内蒙古贺根山蛇绿岩的铬铁矿中发现金刚石等深部地幔矿物

前人报道在西藏中生代和俄罗斯极地乌拉尔早古生代蛇绿岩地幔橄榄岩铬铁矿中发现了金刚石等深部地幔矿物,认为需重新考虑铬铁矿浅部成因的传统认识。为了查明不同造山带蛇绿岩的铬铁矿中金刚石等深部矿物的分布规律和豆荚状铬铁矿的成因,笔者开展了内蒙古贺根山晚古生代蛇绿岩中的铬铁矿床的人工重砂矿物学研究,本研究获得约2000 kg的内蒙古贺根山蛇绿岩铬铁矿石样品,对所采样品开展人工重砂选矿,表明该铬铁矿矿石样品中至少有金刚石、碳硅石及其他自然元素类、金属互化物类、氧化物类、硫化物类、硅酸盐类等30余种矿物。内蒙—大兴安岭造山带晚古生代的内蒙古贺根山蛇绿岩带铬铁矿石中,发现金刚石等深部地幔矿物表明,贺根山铬铁矿可能为深部成因。     

新疆东准噶尔扎河坝蛇绿岩中铬铁矿特征及大地构造环境

新疆东准噶尔扎河坝蛇绿岩作为阿尔曼泰蛇绿岩带的重要组成部分,其形成的大地构造环境仍然存在较大争论。为确定岩石源区物化条件和其形成的大地构造环境,本文选取扎河坝蛇绿岩块中新鲜未蚀变铬铁矿进行电子探针测试分析。结果表明：铬铁矿中的Cr₂O₃质量分数为52.62%～56.66%,Al₂O₃质量分数为7.87%～12.69%,TFeO质量分数为16.70%～19.56%,Cr~#为73.58～83.80,Mg~#为55.30～63.09,Yfe为4.02～8.00,Fe^2+#为36.91～44.70,类型主要为铬铁矿,少数为高铁富铬尖晶石;铬铁矿结晶平均温度为1 307.84℃,平均压力为4.08 GPa,推断其形成深度约为126.34 km;地幔氧逸度为0.14～1.21(平均值为0.59);地幔熔融程度为22.67%～23.23%(平均值为22.91%)。推测扎河坝铬铁矿原岩橄榄岩为石榴石二辉橄榄岩,形成于亏损地幔。扎河坝蛇绿岩为俯冲带型蛇绿岩,形成于洋内弧后盆地。     

内蒙古贺根山蛇绿岩型铬铁矿中固体包裹体矿物化学成分研究

内蒙古贺根山蛇绿岩型(豆荚型)铬铁矿矿床分布于内蒙古-大兴安岭海西褶皱带的蛇绿岩套内的贺根山岩块中。该蛇绿岩块主要由地幔橄榄岩、堆积岩和基性熔岩组成。铬铁矿矿体主要赋存于地幔橄榄岩相内的纯橄岩脉内,或被薄层的纯橄岩(数厘米到数米)外壳包围,矿体成群和成带分布。 在铬铁矿矿石中发现多种固体包裹体矿物,如橄榄石、斜方辉石、单斜辉石、角闪石、韭闪石、硬玉、钠长石、钛钠金云母等。这种特殊的固体包裹体矿物组合反映了铬铁矿矿床的成因或形成环境。     

新疆萨尔托海铬铁矿特征及大地构造环境

为探讨新疆萨尔托海蛇绿岩形成的物化条件和大地构造环境,选取萨尔托海蛇绿岩中块状铬铁矿内未蚀变的铬尖晶石进行矿物学和矿物地球化学分析。结果表明,铬铁矿成分均一,不发育环带结构;铬铁矿中的Cr_2O_3含量为33.68%～41.52%,Al_2O_3含量为2.82%～5.75%,TFe O含量为31.01%～47.59%,Cr~#为82.56～90.24,Mg~#为52.22～70.89,Yfe为30.65～50.09,Fe~(2+#)为29.11～47.78,为富铁铬铁矿,其寄主岩石为蛇绿岩;铬铁矿结晶平均温度为1655.24℃,平均压力4.44 GPa,推断其形成深度约137.78 km;地幔氧逸度为FMQ+2.18～FMQ+2.63 log单位(平均值为FMQ+2.46log单位);地幔熔融程度23.17%～23.55%(平均23.40%)。推测萨尔托海赋矿岩石原岩石榴石二辉橄榄岩形成于亏损地幔。萨尔托海蛇绿岩形成的大地构造环境为洋内弧后盆地。     

