甲矿区石墨矿普查和详查等工作。本文通过矿床地质特征及找矿规律研究，查明了该矿床成因及主要控矿因素，建立了矿床找矿标志，以期为今后石墨矿地质勘查与开发提供有益指导。

1 成矿地质背景

刘河甲石墨矿床位于平度市东 25 km 处，隶属云山镇管辖，大地构造位置属华北板块胶辽隆起区，三级构造单元为胶北隆起（宋明春等，2003；宋明春，2009），处于沂沭断裂带东侧，招平断裂带南端东盘，谢格庄—大宋格庄—小峙格庄倒转复向斜的核部（图1）。受上述断裂带和褶皱的影响，研究区构造比较复杂。

1—全新统；2—上白垩统王氏群；3—下白垩统青山群；4—下白垩统莱阳群；5—古元古界粉子山群；6—古元古界荆山群；7—中生代燕山期玲珑序列二长花岗岩；8—古元古代莱州序列变辉长岩（斜长角闪岩）；9—新太古代栖霞序列含角闪黑云英云闪长质片麻岩；10—不整合地质界线；11—实测断层；12—推测断层；13—大型矿床；14—中型矿床；15—小型矿床；16—研究区范围

1.1 地层

区内地层除新生界第四系残坡积物广布外，均为古元古界荆山群陡崖组和野头组（图2；张增奇， 1996；张增奇等，2011），地层基本呈 NE倾向的单斜构造产出，产状变化不大，总体走向 300°～330°，倾角 20°～40°。陡崖组徐村段在研究区大面积分布，主要岩性为石墨黑云斜长片麻岩、石墨黑云变粒岩、石墨透闪透辉岩，局部可见少量长石石英岩，该地层是区内石墨矿的含矿层位；野头组定国寺段出露于矿区西侧，与上覆陡崖组徐村段和下伏野头组祥山段多为断层接触，主要岩性为蛇纹石化大理岩、蛇纹石化白云大理岩，受断裂构造影响；野头组祥山段在研究区多以断块形式出现，主要岩性为黑云变粒岩，局部夹大理岩透镜体。

1—第四系山前组；2—古元古界荆山群陡崖组徐村段；3—古元古界荆山群野头组定国寺段；4—古元古界荆山群野头组祥山段；5—古元古代西水夼岩体；6—矿体及编号；7—断层及编号

1.2 构造

研究区断裂和褶皱构造发育，有一背斜褶皱构造和近EW向、NW向、NE向3组10条断裂构造。褶皱构造为研究区石墨矿床的控矿构造，背斜轴面产状与地层走向一致，北东翼是Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ矿体的赋存位置，含矿层位稳定，地层倾向30°～60°，倾角25°～45°，矿层及地层呈单斜构造产出；南西翼地层被F4 断层所截断，地层倾向230°～240°，倾角14°～20°。

1.3 岩浆岩

区内岩浆岩仅出露有古元古代莱州序列西水夼岩体（王世进等，2009；张增奇等，2014），属变基性侵入岩，出露长度大于 1200 m，宽 20～120 m，主要是顺层侵入矿体的顶、底板，呈似层状，NW 向展布，产状与围岩产状基本一致，与区域早期构造线一致。

2 矿床地质特征

2.1 矿体地质特征

刘河甲矿区共圈定6个矿体（Ⅰ~Ⅵ号），其中Ⅱ 矿体规模最大，由 7 条槽探工程和 1 个钻孔工程控制。矿体呈层状、似层状，边沿形态较规整（图3），总体走向287°～300°，倾向NE，倾角30°～47°；矿体长度 1570 m，倾向宽 150 m，真厚度 10.91～79.76 m，平均 43.25 m；矿体倾向延深 150 m，赋存标高 70～0 m；品位（固定碳含量）2.52%～5.24%，平均 3.64%；顶、底板围岩均为含石墨黑云斜长片麻岩，局部为斜长角闪岩；矿石类型为石墨黑云斜长片麻岩型（图4）。

1 —砂砾黏土；2—石墨黑云斜长片麻岩；3—黑云斜长片麻岩；4—斜长角闪岩；5—大理岩；6—矿体及编号

2.2 矿石类型

矿石自然类型为石墨黑云变粒岩型、石墨黑云斜长片麻岩型、石墨透闪透辉岩 3 种。矿石中石墨片径大部分为1~2 mm，石墨晶体直径远大于1 μm，故矿石工业类型为晶质（鳞片状）石墨矿石。石墨矿石片度分级及含量情况如表1所示。

注：数据资料据王帅等，2010^①。

2.3 矿石显微特征

岩矿鉴定和显微观测发现，矿石为鳞片粒状变晶结构，片状、条带状、片麻状、眼球状构造等；矿石矿物成分主要为石墨，呈鳞片状，铁黑色，金属光泽，极高正凸起，全消光，多沿片麻理分布，少量分布在长石、石英矿物间（图5）。肉眼观察定向排列，石墨晶体以平直者居多，极少量弯曲。

脉石矿物主要为斜长石、透辉石、钾长石、石英，次生矿物为绢云母、绿泥石，微量矿物为锆石、榍石、黑云母。

2.4 矿石地化特征

按不同矿石或岩石类型，用拣块法分别从Ⅱ、 Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ 4个矿体中采取15件样品，按切乔特公式 Q=Kd²，K 值取 0.1，粉碎至 200 目，用化学常规法分析矿石中的主要化学成分及含量（表2）。

