Fe-Mg同位素在蛇绿岩中铬铁矿床成因研究中的应用潜力

蛇绿岩中铬铁矿床成因一直存在较大争议,其主要原因可归结为:寄主蛇绿岩存在成因争议、产出状态不清、矿石及围岩矿物组合单一以及主要矿物成分简单但矿物包裹体复杂多样.针对这些研究瓶颈,率先对西藏普兰和罗布莎、土耳其K?z?lda?和Kop蛇绿岩中的地幔橄榄岩和铬铁岩进行了全岩和单矿物Fe-Mg同位素的探索性研究工作.结果表明:（1）蛇绿岩中的地幔橄榄岩具有较均一的Fe-Mg同位素组成,与世界上其他地区的地幔橄榄岩相似;（2）铬铁岩中铬铁矿和橄榄石之间存在明显的Fe-Mg同位素分馏,铬铁矿多具有比共存橄榄石轻的Fe同位素组成,与地幔橄榄岩中的尖晶石和橄榄石相反,Mg同位素变化较大;（3）铬铁矿和橄榄石的Fe-Mg同位素主要受控于结晶分异和Fe-Mg交换,且这两个过程造成的同位素变化趋势明显不同.因此,Fe-Mg同位素在揭示铬铁矿母岩浆来源、性质及成矿过程方面具有较大的应用潜力.      

镁铁-超镁铁质岩成岩成矿过程中的锂同位素地球化学:回顾与展望

锂（Li）同位素体系是示踪镁铁-超镁铁质岩成岩成矿过程（如结晶分异、地壳混染和熔/流体-矿物相互作用等）的全新工具.通过实例研究综述了原位Li同位素在镁铁-超镁铁质岩中应用的主要进展,主要包括:（1）美国Yellow Hill阿拉斯加型杂岩体Li同位素研究揭示弧岩浆早期堆晶过程可发生明显的Li同位素分馏;（2）土耳其和西藏蛇绿岩的Li同位素研究证明其在示踪蛇绿岩地幔序列岩石成因及豆荚状铬铁矿演化过程中的潜力;（3）Stillwater层状岩体超镁铁岩带Li同位素研究揭示流体对于大型层状岩体各矿物形成及铬铁岩中矿物元素交换的作用;（4）橄榄石Li含量与同位素分析在揭示岩浆铜镍矿床成矿过程的应用.      

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。     

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。     

流体在岩浆型铬铁矿和铂族元素成矿过程中的作用及意义

镁铁- 超镁铁岩是揭示地幔物质组成和壳幔相互作用的重要窗口，也是Ni- Cu- PGE- Cr等金属矿产资源的重要载体。不同的镁铁- 超镁铁岩体赋矿特征明显不同：蛇绿岩以产出铬铁矿床为特征，阿拉斯加型岩体主要赋含铂族元素(PGE)矿床，大型层状岩体则可同时产出铬铁矿床、PGE矿床和Cu- Ni硫化物矿床。这种成矿差异显然与赋矿岩体形成的构造背景、母岩浆经历的岩浆演化过程有关，但缺少关键控制因素的研究。前人对上述不同种类矿床的研究工作主要集中于地幔源区的部分熔融、上升过程中或岩浆房内的围岩混染和结晶分异等岩浆过程，而极少关注流体作用。近年来，实验岩石学和岩石地球化学的研究均表明幔源岩浆演化过程中的流体活动可能对成矿元素的富集迁移起到至关重要的作用，同时这些成矿元素的赋存状态和分配系数也在不断更新。厘清Cr和PGE在熔体演化——尤其是流体出溶过程中的地球化学行为，刻画并揭示其迁移富集、分离和再富集的成矿过程及控制因素，已成为当前岩浆矿床研究的热点。本文围绕富水流体与铬铁矿和PGE成矿关系的科学问题，总结了不同镁铁- 超镁铁岩体的成矿差异以及铬铁矿和PGE矿床成矿过程中的流体活动记录，提出流体性质和组分对铬铁矿和PGE迁移富集的控制作用，强调有必要开展蛇绿岩、大型层状镁铁- 超镁铁岩体和阿拉斯加型岩体的对比研究。     

