西藏雅鲁藏布江缝合带的普兰地幔橄榄岩中发现金刚石:蛇绿岩型金刚石分类的提出

西藏罗布莎蛇绿岩的地幔橄榄岩和铬铁矿中发现金刚石和特殊矿物群引发了新的问题,罗布莎地幔橄榄岩含特殊地幔矿物是不是一个孤立的特殊现象,或这是一个普遍存在的规律?显然,这是一个至关重要的问题.本文报道在雅鲁藏布江缝合带西段,距离罗布莎1000km以远的普兰蛇绿岩的地幔橄榄岩中发现与罗布莎类似的金刚石和特殊地幔矿物群.普兰的地幔橄榄岩体主体为方辉橄榄岩,含少量的纯橄岩和二辉橄榄岩,研究表明,属典型MOR型亏损地幔橄榄岩.通过分选,在657kg的地幔橄榄岩大样中发现了金刚石和碳硅石等30余种矿物的特殊矿物群,包括自然铬、自然铁和自然锌等强还原条件下形成的单质元素矿物.该矿物群与罗布莎地幔橄榄岩和铬铁矿中发现的特殊矿物群十分相似,表明罗布莎的地幔橄榄岩不是雅鲁藏布江缝合带中的一个特例.结合在俄罗斯乌拉尔Ray-Iz铬铁矿中发现类似的矿物群,以及世界其他地区的有关阿尔卑斯型地幔橄榄岩中金刚石的报道,认为蛇绿岩地幔橄榄岩中可能普遍含有金刚石,并将蛇绿岩地幔橄榄岩中产出的金刚石归为一种新的金刚石产出类型,即蛇绿岩型金刚石,不同于金伯利岩型金刚石和超高压变质带中产出的变质金刚石类型.     

藏南罗布莎铬铁矿床铬尖晶石矿物学与矿床成因研究

西藏罗布莎铬铁矿床是我国目前研究程度最高、规模最大、地幔橄榄岩相对新鲜的豆荚状铬铁矿床,主要工业矿体产于蛇绿岩壳-幔边界(即岩石莫霍面)以下方辉橄榄岩相带一定层位中,主要有块状、浸染状和豆状等矿石类型。罗布莎铬尖晶石成分变化范围大,依据铬尖晶石的化学成分与矿物学研究至少可识别出3个期次铬尖晶石:(1)成矿前期铬尖晶石,主要以熔蚀残斑晶、出溶晶及少量自形晶形式产于方辉橄榄岩中,以富Al₂O₃为特征,Cr^#值变化范围大(17.19~66.30),且大部分小于60,并与Mg^#值呈负相关关系,由出溶晶,残斑晶到自形晶铬尖晶石,总体表现向富Cr、Fe的方向演变;(2)成矿主期铬尖晶石,可分为早、晚2个阶段。早阶段铬尖晶石主要以它形晶产于不同类型铬铁矿石中,部分呈自形-半自形晶产于铬铁矿体的纯橄岩外壳中,主要以富铬为特征,矿石中Cr^#值变化范围小(70.08~87.03),均大于60,其中块状铬铁矿具有最高的Cr^#和Mg^#,由纯橄岩外壳中副矿物铬尖晶石向豆状、浸染状矿石以及块状矿石演变过程中,铬尖晶石化学成分总体向更富Cr、富Mg方向演变;晚阶段铬尖晶石:主要以自形-半自形晶产于具堆晶结构的纯橄岩相带中,成份上以更加富而贫Al₂O₃,且具有最低Mg^#(18.79~44.77)值为特征;(3)成矿晚期铬尖晶石,主要以网状集合体产于豆状-网脉状(眼眉状)矿石中,以更贫Al、富Fe为特征,具有最高的Cr^#值和低的Mg^#值。综合研究表明,罗布莎铬铁矿中的铬主要来自原始地幔岩本身,且主要来自于地幔橄榄岩中2种辉石的不一致熔融和对副矿物铬尖晶石的改造,原始富铬矿物可能来自地幔深部的八面体硅酸盐矿物。罗布莎豆荚状铬铁矿的成矿作用具有多期次、多成因、多种构造背景下成矿特征,成矿作用过程经历了由大洋中脊(MOR)扩张环境向岛弧体系俯冲环境的转变过程,洋内俯冲带之上(SSZ)的弧间盆地环境是形成冶金级豆荚状铬铁矿的最为有利构造环境。研究提出了罗布莎铬铁矿的"三阶段"成矿模式,即,经历了大洋中脊预富集阶段,俯冲带之上主成矿阶段及之后的构造抬升改造阶段。纯橄岩与方辉橄榄岩接触带之下的方辉橄榄岩相带是寻找较大规模铬铁矿床的有利地带。     

