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。     

西藏罗布莎橄榄岩与中国大陆科学钻探主孔(CCSD-MH)榴辉岩中金刚石的红外特征初探

大别苏鲁超高压变质带上的大陆科学钻探主孔(CCSD-MH)中榴辉岩中的金刚石形成于大陆深俯冲作用过程,西藏雅鲁藏布江缝合带罗布莎蛇绿岩铬铁矿中的金刚石来自深部地幔,两者的形成背景和机制可能不同.本文对两地的金刚石样品开展了傅立叶变换红外光谱(FT-IR)定性分析.结果表明,西藏罗布莎金刚石样品为ⅠaA型;而CCSD-MH金刚石为ⅠaAB型,既表明其杂质氮的聚集形式和演化路径上存在着差异.红外光谱特征不仅仅表明两者属天然金刚石常见类型,并且超高压变质带中的金刚石形成时间可能更久远.     

中国铬铁矿床的再研究及找矿前景

铬铁矿是生产不锈钢不可替代的原材料,中国目前是世界最大不锈钢消费国。铬铁矿一直是中国的短缺矿种,几乎完全依靠进口。铬铁矿床分为层状和豆荚状两种类型矿床。中国已知的铬铁矿床均属于豆荚状铬铁矿床,主要分布在西藏、新疆和内蒙古等地。该类矿床主要产于蛇绿岩型地幔橄榄岩或相关的堆晶杂岩中。最近在西藏罗布莎和俄罗斯乌拉尔豆荚状铬铁矿中发现深部地幔矿物,认为铬铁矿来自深部地幔,不是产自浅部地幔橄榄岩。认为深部来源的铬铁矿可以成大矿,小岩体也可以成大矿,因此,十分有必要对中国境内的蛇绿岩地幔橄榄岩开展新一轮的调查。     

西藏罗布莎蛇绿岩中不同产出的纯橄岩及成因探讨

罗布莎蛇绿岩中的纯橄岩有三种产出情况,除了与豆荚状铬铁矿伴生的薄壳状纯橄岩外,还有产在方辉橄榄岩底部被认为是堆晶岩的厚层状纯橄岩和方辉橄榄岩中的透镜状纯橄岩。厚层状纯橄岩约700～1000m厚,以橄榄石富镁(Fo93～95),单斜辉石低铝富镁(Al2O30.47%～0.85%,Mg#95～97),铬尖晶石高铬低镁(Cr#值平均77,Mg#平均51)为特征。该纯橄岩中的浸染状铬铁矿也是高铬低镁型,但Mg#值(平均59)高于厚层状纯橄岩的副矿物铬尖晶石。薄壳状纯橄岩与厚层状纯橄岩成分相近,其橄榄石Fo92～94,单斜辉石Al2O3<1%和Mg#95～97;铬尖晶石的Cr#值平均71,Mg#值平均52。与薄壳状纯橄岩伴生的块状铬铁矿为高镁高铬型,但Mg#值(平均68)相对更高些,Cr#值平均79。透镜状纯橄岩的特征是橄榄石Fo(91～92)和铬尖晶石Cr#(60左右)均低于前两类纯橄岩,但单斜辉石的Al2O3(1.41%～1.71%)则高于前两者。透镜状纯橄岩的矿物成分与方辉橄榄岩重叠,两者为渐变过渡关系。研究对比表明,罗布莎厚层状纯橄岩不同于经典的蛇绿岩的超镁铁质堆晶岩,认为将其成因解释为拉斑玄武质熔体与地幔橄榄岩的反应较为合理。透镜状纯橄岩与方辉橄榄岩存在成生联系,可能是地幔橄榄岩高度部分熔融的产物,或熔体和方辉橄榄岩在原位发生反应的产物;薄壳状纯橄岩成因与厚层状纯橄岩相同,但与其相伴的块状铬铁矿是否由拉斑玄武质熔体与方辉橄榄岩反应形成,值得商榷。     

