极地乌拉尔豆荚状铬铁矿中发现金刚石和一个异常矿物群

1前言自1980报道在西藏罗布莎蛇绿岩铬铁矿的人工重砂样品发现金刚石[1]和八面体假象蛇纹石[2]以来,已经发现了一个由70～80种矿物组成的地幔矿物群[3]。近些年的重要新进展有:(1)铬铁矿中发现超高压矿物柯石英和蓝晶石,EBSD研究     

西藏罗布莎铬铁矿体围岩方辉橄榄岩中的异常矿物

近些年,我们在西藏罗布莎蛇绿岩型铬铁矿中发现金刚石和柯石英等超高压矿物和异常地幔矿物,成果多次在美国AGU会议上做特邀报告,发表在2007年(Geology)和国内期刊上,并有4个新矿物获得国际新矿物委员会批准.这些成果在国内外引起广泛关注,也引发出一系列新的科学问题,例如,金刚石的赋存状态,物质来源和成因?与其伴随的铬铁矿的成因,与金刚石的关系?两者形成的地质背景、物理化学环境、保存和运移的规律、机制,等等.为了探讨这些问题,我们认为除了研究罗布莎铬铁矿之外,还应该开展铬铁矿的围岩地幔橄榄岩的研究,看看它们中都有什么矿物,与铬铁矿中的矿物究竟存在什么异同以及两者之间的成因联系?为此,我们从西藏罗布莎铬铁矿31号矿体不同高度取回两个各自为1吨重的方辉橄榄岩围岩样品,开展人工重砂矿物的分选.通过矿物成分、激光拉曼和X射线衍射光谱的研究,从中识别出金刚石等50余种矿物.经初步对,认为铬铁矿围岩方辉橄榄岩中发现的矿物组合与铬铁矿中相似,表明两者存在成因上的联系,并可能共同经历了从深部到浅部的地质过程.     

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。     

西藏罗布莎蛇绿岩铬铁矿中的超高压矿物和新矿物(综述)

近十余年来的研究,在西藏雅鲁藏布江缝合带中的罗布莎蛇绿岩型铬铁矿中,发现可能来自深部(>300km深度)异常地幔矿物群.该矿物群中具有深部成因指示意义的矿物有:①呈斯石英假象的柯石英;②微粒金刚石和产在锇铱矿中的原位金刚石;③铬铁矿和饿铱矿巾发现硅尖晶石;④铬铁矿中发现硅金红石;⑤呈八面体假象的蛇纹石和绿泥石,并具有清晰的爆炸结构;⑥方铁矿和自然铁矿物组合.此外,罗布莎铬铁矿中有4个新矿物获批准,并在极地乌拉尔蛇绿岩铬铁矿中也发现了大最微粒金刚石和碳硅石等地幔超高压矿物.蛇绿岩铬铁矿中发现来自地幔深部的超高压矿物,提供了铬铁矿可能深部成因的重要信息,该发现有可能改变传统的蛇绿岩铬铁矿的形成于俯冲带上的浅部环境(<50 km深度)的认识以及蛇绿岩成因的概念.     

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。     

西藏罗布莎铬铁矿中的原位铂族矿物研究:铬铁矿结晶环境的指示

本文对罗布莎三个矿区的铬铁矿进行了详细的原位PGM研究,发现罗布莎各个矿区的铬铁矿中PGM组合和显微结构不同,暗示PGM能够记录铬铁矿形成与演化过程。罗布莎矿区的PGM显微特征显示铬铁矿结晶于高温、低硫逸度的环境中,可能系岩石/熔体反应和结晶分异双重作用下的产物;康金拉矿区的原位PGM主要为组合型包裹体,有少量产于铬铁矿裂隙之间的贱金属硫化物和合金矿物,为不同来源的熔体混合作用的结果,并暗示铬铁矿成矿后还受到热液流体的改造;香卡山矿区的PGM表明铬铁矿成矿之后遭受到还原性流体的交代作用,铬铁矿中早期结晶出来的硫化物或者铂族矿物被还原改造,形成铁镍矿等次生矿物,保存于铬铁矿粒间或者铬铁矿的裂隙中,这个过程可能与蛇纹石化或者晚期构造流体改造作用有关。罗布莎原位PGM研究表明,PGM矿物贯穿于铬铁矿结晶成矿过程的始终,PGM的矿物及其组合能够记录铬铁矿结晶时母熔体的物理化学条件,甚至还能反映铬铁矿成矿后所经历的后期构造热液事件。因此,结合单矿物分选和原位调查两种方法,查明铬铁矿中PGM的赋存类型及微观结构,对全面理解铬铁矿的成矿过程有重要意义。     

