豆荚状铬铁矿豆状结构成因机制探讨--以遵化地区豆荚状铬铁矿为例

豆荚状铬铁矿是蛇绿岩套地幔构造岩中特征的矿产 ,其矿石发育丰富的岩浆 -变形结构构造类型 ,对认识大洋上地幔成因及其成矿过程具有重要意义。对遵化新太古代豆荚状铬铁矿的深入研究 ,发现它们发育了丰富的岩浆结构 (豆状结构、豆壳状结构等 ) ,还保留了大量凝缩标志和旋转特征。对比分析其各种特征结构发现豆状结构是由浸染状结构逐步演化形成的 ,并且旋转和凝缩是形成豆状结构的主要机理。豆荚状铬铁矿以其独特而稳定的物理化学特性 ,记录了大洋地幔深部岩浆活动(特别是扩张中心原始岩浆活动 )以及大洋岩石圈运动过程。因此 ,研究其成因机制能够为研究大洋上地幔动力学机制提供重要线索     

遵化豆荚状铬铁矿岩浆流变学性质

对遵化豆荚状铬铁矿中250个铬铁矿豆体的形态、大小、向椭球体转变的程度等统计分析表明,豆体在上升期间与岩浆作用的过程中伴有由等轴体(近似为球体)向椭球体转变的过程。其主要原因是豆体在相对岩浆运动的过程中,豆体的表面与岩浆之间的粘滞摩擦造成的。粘滞摩擦力的大小、作用于豆体表面的时间又取决于岩浆的粘度、豆体相对于岩浆的沉降速度、豆体半径的大小及岩浆上升的速度,所以这些因素将决定豆体变形(磨蚀、椭球化)的程度。因此,可用豆体与岩浆相互作用的物理过程来模拟豆体的变形特点,而反过来据实测的豆体变形程度数据又可推算岩浆真实的上升速度。     

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。     

豆荚状铬铁矿:古大洋岩石圈残片的重要证据

豆荚状铬铁矿为蛇绿岩的特征性矿产 ,保留了上地幔岩浆构造作用、高温变形以及岩石成因的重要信息。它们常见于方辉橄榄岩内 ,位于大洋岩石圈莫霍面下 1～ 2km的古深度范围内。豆荚状铬铁矿常被纯橄岩薄壳围限 ,保留特征的豆状、豆壳状等构造。豆荚状铬铁矿的TiO2 含量较低 ,铂族元素 (PGE)的分布模式显示特征的负斜率。普遍认为 ,豆荚状铬铁矿形成于部分熔融条件下 ,涉及原始地幔熔体与亏损地幔橄榄岩的相互作用 ,伴随复杂的岩浆混合及结晶过程。狭窄的上地幔岩浆通道或孔穴为豆荚状铬铁矿理想的堆积部位。超俯冲带 (弧后盆地、岛弧、弧前 )、大洋中脊、转换断层均可能是豆荚状铬铁矿形成的理想环境。其中 ,洋脊扩张模式及大洋上俯冲带模式较好地解释了豆荚状铬铁矿成因。对于经历高级变质及多期变形的华北大陆基底 ,豆荚状铬铁矿是研究古老蛇绿岩最直接而有效的地质标志 ,对于研究古大洋岩石圈增生过程 ,上地幔演化 ,探索早期板块构造意义重大。     

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。     

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.     

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。     

再论蛇绿岩中豆荚状铬铁矿的成因——质疑岩石/熔体反应成矿说

着重论述了蛇绿岩地幔橄榄岩中豆荚状铬铁矿的成因,并对现今盛行的岩石/熔体反应成矿说提出了质疑。世界含铬铁矿的地幔橄榄岩均显示上部偏基性、下部偏酸性的垂直熔融分带,与蛇绿岩堆晶岩中上部偏酸性、下部偏基性的岩浆分异垂直层序恰恰相反。豆荚状铬铁矿与熔融剖面上部的纯橄岩或纯橄岩-方辉辉橄岩杂岩带紧密伴生。豆荚状铬铁矿是原始地幔岩高度熔融再造的产物,高铬型铬铁矿与PPG型蛇绿岩伴生,形成于岛弧或弧前盆地环境;高铝型铬铁矿与PTG型蛇绿岩伴生,形成于扩张脊（MOR）或弧后盆地环境。玻安岩（boninite）与高铬型豆荚状铬铁矿无成因关系,铬铁矿（或富铬矿浆）的形成反而为boninite提供了其形成所需的残余地幔;高铝型铬铁矿不是地幔橄榄岩/拉斑玄武质熔体反应形成的,而是富铬矿浆与基性熔体发生再平衡的产物。豆荚状铬铁矿中超高压矿物包体的出现为其地幔深部成因提供了佐证,而boninite形成于浅部较低压的条件;豆荚状铬铁矿中富集强相容元素IPGE（Os、Ir、Ru）合金,boninite富集不相容元素PPGE (Pt、Pd)硫（砷）化物, 而亏损IPGE,显示其形成较晚。因此,boninite与铬铁矿无生因关系,两者均受岛弧（或弧前盆地）环境的制约而在空间上相伴产出。     

