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。     

西藏蛇绿岩地幔中的主要自然金属矿物

在西藏雅鲁藏布江蛇绿岩带的罗布莎蛇绿岩块的豆荚状铬铁矿床中 ,揭示出一个由 70～ 80种矿物组成的地幔矿物群 ,包括自然金属、合金、硫 (砷 )化物、氧化物和硅酸盐等。这些矿物呈包裹体或脉石产于铬铁矿石中 ,经人工重砂分析 ,自然元素矿物有自然硅、自然铁、自然锌、自然铅、自然铝、自然铬、自然锡、自然镍、自然钨、自然钛、自然锇、自然铱、自然钌、自然钯、石墨、金刚石、自然金和自然银等。文中选择一些自然元素矿物 ,探索这些地幔矿物特点以及蛇绿岩和铬铁矿的形成机制。根据共生矿物群以及罗布莎地幔橄榄岩为新鲜的未蛇纹石化的岩石 ,认为罗布莎自然元素矿物与蛇纹石化作用无关。它们可能是在地核形成时期滞留于地幔中的成核物质 ,抑或是核幔之间化学反应的产物 ,后来被铬铁矿矿浆捕获 ,并同铬铁矿一起由地幔柱作用和板块作用侵位于浅部并仰冲出露于地表。     

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。     

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.     

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。     

西藏罗布莎铬铁矿中发现的七种金属互化物新矿物

2005~2010年期间在西藏罗布莎蛇绿岩铬铁矿中发现了罗布莎矿、曲松矿、雅鲁矿、藏布矿、林芝矿、那曲矿和自然钛7种新矿物。它们分别属于过渡族元素(铁、铬和镍)、钨及钛的硅化物及碳化物和自然元素。这七种新矿物的矿物学数据已在国内外学术刊物发表。本文是对该区发现的金属互化物新矿物进行的摘要和综述。     

巴基斯坦穆斯林巴赫铬铁矿床成矿环境、 地质特征及控矿因素

巴基斯坦境内蛇绿岩广泛分布,且大多发育铬铁矿化。穆斯林巴赫铬铁矿床位于巴基斯坦中部,是新特提斯缝合带中大型豆荚状铬铁矿床之一,目前已经发现数百个矿体,储量超过4000 kt,是巴基斯坦境内最重要的铬铁矿产地。张洪瑞等（2013）总结了中部瓦济里斯坦-贝拉蛇绿岩带的地质特征和穆斯林巴赫铬铁矿床的产出特征,认为穆斯林巴赫铬铁矿床成因仍存在争议,其形成构造环境、控矿因素有待于进一步研究。本文论述穆斯林巴赫矿床的地质特征,通过矿床地球化学和铬尖晶石矿物化学等研究,结合我国典型的罗布莎豆荚状铬铁矿研究成果,分析了主要控矿因素,为巴基斯坦境内相同类型矿床的找矿勘查提供依据。     

西藏蛇绿岩的超高压矿物：FeO、Fe、FeSi、Si和SiO2组合及其地球动力学意义

在西藏雅鲁藏布江蛇绿岩带的东段，出露罗布莎蛇绿岩块和豆荚状铬铁矿床。从豆荚状铬铁矿石中查明60－70种伴生矿物，其中包含FeO、Fe、FeSi、Si和SiO2组合。根据超高压－高温实验，该组合应形成于地球外核与下地幔之间的D“层，是地球外核的液态铁与镁硅酸盐钙钛矿（MgSiO3)相互化学反应的产物。西藏该超高压矿物组合揭示了蛇绿岩地幔活动可能深达地球外核。罗布莎蛇绿岩的该矿物组合可能是地幔－外地核之间的产物，或者是被对流作用，亦是被起源于D“层的地幔柱活动带到上地幔的。铬铁矿在地幔中结晶，并捕获了该矿物组合。     

西藏蛇绿岩豆荚状铬铁矿中简单氧化物矿物组合及其超高压成因

最近在西藏罗布莎蛇绿岩豆荚状铬铁矿中,发现包括金刚石、柯石英和某些简单氧化物,诸如SiO2、MgO、Fe2O3、Cr2O3、Al2O3以及(Si,Ti)O2等组成的矿物群。这些矿物是非常复杂的由70~80种矿物组成的地幔矿物群的一部分。这充分证实在地幔中存在简单氧化物。高压-高温相平衡实验表明,硅酸盐矿物在下地幔条件才可分解成FeO、MgO和SiO2等简单氧化物(>670km)。因此有理由认为罗布莎简单氧化物可能来自下地幔深部。     

矿物晶体腐蚀像的新应用

矿物晶体腐蚀像是一种研究晶体对称、晶格缺陷等传统的方法。对腐蚀像提出了一个全新的研究思路,建立各种不同矿物晶体的腐蚀像立体模型,从而可以在这个模型上进行：①腐蚀像的晶体对称理论意义及其在岩石中矿物晶体定向作用的研究;②腐蚀像所反映的晶格缺陷与定向及其地质意义的研究;③腐蚀像所反映的晶体溶解机理的结晶学各向异性特征的研究。这些研究充分挖掘了腐蚀像在地质学、矿物学中的新的研究意义。     

铸石中辉石枝晶生长与形貌研究

本文介绍了铸石的性能和应用,以及铸石制品的生产过程。对样品进行了各方面测试分析。铸石中辉石枝晶具有奇特的分枝形貌。通过光学显微镜和扫描电镜观察,较详细地分析了辉石枝晶的形貌细节。辉石枝晶一般发育三级分枝,各分枝间彼此以９０°和１１０°交角沿单斜辉石类型的结晶轴方位生长。岩浆熔体的性质和生产工艺深刻影响着辉石枝晶生长演变。     

