豆荚状铬铁矿铂族元素地球化学研究进展

豆荚状铬铁矿是蛇绿岩中特有的一类矿产，按其化学成分可分为高Cr型和高Al型两种。其中的PGE主要以RuS2和Os、Ir、Ru合金等包体形式存在，或以类质同像形式进入铬铁矿晶格。两种类型的铬铁矿均表现出负倾斜型PGE配分模式，其Pt、Pd含量相近；与高Al型铬铁矿相比，高Cr型铬铁矿有更高的Os、Ir、Ru含量，部分豆荚状铬铁矿表现出Pt、Pd相对富集的平坦到正倾斜型PGE配分模式。目前对豆荚状铬铁矿PGE含量及配分模式还缺少一个统一的解释，但其PGE地球化学可为豆荚状铬铁矿的成因及构造背景解释提供更多的信息。     

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。     

豆荚状铬铁矿床的研究现状及进展

豆荚状铬铁矿床是工业上冶金级铬铁矿石的最主要来源,对于其成因研究依然是各国地质学家最为关注的热点之一。文章着重概述了近年来国内外地质学者对豆荚状铬铁矿床成因研究的现状和最新进展。最新研究表明,显生宙以来的豆荚状铬铁矿床具有一定的成矿专属性,主要赋存于蛇绿岩套底部(壳-幔边界,即岩石莫霍面)地幔橄榄岩中的一定层位中。世界上含矿的地幔橄榄岩普遍具有垂直熔融分带特征,即上部偏基性,下部偏酸性。豆荚状铬铁矿床与纯橄岩-方辉橄榄岩相密接相关,却很少见有豆荚状铬铁矿床产于二辉橄榄岩中。豆荚状铬铁矿的成矿作用经历了由洋中脊(MOR)扩张环境向岛弧体系俯冲环境的转变过程,而岛弧环境(岛弧、弧后盆地、弧前盆地等)是形成冶金级豆荚状铬铁矿的最为有利的构造环境。富铬铬铁矿与纯橄岩、玻安岩(Boninite)均为亏损地幔橄榄岩再次高度熔融的最终产物,而玻安岩普遍产于岛弧环境。虽然玻安岩不是铬的有效载体,但玻安岩的熔离促使铬铁矿达到进一步的富集。铬铁矿中的铬来自原始地幔,主要来自于地幔橄榄岩中两种辉石的不一致熔融及其对副矿物铬尖晶石的改造。随着部分熔融程度的增高,地幔橄榄岩逐渐向富镁方向演变,而对应的造矿铬尖晶石也逐渐向富镁、富铬方向演变。     

豆荚状铬铁矿以及其中铂族元素矿物的成因问题——进展与展望

铂族元素矿物(Platinum Group Mineral:简称PGM)资料的不断积累,丰富了人们对蛇绿岩中豆荚状铬铁矿成因的认识。文章总结近年来有关PGM的新资料和取得的新认识,探讨豆荚状铬铁矿以及其中PGM的成因问题。幔源岩浆结晶过程中,铬铁矿周边熔体减少将诱发那些易氧化的铂族元素(Os、Ir、Ru)在熔体中达到饱和状态,并结晶形成纳米级PGM。在地幔熔体中,随着硫逸度升高,PGM微粒与熔体中的硫反应并逐渐长大。多期次的熔体抽提和熔体-岩石反应事件,可以在地幔源区通过逐步降低硫逸度、促进含铂族元素的贱金属硫化物分解,形成PGM以及铂族元素合金。低硫逸度环境更有利于PGM的形成和保存。在变质环境或流体环境中,这些PGM往往会与流体反应,造就了PGM矿物的多样性。原生PGM与变质流体反应并发生原地去硫化作用,可以形成次生的PGM环边或者纳米级PGM包体。铬铁矿的多阶段蚀变/再平衡过程可以导致PGM溶解—沉淀—均一化,并扰动Os同位素体系。不同类型矿石在有限空间伴生的现象以及它们所具有显著差异的地球化学特征,说明蛇绿岩是不同地幔组分的机械混杂。随着俯冲板片,铬铁矿团块被拖曳到地幔深部,并通过地幔对流重新出现在扩张中心附近,最终混杂在蛇绿岩中。发生循环的铬铁矿团块因此可以与新生铬铁矿及其围岩伴生在同一蛇绿混杂岩中。     