蛇绿岩豆荚状铬铁矿床研究进展与展望

赋存于蛇绿岩中的豆荚状铬铁矿床是全球铬资源的主要来源之一，具有重要战略及经济价值。目前关于豆荚状铬铁矿床的成因尚存分歧。本文总结了全球豆荚状铬铁矿床在矿床地质和矿床地球化学方面的共性特征，以及豆荚状铬铁矿床的成矿模型。这些模型在解释豆荚状铬铁矿矿床成因时还存在一些问题，如成矿母岩浆的地幔源区特征、形成条件、性质，难以限定成矿母岩浆的通量，如何精细刻画地幔中Cr及铬铁矿迁移-富集过程，俯冲动力学过程对成矿有何贡献，等。针对这些问题，未来的工作可聚焦于熔体包裹体研究、探索矿体下部是否存在深部岩浆房、熔-岩反应及流体搬运铬铁矿的实验岩石学及热力学模拟研究，以及探索与俯冲过程密切相关的成矿因素。     

西藏西南部达巴—休古嘎布绿岩带铬铁矿的找矿前景

雅鲁藏布江蛇绿岩带长1500km以上,分为东段(曲水—墨脱)、中段(昂仁—仁布)和西段(萨嘎以西至中印边境)3部分。西段又进一步分为北亚带(达机翁—萨嘎蛇绿岩带)和南亚带(达巴—休古嘎布蛇绿岩带),以往的研究程度很低。达巴—休古嘎布蛇绿岩带的蛇绿岩体(块)由地幔橄榄岩组成,主要岩石类型是方辉橄榄岩和纯橄榄岩,极少量二辉橄榄岩,缺少典型蛇绿岩剖面中的洋壳单元。带内岩体规模大,岩相分带明显,出现较大面积的纯橄榄岩相。拉昂错、东坡、当穷岩体和休古嘎布岩体群发现有较多的铬铁矿化点,矿体呈透镜状(豆荚状)、短脉状、不规则状,矿石以致密块状为主,少部分为浸染状,Cr2O3含量一般达40%以上。矿化类型属于豆荚状铬铁矿。对比研究显示,该岩带的岩体在构造环境,蛇绿岩的类型,岩体规模,岩石组成,保存部位,部分熔融程度,岩石、矿物地球化学特征,铬铁矿化特征等许多方面与国内外大型豆荚状铬铁矿床的含矿岩体相似,成矿条件好,找矿前景较大。提出区内找矿前景最好的地段是拉昂错岩体西北部的纯橄榄岩相,其次是东坡岩体的纯橄榄岩相、纯橄榄岩-方辉橄榄岩相,以及当穷岩体的方辉橄榄岩-纯橄榄岩相。     

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。     

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。     

玉石沟铬铁矿床的成因

玉石沟铬铁矿床产于北祁连蛇绿岩型超镁铁岩中，可分为产于堆积超镁铁岩中的堆积铬铁矿床和产于地幔橄榄岩中的豆荚状铬铁矿床两种类型。堆积铬铁矿床由玄武岩浆分离结晶作用形成，位于辉长岩下约２０ｍ处的纯橄岩或辉石岩中；豆荚状铬铁矿床由地幔岩部分熔融作用形成，产于地幔橄榄岩上部或顶部基性程度最高的纯橄岩或纯橄岩－斜辉辉橄岩杂岩带，位于堆积杂岩下约２００～１７００ｍ范围内。     

Platinum-group element distribution in chromite ores from ophiolite complexes: implications for their exploration