秦岭造山带早古生代蛇绿岩的多阶段演化: 从岛弧到弧间盆地

秦岭商-丹缝合带是分隔北秦岭早古生代造山带和南秦岭晚古生代造山带的地质界线,其中的丹凤蛇绿岩被认为代表了秦岭地区早古生代的洋壳残片。迄今,前人已经提出多种模式来解释丹凤蛇绿岩成因和构造背景(如:岛弧、洋岛和成熟的大洋等)。然而,这些单一的构造演化模式却很难解释两个基本事实:(1)不同类型镁铁质岩(如N-MORB、E-MORB和IAT等)的穿时性分布;(2)几乎所有的早古生代镁铁质岩都显示出多种构造环境的叠加。对陕西太白鹦鸽嘴地区一条具有较完整层序的蛇绿岩剖面研究发现,剖面中存在HTI型(TiO2:1.21%～1.56%)和LTI(TiO2:0.09%～0.35%)两种类型的镁铁质岩(包括玄武岩和辉长岩),HTI型镁铁质岩具有LREE亏损,没有Nb、Ta负异常等的E-MORB特征;LTI具有LREE富集,Nb、Ta负异常的IAT特征。地球化学显示二者的源区均为北秦岭岩石圈地幔楔。本文获得鹦哥嘴蛇绿岩两个LTI型辉长岩锆石U-Pb年龄分别为523.8±1.3Ma和474.3±1.4Ma。认为秦岭早古生代蛇绿岩应是SSZ环境下多阶段演化的结果:第一阶段:约524Ma,秦岭洋盆向北俯冲开始。俯冲板片的脱水作用使熔融温度降低,形成的流体交代地幔楔,在北秦岭南缘产生了一个不成熟的岛弧;第二阶段:先存岛弧裂开阶段,约524～474Ma。秦岭洋壳的持续俯冲,在先形成的岛弧上拉张出了弧间盆地,形成了主要由轻稀土亏损、高Ti拉斑玄武岩和辉长岩组成的E-MORB型岩石组合;第三阶段:弧前盆地闭合阶段,474Ma之后。在这个阶段新生的弧间盆地闭合,俯冲洋壳携带的深海沉积物与北秦岭岩石圈地幔楔相互作用形成了北秦岭李子园的玻安岩。秦岭早古生代蛇绿岩的多阶段成因是典型特提斯构造域演化特征在秦岭地区的重现。     

Genesis of the titanian andradite in alkaline rocks and their petrological and mineralization significance:A study example of the garnet from the Fanshan ultramafic. syenitic complex in North China CratonSCIEI北大核心CSCD

富钛钙铁榴石是硅不饱和碱性火成岩中的特征矿物,其Ti含量和Ti进入石榴石的方式可直接反映岩浆体系的硅饱和度和氧逸度。河北矾山超镁铁岩-正长岩杂岩体是华北克拉通北缘东西向展布三叠纪碱性岩带的重要岩体之一,其岩石中发育三种类型的富钛钙铁榴石:类型Ⅰ发育于岩体外带的石榴石辉石正长岩中,与辉石、黑云母呈岩浆共生关系,端元组成为Adr_(25-65)Mmt_(15-37)Slo_(8-28)Grs_(10-14),以高TiO_(2)含量(6.08%~18.61%)、较低的SiO_(2)含量(25.46%~33.26%)为特征,为原生岩浆成因;类型Ⅱ见于各类岩石,呈细粒他形充填于其他矿物颗粒之间,端元组成为Adr_(57-69)Mmt_(5-19)Slo_(0-6)Grs_(19-27),以高Al_(2)O_(3)含量(3.95%~5.56%)为特征,为岩浆演化后期熔体富Al_(2)O_(3)时结晶而成;类型Ⅲ亦见于各类岩石,主要呈细粒他形或细碎状发育于其他矿物内,端元组成为Adr_(68-79)Mmt_(8-14)Slo_(0-5)Grs_(6-14),以低的Al_(2)O_(3)含量(1.18%~2.89%)和较高的FeO含量(21.65%~24.62%)为特征,为岩浆期后热液成因。在矾山杂岩体的富钛钙铁榴石中,Ti主要以Si→Ti^(4+)和2Fe^(3+)→Ti^(4+)+Fe^(2+)/Mg替代方式进入到晶体结构中,反映了矾山杂岩体的母岩浆体系为二氧化硅不饱和的碱性岩浆,并具有较高的氧逸度。受石榴石的主量元素组成和相应的晶体结构控制,在微量元素组成上,矾山杂岩体中的富钛钙铁榴石富集轻稀土或中稀土、亏损重稀土,大离子亲石元素(Rb、Ba、Pb和Sr)含量较低或极低,而高场强元素(如Th、U、Nb、Ta、Zr和Hf等)含量普遍较高。本文对石榴石的成因研究结果支持矾山杂岩体不同类型的岩石形成于封闭体系下同一母岩浆系统充分的结晶-分异和堆晶作用;此演化模式可以较好地解释矾山杂岩体的同心环状特征和韵律层状结构,以及磁铁矿和磷矿的成因。     