西藏罗布莎不同类型铬铁矿的特征及成因模式讨论

蛇绿岩地幔橄榄岩中产出的豆荚状铬铁矿是铬的主要来源。已有的研究表明,豆荚状铬铁矿形成于洋中脊或俯冲带的浅部地幔环境。但随着近些年在豆荚状铬铁矿及围岩地幔橄榄岩中不断发现金刚石等深部矿物,人们也开始质疑豆荚状铬铁矿的浅部成因理论。本文系统研究了西藏雅鲁藏布江蛇绿岩带东段的罗布莎豆荚状铬铁矿床,识别出两类铬铁矿,一类以方辉橄榄岩为围岩的致密块状铬铁矿(Cr1#),另一类是以纯橄岩壳为围岩的浸染状铬铁矿(Cr2#)。两类铬铁矿在铬尖晶石的矿物化学成分、PGE和Re-Os同位素特征上存在较大差别,属不同演化过程的结果。地幔橄榄岩的地球化学特征指示罗布莎橄榄岩中存在由低铬且轻稀土亏损和高铬且轻稀土富集的两类方辉橄榄岩。在此基础上,提出豆荚状铬铁矿为多阶段形成的新认识,经历了早期俯冲至地幔过渡带(410~660km)的陆壳和洋壳物质被脱水和肢解,过渡带产生的热和流体促成了地幔的熔融和Cr的释放和汇聚;铬铁矿浆在地幔柱/地幔对流驱动下,运移至过渡带顶部冷凝固结,并有强还原性的流体进入,后者携带了深部形成的金刚石、斯石英等高压矿物,并进入"塑性-半塑性地幔橄榄岩"中;随着物质向上移动,深度降低,早期超高压相矿物发生相变,如斯石英转变成柯石英,高压相的铬铁矿中出溶成柯石英和单斜辉石;在侵位过程和俯冲带环境,含水熔体与方辉橄榄岩反应形成了不含超高压矿物的规模相对较小的浸染状铬铁矿(Cr2#)及纯橄岩壳。     

阿尔巴尼亚布尔其泽纯橄岩壳中橄榄石的包裹体研究

阿尔巴尼亚布尔其泽纯橄岩壳非常新鲜,主要由橄榄石、尖晶石和单斜辉石等矿物组成.其中橄榄石存在单斜辉石和铬尖晶石（磁铁矿）共生包裹体现象,包裹体矿物粒度在1~10 μm,有些甚至为纳米级200~500 nm.纯橄岩橄榄石的Fo值为94.7~96.0,铬尖晶石的Cr#为76.5~82.4,远高于蛇绿岩地幔橄榄岩中常见纯橄岩的铬值（Cr#>60）.基于前人研究结果,提出这种现象是由于亏损方辉橄榄岩与含钛、铬、铁熔体发生交代作用,从而形成橄榄石的固溶体并存在Ti4+、Al3+、Ca2+、Fe3+,而部分Cr3+进入铬尖晶石结晶.后期由于岩体在抬升过程中降温,橄榄石中混溶的组分析出包裹体形成磁铁矿和铬尖晶石.并且依据铬尖晶石-橄榄石的矿物化学成分,识别出岩体内方辉橄榄岩相对较低的部分熔融程度约为30%~40%,纯橄岩部分熔融程度约为40%,表明不同岩相间其形成背景存在明显差异.因此,认为布尔奇泽蛇绿岩具有多阶段的过程,首先是在洋中脊环境下经历部分熔融作用形成了方辉橄榄岩,后受到俯冲环境（SSZ）的岩石-熔体反应生成更富Mg、Si和Cr等的熔体,致使地幔橄榄岩高度部分熔融,形成此类纯橄岩.      

寻找超高压地幔矿物的储存库——豆荚状铬铁矿

沿印度河—雅鲁藏布江缝合线出露的罗布莎蛇绿岩块位于拉萨南东 2 0 0km处 ,含有地幔矿物群。罗布莎蛇绿岩主要由地幔方辉橄榄岩、堆晶岩和蛇纹混杂岩组成。由 60～ 70种矿物组成的一个地幔矿物群出现在方辉橄榄岩相内的豆荚状铬铁矿中。这些矿物包括 :自然元素矿物 :金刚石、石墨、金、铜、铁、镍、硅、铬、铝、钨、锌、铅、锡 ;铂族矿物 :铱锇矿、锇铱矿、铱锇钌矿、含锇铱矿、含铱钌矿、Ir Os硫化物 ;合金 :FeSi,FeNi,SiC ,CrC ,NiC ,NiCrC ,Au Ag ,Ag Au ,Ag Sn ,AlFe ,IrFe ,NiFeCr,NiIrFe ,FeC ,FePtPd ;硫 (砷 )化物 :黄铁矿、毒砂、镍黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、三方闪锌矿 ;氧化物 :铬铁矿、含硅镁尖晶石、刚玉、方镁石、金红石、方铁矿、锰方铁矿、CaO、石英 ;磷酸盐 :磷灰石 ;硅酸盐 :橄榄石、斜顽辉石、铬透辉石、锆石、榍石、硅线石、蓝晶石、角闪石、白云母、黑云母、金云母、钙铬榴石、钙铁榴石、镁铝榴石、铬绿泥石、蛇纹石、八面体假象蛇纹石、八面体假象绿泥石 ;碳酸盐 :方解石、白云石等。文中只介绍几个矿物 ,如金刚石、碳硅石、富Cr铬铁矿、富Si顽辉石、富Mg橄榄石、锆石、含硅镁尖晶石、八面体硅酸盐以及含水硅酸盐的深部爆破结构。这些矿物信息对地幔研究具有重要意义。     

