1、四川省同德石墨矿床地球化学特征及 Re-Os 同位素定年陈超 1,2，孔德才 1,2，田小林 1,2，刘治成 3，郭宇衡 3，吴得强 1,2，文真蓁 1，龙波 1,2，郑毅 1（1.四川省地质矿产勘查开发局一六地质队，四川成都611130；2.四川省战略矿产资源勘查利用研究院，四川成都611130；3.四川省国土科学技术研究院，四川成都610045）摘要：攀枝花同德石墨矿床位于扬子板块西缘增生带，本文对矿区矿石和赋矿围岩进行全岩地球化学分析、对矿石进行碳同位素测定、Re-Os 同位素测年、对矿石及其赋矿岩石进行了原岩恢复并探讨了成矿环境。研究表明，矿石 SiO2为 55.65%61.68%，S
2、iO2/Al2O3比值为 4.595.42，Ni/Co 比值 6.2312.88，富集 Ba、Rb、Sr 等大离子亲石元素和 Nb、Zr、Hf、Th、U 等高场强元素。矿石的稀土元素总量 REE 为 149.1310-6195.3710-6，具有弱的 Ce 负异常和 Eu 负异常，代表了缺氧的海相沉积环境。矿石中 13CV-PDB值为-25.0-23.5，位于生物成因的有机碳范围内，表明其成矿碳质主要来源于有机物。石墨的 Re-Os 同位素年龄为98372 Ma（MSWD=1.7），时代归属为新元古代早期，早于同德周边岩浆岩侵入时代。Re 的含量介于27.6610-979.8110-9，普通
3、Os 和187Os 的含量分别为 0.5210-92.1610-9、0.2810-90.8310-9，相对于 Re、Os 在地壳中的丰度显著富集。187Re/188Os 比值为 122.9350.5，Os 同位素初始比值187Os/188Os=0.310.21。结合野外地质调查对同德地区矿石和赋矿云母石英片岩进行原岩恢复，得出其原岩为沉积岩。关键词：石墨；Re-Os 同位素体系；地球化学特征；碳同位素；扬子西缘doi:10.3969/j.issn.1000-6532.2023.01.011中图分类号:TD11 文献标志码:A 文章编号:1000-6532（2023）01008811 石墨材料对
4、于军工、科技、化工、新能源、高端装备制造等领域的重要性毋庸置疑1，被公认为 21 世纪支撑高新技术发展的重要资源。我国和世界上许多国家均已把“石墨”作为关键性矿产，其矿产勘查和成矿理论研究的重要性不言自明。中国是石墨资源大国，已探明的天然石墨储量约为5500 万t，占全球的42%，而四川独占其7.71%2。同德石墨矿地处我国六个石墨资源基地之一的四川省攀枝花市，探获推断资源矿石量超过 6000 万 t，矿石产于康定岩群冷竹关组变质地层中，为区域变质型石墨矿床。该矿床发现较早，但前期因开采技术条件及地质勘查投入等未引起足够重视，前人仅对其地质特征、物探异常等进行过简要描述3-4，认为其是沉积变质
5、型矿床，对矿床的岩石地球化学特征和年代学等方面的研究资料相对匮乏。随着近年来对该矿床地质勘查基金的投入，笔者在大量野外地质调查、成矿地质特征和成矿条件综合分析的基础上，以该矿床矿石和赋矿白云石英片岩为研究对象，对同德石墨矿床的全岩地球化学、碳同位素及 Re-Os 同位素年代学开展研究，进一步探讨矿床成因，以期为攀枝花地区乃至全国范围内同类型石墨矿床成矿作用研究提供新的证据和思路。1区域地质背景同德石墨矿区出露的区域地层主要为古元古界康定岩群冷竹关组、中元古界盐边群、新元古界震旦系、古生界寒武系、泥盆系、二叠系地 收稿日期:2022-04-26基金项目:四川省政府性投资地质勘查项目“四川省攀枝花
6、市仁和区同德石墨矿普查”DZ202104；四川省自然资源科研项目“四川省晶质石墨成矿条件及分布规律研究”kj-2021-10作者简介:陈超（1993-），男，硕士，工程师，主要从事矿产勘查及成矿作用研究工作。通信作者:孔德才（1986-），男，学士，高级工程师，主要从事矿产勘查工作。矿产综合利用 88 Multipurpose Utilization of Mineral Resources2023 年层。大地构造位置位于扬子克拉通上扬子陆块康定-攀枝花基底杂岩带上叠攀西裂谷雅砻江基底杂岩带5，地处扬子板块西缘，西以青藏高原为界，北以秦岭-大别造山带为界（图 1）。区域岩浆岩主要包括同德闪长岩