内蒙古贺根山蛇绿岩形成时代及构造启示

贺根山蛇绿岩位于兴蒙造山带北缘,发育完整的地幔橄榄岩、堆晶岩和基性熔岩组合,伴生有放射虫硅质岩,但贺根山蛇绿岩的形成时代一直存在争议,给兴蒙造山带北部构造演化阶段划分造成了很大障碍。锆石U-Pb年代学研究表明,贺根山蛇绿岩中辉长闪长岩(341±3Ma)和玄武岩(359±5Ma)结晶年龄为早石炭世早期,同时玄武岩继承锆石峰值年龄为晚泥盆世早期(375±2Ma),这些继承锆石呈短柱状、棱角状,生长环带宽缓,多为补丁状、平坦状,为典型的基性岩浆锆石,表明最迟在晚泥盆世早期洋壳物质已经开始形成。上石炭统格根敖包组火山岩与蛇绿岩局部呈喷发不整合接触,该组的晶屑凝灰岩夹层时代为晚石炭世(323±3Ma),提供了蛇绿岩构造侵位年龄的上限。因此,将贺根山蛇绿岩形成时代定为晚泥盆世-早石炭世,侵位时代为晚石炭世。侵入地幔橄榄岩中的部分基性岩脉时代为早白垩世(132±1Ma、139±3Ma和120±1Ma),它们含有大量继承锆石(144±1Ma~2698±25Ma),继承锆石峰值年龄密切响应了兴蒙造山带北部早白垩世之前复杂的岩浆及构造事件,这些基性岩脉是燕山期伸展环境下的岩浆产物,并非早白垩世蛇绿岩。结合前人的工作成果和区域岩浆岩、地层时空分布特征,建立了兴蒙造山带北部晚古生代构造演化历程:二连贺根山一线早泥盆世处于剥蚀阶段,中泥盆世陆壳拉张出现新生洋盆,晚泥盆世早期洋盆持续扩张形成新生洋壳,早石炭世晚期洋壳开始向北俯冲消减,并持续增生至西伯利亚活动陆缘,晚石炭世洋盆陆续闭合,部分已经构造侵位的蛇绿岩被晚石炭世火山岩不整合覆盖,贺根山蛇绿岩正是该洋盆的残余产物。     

对内蒙古贺根山蛇绿岩的新认识

本文将华北板块和中亚-蒙古陆块缝合带中前人划分的"贺根山蛇绿岩套"划分为三个不同组分、不同成因的岩系:以含金刚石和其它幔源矿物的变质橄榄岩系为主,包括堆晶杂岩在内的镁铁-超镁铁岩系;含放射虫硅质岩夹层的玄武岩系;上覆的火山-沉积岩系。根据地质学与年代学证据,可以认为蛇绿岩形成于晚泥盆-早石炭世。在此基础上,本文重点讨论了三个问题:(1)结合不同尺度的构造研究,将含金刚石等幔源矿物的超镁铁岩看作源自地幔转换带的幔源熔-流体,在软流圈底辟体上涌的背景下持续上升,在板块对接的过程中构造侵位的岩石。据此,对现有的蛇绿岩概念提出了补充;同时提出贺根山在板块汇聚过程未发生明显的俯冲和碰撞,而是通过拼贴的方式连为一体的;(2)贺根山具有OIB特征的玄武岩与朝克山MORB的对比,表明不同来源的多地块的存在及板块闭合时间的差异均反映了陆间小洋盆的特征;(3)将上覆在玄武岩系之上的火山沉积岩系看作洋盆最后充填的产物,反映了古亚洲洋闭合过程中小洋盆直接从洋壳转化为陆壳的过程,最后从时空角度进一步讨论了小洋盆闭合的特征。     