西藏雅鲁藏布江缝合带东段泽当地幔橄榄岩特征及其意义

泽当岩体位于雅鲁藏布江缝合带东段,主要由地幔橄榄岩、辉长辉绿岩和基性火山岩等组成。地幔橄榄岩主要为方辉橄榄岩和二辉橄榄岩,有少量透镜状纯橄岩。地幔橄榄岩经历了强烈的塑性变形作用。地幔橄榄岩中橄榄石的Fo值为89.6~91.8,属镁橄榄石;斜方辉石为顽火辉石,En 87.8~90.3;单斜辉石En 44.1~50.0,主要为顽透辉石和透辉石。铬尖晶石的Cr#值(=100×Cr/(Cr+Al))为17.0~93.6,其中,二辉橄榄岩和方辉橄榄岩中的铬尖晶石为富铝型尖晶石,纯橄岩中的铬尖晶石Cr#最高,为富铬型尖晶石。地幔橄榄岩的部分熔融程度为17%~34%,表明泽当地幔橄榄岩可能经历了多阶段的过程。亏损的主量元素组成和低于原始地幔的稀土元素含量(0.15×10-6~0.61×10-6)指示泽当地幔橄榄岩为经历过部分熔融和熔体抽取的亏损残余地幔岩石。REE配分型式为中稀土亏损的"V"型或"U"型,原始地幔标准化元素比值(La/Sm)N为0.5~8.0,表明泽当地幔橄榄岩经历过交代作用。矿物化学与地球化学数据表明泽当地幔橄榄岩形成于MOR环境,后受到SSZ环境的改造。     

雅鲁藏布江缝合带西段普兰蛇绿岩中地幔橄榄岩的岩石学研究

西藏雅鲁藏布江缝合带西段普兰蛇绿岩以出现面积约600余平方千米的特大型地幔橄榄岩体而引人注目.该地幔橄榄岩以方辉橄榄岩为主体,含有少量的二辉橄榄岩和纯橄榄岩,岩体中另有一些橄榄单斜辉石岩、辉长岩和辉绿岩等侵入体.地幔橄榄岩的主要造岩矿物橄榄石的Fo 90～93,其中呈包裹体的橄榄石的Fo略高,斜方辉石为顽火辉石(En 88～90),单斜辉石主要为顽透辉石和透辉石,以低铝(0.48％～3.96％)和高Mg#(91～96)为特征,铬尖晶石的Cr#值为18～69,其中方辉橄榄岩和二辉橄榄岩中的铬尖晶石属富铝型尖晶石,而纯橄岩中为富铬型尖晶石.橄榄单斜辉石岩的橄榄石Fo值一致较低,平均为88.4,斜方辉石En平均87,单斜辉石以透辉石为主,铬尖晶石的Cr#值为45～69.普兰地幔橄榄岩及橄榄单斜辉石岩都具有相似的稀土元素和微量元素配分模式,表现为LREE相对富集,Eu亏损不明显,微量元素中大离子亲石元素含量较低,部分样品高场强元素亏损,另一些则相对富集,显示地幔橄榄岩具有亏损地幔源区特征,但也具有俯冲带流体的交代特征,表明普兰岩体可能经历了MOR和SSZ两种构造环境,该特征与雅鲁藏布江缝合带东段的罗布莎地幔橄榄岩的特征可以对比.     

东波超镁铁岩体:西藏雅鲁藏布江缝合带西段一个甚具铬铁矿前景的地幔橄榄岩体

东波超镁铁岩体产在雅鲁藏布江缝合带的西段,与周边白垩纪沉积岩地层和火山岩以断层接触.航磁资料显示该岩体约400km2规模,地表出露连续,地下有一定延深.超镁铁岩体由亏损的地幔橄榄岩组成,主要有高镁的方辉橄榄岩、纯橄岩和少量二辉橄榄岩.方辉橄榄岩和二辉橄榄岩中橄榄石和斜方辉石属高镁型,分别为Fo=89.5～91.5和Mg#=90～91.5.但二辉橄榄岩中的Al2O3和CaO含量明显高于方辉橄榄岩.方辉橄榄岩中单斜辉石Mg#=92～95,二辉橄榄岩的Mg#=92～93,两者的值也重叠.二辉橄榄岩中的Al2O3和CaO含量要明显高于方辉橄榄岩.这些均为阿尔卑斯型地幔橄榄岩的典型特征.纯橄岩中的橄榄石Fo=92～93.2,其斜方辉石和单斜辉石的Mg#=～93,但Al2O3和CaO的含量比方辉橄榄岩和二辉橄榄岩的低.三种岩石的成分变化规律,反映了地幔部分熔融程度的差异.二辉橄榄岩铬尖晶石的Cr#值20～30,反映为典型深海橄榄岩特征,指示MOR环境.与其不同的是,方辉橄榄岩的铬尖晶石的Cr#=20～75,指示MOR和SSZ两者兼有环境.岩石的原始地幔标准化的REE和微量元素蛛网图模式支持了上述的认识.东波地幔橄榄岩中的岩石学特征与产有大型铬铁矿床的罗布莎地幔橄榄岩可对比,岩体中已多处发现块状铬铁矿石,其铬铁矿的Cr2O3含量56％～59％,表明东波是寻找铬铁矿大矿和富矿甚具前景的一个超镁铁岩体.     

