四川省中坝晶质石墨矿床地球化学特征及成因分析

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2019.06.14

现代地质 ›› 2019, Vol. 33 ›› Issue (06): 1286-1294.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2019.06.14

四川省中坝晶质石墨矿床地球化学特征及成因分析

夏锦胜¹^,²^,³(), 孙莉¹^,⁴(), 肖克炎¹^,⁴, 汪君珠², 陈贤³, 崔宁¹^,⁴

1.中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室, 北京 100037
2.六盘水市自然资源局, 贵州六盘水 553000
3.中国地质大学(北京) 地球科学与资源学院, 北京 100083
4.中国地质调查局矿产资源成矿规律与成矿预测研究中心, 北京 100037

收稿日期:2018-04-18 修回日期:2019-03-30 出版日期:2019-12-26 发布日期:2019-12-27
通讯作者: 孙莉
作者简介:孙莉,女,副研究员,1981年出生,矿产普查与勘探专业,从事矿产资源评价工作。Email: sunli0727@163.com。
夏锦胜,男,硕士,1991年出生,矿物学、岩石学、矿床学专业,主要从事矿床地球化学研究和生态环境保护工作。Email: lpsszrzyj@163.com。
基金资助:
国家重点研发计划项目(2016YFC0600504);国家自然科学基金项目(41802250);中国地质调查局地质调查项目“全国矿产资源潜力动态评价”(DD20160100)

Geochemical Features and Genesis Analysis of the Zhongba Scaly Graphite Deposit in Sichuan Province

XIA Jinsheng¹^,²^,³(), SUN Li¹^,⁴(), XIAO Keyan¹^,⁴, WANG Junzhu², CHEN Xian³, CUI Ning¹^,⁴

1. MLR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Assessment, Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China
2. Natural Resources Bureau of Liupanshui, Liupanshui, Guizhou 553000, China
3. School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China
4. Center of Metallogenic Regularity and Prediction, China Geological Survey, Beijing 100037, China

Received:2018-04-18 Revised:2019-03-30 Online:2019-12-26 Published:2019-12-27
Contact: SUN Li

摘要/Abstract

摘要：

四川省中坝晶质石墨矿床位于康滇地轴中段西缘,是我国重要的晶质石墨矿床之一。通过野外地质特征调查和矿物特征梳理,结合含石墨变质岩系的地球化学特征分析可知,中坝石墨矿床主要赋存在前震旦纪会理群大田组变质岩层中。矿体呈层状、似层状和透镜状产出,主要含矿岩石为白云母石英片岩。矿石平均固定碳含量12.19%;石墨矿物多呈鳞片状,其中大鳞片石墨(>0.15 mm,或>100目)占67%,中小鳞片石墨(<0.15 mm,或<100目)占33%;含石墨变质岩系中的SiO₂含量很高,CaO和烧失量含量一般,微量元素分析表明中高场强元素变化范围较小,Ni/Co值为15.92 ~41.04 ,显示出极度贫氧-厌氧环境。∑REE含量偏高,REE的分异程度高,轻稀土较重稀土富集,Eu和Ce负异常明显。石墨的δ¹³C值分布范围为-27.64%~-28.44%之间,平均为-28.14%,表明石墨为有机碳成因。综合推测中坝晶质石墨矿床为有机成因的区域变质型晶质石墨矿床。

关键词: 四川中坝, 晶质石墨矿, 地球化学特征, 矿床成因

Abstract:

The Zhongba scaly graphite deposit, one of the important graphite deposits in China, with a proved reserve of 15.55 million tons, located on the western margin of central Xikang-Yunnan axis. The study on the geological and geochemical features could be used to help define the genesis of the deposit. Through the field and microscopic observation combining with major and trace elements analysis,the graphite ore bodies are hosted in white mica quartz schist of Datian Formation, Huili Group in Pre-Sinian system in the form of layers and lens. The average grade is 12.19%. Big flake graphite (>0.15 mm) occupies 67% of the total graphite while the small to mediate ones occupies 33%. The graphite-bearing metamorphic rock is rich in SiO₂with poor CaO and LOI. The high field strength elements vary little in the ore. Ni/Co value varies from 15.92 to 41.04 indicating oxygen poor or anaerobic environment. The total REE content is relatively high with high differentiation degree. Light REE content is higher than that of HREE with negative Eu and Ce value. The test results of graphite δ¹³C is from -27.64% to -28.44%, and the average is -28.14%, indicating the causes of graphite is the organic carbon. So, the Zhongba deposit is a regional metamorphic scaly graphite deposit of organic carbon origin.