对豆荚状铬铁矿床成因及评价准则的新认识

产于蛇绿岩套地幔橄榄岩中的豆荚状铬铁矿床，有高铬及高铝两种类型；前者属于ＰＰＧ蛇绿岩系列，后者属于ＰＴＧ蛇绿岩系列。作者的最新研究成果表明，高铬型铬铁矿是原始地幔岩高度熔融再造的产物。高熔系指随熔融程度的增高，原始地幔岩中的单斜辉石斜方辉石，借助于不一致熔融转变为橄榄石和铬尖晶石，导致了纯橄的形成。     

铬在橄榄石中的赋存状态：西藏罗布莎地幔橄榄岩和铬铁矿中的富铬橄榄石及对深部地幔成因的启示

西藏罗布莎蛇绿岩的地幔橄榄岩和铬铁矿中含有目前世界上已知最富铬的包裹体橄榄石(Cr2O3含量最高达1.49%)和富含铬铁矿出溶体的变形残晶橄榄石。通过对富铬橄榄石产出特征和其中Cr与其他元素相关关系的分析,结合前人的研究,指出铬是以还原态的Cr2+进入橄榄石晶格的,Cr2+可能以占据空位和部分替代Fe2+的方式稳定于富铬橄榄石初始相的晶格中。鉴于前人在罗布莎地幔橄榄岩和铬铁矿中大量超高压强还原相矿物的发现,认为这些富铬橄榄石的初始相可能为形成于地幔过渡带或下地幔的瓦兹利石或林伍德石,富铬橄榄石的产出也反过来证明了罗布莎地幔橄榄岩和铬铁矿中部分物质的深部地幔来源。     

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。     

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     

The mineralogy and chemistry of the podiform chromite deposits in the serpentinites of the Limassol Forest,Cyprus

Podiform chromite deposits are characteristic of the ultramafic complexes of the ophiolites. In the Limassol Forest Plutonic Complex, one of the two plutonic complexes of Troodos ophiolite, Cyprus, the deposits are located dominantly at the periphery of the serpentinite body either close to the contact between the serpentinized harzburgite (Bastite Serpentinite) and a highly cataclastic olivine-rich peridotite (Shattered Serpentinite) or at the base of the latter. The chrome ore is in the form of small pods, lenses, veins and disseminated schlieren. Detailed microscopic studies showed that the massive chromite is highly cataclastic and extensively altered to an Fe-rich chrome spinel, the ferritchromite. The chemistry of the parent chromite and the ferritchromite has been studied by electron microprobe analysis of 47 samples. Based on the stratigraphic position, mode of occurrence and chemistry of the chromite deposits it is concluded that they are similar to the exploitable deposits of Troodos Plutonic Complex at Mount Olympus and evolved through cumulative process from a magma of tholeiite character. Pervasive deformation — both metamorphic and tectonic — and serpentinization of the host rock resulted in the brecciation and mobilization of the chromite segregations.     

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。     

青藏高原的蛇绿岩与铬铁矿

综述了近年来青藏高原蛇绿岩、铬铁矿的调查研究进展及其成果。归纳了青藏高原蛇绿岩的展布特征,简述了蛇绿岩的时代、地球化学特征及其形成环境。在统计青藏高原铬铁矿床（点）的基础上回顾了一些典型矿床的勘查成果。最后讨论了青藏高原铬铁矿找矿的乐观前景。     

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。     

Melt/mantle mixing produces podiform chromite deposits in ophiolites: Implications of Re-Os systematics in the Dongqiao Neo-tethyan ophiolite, northern Tibet