西藏雅江缝合带西段普兰蛇绿岩地幔橄榄岩成因:一种新认识

蛇绿岩中的地幔橄榄岩是蛇绿岩的重要组成部分,不仅记录了其所经历的板块构造事件,还可以探讨地幔的物质组成和深部地幔作用。位于雅江缝合带西段的普兰蛇绿岩以出露面积约600 km2的特大型地幔橄榄岩体而引人注目。为了探讨普兰蛇绿岩地幔橄榄岩的成因,本文在普兰地幔橄榄岩体的东段完成了一条穿过岩体的长约10km的地质剖面,对地幔橄榄岩进行了系统采样,开展了详细矿物学、地球化学研究,取得以下主要进展和认识:(1)普兰地幔橄榄岩中的二辉橄榄岩经历了9%~15%的部分熔融作用,方辉橄榄岩最终经历了15%~25%的部分熔融作用;(2)基于橄榄石-尖晶石矿物化学平衡计算的普兰地幔橄榄岩氧逸度?log(fo2)FMQ值从-1.11到+0.45,略高于用VY含量估算出的氧逸度(在FMQ到FMQ-1趋势),指示其形成于还原环境;(3)普兰地幔橄榄岩不是简单的地幔残余,还经历了后期熔体交代作用。对普兰地幔橄榄岩交代产生类似"U"型稀土配分模式的熔体可能是洋中脊(MOR)环境产生的低融岩浆;(4)地幔橄榄岩地球化学特征及氧逸度计算结果表明,普兰地幔橄榄岩可能形成于洋中脊(MOR)环境,并没有俯冲带(SSZ)环境的印记。对于普兰地幔橄榄岩以及雅鲁藏布江缝合带其他岩体的成因,前人主要根据地幔橄榄岩一些元素的富集特征提出的MOR→SSZ两阶段演化模式需要重新审视。     

新疆天山地区榆树沟-铜花山蛇绿岩特征和构造背景

榆树沟-铜花山蛇绿岩出露于南天山北缘,属哈萨克斯坦-伊犁板块和塔里木板块之间的缝合带。蛇绿岩已被构造肢解,主要由超镁铁岩、堆晶岩、熔岩类组成。超镁铁岩以方辉橄榄岩为主,显示典型的亏损地幔岩特征,橄榄石为富镁型,Fo为90;斜方辉石为顽火辉石,En为90,单斜辉石含量少;副矿物铬尖晶石属低铬型,Cr^#值(＝Cr/(Cr+Al)×100)16~28,Mg^#值(=Mg/(Mg+Fe)×100)63~75,反映了深海橄榄岩特征。归一化后榆树沟超镁铁岩MgO含量38.84%~44.53%,Al₂O₃为1.51%~3.63%,CaO为0.42%~5.77%,成分近于大洋二辉橄榄岩;铜花山的超镁铁岩叠加碳酸岩化,LREE强烈富集,可能经历了俯冲洋壳流体改造。熔岩类在榆树沟和铜花山均有较大规模产出,其中榆树沟玄武岩为主,铜花山安山岩和英安岩较多。熔岩多已遭受绿片岩相海底热液蚀变。榆树沟玄武岩的REE含量总体比铜花山的低,稀土配分模式均为轻稀土富集型;玄武岩的微量元素特征表明其源区可能遭受过流体作用影响。铜花山三个高镁火山岩化学成份具有SiO₂(32%~36%)含量很低、MgO(20.12%~28.50%)含量高、K₂O+Na₂O(0.06%~0.46%)含量小于2%的特征,综合分析可归为苦橄岩类。堆晶岩通常以构造小岩块产在超镁铁岩块中或基性熔岩中,以辉长岩为主,有少量橄榄辉石岩等,岩石蚀变、构造变形强烈。堆晶岩的成分接近玄武岩,存在LREE富集和略亏损平坦两种类型。岩石地球化学特征表明榆树沟和铜花山的蛇绿岩形成于MOR构造环境,但具有受俯冲带流体改造特征,并伴生有岛弧火山岩。     

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.     

西藏雅鲁藏布江缝合带西段巴尔地幔橄榄岩成因及构造意义

巴尔蛇绿岩属于雅鲁藏布江缝合带的西延部分,距拉萨约1200km,主要由地幔橄榄岩、少量的橄长堆晶岩和玄武岩组成.地幔橄榄岩主体为合单辉方辉橄榄岩,少量为二辉橄榄岩.根据巴尔蛇绿岩地幔橄榄岩的结构构造特征,将矿物组合划分为3个世代,第一世代残余地幔矿物组合:橄榄石+斜方辉石+单斜辉石;第二世代部分熔融及熔-岩反应矿物组合:橄榄石+斜方辉石+单斜辉石+尖晶石;第三世代地幔交代作用矿物组合,主要为含水矿物角闪石.将3个世代的矿物组合归并为2个演化阶段:第一阶段,包括第一世代和第二世代矿物组合,形成于MOR(mid-ocean ridge)构造环境下的洋脊扩张阶段;第二阶段,为第三世代矿物角闪石,形成于SSZ(super-subduction zone)环境下的俯冲阶段.对比雅鲁藏布江缝合带不同区段蛇绿岩中地幔橄榄岩的特征,发现雅鲁藏布江缝合带存在MOR和SSZ两种类型的蛇绿岩,其中中段的蛇绿岩主要以典型的SSZ型地幔橄榄岩为主,而东、西段则以受到不同程度SSZ环境改造的MOR型地幔橄榄岩为主,认为雅鲁藏布江缝合带蛇绿岩地幔橄榄岩演化分段性的特征,与新特提斯洋沿弧方向上板块活动的动力学机制的不均一有关.