Key words: Zhongba,Sichuan, scaly graphite deposit, geochemical feature, ore genesis

中图分类号:

P619.25 ⁺2

夏锦胜, 孙莉, 肖克炎, 汪君珠, 陈贤, 崔宁. 四川省中坝晶质石墨矿床地球化学特征及成因分析[J]. 现代地质, 2019, 33(06): 1286-1294.

XIA Jinsheng, SUN Li, XIAO Keyan, WANG Junzhu, CHEN Xian, CUI Ning. Geochemical Features and Genesis Analysis of the Zhongba Scaly Graphite Deposit in Sichuan Province[J]. Geoscience, 2019, 33(06): 1286-1294.

图/表 10

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序号	岩性	样号	SiO₂	TiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	FeO	MnO	MgO	CaO
1	含石墨白云母石英片岩	ZB-01	87.30	0.261	6.06	1.48	0.38	0.022	0.626	1.300
2	含石墨石英片岩	ZB-05	89.76	0.350	5.22	0.87	0.29	0.014	0.521	0.791
3	含石墨云母石英片岩	ZB-06	87.62	0.301	7.50	3.05	0.19	0.015	0.312	0.076
4	含石墨石英片岩	ZB-07	90.50	0.311	6.10	0.60	0.14	0.011	0.460	0.175
5	含石墨斜长角闪片岩	ZB-08	88.54	0.281	5.82	0.26	0.19	0.017	0.636	1.560
序号	岩性	样号	Na₂O	K₂O	P₂O₅	总量	烧失量	SiO₂/Al₂O₃	K₂O/Na₂O	固定碳
1	含石墨云母石英片岩	ZB-01	0.168	1.270	1.240	97.429	17.81	14.41	7.56	16.55
2	含石墨石英片岩	ZB-05	0.179	1.140	0.903	97.816	19.82	17.20	6.37	17.01
3	含石墨云母石英片岩	ZB-06	0.204	0.789	0.202	99.064	18.35	11.68	3.87	15.71
4	含石墨石英片岩	ZB-07	0.211	1.290	0.211	98.297	5.03	14.84	6.11	3.44
5	含石墨斜长角闪片岩	ZB-08	0.191	1.670	0.808	97.304	9.49	15.21	8.74	8.20

序号	岩性	样号	SiO₂	TiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	FeO	MnO	MgO	CaO
1	含石墨白云母石英片岩	ZB-01	87.30	0.261	6.06	1.48	0.38	0.022	0.626	1.300
2	含石墨石英片岩	ZB-05	89.76	0.350	5.22	0.87	0.29	0.014	0.521	0.791
3	含石墨云母石英片岩	ZB-06	87.62	0.301	7.50	3.05	0.19	0.015	0.312	0.076
4	含石墨石英片岩	ZB-07	90.50	0.311	6.10	0.60	0.14	0.011	0.460	0.175
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序号	岩性	样号	Na₂O	K₂O	P₂O₅	总量	烧失量	SiO₂/Al₂O₃	K₂O/Na₂O	固定碳
1	含石墨云母石英片岩	ZB-01	0.168	1.270	1.240	97.429	17.81	14.41	7.56	16.55
2	含石墨石英片岩	ZB-05	0.179	1.140	0.903	97.816	19.82	17.20	6.37	17.01
3	含石墨云母石英片岩	ZB-06	0.204	0.789	0.202	99.064	18.35	11.68	3.87	15.71
4	含石墨石英片岩	ZB-07	0.211	1.290	0.211	98.297	5.03	14.84	6.11	3.44
5	含石墨斜长角闪片岩	ZB-08	0.191	1.670	0.808	97.304	9.49	15.21	8.74	8.20

