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。     

豆荚状铬铁矿中微米级新矿物的发现及指示意义

向着地球深部进军是未来地质科学研究的战略目标之一,微区则是探寻深部地幔元素迁移和物质循环的关键。分子、原子级矿物的分析研究将在解密深部地幔物理化学条件、物质组成中扮演重要角色。蛇绿岩中豆荚状铬铁矿是微米级矿物的主要载体之一。近年来,随着单晶衍射仪、微区衍射和透射电镜等实验技术的发展和应用,在豆荚状铬铁矿中发现了一系列微米级矿物,为揭示地幔物质组成和演化历史提供重要信息。铬铁矿中发现新矿物的矿床包括中国西藏的罗布莎铬铁矿矿床和希腊中部Othrys矿床。其中,罗布莎铬铁矿矿床中发现包括罗布莎矿、林芝矿、那曲矿、藏布矿、雅鲁矿、曲松矿、自然钛、青松矿、巴登珠矿、志琴矿、经绥矿、康金拉矿及文吉矿在内的13种新矿物;Othrys蛇绿岩的Agios Stefanos矿床发现的新矿物有arsenotu? ekite、eliopoulosite、tsikourasite和grammatikopoulosite。这些新矿物以过渡族元素(Fe、Cr、Ni、Mo、V等)、钛的硅化物、碳化物、镍的磷化物等自然元素及金属化合物为主。它们多以矿物发现地或为地学研究做过卓越贡献的科学家名字命名。微米级矿物的发现拓展...     

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。     

西藏达巴—休古嘎布绿岩带铂族元素的分布特征

区内各岩体的地幔橄榄岩中PGE含量及分布型式有所差异.相对于原始地幔,拉昂错和东坡岩体的PGE含量没有显著异常,标准化分布曲线大致平坦,PPGE与IPGE之间分馏不明显,总体特征与中国日喀则地区以及阿尔卑斯和东地中海地区的地幔橄榄岩相似.而当穷岩体的PPGE含量变化范围较大,出现IPGE与PPGE强分馏.单斜辉石岩脉的PGE含量及分布型式与地幔橄榄岩不同:Os、Ir、Ru、Rh亏损而Pt、Pd富集,模式曲线向左倾斜,可能反映其较高程度部分熔融作用和熔体分离作用的产物.铬铁矿石的PGE含量较高,而且变化幅度大(19.7×10-9～5526×10-9),各样品∑PGE平均值(729.33×10-9)是原始地幔的25.6倍.与原始地幔相比,Os、Ir、Ru、Rh总体上表现为较强富集,Pt、Pd富集与亏损并存.其标准化模式曲线较分散,曲线向右倾斜,IPGE与PPGE分馏较强,多数样品呈现Pt负异常.这些特点与中国罗布莎、希腊、南斯拉夫以及塞浦路斯等世界各地蛇绿岩中的铬铁矿床类似.铬铁矿石的PGE含量与相应样品的BMS含量无相关性,PGE不是主要赋存于BMs内.推测PGE主要以PGM的形式存在,具体矿物名称有待进一步发现与研究.     

Structures at the base of the Upper Group 2 chromitite layer, Bushveld Complex, South Africa, on Karee Mine (Lonmin Platinum)

Exposures in a now-infilled pit mined for platiniferous UG2 chromitite in the Bushveld Complex, South Africa, are described. The layer of chromitite is underlain by anorthosite, providing a dramatic colour contrast. The interface between these two rock types shows evidence of various scales of irregularities. In plan view, small circular depressions, less than 3 cm across and 5 mm deep, occupy about 20% of the surface. Between them, the contact is planar. The anorthosite, immediately underlying the chromitite, has a planar fabric visible in thin sections that is not disturbed beneath these small depressions. Another set of depressions occurs, about 40 cm in diameter and with variable depth (< 40 cm). Again they are approximately circular. Larger structures, called potholes, reach several metres. No regular distribution pattern is apparent in any of these structures.

Several possible processes are reviewed for the origin of these irregularities, especially the small-scale structures, but none explains all the features noted. These processes include remelting, diapirism, impact-generated dimpling, gas escape, and interference rippling. We present a photographic record of these structures, but present no definitive model for their interpretation.     

The feature and tectonic setting of Dongqiao podiform chromitite in the central segment of the Bangong Lake-Nujiang suture zone in TibetSCIEI北大核心CSCD