对豆荚状铬铁矿床成因的认识

文章提出豆荚状铬铁矿床不是上地幔局部溶融后的残余物，而是亏损地幔又经部分溶融形成的溶体发生液相不混溶，导致硅酸盐岩浆和富铬矿浆的形成。当比重不同高度分馏的溶体在上升过程发生了分离，轻熔体上升侵入于岩浆房、重熔体和铬铁矿浆，就地堆积或贯入围岩形成豆荚状铬铁矿床。豆荚状铬铁矿的伴生围岩纯橄岩，不是高度亏损的上地幔残余，可能是与铬铁矿浆伴随的一种硅酸盐熔体 。与大量纯橄岩脉伴随的基性岩、超基性岩脉，也属     

雅鲁藏布江缝合带蛇绿岩中铬铁矿的前景讨论

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,是中国极缺的重要战略资源。开展豆荚状铬铁矿成矿作用及围岩地幔橄榄岩的研究,是进一步寻找铬铁矿床和缓解中国铬铁矿资源的瓶颈状态的必要手段。本文以西藏雅鲁藏布江蛇绿岩带内几个主要的地幔橄榄岩体及其中的铬铁矿体为研究主体。在野外地质调查的基础上,系统总结了蛇绿岩的组成、矿物成分、岩石地球化学成分和Re-Os同位素等特征,探讨铬铁矿和地幔橄榄岩的形成过程,取得以下进展和认识:(1)雅鲁藏布江缝合带各段的岩石组合存在较大差异,构造背景的演化过程也不同,佐证了特提斯洋演化过程的不均一性;(2)在雅江西段存在高铝型和高铬型两类铬铁矿矿体,其余都为高铬型铬铁矿,铬尖晶石的矿物化学特征记录了不同构造背景的痕迹;(3)地幔橄榄岩的矿物学和地球化学表明地幔橄榄岩及铬铁矿具有深海地幔橄榄岩和岛弧地幔橄榄岩两者的特点,是岩石/熔体反应和部分熔融作用叠加的结果;(4)提出豆荚状铬铁矿为多阶段形成的认识,经历了早期俯冲到地幔过渡带,在地幔柱/地幔对流驱动下,运移到过渡带顶部冷凝固结,在侵位过程和俯冲带环境,含水熔体与方辉橄榄岩反应的过程;(5)在雅鲁藏布江缝合带中金刚石等超高压矿物的普遍存在,西段的几个大型岩体与罗布莎存在较多相似之处,均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。     

豆荚状铬铁矿中不同类型矿物包裹体成因及指示意义

豆荚状铬铁矿是十分重要的战略资源,目前学者对它们的成因尚未形成统一的认识。先前的研究主要从岩石学、地球化学和地质年代学等方面对铬铁矿的成因进行了约束,但对铬铁矿包裹体类型及其反映的地质过程还缺乏系统的总结和研究。通过对不同岩体的铬铁矿中矿物包裹体进行详细的研究,发现铬铁矿中含有丰富的矿物包裹体,分为5大类：(1)无水硅酸盐类矿物包裹体,包括橄榄石、斜方辉石、单斜辉石等;(2)含水矿物,包括角闪石、绿泥石、蛇纹石等;(3)含铂族元素矿物和硫化物,包括Os-Ir合金、Pt-Fe合金、自然Os和自然Ir,以及黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿等;(4)壳源矿物,包括锆石、金红石、石英、钙铬榴石等;(5)异常矿物,包括金刚石、碳硅石、柯石英等超高压矿物,以及自然镍、自然铬、自然铁和自然钛等。通过对比研究,确定它们形成于不同期次,进而初步拟定豆荚状铬铁矿形成过程存在4个阶段,分别为地幔深部的地幔柱/地幔对流、大洋岩石圈中地幔橄榄岩的部分熔融/岩浆结晶分异、俯冲带环境中的岩石-熔体反应和后期的热液蚀变/流体改造。认为铬铁矿中矿物包裹体记录了铬铁矿成矿各个时期的环境条件,针对铬铁矿中包裹体的详细研究可以更加准...     