样号	Rb	Ba	Th	U	K	Ta	Nb	La	Ce	Sr	Nd	P
ZB-01	51.4	238	6.40	28.6	10 539.81	0.47	5.01	32.4	45.5	12.4	45.4	5 406.67
ZB-05	38.4	238	4.69	23.5	9 465.82	0.59	7.01	25.0	39.6	3.5	32.6	3 941.49
ZB-06	39.4	92	4.96	12.3	6 546.01	0.43	5.94	19.3	29.7	21.0	26.8	879.67
ZB-07	62.9	276	4.00	1.4	10 716.68	0.49	6.54	10.5	22.7	32.5	13.6	921.27
ZB-08	70.9	187	7.16	8.4	13 891.19	0.46	5.39	30.1	48.1	8.8	40.1	3 528.75
样号	Zr	Hf	Sm	Ti	Y	Yb	Lu	Ni	Cu	Zn	Pb	Mo
ZB-01	78.3	2.00	11.40	1 565.71	107.0	10.70	1.67	40.4	133.0	18.9	4.25	17.90
ZB-05	87.3	2.50	8.47	2 098.27	51.9	6.17	0.97	14.8	99.9	12.4	4.40	9.05
ZB-06	81.0	2.32	6.00	1 803.02	55.6	5.97	1.00	87.4	122.0	38.1	3.87	7.06
ZB-07	81.1	2.50	3.13	1 862.88	9.9	1.26	0.21	16.4	142.0	14.3	6.55	3.69
ZB-08	76.9	2.27	9.17	1 685.68	58.6	6.05	0.97	19.7	148.0	17.1	5.23	2.00
样号	Co	Cs	Cr	Sc	V	Ga	Rb/Sr	Sr/Ba	V/(V+Ni)		Ni/Co	Zr/TiO₂
ZB-01	1.54	1.88	118.00	7.60	1 387	7.85	4.15	0.05	0.97		26.23	300.00
ZB-05	0.70	1.26	129.00	7.56	920	7.18	11.05	0.01	0.98		21.14	249.43
ZB-06	4.52	1.48	84.00	4.94	689	9.32	1.87	0.23	0.89		19.34	269.10
ZB-07	1.03	2.17	51.10	3.41	129	7.69	1.94	0.12	0.89		15.92	260.77
ZB-08	0.48	1.95	85.40	6.47	565	7.31	8.04	0.05	0.97		41.04	273.67