Compilation of some new data on ophiolites for Greece and Yugoslavia, and published data from previous studies, indicate that platinum-group element (PGE) and gold concentrations in chromite ores are generally low, ranging from less than 100 ppb to a few hundred ppb. However, samples from several ophiolite complexes exhibit an enrichment (of a few ppm) (a) only in Os, Ir and Ru,(b) only in Pt and/or Pd or (c) in all PGE. This enrichment (up to 10s ppm) is mainly related with chromitites hosted in supra-Moho dunites and dunites of the uppermost stratigraphic levels of the mantle sequence and it seems to be local, independent of the chromitite major element composition and the chromite potential of the ophiolite complexes. The contents of PGE combined with less chalcophile elements (Ni, Co, Cu), the ratios of incompatible/compatible elements, and PGE-patterns provide evidence for discrimination between chromitites derived from primitive magmas and those derived from partially fractionated magmas, although they have a similar major element composition. Thus, they can be used for a stratigraphic orientation in the mantle sequence, and therefore for exploration targets. Moreover, PGE data offer valuable information for the evaluation of the chromite potential in ophiolite complexes. The most promising ophiolites seem to be those which apart from the petrological and geochemical characteristics indicating extensive degree of partial melting in the mantle source contain only one chromite ore type (the other type being only in small proportion) of limited compositional variation, in both major elements and PGE, low ratios of , while PGE-enriched chromitites in the mantle sequence are only occasionally present. In contrast, ophiolites which contain both high-Cr and -Al chromitites, and where their chalcophile element data implies relatively extensive fractionation trend are not good exploration targets for chromite ores, although they are related with a SSZ environment.     

基性-超基性岩铜镍矿与铬铁矿含矿性判别研究

岩石与矿物地球化学数据常用于判别岩石成因、构造环境等,事实上它们也可以用于判别岩石成矿专属性,从而更好地指导找矿工作。通过对含铜镍矿的基性-超基性岩与含铬铁矿的基性-超基性岩全岩主量、铂族元素和铬铁矿尖晶石地球化学特征进行综合对比研究结果显示:1)铜镍矿的m/f值主要集中在1.5～8.5,铬铁矿主要集中在6.5～12.5,有一定重叠,因此通过m/f值确定是否成矿具有不确定因素;利用全岩主量元素的二元图解进行判别也存在重叠区域,不利于成矿专属性的判别。2)铜镍矿基性-超基性岩全岩具有高的w(PPGE)/w(IPGE)值(0.06～343.75,平均16),w(Pd)/w(Ir)1;铂族元素具有左倾的原始地幔配分模式;铬铁矿尖晶石高w(TiO_2)、Fe~#值,Cr~#、Mg~#值变化范围较大。3)铬铁矿基性-超基性岩全岩具有低的w(PPGE)/w(IPGE)值(0.000 4～20.34,平均0.55),w(Pd)/w(Ir)1,铂族元素具有右倾的原始地幔配分模式;铬铁矿尖晶石低w(TiO2),Fe~#、Mg~#值,高Cr~#值。因此,利用基性-超基性岩的铂族元素与铬铁矿地球化学特征值能有效指示成矿专属性,可成为基性-超基性岩铬铁矿与铜镍矿的勘查工具。     

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。     

西藏罗布莎铬铁矿穆斯堡尔谱特征及其地质意义

讨论了在温度为３００Ｋ条件下罗布莎铬铁矿穆斯堡尔谱的特征。根据谱形将全谱分民三套双峰,其中中第Ⅰ、第Ⅱ 由四面体中的Ｆｅ＾２＋产生的,第Ⅲ套是由八面体中Ｆｅ＾３＋产生的;总结出了中心位移值与铬铁矿平衡压力以及四级分裂值（ＱＳ）,铬铁矿平衡温度之间的关系;探讨了铬铁矿的成国在。研究结果表明,铬铁矿穆斯堡尔谱的两上重要参数δ和ＱＳ在铬铁矿成矿预测中可以 作为矿物学标型特征来推测矿床的成因,参数的质量达     