东天山色尔特能豆荚状铬铁矿的发现及意义

色尔特能镁铁质-超镁铁质岩位于东天山小热泉子构造带和觉罗塔格构造带结合部位,由纯橄岩-辉橄岩-辉石岩和辉长岩组成。2020年发现一条铬铁矿体,长2 m,宽1 m,走向110°,豆荚状,Cr2O3品位40.71%。通过野外地质特征分析与成矿理论研究,认为其属蛇绿岩型豆荚状铬铁矿。该类型矿产的发现在康古尔断裂带一带尚属首次,表明色尔特能镁铁质-超镁铁质岩为蛇绿岩,非基性-超基性侵入岩。证明东天山康南-东恰特尕力-色尔特能蛇绿岩带的存在,大大拓展了东天山铬铁矿勘查潜力,具有重要理论和现实意义。     

上地幔流体的性质和作用——从女山幔源二辉橄榄岩捕虏体获得的证据

玄武岩浆从地幔深处挟带上来的超镁铁质捕虏体含有地幔流体的直接证据,它们对于阐明地幔深部地质作用(部分熔融作用、地幔交代作用)的机制十分重要。女山幔源二辉橄榄岩的研究结果表明,初始的地幔流体除富含CO_2外,尚含有H_2O和少量CO、CH_4、SO_2、C1、F。地幔中的初始流体(挥发组分)在源部是溶解于地幔橄揽岩的高压固体矿物相中,它们在地幔上隆减压时出溶,形成细小的最早期流体包裹体。这些自由流体相在一定部应聚集,使得地幔固相线(和液相线)下降,引起上地幔发生减压部分熔融。初始的部分熔融主要发生于矿物边界,以单斜辉石最易遭受,形成矿物边缘的海绵状部分熔融带。当地幔剪切流动时,初始的部分熔融体珠滴联合成大的珠滴,并开始渗透,在变形橄榄岩中相连成脉状网络,晚期含C0_2岩浆包裹体及填隙玻璃即为其代表。由于剪裂作用,熔体(和流体)压裂开上覆橄榄岩,产生岩墙状通道,并在上地幔的某些低压区聚集成岩浆库。流体和熔体均为地幔交代作用的介质。在流体参与下,上地幔低度部分熔融产生的熔体将高度富集不相容元素。这些熔体和流体与亏损地幔间的相互作用,可以带来不相容元素重大的局部富集。当流体(和熔体)中H_2O浓度低时,仅发生隐交代作用;当H_2O浓度较高时,部分熔融程度也较高,相应有含水相(如角闪石等)成核,出现矿物交代作用。     

中国海城地震与地壳上地幔异常结构

通过海城及其邻区深部地球物理方法的综合探测,不仅揭示了海城地震区的地壳上地幔结构存在若干引人注目的异常,而且还发现震源分布与这些异常的某些特殊部位密切相关.本文论述了震源与异常的关系,并对其进行了解释.     

早前寒武纪洋壳的地质记录及其板块构造意义

元古宙蛇绿岩的不断发现表明威尔逊旋回至少在早元古代已经明显起作用，部分太古宙绿岩带由不同的构造单元拼合而成，并发育不同于显生宙蛇绿岩的大洋壳岩石组合，地幔柱在早太古代构造演化过程中起重要作用，是板块构造的重要补充机制，地球早期热产量较高，可能是造成板块规模较小，洋壳较厚，板块运动速度较快的原因，并以缓倾角俯冲为特征。     

华北古陆的形成与构造演化史

以华北古陆为例，论述了地球演化史中经历的三大阶段：（１）古陆的形成阶段（４６００～１８００Ｍａ）：地球形成早期，以地幔对流为主导作用，到早太古宙出现初始古陆核，地幔对流驱动的地体拼贴和板底垫托是陆壳形成的主要方式；中太古宙开始出现一定规模的坳陷盆地，发育了基性火山岩 碎屑岩 镁质碳酸盐岩等表壳岩，同时伴随着大量中基性、花岗质岩浆活动；晚太古宙和早元古宙是陆壳形成的主要时期，并已具现今板块活动特征。地幔热柱与板块构造共同控制着地壳运动。（２）古陆稳定发展阶段（１８００～２５０Ｍａ）：地幔热柱活动较弱，古陆主要表现为缓慢的升降运动（造陆运动）。（３）地球新活动时期（２５０Ｍａ至今）：地幔热柱活动进入一个新的活跃时期。岩石圈发生明显的热减薄，地幔热柱表现为多级演化，并导致盆岭系的形成。     