3 矿床成因分析

3.1 成矿地质背景

研究区石墨矿主要赋存于古元古界荆山群陡崖组徐村段，层位稳定，顶板多为斜长角闪岩，底板多为方解石大理岩，斜长角闪岩具有基性喷出岩的特征，大理岩是由碳酸盐岩变质而成。根据 1∶5 万古岘幅区域地质调查资料，研究区变质岩系的原岩成分主要为碎屑岩、黏土岩、碳酸盐岩等。综上，该区的原岩建造是中基性火山岩-含炭粉砂质黏土岩-碳酸盐岩建造。

3.2 含矿变质建造

研究区大致经历了吕梁、四堡、晋宁、震旦 4 个时期的区域变质作用，变质程度达到角闪岩相-麻粒岩相。变质作用持续不断地影响改造原岩，而变质程度的强弱和次数与当时的地质环境关系非常密切，变质次数的增加和变质程度越高，矿石质量也就越好，石墨晶片也就越大，最终形成中深变质的荆山群陡崖组和野头组变质岩系（都城秋惠， 1979；张天宇等，2014；刘敬党等，2017）。

注：测试单位为山东省第四地质矿产勘查院实验室（2010年）。

综合分析发现，研究区变质作用后形成了斜长角闪岩-石墨黑云斜长片麻岩-大理岩变质建造。

3.3 成矿要素特征

在华北陆块南缘所形成的拗拉槽或被动大陆边缘海盆，在海浸时期的局部海退阶段，形成了一套滨浅海相的沉积建造，后遭受区域变质作用和混合岩化作用，演化成一套变质建造，形成了有序化的石墨构造，最后生成了刘河甲石墨矿床。本文通过综合分析区域地质环境和矿床特征等情况，系统归纳总结了影响刘河甲石墨矿床形成的成矿因素特征，笔者认为该矿床是在成矿时代、成矿环境、大地构造背景、成矿地层、控矿构造、岩石类型、矿物组合、结构构造和混合岩化作用共 9 个成矿要素的综合作用下形成的（表3）。

3.4 成矿过程分析

在距今 2050～1800 Ma，海浸时期的局部海退阶段的环境中，古元古代长期剥蚀的胶北古路的边缘营造了相对稳定的滨海-浅海环境，气候条件温暖湿润，为原始生物大量繁衍发展提供了优良的生存环境，而原始生物的不断演化为原岩沉积提供了充足的有机质（谭冠民和莫如爵，1994；李超等， 2015），伴随着海底基性火山喷发携带的二氧化碳也为原岩沉积提供了部分炭质，都为石墨矿成矿提供了基础的物质来源。

后来在经受了盆地闭合作用，在NNW向与SSE 向力的强烈挤压下，形成了多期轴向NEE的褶皱构造，同步伴随着角闪岩相-麻粒岩相的中高级变质作用和区域动热变质作用，原岩建造在高温高压的热力学条件下，岩石中的有机物不断遭受着区域变质作用的改造，发生了一系列分解反应。当变质作用达到角闪岩相时，细小的炭质颗粒在反复聚集、结晶、提纯、富集的过程中（王克勤，1988；刘浩龙等，1991；杨彪等，2021；冯军成等，2023），炭的构造不断发生改变，逐渐形成了有序化的石墨构造，最后形成石墨矿石（图6；谭均，2019；张艳飞等， 2020a，2020b）。综上所述，刘河甲石墨矿床是区域沉积变质型石墨矿床。

a—沉积阶段；b—成岩阶段；c—成矿阶段；d—改造阶段1—含炭细碎屑岩；2—碳酸盐岩；3—含炭黏土岩；4—黑云斜长片麻岩；5—斜长角闪岩；6—大理岩

4 结论

现阶段，刘河甲矿区内已发现 15 处石墨矿床。本文通过研究发现该区域具有形成石墨矿床的潜力，通过总结找矿规律、建立找矿模型和找矿特征标志，为后期实现找矿突破奠定基础。

（1）建立成矿模型。通过综合分析得出研究区成矿时代、成矿环境、大地构造背景、成矿地层、控矿构造、岩石类型、矿物组合、结构构造和混合岩化作用共 9 个成矿要素特征，总结矿区石墨矿找矿规律，建立了科学的成矿模型。

（2）确定矿床类型。分析研究了矿区原岩建造、区域变质作用、含矿变质建造和成矿过程等方面的内容，确定了刘河甲石墨矿床成因类型为区域沉积变质型。变质程度达角闪岩相-麻粒岩相，中等强度的混合岩化作用使石墨鳞片变大。

（3）找矿地质特征。刘河甲石墨矿矿体赋存于古元古界荆山群陡崖组徐村段中，受地层和褶皱构造控制明显，含矿岩性以石墨黑云斜长片麻岩为主，褶皱构造倾伏端、转折部位，石墨矿品位较富。因此，古元古界荆山群陡崖组徐村段及褶皱构造是刘河甲石墨矿主要的找矿标志。

注释

① 王帅，曹瑞，李朋，李鑫 .2010. 山东省平度市刘河甲矿区石墨矿详查成果报告[R]. 青岛：青岛地质工程勘察院.

参考文献