内蒙古崇根山蛇绿岩中铬铁矿特征及其构造意义

为探讨内蒙古贺根山蛇绿岩形成时的物化条件和大地构造环境,选取崇根山蛇绿岩块中未蚀变副矿物铬铁矿进行矿物学和矿物地球化学分析。结果表明：铬铁矿成分均一,不发育环带结构;铬铁矿中的Cr₂O₃质量分数为38.86%~39.12%,Al₂O₃质量分数为26.56%~26.92%,TFeO质量分数为17.37%~17.50%,Cr^#为49.34~49.58,Mg^#为68.82~69.73,Yfe为6.62~6.97,Fe^2+#为30.27~31.18,为富镁铝铬铁矿,其寄主岩石为蛇绿岩;铬铁矿结晶平均温度为1 396.88℃,平均压力为3.35 GPa,推断其形成深度约为103.72 km;相对于FMQ（fayalite magnetite quartz）缓冲剂的地幔氧逸度为FMQ+1.41~FMQ+1.45 lg单位（平均值为FMQ+1.43 lg单位）;地幔熔融程度为20.93%~20.95%（平均值为20.94%）。推测崇根山铬铁矿原岩橄榄岩单元源区为石榴石二辉橄榄岩,形成于亏损地幔。崇根山蛇绿岩为消减带型蛇绿岩,可能产自俯冲带环境中的洋内弧后盆地环境。     

内蒙古贺根山蛇绿岩中方辉橄榄岩岩石地球化学特征及构造环境分析

贺根山蛇绿岩块位于二连浩特-贺根山缝合带中段,其橄榄岩端元主体为方辉橄榄岩,少量纯橄榄岩,均发生了较强的蛇纹石化。对方辉橄榄岩进行岩石学和岩石地球化学分析研究,结果显示:方辉橄榄岩中主要造岩矿物橄榄石为镁橄榄石(Fo=90.6~90.7),斜方辉石为顽火辉石(En=88.9~90.0),单斜辉石为透辉石,以低铝(1.82%~2.13%)和高镁(Mg^#=94.2~94.7)为特征。橄榄岩主量元素表现出高Mg(MgO=34.98%~40.86%)、高Cr(Cr2O3=0.18%~0.27%)、高Ni(NiO=0.27%~0.35%)、低Si(SiO2=36.10%~41.41%)、贫Al(Al2O3=0.89%~1.58%)、低Fe(FeOT=7.58%~9.63%)特征,Mg^#=91.59~92.36,m/f=9.16~10.13,属典型镁质超基性岩。稀土元素总含量较低,ΣREE为1.42×10^-6~2.94×10^-6,球粒陨石标准化稀土元素分布模式为轻稀土富集的弱右倾型,其(La/Yb)N=2.15~10.47,Eu异常不明显,Ce显示负异常。富集Ba,U,Pb,Sr,亏损Nb,Ta,Ti。贺根山地幔橄榄岩属变质橄榄岩,为SSZ型蛇绿岩底部组成单元,形成于俯冲带环境中洋内弧后盆地环境。     