草莓红绿柱石(Pezzottaite)的晶体结构测定及其意义

利用CCD单晶衍射仪对草莓红绿柱石进行晶体结构测定,测定其空间群为R3c,并讨论了结构中Li 有序地置换Be2 造成c/a值的变化特征。晶体中发现复三方偏三角面体的负晶包裹体,其宏观对称属m,它与空间群Rc相对应,但与测出晶体结构的空间群有矛盾。X射线结构测定已否定了其空间群为Rm的看法。要解决草莓红绿柱石晶体空间群是否有对称中心(Rc或Rc)的问题,还需进一步将X射线结构的数据及其有关的电性实验结合分析。     

一些硫化物矿物的晶体形貌学研究

论述了辰砂、雄黄、雌黄、辉锑矿、辉铋矿、毒砂、车轮矿、钽锰矿８种矿物的晶体形貌。文中所提供的全部形态测量结果是按Ｖ．Ｇｏｌｄｓｃｈｍｉｄｔ方法严格测量的新资料。     

Structure Refinement of Cs-rich Na-Li Beryl and Analysis of Its Typomorphic Characteristics of Configurations

1 Introduction Natural beryl is an accessory mineral mainly in pegmatite, partly in some highly diffractionated granite or metamorphic rocks, with the crystal shapes beingprismatic, or occasionally tabular. For tabular beryl found in pegmatite it is believed that the tabular configuration is connected with alkali metals (Bieus, 1960; Wang et al., 1981) and geneses of the tabular configuration have been reported before. In recent years, tabular beryl has been found in the Xuebaoding W-Sn-Be d…     

滑石的最小及最佳纳米粒子的结构表征与计算

从纳米科技的角度出发 ,阐述了滑石纳米化研究的必要性。为了更充分地了解纳米滑石的性质 ,开拓纳米滑石应用的新领域 ,以矿物晶体结构、晶体化学理论为基础 ,根据滑石的晶胞参数、原子排列的特点等 ,提出了其最小纳米微粒的假设。通过对滑石微粒的晶胞数、原子数、平行 (0 0 1)面表面原子数及其比例的计算 ,分析讨论了它们与滑石微粒尺度的相关规律 ,同时在理论上对滑石微粒的最佳纳米尺度进行了确定     

钙钛矿-锶钛矿-钠镧钛矿体系化合物晶体化学的研究概况

钙钛矿—锶钛矿—钠镧钛矿三元系是钙钛矿族矿物的典型代表。常温常压下CaTiO3为Pbnm结构，但随温度增高可分别相变为I4／mcm和Pm3m结构；SrTiO3的稳定结构是Pm3m14／mcm相；Na／2Ln1／2TiO3的结构则随Ln代表的元素种类不同而有所差异。三个端员组分在压力下的结构变化均没有明确的结论。在三个二元系中，只有CaTiO3—SrTiO3体系研究较深入，并已给出了T-X相图。本从样品的合成实验及高温和高压原位测量等方面展望钙钛矿型化合物的晶体化学研究及其意义。     

晶体生长基元的稳定能与闪锌矿的结晶形态

本文从负离子配位多面体生长基元模型出发，建立了闪锌矿晶体生长基元的数学模型，通过对闪锌矿晶体生长基元稳定能的计算，讨论了闪锌矿的结晶形态和生长机理     

高Tc(YBaCuO DyBaCuO)超导相陶瓷晶体中的显微孪晶及其晶相

多数人认为“高TcYBaCuO、DyBaCuO稳定超导相晶体均属正交相,而超导性能又与结构的正交性密切相关,即正交性越好其超导性能亦越好”。作者在近期对不同单位所提供的样品进行统计研究发现“凡属高TcYBaCuO和DyBaCuO系列陶瓷超导晶体的大多数均属单斜相,其实质是由单斜相微小页片状孪晶单体所组成的,但就由页片状孪晶片所组成的长柱状整个晶粒而言,又显正交相光学特点,然而这种正交相也只能称之为假正交相”。     

钇硅磷灰石晶体结构研究

钇硅磷灰石为乳白、玫瑰色,实测比重为4.35,二轴晶正光性,α=1.791;γ=1.784;电子探针分析计算晶体化学式为(Y_(2.82)Ca_(1.58)Ce_(0.27)Dy_(0.21)Er_(0.11…)_5[(Si_(2.95)P_(0.05))_3O_(12)](OH,F),空间群为C_2~2-P2_1,晶胞参数为a=0.9504±0.0005nm,b=0.9414±0.0004nm, c=0.6922±0.0002nm,r=119.71±0.04°,V=53.79±0.04nm~3,Z=2,结构参数经各向异性温度因子最小二乘法修正后R=0.111。结构分析表明:由磷灰石型的P6_3/m降低至钇硅磷灰石的P2_1,Y~(3+)替代Ca~(2+)成有序分布,导致结构中7角和9角多面体的畸变,同时Si~(4+)替代P~(5+),OH-替代F~-,加大了这种畸变,使得Y、Ca、Si、O及OH~-都偏离了赝六方P6_3/m的6h、4f、12i及2a等效点系位置,但钇硅磷灰石仍近似磷灰石型结构,最后对磷灰石型结构矿物的晶体化学进行了讨论。