深成岩石和同源岩石的岩相标志——日本岛弧东北部岩手火山和利尻岛火山的某些火山岩中橄榄石和铬尖晶石间成分关系

橄榄石和铬尖晶石一般形成于原始岩浆早期沉淀相与可能是残留物质的地幔橄榄岩主要相内。地幔橄榄岩中橄榄石类的镁橄榄石(Fo)含量和铬尖晶石的Cr/(Cr+Al)原子比(=Cr~*)在Fo—Cr~*面中构成了一条狭窄的带(图1),该带称为“橄榄石—尖晶石地幔列阵(Arai,1987b)。橄榄石-尖晶石地幔列阵富Cr~*的一半和贫Cr~*的一半分别由二辉橄榄岩和方辉橄榄岩组成。很可能橄榄石-尖晶石地幔列阵是一些未亏损的橄榄岩(贫Fo和Cr~*的二辉橄榄岩)在连续岩浆萃取作用期间,残留下来的地幔尖晶石橄榄岩(Jaques和格林,1980;Arai,1987ab)。橄榄石和铬尖晶石一般形成于原始岩浆早期沉淀相与可能是残留物质的地幔橄榄岩主要相内。地幔橄榄岩中橄榄石类的镁橄榄石(Fo)含量和铬尖晶石的Cr/(Cr+Al)原子比(=Cr~*)在Fo—Cr~*面中构成了一条狭窄的带(图1),该带称为“橄榄石—尖晶石地幔列阵(Arai,1987b)。橄榄石-尖晶石地幔列阵富Cr~*的一半和贫Cr~*的一半分别由二辉橄榄岩和方辉橄榄岩组成。很可能橄榄石-尖晶石地幔列阵是一些未亏损的橄榄岩(贫Fo和Cr~*的二辉橄榄岩)在连续岩浆萃取作用期间,残留下来的地幔尖晶石橄榄岩(Jaques和格林,1980;Arai,1987ab)。相对原始的岩浆在Fo—Cr~*面有各自的分异趋势,分异是在橄榄石-尖晶石地幔列阵上或其附近开始的(Arai,1987a)。Fo—Cr~*面分异趋势开始的这些点上或其附近,橄榄石-尖晶石地幔列阵上的橄榄岩可能是原始岩浆残留的对应物。换句话说,Fo-Cr~*面上原始岩浆的分异趋势是在其残留橄榄岩上或其附近开始的。因为在物理条件如果没有多大变化的情况下,某些原始岩浆的残留相和最早沉淀相在化学成分上几乎是相同的。岛弧玄武质岩浆经过萃取之后,残留物质会是什么样的橄榄岩呢?Tatsumi等(1983)的实验已经表明日本岛弧东北的原始拉斑玄武岩可能与一些地幔方辉橄榄岩相应,而原生高铝和碱性橄榄玄武岩则可能与一些地幔二辉橄榄岩相应。我们想从日本岛弧东北地幔橄榄岩(=橄榄石—尖晶石地幔列阵)与第四纪火山的玄武质和安山质岩浆中橄榄石和铬尖晶石间的成分关系来探讨这个问题。我们选择了岩手火山和利尻岛火山进行研究。前者是火山前缘附近的典型火山之一,产岛弧拉斑玄武岩(Onuma,1962;Nakagawa,1987)。后者是利尻岛和大岛—大岛火山对之一,产碱性橄榄玄武岩(Katsui,1953;Katsui等,1979),位子俯冲洋板块之上约300公里。岩手火山岩的大量化学分析资料可参阅Onuma(1962)的著作,而利尻岛火山则可参考Katsui(1953)和Matsui(1967)的。岩石描述岩手火山的玄武岩和安山岩:我们测了1801、1802和1803三个样品。1801号采自Onigajo脊,属于Onuma(1962)的Onigajo熔岩流或Nakagawa(1987)的Onigajo火成碎屑岩。1802和1803采自Kurokura山以东,Ubakura山以西之间的鞍部,可能属于Onuma(1962)的Kurokura山熔岩流或Nakagawa(1987)的Ubakura山下部熔岩。这些熔岩属于Onuma(1962)的老火山期或Nakagawa(1987)的老岩手期。1801和1802号样为安山岩,含橄榄石、紫苏辉石、辉石、斜长石和磁铁矿斑晶,前者为粒间结构,后者为填间结构。1803号样为玄武岩,具橄榄石和斜长石斑晶,呈粒间结构。这些岩石的橄榄石斑晶常常有自形的铬尖晶石小包体(<50微米)。在新火山期的Yakehashiri安山岩(Onuma,1962)或新岩手期安山岩(Nakagawa,1987)中,橄榄石斑晶经常被斜方辉石反应边所包围。偶尔也见有铬尖晶石小包体。本次研究所测定的岩手火山岩中橄榄石斑晶呈半自形到他形,具不明显的分带。利尻岛火山玄武岩:调查了出露在Oniwaki附近的碱性橄榄玄武岩(样号RSR71404)。这种岩石属于利尻岛火山南侧寄生火山锥之一的Oniwaki-pon山喷发出来的熔岩流(Matsui等,1967)。