铬铁矿中亚铁的测定方法

采用硫-磷混合酸微波消解对难溶的钒钛磁铁矿进行前处理,用5-溴-PADAP-过氧化氢分光光度法测定矿样中的钒,优化了微波消解的实验条件。加入浓磷酸和40 g/L氟化钠溶液分别消除了共存常量元素铁和钛的干扰。方法检出限为0.004μg/mL,线性范围为0.01~1.0μg/mL。应用于实际钒钛磁铁矿样品中钒的测定,重现性好,检出限较低,灵敏度较高,能够满足简单、快速、批量分析的要求。     

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     

Compositional Variation and Mineral Chemistry of the Jinshajiang and Lancangjiang Serpentinites,Yunnan Province,SW China

We present the whole rock and the mineral chemical data for upper mantle peridotites from the San-Jiang region in Yunnan, SW China. These peridotites are a part of a Paleo-Tethyan ophiolite belt occurring along the Jinshajiang and Lancangjiang suture zones. All samples of the Jinshajiang and Lancangjiang ultramafic rocks are completely serpentinized. The Jinshajiang serpentinites are characterized by no relict of olivine and pyroxene, and the Cr# content of spinels is 0.32–0.49. The Lancangjiang serpentinites were collected from two different locations; the northern location which has some relict of Opx(Al2O3 is 0.13–2.2 wt%, TiO 2 is 0.004–0.057 wt% and Mg# content is 0.895–0.933) and the Cr# content of spinel is 0.26-0.55; the southern location, which has some relict of Olivine(Fo = 90–92.5 and NiO = 0.12–0.26 wt%), and spinel Cr# ranging from 0.41 to 0.57. The whole rock geochemical and the mineral chemistry data imply that the Jinshajiang and Lancangjiang serpentinites represent abyssal peridotites residues after ~15–20% partial melting for the Jinshajiang and Lancangjiang serpentinites(south location), and ~11–19% partial melting for the Lancangjiang serpentinites(north location). In addition, the compositional trends of the spinel analyses of the Lancangjiang serpentinites imply that the MORB melt-peridotite interaction process played a significant role during their evolution. These processes are evidenced by an increase in Cr# with an increase in TiO 2, whereas the spinel analyses of the Jinshajiang serpentinites display an increase in Cr# with a decrease in Ti O2, indicating that the Jinshajiang serpentinites were subjected to a simple partial melting process.     

新矿物双峰矿—铱的二碲化物

双峰矿产在纯橄榄岩体铬矿体中。在铬矿石及矿体邻近的砂矿中均可找到，呈块状聚集体或板片状与硫铱矿、锇自然铱矿紧密共生。直径０．５￣０．２ｍｍ，脉状的宽０．０５￣０．１０ｍｍ，长０．５￣１．０ｍｍ。金属光泽。条痕黑色。Ｈ（Ｍ）３。ＶＨＮ２０１０８ｋｇ／ｍｍ＾２（平均）。解理：（０００１）完全。性脆。计算密度为１０．１４ｇ／ｃｍ＾３。反射色：亮黄白带蓝色调。内反射无。非均质性中等，偏光色为淡蓝或淡黄。双     

新矿物高台矿—铱的碲化物

高台矿产在纯橄榄岩体内的铬矿体中，在铬矿石及矿体邻近的砂矿中均可找到。常呈细脉状，等粒状聚集体，与硫铱矿、双峰矿紧密共生。矿物粒径０．０５－０．２ｍｍ，不透明，钢灰色，条痕为黑色，金属光泽。ＨＭ＝３。ＶＨＮ２０＝１１７ｋｇ／ｍｍ。无解理和断口。由于颗粒太小比重不能直接测定，计算得出矿物密度为１０．００ｇ／ｃｍ＾３。显微镜下矿物反射色为亮白微带蓝色调。无内反射。均质性。偶见淡黄、淡蓝偏光色。双反射与