早侏罗世东巧蛇绿岩位于班公湖-怒江缝合带(班怒带)东段,蕴含较为丰富的豆荚状铬铁矿资源。东巧地幔橄榄岩主体由方辉橄榄岩组成,铬铁矿赋存在其内部的纯橄岩脉中。方辉橄榄岩和纯橄岩均显示出弧前橄榄岩的特征。方辉橄榄岩中橄榄石的Fo值为89.8~92.2,斜方辉石的和单斜辉石的Mg^(#)值分别变化于89.7~92.0和92.7~95.1,铬尖晶石的Cr^(#)值(Cr^(#)=100×Cr/(Cr+Al))为60.8~75.9;纯橄岩中橄榄石的Fo值为91.7~92.5,斜方辉石Mg^(#)值变化于91.7~92.1,单斜辉石的Mg^(#)值变化于94.0~94.6,铬尖晶石的Cr^(#)值为69.0~83.1。铬铁矿主要呈致密块状和浸染状构造,其中铬尖晶石的矿物包裹体有橄榄石、斜方辉石、单斜辉石、角闪石和铂族矿物等。矿石中的铬尖晶石与橄榄岩中的铬尖晶石相比,具有较高的Cr^(#)值(72.5~86.9)和Mg^(#)值(52.8~70.5),较低的Al_(2)O_(3)(6.25%~13.6%)、TiO_(2)(0.06%~0.16%)和Zn(518×10^(-6)~714×10^(-6)),属于高铬型铬铁矿,平衡熔体与玻安质熔体有亲缘性。方辉橄榄岩中铂族元素(PGE)总含量(14.01×10^(-9)~32.81×10^(-9))近似于原始地幔,IPGE(Os、Ir和Ru)/PPGE(Rh、Pt和Pd)的比值均大于1;纯橄岩的PGE总量(13.36×10^(-9)~16.08×10^(-9))略低于原始地幔,IPGE和PPGE富集程度近似;铬铁矿的铂族元素总量(108.4×10^(-9)~645.7×10^(-9))远远高于原始地幔和地幔橄榄岩中PGE的含量,且IPGE以及Rh相对原始地幔富集,而Pt和Pd相对亏损,具明显右倾特征的配分模式,指示东巧地幔橄榄岩和铬铁矿形成过程经历了熔体抽取和交代作用。通过与全球典型豆荚状铬铁矿矿床的特征对比,认为班怒带的蛇绿岩应该有良好的铬铁矿成矿背景。     

雅鲁藏布江缝合带西段达机翁地幔橄榄岩及铬铁矿的铂族元素特征

达机翁蛇绿岩位于雅鲁藏布江缝合带的西段北亚带,该蛇绿岩主要由地幔橄榄岩、玄武岩以及硅质岩组成,其中地幔橄榄岩以方辉橄榄岩为主,同时含有少量的纯橄榄岩,纯橄岩主要呈不规则透镜状或团块状分布于方辉橄榄岩中。在达机翁地幔橄榄岩中产出有3种不同类型的铬铁矿,分别为块状,豆状以及浸染状铬铁矿。文章主要对达机翁地幔橄榄岩的方辉橄榄岩及豆荚状铬铁矿进行了研究,结合岩石的主量元素和铂族元素,对地幔橄榄岩和豆荚状铬铁矿的成因以及雅鲁藏布江缝合带的找矿远景进行了探讨。达机翁地幔橄榄岩具有较高的Mg O含量以及较低的Al2O3和Ca O等含量,这种亏损的全岩成分指示了达机翁地幔橄榄岩经历了较高的部分熔融作用,同时方辉橄榄岩的PGEs的总量为23.68×10-9~31.02×10-9,高于原始地幔的值,Pd和Cu 2个元素的含量较为分散明显偏离部分熔融曲线,指示了达机翁方辉橄榄岩可能遭受了熔体的改造,在熔体-岩石反应的过程中,导致了富含PPGE的硫化物的加入。达机翁豆荚状铬铁矿为高Cr型铬铁矿,具有IPGE和Rh明显富集以及Pt,Pd明显亏损的特征,不同类型的铬铁矿之间具有一致的PGEs的分配模式。雅鲁藏布江缝合带内大量分布的超镁铁岩体在岩石组合、地球化学特征、成因以及形成时代等方面,均具有相似性,是中国铬铁矿找矿的有利远景区。     

Crystallization of Podiform Chromitites from Silicate Magmas and the Formation of Nodular Textures

Abstract: Podiform chromite deposits consist of numerous individual accumulations of chromite in the mantle sequences of ophiolites, suggesting formation in separate, mini-magma conduits in the upper mantle. They may show unique nodular and orbicular textures. Simple mixing of two distinct magmas, invoked for chromite deposits in layered intrusions, is inadequate to explain the formation of podiform chromite deposits. More likely, melt/rock interaction triggers the precipitation of chromite by addition of newly-formed droplets of melt to the main body of magma passing through a conduit, a process similar to that of magma mingling but involving a turbulent, moving magma so that newly-formed melt droplets behave like snowballs. These droplets concentrate chromite to form an outer shell and, while the magma is moving upwards, less dense silicate melts are squeezed out of the droplets as the shell collapses to form a nodule. Upon cooling, both orbicular and nodular textures are preserved in the chromitite.     

Luobusaite： A New Mineral

A group of mantle minerals including about 70-80 subtypes of minerals are discovered from a podiform chromitite in Tibet, China. Recovered minerals include diamond, coesite, moissanite, wustite, Fe-silides and a new mineral, luobusaite. All of these minerals were hand-picked from heavymineral separates of the podiform chromitite in the mantle peridotite of an ophiolite. The grains of luobusaite are as host mineral with inclusions of native silicon or as an intergrowth with native silicon and Fe-Si phase. Luobusaite occurs as irregular grains, with 0.1-0.2 mm in size, consisting of very finegrained aggregates. The mineral is steel-grey in color, metallic luster, and opaque. The empirical formula （based on 2 for Si） is Fe0.83Si2, according to the chemical compositions of luobusaite. X-ray powder-diffraction data： orthorhombic system, space group Cmca, a = 9.874 （14） A, b = 7.784 （5） A, c= 7.829（7） A, Z=16.     

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。