该熔岩富含橄榄石斑晶,这种现象可能是晶体堆积的结果。薄片观察呈全晶质结构和不等粒结构。较大的晶体由橄榄石、辉石和斜长石构成,有时构成晶体团块。橄榄石呈自形,县明显分带,一般含微小的铬尖晶石包体(<50微米)。矿物化学共生的橄榄石和铬尖晶石(=铬尖晶石包体和主矿物橄榄石)是用JXA50A型电子探针分析的。橄榄石的成分变化:利尻岛火山和岩手火山的岩石里,甚至一块薄片内橄榄石的化学成分都有明显变化。两个火山的岩石中橄榄石的Fo含量总是低于86(表1,图2)。NiO和MnO的含量分别与Fo含量的变化一致和不一致。橄榄石的这种化学成分变化很可能是由一些更为原始的岩浆连续分异结晶作用所造成的。铬尖晶石的成分变化:尖晶石类的全部分析是扣除Fe_2 TiO_4(=钛尖晶石)的所有Ti原子后,按尖晶石的化学理想配比重新计算的。铬尖晶石成分变化甚至在一块薄片中也很明显。岩手火山:TiO_2含量变化从0.4—3.7(重量百分比),并与Fe~(3+)/(Cr+Al+Fe~(3+))的比成正相关(图3)。Cr~*相对稳定,尽管Fe~(3+)/(Cr+Al+Fe~(3+))的比值变化较大,但几乎所有的Cr~*值都在 0.40—0.55内(图2、4,表1)。Mg/(Mg+Fe~(2+))的原子比变化从0.35—0.59,与Cr~*的变化成负相关(图5)。铬尖晶石的Fe~(3+)/(Cr+Al+Fe~(3+))原子比随共生橄榄石Fo含量的减少而迅速增加(图6)。1802号样中一个橄榄石大斑晶(7×3毫米),成分为Fo_(80-81),其中有几个铬尖晶石包体,其Cr~*变化很大。当共生橄榄石的Fo>82时(图2)铬尖晶石的Cr~*与Fo含量成负相关。利尻岛火山:铬尖晶石的TiO_2含量随Fe~(3+)/(Cr+Al+Fe~(3+))值(图3)的增加而迅速地从0.7增加到3.5(重量百分比)。尽管Fe~(3+)/(Cr+Al+Fe~(3+))值变化很大,但Cr~*并没有变化(图2和4,表1)。Cr~*与Mg/(Mg+Fe~(3+))原子比成负相关(图5)。铬尖晶石Fe~(3+)/(Cr+Al+Fe~(3+))原子比随共生橄榄石Fo含量的减少而迅速增加(图6)。铬尖晶石的Cr~*随共生橄榄石Fo含量的减少而增加,在Fo—Cr~*面上表现出分异趋势(图2)。值得注意地是当Fe~(3+)含量十分低时,利尻岛火山玄武岩中铬尖晶石的钛含量比岩手火山岩中的Ti含量高(图3)。重要的是岩手火山岩中铬尖晶石的Cr~*通常比利尻岛火山玄武岩中的高[图2和3(可能为5—译者)]。岩手橄榄石-尖晶石在Fo—Cr~*面上的分异趋势不明显,但是比利尻岛橄榄石-尖晶石更富Cr~*(图2)。讨论利尻岛尖晶石Ti的含量比岩手尖晶石高,这与大多数化学成分关系是一致的,岛弧拉斑玄武岩和碱性玄武岩分别以低钛和高钛为特征。图2所示,利尻岛火山和岩手火山岩浆分异趋势富镁端远离橄榄石-尖晶石地幔列阵。这个事实说明两种岩浆都多少有点分异的特征。尽管推断性较大,但图2中的两种分异趋势还是可以推断橄榄石-尖晶石地幔列阵的二辉橄榄岩范围。因为铬尖晶石的Cr~*没有随岩浆的结晶而突然变化(Arai,1987a),这与实验结果是相矛盾的(Tatsumi等,1983),甚至于岩手的原始岩浆与地幔方辉橄榄岩可能不相当(图1和2)。然而,岩手拉斑玄武岩萃取作用以后,二辉橄榄岩更为亏损的特征与Tatsumi等(1983)的实验结果是一致的。岩手火山岛弧拉斑玄武岩(或安山岩)铬尖晶石比某些典型的原始岛弧拉斑玄武岩(如Ramsay等1984;Johnson等,1985;Falloon和格林,1986)或某些蛇绿岩玄武岩(如Cameron等1979;Falloon和格林,1986)中铬尖晶石明显贫Cr~*。最大可能是含高Cr~*尖晶石的这些玄武岩与亏损地幔方辉橄榄岩相当,相反,岩手拉斑玄武岩岩浆则可能与地幔二辉橄榄岩相当。总之,岩手火山的岛弧拉斑玄武岩的原始岩浆可能与具Cr~*=0.3—0.5铬尖晶石的地幔二辉橄榄岩相当,而利尻岛火山的碱性橄榄玄武岩与具Cr~*=0.2—0.3铬尖晶石的地幔二辉橄榄岩相当。     