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。     

元古代蛇绿岩及铬铁矿

本文总结了国外典型元古代蛇绿岩的岩石组合、野外产状、地球化学资料以及成矿特征,并与显生宙蛇绿岩进行了对比,继而探讨元古代板块构造演化和铬铁矿成因。资料表明,早元古代和中-新元古代均有蛇绿岩的存在,但前者较少,仅见于Canadian地盾的Cape Smith Belt中的Prutuniq蛇绿岩（2.05~2.0Ga）和芬兰Fennoscandian地盾的Outokumpu和Jormua蛇绿岩（时代为1.97~1.96Ga）,而中-新元古代的蛇绿岩则见于世界许多地区,如埃及东部沙漠区（~750Ma）和非洲东北部地区（ca.900~800Ma）等。与显生宙蛇绿岩相比,这些老蛇绿岩具如下特征：（1）它们均为被肢解的蛇绿岩,大多与"弧火山岩"和（或）混杂岩伴生,经历不同程度的变形和变质（具绿片岩相-角闪岩相组合）;（2）岩石组合大多较齐全,壳层组合发育,以镁铁-超镁铁岩（堆晶岩）、辉长岩、镁铁质席状岩床（墙）杂岩、火山岩为代表;层状镁铁-超镁铁岩的韵律层以及矿物的隐晶变化等均提示了岩浆多期次活动及开放岩浆房的特征;（3）元古代蛇绿岩中既有高铝型铬铁矿,也有高铬型铬铁矿,且主要寄主于纯橄岩（或蛇纹岩）中;高铝型和高铬型直接受控于熔体的熔融程度及含水流体的参与,反映了铬铁矿形成于俯冲带演化的不同阶段;铬铁矿规模均较小,且均以低TiO2为特征,均为岩浆分异作用的产物,明显区别于显生宙熔融残余成因的豆荚状铬铁矿;（4）元古代蛇绿岩常伴有硫化物Cu-Co-Zn-Au矿,且铬铁矿含Zn较高（Zn=0.11%~0.18%）（如芬兰Outokumpu蛇绿岩）;橄榄岩及铬铁矿中常含较高的MnO（高达1.79%,如埃及东部的Wizer蛇绿岩）;（5）元古代蛇绿岩具多种成因：主要为俯冲带成因（如埃及蛇绿岩、北东非蛇绿岩、芬兰Outokumpu蛇绿岩）,少量为洋中脊成因（加拿大Purtuniq蛇绿岩）及裂谷成因（芬兰Jormua蛇绿岩）等。     

内蒙古贺根山蛇绿岩中玄武岩锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其地质意义

贺根山蛇绿岩（套）中发育有气孔杏仁状玄武岩,为蛇绿岩套的组成部分。通过对其锆石U-Pb测年,其加权平均年龄为395.9 Ma±3.0 Ma,结合区域地质背景,认为贺根山蛇绿岩（套）形成时代为中泥盆世—早石炭世。玄武岩为亚碱性系列,具有LREE亏损、类似N-MORB的稀土配分模式,同时具备大洋玄武岩和岛弧玄武岩特征,认为贺根山蛇绿岩（套）应形成于弧后盆地;通过与现代典型Mariana洋内弧后盆地和Okinawa陆缘弧后盆地的玄武岩以及同属中亚造山带的新疆库尔提洋内弧后盆地蛇绿岩对比,发现贺根山玄武岩同Mariana玄武岩和库尔提蛇绿岩更加类似,由此认为贺根山蛇绿岩（套）很可能形成于洋内弧后盆地环境,而非大陆边缘弧后盆地环境。     

安徽大别山蛇绿岩特征及其形成的大地构造环境

在安徽境内大别群中出露一系列镁铁质和超镁铁质岩体,属于“肢解的蛇绿岩”。与大别群建造应属同一造山期产物。它们可能在中元古代末期,因洋壳海域的岩石圈断块沿华北断块南部的大陆边缘的深海沟向北快速俯冲消减,遭到强烈挤压破碎而侵位到大别群不同构造层位中。     

内蒙贺根山超基性岩体群铬铁矿分布特征

在毛主席无产阶级革命路线指引下,在各级党委领导下,1954年以来,广大地质工作者对贺根山超基性岩体群作了大量工作,积累了丰富的地质资料。遵照伟大领袖和导师毛主席关于“要认真总结经验”的教导,我们对已知的铬铁矿床和矿点资料进行了初步整理、分析和研究,试图进一步寻找铬铁矿的赋存规律,为本区的找(铬)矿工作服务。由于本区复盖广厚、构造复杂,许多问题尚未查清,加之业务水平有限,分析研究也不够深入,不妥之处,请批评指正。     

巴基斯坦蛇绿岩及铬铁矿分布

巴基斯坦的蛇绿岩分布在南巴基斯坦,是洋壳碎片,它仰冲在印度-巴基斯坦次大陆之上(贝拉、穆斯林巴格、若布、瓦齐里斯坦)或侵位在俯冲杂岩内(拉斯戈).在北巴基斯坦蛇绿岩与主要的逆冲断裂带在一起(尚格拉),或者与欧亚板块和印度-巴基斯坦次大陆之间的印度缝合线在一起(达加、布尔齐尔、德拉斯).铬铁矿主要产在穆斯林巴格、若布、瓦齐里斯坦、达加等蛇绿岩体内.     