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。     

辽西豆荚状铬铁矿的发现及其意义

在辽西建平新太古代变质基底构造混杂带内首次识别出豆荚状铬铁矿。铬铁矿石显示特征的豆荚状构造、褶皱条带、透镜构造、豆状构造、拉长网孔构造等，它们可以与蛇绿岩内典型的豆荚状铬铁矿进行对比。依据同位素年龄制约，辽西豆英状铬铁矿形成于2．50Ga前后。结合该区已报道的新太古变基性火山岩具有大洋拉斑玄武岩成分特点、并广泛发育新太古代高压麻粒岩，可以认为辽西地区新太古代期间曾发生大规模的板块俯冲及碰撞作用过程。     

西藏雅鲁藏布江缝合带东段泽当豆荚状铬铁矿特征

泽当蛇绿岩位于雅鲁藏布江缝合带东段,岩体由地幔橄榄岩、辉长辉绿岩、辉石岩、火山岩等组成。地幔橄榄岩主要为方辉橄榄岩、纯橄岩和二辉橄榄岩。在方辉橄榄岩中发现7处豆荚状铬铁矿,矿石类型主要有致密块状和浸染状。出露地表的长度0.5~3m,厚0.2~1m。矿体的延伸方向为北西向,与岩体展布的方向一致,铬铁矿的Cr~#=67.9~88.5,属于高铬型铬铁矿。泽当地幔橄榄岩岩相学特征以及矿物组合、矿物化学成份及岩相学特征,显示岩体至少存在两次的部分熔融过程,即为早期的MOR构造背景,以及后期SSZ环境的改造。铬铁矿的铂族元素(PGE)以富集Os、Rh、Pd,亏损Ir、Ru、Pt的负斜率分布模式,表明其形成过程中经受后期熔体/流体的改造。对比罗布莎岩体的矿物组合,矿物化学和地球化学等特征,显示泽当豆荚状铬铁矿矿体与典型高铬型具相似性,存在较大的找矿空间。     

西藏依拉山蛇绿岩中铬铁矿特征及构造背景

依拉山蛇绿岩位于班公湖-怒江缝合带中部,主要由蚀变较强的方辉橄榄岩和纯橄岩及豆荚状铬铁岩组成。铬铁矿矿体集中分布在依拉山岩体北部,围岩以纯橄岩为主,少量为方辉橄榄岩。铬铁岩中铬尖晶石的电子探针分析结果表明Cr~#值为64.2～73.9,Mg~#值为46.9～71.6,TiO_2为0.03%～0.31%,Al_2O_3为4.5%～18.7%,指示依拉山铬铁矿为高铬型铬铁矿。方辉橄榄岩的稀土元素及微量元素配分模式指示其具有深海地幔橄榄岩的特征,铬铁矿的铂族元素具有IPGE富集而PPGE亏损的特点,呈现出右倾的配分模式,且Pd/Ir与Pt/Pt~*之间不存在明确的相关性,反映出依拉山岩体经历了岩石-熔体反应的演化过程。结合其他岩体内铬铁矿的对比研究,提出依拉山铬铁矿可能是在俯冲带环境下,由玻安质熔体与岩石反应形成,并经历了多阶段的演化过程,即早期的洋中脊(MORB)环境以及后期的俯冲带(SSZ)的改造。     