Fe-Mg同位素在蛇绿岩中铬铁矿床成因研究中的应用潜力

蛇绿岩中铬铁矿床成因一直存在较大争议,其主要原因可归结为:寄主蛇绿岩存在成因争议、产出状态不清、矿石及围岩矿物组合单一以及主要矿物成分简单但矿物包裹体复杂多样.针对这些研究瓶颈,率先对西藏普兰和罗布莎、土耳其K?z?lda?和Kop蛇绿岩中的地幔橄榄岩和铬铁岩进行了全岩和单矿物Fe-Mg同位素的探索性研究工作.结果表明:（1）蛇绿岩中的地幔橄榄岩具有较均一的Fe-Mg同位素组成,与世界上其他地区的地幔橄榄岩相似;（2）铬铁岩中铬铁矿和橄榄石之间存在明显的Fe-Mg同位素分馏,铬铁矿多具有比共存橄榄石轻的Fe同位素组成,与地幔橄榄岩中的尖晶石和橄榄石相反,Mg同位素变化较大;（3）铬铁矿和橄榄石的Fe-Mg同位素主要受控于结晶分异和Fe-Mg交换,且这两个过程造成的同位素变化趋势明显不同.因此,Fe-Mg同位素在揭示铬铁矿母岩浆来源、性质及成矿过程方面具有较大的应用潜力.      

西藏蛇绿岩地幔中的主要自然金属矿物

在西藏雅鲁藏布江蛇绿岩带的罗布莎蛇绿岩块的豆荚状铬铁矿床中 ,揭示出一个由 70～ 80种矿物组成的地幔矿物群 ,包括自然金属、合金、硫 (砷 )化物、氧化物和硅酸盐等。这些矿物呈包裹体或脉石产于铬铁矿石中 ,经人工重砂分析 ,自然元素矿物有自然硅、自然铁、自然锌、自然铅、自然铝、自然铬、自然锡、自然镍、自然钨、自然钛、自然锇、自然铱、自然钌、自然钯、石墨、金刚石、自然金和自然银等。文中选择一些自然元素矿物 ,探索这些地幔矿物特点以及蛇绿岩和铬铁矿的形成机制。根据共生矿物群以及罗布莎地幔橄榄岩为新鲜的未蛇纹石化的岩石 ,认为罗布莎自然元素矿物与蛇纹石化作用无关。它们可能是在地核形成时期滞留于地幔中的成核物质 ,抑或是核幔之间化学反应的产物 ,后来被铬铁矿矿浆捕获 ,并同铬铁矿一起由地幔柱作用和板块作用侵位于浅部并仰冲出露于地表。     

西藏班公湖—怒江缝合带东段丁青蛇绿岩中的铬铁矿:产出特征与类型

丁青蛇绿岩体位于班公湖—怒江缝合带东段,该缝合带与雅鲁藏布江缝合带并列,是寻找我国铬铁矿床的重要地区。该蛇绿岩体呈近南东向展布,总面积近600 km2,主要由地幔橄榄岩、辉石岩、辉长岩、辉绿岩、玄武岩、斜长花岗岩、硅质岩和泥质岩组成。根据空间分布,丁青蛇绿岩分为东、西两个岩体。在前人工作基础上,通过地质填图、实测剖面、探槽和钻孔编录,共发现豆荚状铬铁矿矿点83处,其中东岩体27处,西岩体56处。根据铬铁矿产出和围岩特征,丁青铬铁矿可分为4种产出类型。类型I:矿体呈脉状产出,围岩为条带状或透镜状纯橄榄岩和块状方辉橄榄岩;类型II:矿体呈透镜状、豆荚状或不规则团块状产出,围岩为薄壳状纯橄榄岩和斑杂状或块状方辉橄榄岩;类型III:矿体呈浸染状弥散分布于纯橄榄岩中,围岩为条带状纯橄榄岩和块状或斑杂状方辉橄榄岩;类型IV:矿体呈条带状产出,围岩为条带状或透镜状纯橄榄岩和具定向结构的方辉橄榄岩。根据矿石构造特征,主要分为块状、脉状、浸染状、浸染条带状4种类型。块状和脉状铬铁矿为矿石的主要类型,少量为浸染状和浸染条带状,局部纯橄榄岩中发育极少量瘤状或豆状构造。本研究选择了13处代表性铬铁矿点开展了详细的岩石学、矿相学、矿物学和矿物化学等工作。根据矿石中铬尖晶石的矿物化学特征,可将丁青铬铁矿矿体分为高铬(Cr#=78～86)、中高铬(Cr#=60～74)、中铬(Cr#2=30～51)和低铬(Cr#=9～14)4种类型(Cr#=100×Cr/(Cr+Al))。丁青东岩体赋存有中高铬型和中铬型铬铁矿,缺少高铬型铬铁矿;西岩体赋存有高铬型和中铬型铬铁矿,缺少中高铬型铬铁矿。同时在丁青东、西岩体内均发现存在一种Cr#极低的铬铁矿,暂定为"低铬型铬铁矿"。这些不同类型的铬铁矿体与野外产出有一定的对应关系,也可能后者制约了它们的成因。与罗布莎岩体中的典型高铬型铬铁矿对比,丁青豆荚状铬铁矿在矿物组合和矿物化学成分等方面具有许多相似性,认为存在较大的找矿空间。     