青藏高原地区地壳—上地幔结构与巨厚地壳的形成

基于在青藏高原地区所进行的地壳与上地幔的爆炸地震探测资料;雅鲁藏布江以南和以北两条近东西向纵剖面(长约1000km左右),近南北向纵剖面(长约1200km左右),通过计算与分析,给出了青藏高原地区地壳与上地幔结构、速度分布的综合立体剖面图,发现地壳中存在著两个低速层,雅鲁藏布江是一条近于陡立的略向南倾的深大断裂带。地壳结构不论在纵向与横向都是不均匀的,最后探讨了大陆板块碰撞与巨厚地壳的形成。     

华北克拉通岩石圈地幔置换作用和壳幔生长耦合的Re-Os同位素证据

测定了辽宁复县奥陶纪金伯利岩和河北汉诺坝与山东栖霞第三纪碱性玄武岩中产出的地幔包体的Re Os同位素组成。金伯利岩中地幔包体的Re贫化Os同位素模式年龄 (TRD)为 2 .5～ 2 .8Ga ,从Re Os同位素定年角度证明了华北克拉通确实存在太古宙岩石圈地幔。对汉诺坝二辉橄榄岩包体获得了 (1.9± 0 .18)Ga的Re Os同位素等时线年龄 ,表明现今保存在那里的地幔主要是古元古代时形成的。汉诺坝地区出露有大量新太古代岩石 ,表明曾存在太古宙地幔。由于缺乏太古宙年龄 ,说明由汉诺坝所代表的克拉通中部曾存在的太古宙地幔在古元古代时已被减薄 ,并被 1.9Ga的新生岩石圈地幔置换。该事件与华北克拉通中部广泛的古元古代碰撞造山过程导致的麻粒岩相变质作用的时代相同 ,说明有关的岩石圈置换作用可能主要与拆沉作用有关。栖霞地幔包体具有与现代对流地幔相同的Os同位素组成 ,且Os同位素组成与Re/Os比值没有明显相关性 ,表明年龄很新。结合其它地质地球化学证据 ,说明克拉通东部的太古宙岩石圈地幔的置换作用主要发生在中生代 ,且可能与三叠纪华北和扬子陆块的陆陆碰撞造山导致的岩石圈地幔和下地壳的拆沉作用有关。本研究表明华北克拉通岩石圈地幔置换作用在时空上的分布是十分不均一的。 2 .5～ 2 .8Ga与 1.9Ga不仅?     

新疆西准噶尔板块构造及演化

依据沉积建造、岩浆岩、蛇绿岩、变形、变质及其它板块构造特征，西准噶尔地区划分出２个一级构造单元，即西伯利亚板块、哈萨克斯坦板块；４个二级构造单元（板段）；５个三级构造单元；１４个四级构造单元。在此基础上，分６个阶段讨论了各地质时期的演化特征。西准噶尔地区的＂洋壳建造＂时限为中奥陶世－中泥盆世，东西准噶尔在晚古生代（Ｄ１－Ｄ）是相互沟通的海域。西伯利亚板块与哈萨克斯坦板块间的缝合线在达尔布特－克拉麦里。产生洋壳建造的所谓准噶尔古洋在其未闭合前尚包括了其间的一些小洋盆和岛屿。蛇绿混杂体中高压变质蓝片岩的存在，表明曾发生过古洋壳的俯冲，而蛇绿岩构造岩片间的相互叠覆，说明其侵位过程中发生过由北而南的推覆作用。残留海盆及其碰撞期后深成岩浆岩的存在，说明哈萨克斯坦板块和西伯利亚板块的最后焊接发生在残留海盆演化的晚期（闭合），据古地磁资料，两大板块在二叠纪固结并进入欧亚大陆的发展时期。     

基于平面砂箱实验对黄骅盆地新生代构造成因的新解释

根据黄骅盆地实际情况设计系列砂箱实验模型。基于实验结果分析,笔者认为黄骅盆地是近Ｓ—Ｎ 向伸展形成的新生代裂陷盆地。盆地内部不同方向的断层形成于同一伸展变形过程。导致盆地内部断层方向复杂多变的原因是盆地裂陷边界方向的变化, 而非走滑构造或拉分作用叠加的结果。实验模型同时也可较好地用以解释整个渤海湾盆地区新生代构造的成因。     

Pb, Sr AND Nd-ISOTOPIC COMPOSITIONS OF PALEO AND NEO-TETHYAN OCEANIC CRUSTS IN THE EASTERN TETHYAN DOMAIN: IMPLICATION FOR THE INDIAN OCEAN-TYPE ISOTOPIC SIGNATURE

Pb, Sr AND Nd-ISOTOPIC COMPOSITIONS OF PALEO AND NEO-TETHYAN OCEANIC CRUSTS IN THE EASTERN TETHYAN DOMAIN: IMPLICATION FOR THE INDIAN OCEAN-TYPE ISOTOPIC SIGNATURE