7、体及高家村镁铁质-超镁铁质岩体，二者均为新元古代岩浆活动的产物6，北部临近区域还发育关刀山闪长岩体7。(a)(b)松潘甘孜造山带成都康定青藏高原扬子板块西昌米易昆明研究区审图号：GS(2019)1837 号断层哀牢山韧性剪切带元古代地层新元古代火成岩康定变质杂岩盐边攀枝花红河断裂鲜水河断裂龙门山断裂N80 km800 km图 1a图 2图 1 （a）扬子地块西缘康滇地区地质示意图；（b）中国大陆主要构造单元示意图8Fig.1 (a)Geological sketch map of the Kang-Dian region,western margin of the Yangtze Block
8、and(b)Sketch map of themain tectonic units of Chinas mainland8 2矿床地质矿区出露的地层主要包括：康定岩群冷竹关组、震旦系列古六组、观音崖组、灯影组（图 2）。其中，康定岩群冷竹关组云母片岩为同德石墨矿的主要赋矿地层。冷竹关组上段为赋矿地层，为一套由斜长白云母石英片岩、斜长黑云母石英片岩等组成的中-深变质岩。区内构造主要为近南北及近东西向的断层构造。根据野外地质观察，大型构造对成矿无明显控制作用。岩浆岩主要为石英闪长岩，岩石呈灰白色，具细-中粒半自形粒状结构，似片麻状及块状构造。根据矿体分布范围，划分 3 个矿段，分别为管家箐矿段、
9、芭蕉箐矿段、大麦地矿段，主要矿体分布在管家箐及芭蕉箐矿段，即、矿体（图 3a）。矿体主要呈层状、似层状赋存于冷竹关组，大致沿北西南东向分布，沿走向扭曲，倾向 60130，倾角平均 68，控制长度1740 m，最大倾深 330 m，平均厚度 11.49 m，固定碳平均品位 7.32%（图 3b）。含矿母岩为斜长白云母石英片岩，顶底板岩性均为云母石英片岩。矿石类型主要为白云石英片岩型，其次二云石英片岩型。矿石一般呈深黑色，以鳞片粒状变晶结构、片状构造为主。矿石中的石墨、白云母、黑云母多呈鳞片状，大部分定向排列分布，含量 30%35%；石英变晶呈它形粒状，含量50%55%。手标本上石墨呈灰黑色，新鲜
10、面为钢灰色，金属光泽，污手，多数矿物呈片状半定向-定向排列，整体顺片理方向排列，镜下片状矿物白云母、黑云母、石墨沿一定方向断续定向排列，粒状矿物石英与之不太均匀相间分布，构成片状构造。矿石矿物主要为石墨，脉石矿物主要为石英、白云母、黑云母、斜长石及黄铁矿、针铁矿等（图 4c、d）。3样品及分析测试方法全岩地球化学分析测试样品采自矿区中部硝洞湾和芭蕉箐矿段，岩性为云母石英片岩型石墨矿石和围岩白云石英片岩，Re-Os 定年和碳同位素分析样品均采自硝洞湾矿段的云母石英片岩型石墨矿石。主量、微量及稀土元素分析测试在四川省地质矿产勘查开发局西昌地矿检测中心完成，岩石主量元素数据通过-射线荧光光谱法、电感
11、耦合等离子体质谱法、电感耦合等离子发射光谱法、分光光度法、容量法和重量法测定；微量元素和稀土元素采用等离子体质谱法(ICP-MS)测定，应用 Geokit 软件进行数据处理10。Re-Os 分析测试由南京聚谱检测科技有限公司完成，将矿石样品碎至 0.250.38 mm，然后在双目显微镜下将杂质剔除，使纯度达到 99%以上，最后将纯净的石墨矿碎至 0.074 mm。Re-Os 同位素测试用 ELAN DRC-e ICP-MS 完成。实验方法参照 Qi 等11，分析步骤大致如下：称取 0.1 g 样品于卡洛斯管中，加入185Re 和190Os 稀释剂，用逆王水在 200 下分解 12 h，开管后在