贺根山蛇绿岩带航磁异常特征及成矿潜力分析

铬铁矿贺根山蛇绿岩带地处西伯利亚板块和华北板块的汇聚部位,该带出露中国北方最大的超基性岩体群,大小有超过超过30个超基性岩块,其中自西向东分布的朝根山,贺根山,崇根山,乌兹尼黑为最大的蛇绿岩块。与超基性岩关系最密切的矿产莫过于铬铁矿,数年来很多学者针对贺根山蛇绿岩的含矿性做了大量工作(白文吉等1993,1995; Miao Laicheng et al.,2008;段明,2009,2015;黄竺,2015;王成,2016),该带分布的铬铁矿床（点）众多,有代表性矿床(点)为赫根敖拉、733和3756,然而能达到工业开采的矿床只有3756。近些年在该地区的找矿勘查工作未取得突破,笔者认为很多原因在于该区覆盖面积太大,找矿靶区定位不准以及对隐伏的矿体勘查力度不够。2013-2015年天津地质调查中心在2009~2011年度新飞的航磁资料基础之上对该区进行了航磁异常查证与评价研究工作,对该区的成矿潜力与找矿方向提出了心得认识。     

内蒙古中段蛇绿岩特征及地质意义

在内蒙古中段的中朝古板块与西伯利亚古板之间，发育了许多大小不等，呈ＮＥＥ向断续延伸的蛇绿岩块。本文对蛇绿岩的层序，岩石组合。矿物成分，岩石化学特征，形成时代及构造环境进行了系统的描述。其中北部的索伦山－贺根蛇绿岩带，位于西伯利亚古板块南侧，延伸达６００ｋｍ，上部被下二叠统砾岩所不整合覆盖，并在灰岩和硅质岩中分别产有中石炭世筵化石及中－晚泥盆世放射虫，珊瑚化石，表明它开成于晚古生代。而南部的温都尔庙     

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.     

内蒙古中段蛇绿岩特征及地质意义

在内蒙古中段的中朝古板块与西伯利亚古板块之间,发育了许多大小不等、呈ＮＥＥ向断续延伸的蛇绿岩块。本文对蛇绿岩的层序、岩石组合、矿物成分、岩石化学特征、形成时代及构造环境进行了系统的描述。其中北部的索伦山－贺根山蛇绿岩带,位于西伯利亚古板块南侧,延伸达６００ｋｍ,上部被下二叠统砾岩所不整合覆盖,并在灰岩和硅质岩中分别产有中石炭世化石及中－晚泥盆世放射虫、珊瑚化石,表明它形成于晚古生代。而南部的温都尔庙－柯单山蛇绿岩带,断续延长约３４０ｋｍ,位于中朝古板块的北缘,在硅质岩中产放射虫、软舌螺、介形虫等化石,还测得枕状熔岩之Ｒｂ－Ｓｒ年龄为６３０Ｍａ,证明其时代为早寒武－中奥陶世。上述大型蛇绿岩带是古板块俯冲作用的结果,是确定洋壳与陆壳碰撞（或对接）位置及时代的重要证据。此外,一些小的蛇绿岩块则是区域性逆冲断层发育的伴生产物。     

洞错盆地蛇绿岩地球化学特征及大地构造意义

本文以改则的洞错盆地蛇绿岩为研究对象,开展了洞错盆地蛇绿岩的岩石学、岩相学及地球化学方面的研究工作。结果表明：地幔橄榄岩以方辉橄榄岩为主,为烟斗型稀土元素配分型式;形成于熔融程度较高的地幔残余物质,具有Nb、Ta负异常。辉绿岩稀土元素配分型式与N-MORB类似,其稀土元素来自亏损的软流圈地幔;Ta、Ti、Y等高场强元素分布特征与N-MORB相似;辉绿岩既有MORB特征又有IAT特征,在洋内弧后盆地扩张环境中形成。辉长岩稀土配分曲线与N-MORB的类似;微量元素中K、Rb、Ba等富集,Nb、Ta亏损,有岛弧火山岩的特征,与典型的N-MORB特征有区别;既有MORB特征,也显示了俯冲带物质的参与,为消减带上弧后盆地次级扩张产生的新洋壳。因此,洞错蛇绿岩为SSZ型蛇绿岩。