雅鲁藏布江缝合带西段达机翁地幔橄榄岩及铬铁矿的铂族元素特征

达机翁蛇绿岩位于雅鲁藏布江缝合带的西段北亚带,该蛇绿岩主要由地幔橄榄岩、玄武岩以及硅质岩组成,其中地幔橄榄岩以方辉橄榄岩为主,同时含有少量的纯橄榄岩,纯橄岩主要呈不规则透镜状或团块状分布于方辉橄榄岩中。在达机翁地幔橄榄岩中产出有3种不同类型的铬铁矿,分别为块状,豆状以及浸染状铬铁矿。文章主要对达机翁地幔橄榄岩的方辉橄榄岩及豆荚状铬铁矿进行了研究,结合岩石的主量元素和铂族元素,对地幔橄榄岩和豆荚状铬铁矿的成因以及雅鲁藏布江缝合带的找矿远景进行了探讨。达机翁地幔橄榄岩具有较高的Mg O含量以及较低的Al2O3和Ca O等含量,这种亏损的全岩成分指示了达机翁地幔橄榄岩经历了较高的部分熔融作用,同时方辉橄榄岩的PGEs的总量为23.68×10-9~31.02×10-9,高于原始地幔的值,Pd和Cu 2个元素的含量较为分散明显偏离部分熔融曲线,指示了达机翁方辉橄榄岩可能遭受了熔体的改造,在熔体-岩石反应的过程中,导致了富含PPGE的硫化物的加入。达机翁豆荚状铬铁矿为高Cr型铬铁矿,具有IPGE和Rh明显富集以及Pt,Pd明显亏损的特征,不同类型的铬铁矿之间具有一致的PGEs的分配模式。雅鲁藏布江缝合带内大量分布的超镁铁岩体在岩石组合、地球化学特征、成因以及形成时代等方面,均具有相似性,是中国铬铁矿找矿的有利远景区。     

西藏班公湖-怒江缝合带中段切里湖豆荚状铬铁矿地球化学特征及构造意义

切里湖蛇绿岩出露于班公湖-怒江缝合带中段,蕴含较为丰富的铬铁矿资源。蛇绿岩主要由蚀变地幔橄榄岩、辉长岩和辉绿岩组成,铬铁矿矿体呈透镜状分布在地幔橄榄岩内部。切里湖地幔橄榄岩橄榄石Fo(90.06～90.74)和铬尖晶石Cr^#值(67.45～85.42)较高,全岩富集MgO、LREE和大离子亲石元素(LILEs,如Rb、Ba等),亏损Al₂O₃、CaO、高场强元素(HFSE,如Th、Ta、Ce、Nb)和PPGE(Rh、Pt、Pd),这些特征与缝合带其他地幔橄榄岩相似,指示它们具有深海地幔橄榄岩及弧前地幔橄榄岩特征,经历了早期高程度熔体抽取和晚期熔体交代过程。切里湖铬铁矿矿石具有致密块状和浸染状构造,包含磁铁矿、黄铜矿、方铅矿等多种包裹体。铬铁矿Cr^#值为65.5～75.8,Mg^#值为64.89～76.04,平衡熔体显示出玻安质熔体的亲缘性。与地幔橄榄岩相比,切里湖铬铁矿的IPGE与PPGE分馏更加明显,IPGE更加富集。地幔橄榄岩和铬铁矿Δlg f_O2     

贺根山豆荚状铬铁矿中硅酸盐包体及其地质意义

贺根山豆荚状铬铁矿是典型的高Al型铬铁矿(Cr#=47.8～54.9,Mg#=64.1～73.7),其中的包体以硅酸盐矿物为主(包括橄榄石、斜方辉石、单斜辉石、韭闪石、钠长石).根据包体形状、矿物组合及分布特征可将其划分为三类.第一类包体呈孤立单矿物相,主要包括橄榄石和单斜辉石,第二类包体由平衡共生的单斜辉石和斜方辉石构成,上述两类包体均具有被熔蚀的边,且零星分布在尖晶石中,属于捕虏晶成因.第三类包体属于熔融包体,具有多边形外形,包含复杂的矿物相并密集分布于尖晶石核部.利用尖晶石颗粒内部保存完好的单斜辉石以及单斜辉石和斜方辉石包体估算的温度(1148～1254℃)与压力(490～1290 MPa)表明,贺根山豆荚状铬铁矿矿床的形成深度为16～43 km.熔融包体中含大量钠长石和韭闪石,指示铬铁矿母熔体富集H2 O、Na和Si.与铬铁矿平衡母熔体的Al2 O3含量(15.4％～16.3％)、TiO2含量(0.3％～0.9％)和FeO/MgO比值(0.6～1.1)与低Ti拉斑玄武质熔体的类似.利用尖晶石和橄榄石包体计算获得铬铁矿原始熔体的Mg O含量为～19.8％.贺根山豆荚状铬铁矿经历了深部预富集和浅部成矿两个阶段,其中浅部成矿作用涉及熔体与方辉橄榄岩反应以及演化的熔体与原始熔体混合等过程.