铬同位素体系及其在铬铁矿成矿过程中的应用

近年来铬(Cr)同位素体系在示踪地幔部分熔融、岩浆结晶分异及俯冲带流体相关的地质过程中均取得了重要进展。本文通过实例研究综述了Cr同位素在铬铁矿成矿作用方向的主要进展,包括:(1) Stillwater层状岩体橄榄岩带和K?z?ldaˇg蛇绿岩壳幔过渡带内铬铁矿及共生硅酸盐矿物的Cr同位素研究,揭示了层状/似层状铬铁矿成矿过程中可能发生明显的Cr同位素分馏,且主要受结晶分异和岩浆补给过程控制;(2) K?z?lda?蛇绿岩豆荚状铬铁矿床的Cr同位素研究,证明了俯冲带地幔橄榄岩中尖晶石的部分熔融,可能是豆荚状铬铁矿床主要的成矿物质来源之一,同时俯冲带流体也可能直接参与成矿;(3)层状岩体及蛇绿岩中普遍存在矿物间的Cr同位素不平衡分馏现象,不仅可用以记录岩浆作用的冷却时间,同时也证明了铬铁矿成矿过程中释放的流体对矿物间的元素交换具有明显促进作用。     

新疆西准噶尔地区两类蛇绿岩中橄榄岩的矿物学研究

两类蛇绿岩中变质橄榄岩的矿物表现出的共同特征是:从二辉橄榄岩→斜辉橄榄岩→斜辉辉橄岩→纯橄岩→铬铁矿石,其橄榄石、斜方辉石和单斜辉石的Mg/(Mg+Fe)(矿物牌号)依次升高,表现出富Mg贫Fe的演化趋势;铬尖晶石的Cr/(Cr+Al)亦同时升高,表现为富Cr贫Al的演化特征。 变质橄榄岩中的矿物均是原始上地幔岩部分熔融的残余物。在部分熔融过程中,橄榄石与铬尖晶石是生成相矿物,而斜方与单斜辉石则是消失相矿物,正是通过两种辉石的不断消失,岩石才从二辉橄榄岩依次转化为纯橄岩,并造成纯橄岩与铬铁矿的紧密伴生。在此过程中,矿物成分时刻都在变化,造岩矿物向富Mg贫Fe,金属矿物向富Cr贫Al方向调整,这与实际测定结果是一致的。     

地幔橄榄岩中橄榄石的指示意义

橄榄石是地幔橄榄岩和辉石岩的主要组成矿物,但也经常以斑晶和捕虏晶的形式出现在玄武质岩石中。结合近年来在地幔橄榄岩的主要元素（如Mg和Fe）组成特征以及Li、Mg和Fe稳定同位素地球化学方面的研究成果,重点对橄榄石的地球化学特征与华北克拉通岩石圈地幔演化过程之间的联系进行了讨论,旨在加深对华北克拉通岩石圈地幔演化过程的理解。现有研究表明：地幔橄榄岩中橄榄石的矿物学特征、元素和同位素地球化学组成能够很好地指示岩石圈地幔的特征及其演化过程,因而具有重要的意义。对于克拉通地区的地幔橄榄岩来说,橄榄石的Mg#通常可以指示岩石圈地幔的属性,古老、难熔的地幔橄榄岩中的橄榄石一般具有较高的Mg#（〉92）,而新生的岩石圈地幔橄榄岩中的橄榄石则具有较低的Mg#（〈91）。因此,地幔橄榄岩中橄榄石的Mg#在一定程度上具有年龄意义。橄榄岩中橄榄石的Li、Mg和Fe同位素组成也可以明确指示岩石圈地幔的属性及其所经历的演化过程,正常地幔的δ7Li、δ26Mg和δ57Fe组成相对均一,如果上述同位素组成偏离正常地幔值,则说明岩石圈地幔经历了熔体/流体的交代作用。华北克拉通地区地幔橄榄岩捕虏体中橄榄石的Li、Mg和Fe同位素组成研究表明：该区的岩石圈地幔经历了多个阶段、不同来源的熔体/流体的改造过程。     

罗布莎蛇绿岩地幔橄榄岩同位素特征及其成因

罗布莎蛇绿岩岩石单元出露齐全,以地幔橄榄岩为主,构造变形强烈;在堆积杂岩中上部产出有仰冲型斜长花岗岩小岩块;辉绿岩以脉状形式产出于地幔橄榄岩的方辉橄榄岩中;壳层岩石相对很薄且比较复杂.Sr、Nd和Pb同位素组成研究表明:罗布莎地幔橄榄岩绝大多数样品具有高ISr值(0.705489～0.714625);低INd值(0.5...     