样号	Rb	Ba	Th	U	K	Ta	Nb	La	Ce	Sr	Nd	P
ZB-01	51.4	238	6.40	28.6	10 539.81	0.47	5.01	32.4	45.5	12.4	45.4	5 406.67
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ZB-06	39.4	92	4.96	12.3	6 546.01	0.43	5.94	19.3	29.7	21.0	26.8	879.67
ZB-07	62.9	276	4.00	1.4	10 716.68	0.49	6.54	10.5	22.7	32.5	13.6	921.27
ZB-08	70.9	187	7.16	8.4	13 891.19	0.46	5.39	30.1	48.1	8.8	40.1	3 528.75
样号	Zr	Hf	Sm	Ti	Y	Yb	Lu	Ni	Cu	Zn	Pb	Mo
ZB-01	78.3	2.00	11.40	1 565.71	107.0	10.70	1.67	40.4	133.0	18.9	4.25	17.90
ZB-05	87.3	2.50	8.47	2 098.27	51.9	6.17	0.97	14.8	99.9	12.4	4.40	9.05
ZB-06	81.0	2.32	6.00	1 803.02	55.6	5.97	1.00	87.4	122.0	38.1	3.87	7.06
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ZB-08	76.9	2.27	9.17	1 685.68	58.6	6.05	0.97	19.7	148.0	17.1	5.23	2.00
样号	Co	Cs	Cr	Sc	V	Ga	Rb/Sr	Sr/Ba	V/(V+Ni)		Ni/Co	Zr/TiO₂
ZB-01	1.54	1.88	118.00	7.60	1 387	7.85	4.15	0.05	0.97		26.23	300.00
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ZB-06	4.52	1.48	84.00	4.94	689	9.32	1.87	0.23	0.89		19.34	269.10
ZB-07	1.03	2.17	51.10	3.41	129	7.69	1.94	0.12	0.89		15.92	260.77
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样号	La	Ce	Pr	Nd	Sm	Eu	Gd	Tb	Dy	Ho	Er	Tm
ZB-01	32.40	45.50	10.10	45.40	11.40	2.34	15.10	2.81	17.40	3.60	10.40	1.58
ZB-05	25.00	39.60	7.49	32.60	8.47	1.59	10.70	1.94	11.50	2.26	6.36	0.94
ZB-06	19.30	29.70	5.98	26.80	6.00	1.29	7.33	1.27	7.92	1.77	5.50	0.87
ZB-07	10.50	22.70	3.21	13.60	3.13	1.13	3.31	0.55	2.83	0.49	2.97	0.19
ZB-08	30.10	48.10	9.40	40.10	9.17	2.44	10.70	1.84	10.60	2.10	6.10	0.91
样号	Yb	Lu	Y	∑REE	LREE	HREE	LREE/HREE	Ce/Y	La_N/Yb_N	δEu	δCe
ZB-01	10.70	1.67	107.00	210.40	147.14	63.26	2.33	0.43	2.17	0.55	0.61
ZB-05	6.17	0.97	51.90	155.59	114.75	40.84	2.81	0.76	2.91	0.51	0.70
ZB-06	5.97	1.00	55.60	120.70	89.07	31.63	2.82	0.53	2.32	0.59	0.67
ZB-07	1.26	0.21	9.85	66.08	54.27	11.81	4.60	2.30	5.98	1.07	0.95
ZB-08	6.05	0.97	58.60	178.58	139.31	39.27	3.55	0.82	3.57	0.75	0.70

四川省中坝晶质石墨矿床地球化学特征及成因分析

Geochemical Features and Genesis Analysis of the Zhongba Scaly Graphite Deposit in Sichuan Province

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样品号	样品	δ¹³C_V-PDB/‰	δ¹³C平均值/‰
ZB-01	含晶质石墨大理岩	-27.64	-28.14
ZB-05	晶质石墨片岩	-28.22
ZB-06	晶质石墨片岩	-28.44
ZB-07	晶质石墨片岩	-28.41
ZB-08	晶质石墨片岩	-28.01

序号	样品	δ¹³C_V-PDB/‰	资料来源
1	中坝石墨矿(本文)	-27.64~-28.44	实测
2	河南小岔沟石墨矿	-17.3~-18.1	文献[12]
3	河南小陡岭石墨矿	-19.0~-26.2	文献[13]
4	辽宁杜屯石墨矿	-19.2~-26.0	文献[13]
5	黑龙江柳毛石墨矿	-16.8~-24.4	文献[27]
6	黑龙江柳毛石墨矿围岩蛇橄透辉大理岩	3~-5.6	文献[27]
7	北方孔达岩系片麻岩石墨	-22.2	文献[28]
8	新疆苏吉泉石墨矿	-20.5~-23.9	文献[29]
9	鄂西二郎庙、三岔垭石墨矿	-9.67~-16.19	文献[30]
10	吉林集安群石墨矿	-17.55~-25.43	文献[31]
11	内蒙古兴和石墨矿	-20.49~-24.13	文献[32]
12	山东南墅石墨矿	-14~-26	文献[33]
13	渤海湾油田原油	-24.1~-27.2
14	煤	-21.7~-30
15	沥青煤	-30.6~-31.2
16	沥青	-20.9
17	各地石灰岩	-1.5~-9.2
18	现代有机质	-24.3~-30

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