12、水浴中用原位蒸馏法蒸馏 Os，Os 用 3 mL 水吸收；将蒸馏后的溶液在烧杯中蒸干，转化为 2 mol/L 的 HCl 介质，第 1 期2023 年 2 月陈 超等：四川省同德石墨矿床地球化学特征及 Re-Os 同位素定年 89 用阴离子交换树脂 AG1-X8 分析 Re 最后定容至3 mL，用 ICP-MS 测定，相对标准偏差（SD%）小于 3%。碳同位素分析测试由中国冶金地质总局山东局测试中心完成，测试方法及流程为：将样品研磨至 0.074 mm，105 烘烤样品去除吸附水。样品管在 70 的制样设备中烘烤 30 min 之后将样品放入样品管中并封盖，用高纯氦气将样品管中的空气排出。用酸
13、泵酸针向样品管中加过量的100%磷酸，磷酸与碳酸盐样品反应 8 h 以上，反应产生 CO2气体。用高纯氦气将生成的 CO2气体带入 MAT253 质谱仪测试 C 同位素组成。用参考气对其比对测试，测量结果记为 13CV-PDB（精度优于 0.1）。先用参考气对样品及参考物质进行初步定值，最后采用 GBW 04416、GBW 04417 两个标准进行双标准校正，并给出样品的校正值。4分析结果 4.1主微量和稀土元素同德石墨矿石、白云石英片岩的主量、微量元素分析结果见表 1。4.1.1主量元素石墨矿石和白云石英片岩的 SiO2含量分别为55.65%61.68%和 56.1063.45%，平均值分别
14、为 7.74%和 59.70%；Al2O3含量分别为 10.72%3.33%和14.17%15.40%，平均值分别为11.93%和4.95%，低于上地壳平均值 15.2%；SiO2/Al2O3比值分别为 4.595.42 和 3.674.48，平均值分别为 4.86 和 4.01，与杂砂岩、砂质黏土岩类似12；N012345 km1122321324314254152651627617287182981930920311021323322111.冲洪积；2.昔格达组；3.峨眉山玄武岩；4.二叠系下统；5.泥盆系中上统；6.泥盆系中统；7.寒武系下统；8.震旦系上统灯影组；9.灯影组一段；10.
15、观音崖组二段；11.观音崖组一段；12.列古六组；13.盐边群渔门组；14.康定岩群冷竹关组上段；15.太古界天宝寨组；16.辉长岩；17.基性-超基性岩；18.超基性岩；19.石英闪长岩；20.闪长岩；21.辉长闪长岩；22.辉绿岩；23.辉长岩；24.花岗岩脉；25.逆断层；26.正断层；27.地质界线；28.平行不整合界线；29.石墨矿体；30.石墨矿床；31.山峰；32.研究区范围；33.矿段范围图 2 攀枝花同德区域地质简图9Fig.2 Regional geological map of Panzhihua Tongde9 90 矿产综合利用2023 年(a)(b)10574748
16、585105TC002TC003ZK001ZK002N-1F7F6F100P0P0100 m400 m矿体及编号产状方位角冷竹关组地层探槽及编号钻孔及编号123456789O2O2O2O2O2ZK002TC002Pt1lz2Pt1lz2Pt1lz2Pt1lz2Pt1lz2Pt1lz2Pt1lz2Z1lgZ1lgZ2gZ2g1.观音崖组；2.列古六组；3.康定岩群冷竹关组上段；4.石英闪长岩；5.断层；6.地质界线；7.不整合界线；8.勘探线；9.石墨矿体图 3 （a）同德石墨矿区管家箐-芭蕉箐矿段（b）P0 勘探线剖面Fig.3 (a)Guanjiaqing-Bajiaoqing ore block(b)P0 exploration line of Tongde graphite mining area (a)(c)(b)(d)石墨矿石云母石英片岩GphGphGphMtMtGphGphGphGphGphGphGphGt1 mm1 mma.深部工程钻探岩心；b.片状构造矿石；c.白云母石英片岩型石墨矿中石墨断断续续沿一定方向不均匀呈带状定向分布，磁铁矿与针铁矿呈他形粒状；d.白云石英片岩