Podiform chromite deposits occur in the mantle sequences of many ophiolites that were formed in supra-subduction zone (SSZ) settings. We have measured the Re-Os isotopic compositions of the major chromite deposits and associated mantle peridotites of the Dongqiao Ophiolite in the Bangong-Nujiang suture, Tibet, to investigate the petrogenesis of these rocks and their genetic relationships.The ¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os ratios of the chromite separates define a narrow range from 0.12318 to 0.12354, less variable than those of the associated peridotites. Previously-reported ¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os ratios of the Os-rich alloys enclosed in the chromitites define two clusters: 0.12645 ± 0.00004 (2 s; n = 145) and 0.12003 to 0.12194. The ultra-depleted dunites have much lower ¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os (0.11754, 0.11815), and the harzburgites show a wider range from 0.12107 to 0.12612. The average isotopic composition of the chromitites (¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os: 0.12337 ± 0.00001) is low compared with the carbonaceous chondrite value (¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os: 0.1260 ± 0.0013) and lower than the average value measured for podiform chromitites worldwide (0.12809 ± 0.00085). In contrast, the basalts have higher ¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os, ranging from 0.20414 to 0.38067, while the plagioclase-bearing harzburgite and cumulates show intermediate values of ¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os (0.12979 ~ 0.14206). Correspondingly, the basalts have the highest ¹⁸⁷Re/¹⁸⁸Os ratios, up to 45.4 ± 3.2, and the chromites have the lowest ¹⁸⁷Re/¹⁸⁸Os ratios, down to 0.00113 ± 0.00008. We suggest that melts/fluids, derived from the subducting slab, triggered partial melting in the overlying mantle wedge and added significant amounts of radiogenic Os to the peridotites. Mass-balance calculations indicate that a melt/mantle ratio of approximately 15:1 (melt: ¹⁸⁷Re/¹⁸⁸Os: 45.4, ¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os: 0.34484; mantle peridotite: ¹⁸⁷Re/¹⁸⁸Os: 0.0029, ¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os: 0.11754) is necessary to increase the Os isotopic composition of the chromitite deposits to its observed average value. This value implies a surprisingly low average melt/mantle ratio during the formation of the chromitite deposits. The percolating melts probably were of variable isotopic composition. However, in the chromitite pods the Os from many melts was pooled and homogenized, which is why the chromitite deposits show such a small variation in their Os isotopic composition. The results of this study suggest that the ¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os ratios of chromitites may not be representative of the DMM, but only reflect an upper limit. Importantly, the Os-isotope compositions of chromitites strongly suggest that such deposits can be formed by melt/mantle mixing processes.     

太古宙绿岩带中铬铁矿床研究现状与展望

太古宙绿岩带中铬铁矿床不仅具有重要经济价值,而且是研究地球早期物质组成和地幔演化的重要对象。太古宙铬铁矿床形成时代久远,普遍经历了后期复杂的变质、变形和流体改造等一系列地质作用。相较于显生宙豆荚状铬铁矿和元古宙层状铬铁矿,对太古宙绿岩带内产出铬铁矿的研究还较为薄弱,尤其对铬铁矿体形成的地质背景和岩浆作用缺乏深入系统的研究。本文综述了格陵兰、印度、澳大利亚西部、加拿大以及津巴布韦等典型太古宙绿岩带中铬铁矿床的主要地质特征和研究现状,讨论了相关科学问题和研究展望。绿岩带中铬铁矿床主要产在古太古代-新太古代（3.3~2.7Ga）克拉通内的超基性岩石单元中,矿体常与蛇纹石化纯橄岩伴生。铬铁矿体产状复杂,既有层状和似层状,也有透镜状和不规则状,因此不能简单归于层状铬铁矿或豆荚状铬铁矿。铬铁矿岩以块状为主,其铬铁矿Cr^#相对较高（>60）,属高铬型,Mg^#中等偏高（21~93）且与Cr^#呈负相关关系。研究认为,绿岩带中铬铁矿的成矿母岩浆来自深部亏损含水地幔分异所形成的科马提质岩浆,且受到了地壳物质混染。在开放的岩浆房内,含矿原始母岩浆与不断补给的科马提质岩浆相混合,并随着岩浆的重力分异和对流分层等作用形成堆晶状铬铁矿体。

     

豫西南铅锌多金属矿控矿条件及找矿方向

豫西南地区是中国中部重要的多金属成矿远景区。对区内成矿地质条件和典型矿床特征进行了总结,认为①与官道口群碳酸盐岩和栾川群碎屑岩-碳酸盐岩沉积建造有关的层状铅锌银矿床、②与燕山期花岗(斑)岩有关的铅锌银(铜)矿床、③与古生界海相火山-碎屑岩建造有关的锌铜(铅、银、金)矿床是今后调查的3种主要矿床类型,并圈定出12处找矿远景较好的矿集区(矿化集中区)为重点工作地区,为下一步找矿勘查工作部署提供了依据。     

Structures in podiform chromite from the Maqsad district (Sumail ophiolite,Oman)

About 15 chromite bodies have been recognized in the Maqsad area of the Oman ophiolite. The occurrence in this area of three chromite bodies within the cumulate sequence must be integrated into the classification of Cassard et al. (1981) which presently explains only those pods lying in the uppermost mantle sequence (plastically deformed harzburgites and dunites). The occurrence of chromite bodies within the cumulates and the abundance of chromite in the Maqsad area are related to the exceptional magmatic activity and the unusual plastic-flow pattern particular to this area. It was probably a feeding zone along the oceanic spreading center sitting on top of a mantle diapir.