大洋地幔橄榄岩-铬铁矿中的金刚石和深地幔再循环

全球多地蛇绿岩型地幔橄榄岩和铬铁矿中发现微粒金刚石,并在中国西藏南部和俄罗斯乌拉尔北部的蛇绿岩铬铁矿中发现原位产出的金刚石,认为是地球上金刚石的一种新的产出类型,不同于金伯利岩型金刚石和超高压变质型金刚石。它们与呈斯石英假象的柯石英、高压相的铬铁矿和青松矿等高压矿物以及碳硅石和单质矿物等强还原矿物伴生,指示蛇绿岩中的这些矿物组合形成于深度150~300 km或者更深的地幔。金刚石具有很轻的C同位素组成（δ13C-18‰~-28‰）,并出现多种含Mn矿物和壳源成分包裹体。研究认为它们曾是早期深俯冲的地壳物质,达到>300 km深部地幔或地幔过渡带后,经历了熔融并产生新的流体,后者在上升过程中结晶成新的超高压、强还原矿物组合,通过地幔对流或地幔柱作用被带回到浅部地幔,由此建立了一个俯冲物质深地幔再循环的新模式。蛇绿岩型地幔橄榄岩和铬铁矿中发现金刚石等深部矿物,质疑了蛇绿岩铬铁矿形成于浅部地幔的已有认识,引发了一系列新的科学问题,提出了新的研究方向。      

碧溪岭石榴石橄榄岩的橄榄石中针状磁铁矿出溶体成分的不均匀性

运用电子探针Map图分析技术在碧溪岭石榴石橄榄岩的橄榄石中发现了磁铁矿针状出溶体成分不均匀的现象，即同一岩石样品的橄榄石中针状出溶体既有前人发现的含钛一铬磁铁矿，也有本文发现的含铬钛磁铁矿和磁铁矿两种针状出溶体。研究认为，针状出溶体成分出现的差异可能是由于Ti和Cr在原始的β-橄榄石相中分布不均匀所致，这种出溶体的出现暗示这些橄榄石可能是由地幔特有的尖晶石结构相转变而成，为确定这些橄榄岩的来源深度和大陆俯冲过程提供了有意义的信息。     

西藏罗布莎豆荚状铬铁矿床深部找矿突破与成因模式讨论

中国铬铁矿资源的瓶颈状态已持续多年。最近,在西藏罗布莎蛇绿岩地幔橄榄岩的深部勘探发现200万t致密块状铬铁矿床,这是中国近50年来铬铁矿找矿的重大突破,对今后继续寻找同类型的铬铁矿床具有重要指导意义。蛇绿岩地幔橄榄岩中产出的豆荚状铬铁矿床是工业需求铬的重要来源。研究豆荚状铬铁矿的成矿作用和矿体围岩地幔橄榄岩地质特征,建立铬铁矿的成矿模型和找矿标志,是开展寻找同类型矿床的重要保证。随着近些年在豆荚状铬铁矿及围岩地幔橄榄岩中金刚石等深部矿物的不断发现和深入研究,人们对蛇绿岩型铬铁矿的物质来源和形成过程,有了新的认识,提出了铬铁矿的深部成因模式。研究认为深部成因铬铁矿床主要经历了4个阶段:(1)早期俯冲到地幔过渡带(410~660 km)的陆壳和洋壳物质被脱水和肢解,过渡带产生的热和流体促成了地幔的熔融和Cr的释放和汇聚;(2)铬铁矿浆在地幔柱驱动下,运移到过渡带顶部冷凝固结,并有强还原的流体进入,后者携带了深部形成的金刚石、斯石英等高压矿物,进入"塑性—半塑性地幔橄榄岩"中;(3)随着物质向上移动,深度降低,早期超高压相矿物发生相变,如斯石英转变成柯石英,高压相的铬铁矿中出溶成柯石英和单斜辉石;(4)在侵位过程和俯冲带环境下,含水熔体与方辉橄榄岩反应形成了不含超高压矿物的规模相对较小的浸染状铬铁矿及纯橄岩岩壳。进一步研究表明,同处雅鲁藏布江缝合带西段的几个大型地幔橄榄岩岩体与罗布莎岩体可以对比,经历了相同的构造背景和豆荚状铬铁矿的成矿作用,存在较大的找矿空间。     

豆荚状铬铁矿床成矿地球化学指标对比和成矿作用讨论

豆荚状铬铁矿主要赋存于地幔橄榄岩中,与方辉橄榄岩密切相关。在全球的分布与蛇绿岩带分布基本一致,但并非所有蛇绿岩体都赋存有铬铁矿,且其中赋存的铬铁矿体规模和分布都是很不规律的。我们对比研究了国内外9个含铬矿和4个不含铬矿蛇绿岩中地幔橄榄岩的地球化学组成,认为含铬矿地幔橄榄岩具有全岩低含量的CaO(<1.91%)和Al_2O_3(<1.76%)、方辉橄榄岩轻稀土元素富集,橄榄石高Fo值(>90),斜方辉石低Al_2O_3含量(<3.8%)以及副矿物铬尖晶石高Cr/Fe值(>1.5)等特征,可以作为该蛇绿岩体含矿评价的地球化学指标。通过这些指标可知豆荚状铬铁矿床是较高程度部分熔融和地幔交代作用的共同结果,结合前人提出的铬铁矿成矿模式,对铬铁矿的成矿过程有了进一步的认识。