研究亮点

熊发挥、杨经绥等-AM、OGR、Lithos等：
豆荚状铬铁矿中不同类型矿物包裹体揭示其多阶段的形成过程

来源:地调局地质所作者:熊发挥发布时间:2022-07-27

　　自然界中铬铁矿是铬的主要来源，是唯一可用于提炼金属铬的矿物原料，也是我国的紧缺战略性矿种。根据铬铁矿的产出背景，世界上的铬铁矿床划分为层状铬铁矿和（蛇绿岩型）豆荚状铬铁矿两种类型。豆荚状的铬铁矿被认为是蛇绿岩的特征矿产之一，是研究壳幔相互作用的理想载体。豆荚状铬铁矿矿床的成因一直是铬铁矿成矿理论研究的焦点，地幔橄榄岩岩石和铬铁矿矿石的地球化学特征显示豆荚状铬铁矿可能形成于浅成（30-40km）环境，而又在地幔橄榄岩和豆荚状铬铁矿中有地幔超高压矿物的发现（＞300km），由此我们对传统的豆荚状铬铁矿的成因提出了诸多问题：铬铁矿中包含的矿物种类有哪些？铬铁矿的成因与这些异常矿物的关系？

　　针对上述科学问题，中国地质科学院地质研究所熊发挥研究员、杨经绥院士与合作者通过对不同岩体的铬铁矿中矿物包裹体进行详细的研究，发现铬铁矿中含有丰富的矿物组合特征，可以分为5大类（图1-3）：(1)无水硅酸盐类矿物，包括橄榄石、斜方辉石、单斜辉石等；(2)含水矿物，包括角闪石、绿泥石、蛇纹石等；(3)含铂族元素矿物和硫化物，包括Os-Ir合金、Pt-Fe合金、自然Os和自然Ir，以及黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿等；(4)壳源矿物，包括锆石、金红石、石英、钙铬榴石等；(5)异常矿物，包括金刚石、碳硅石、柯石英等超高压矿物，以及自然镍、自然铬、自然铁和自然钛等。

图1 豆荚状铬铁矿中含水矿物和流体包裹体

图 2 铬铁矿中复杂的铂族矿物组合

图 3 豆荚状铬铁矿中原位的合金和硫化物等矿物包裹体

　　通过对比研究，确定它们形成于不同期次，进而初步拟定豆荚状铬铁矿形成过程存在四个阶段（图4, 5），分别为地幔深部的地幔柱/地幔对流、大洋岩石圈中地幔橄榄岩的部分熔融/岩浆结晶分异、俯冲带环境中的岩石-熔体反应、后期的热液蚀变/流体改造。

　　豆荚状铬铁矿和地幔橄榄岩中越来越多原位矿物包裹体的发现，佐证了铬铁矿中分选出来的金刚石、碳硅石等超高压矿物、以及锆石和金红石等壳源矿物的天然性，也进一步证实了铬铁矿形成过程的复杂性，即用一种模式难以解释所有发现的矿物组合的成因。铬铁矿中矿物包裹体记录了铬铁矿各个成矿时期的物理化学条件，提出了包裹体详细研究可更加准确揭示铬铁矿形成过程，进而丰富铬铁矿成因理论。

图4豆荚状铬铁矿矿物包裹体生成顺序

图5豆荚状铬铁矿多阶段形成过程模式图

　　本研究受国家自然科学基金项目（9206225, 42172069, 41703036）、第二次青藏高原综合科学考察研究专题（2019QZKK0801）、中国地质调查局项目（DD20221817，DD20221630）和自然资源部深地动力学重点实验室自主研究课题(J1901-28)等项目的资助。研究成果分别发表于American Mineralogist、Ore Geology Reviews、 Lithos和《岩石矿物学杂志》等期刊：

1.Xiong, F.H., Zoheir, B., Robinson, P.T., Wirth, R., Xu, X.Z., Qiu, T., Sun, Y. 2022. Evolution and magnesium isotope composition of the Purang ophiolitic chromitites (SW Tibet): Implications for multi-stage process. American Mineralogist, doi.org/10.2138/am-2022-8392.

2.Xiong, F.H., Xu, X.Z., Zoheir, B., Lenaz, D. Yang, J.S. 2022.Genesis and evolution of the Köycegiz ophiolite (SW Turkey): Mineralogical and geochemical characteristics of associated podiform chromitite. Ore Geology Reviews, 145, 104912.

3.Xiong, F.H., Zoheir, B., Wirth, R., Milushi, I., Qiu, T., Yang, J.S., 2021. Mineralogical and isotope peculiarities of high-Cr chromitites: Implications for a mantle convection genesis of the Bulqiza ophiolite. Lithos, 398-399, 106305

4.Xiong, F.H., Zoheir, B., Robinson, P.T., Yang, J.S., Xu, X.Z., Meng, F.C., 2020. Genesis of the Ray-Iz chromitite, Polar Urals: Inferences to mantle conditions and recycling processes. Lithos, 396-397, 105699

5.熊发挥，徐向珍，杨胜标，闫金禹，张博杨，曹楚奇，孙怡，杨经绥. 2022.豆荚状铬铁矿中不同类型矿物包裹体成因及指示意义.岩石矿物学杂志，41:413-436

研究亮点

熊发挥、杨经绥等-AM、OGR、Lithos等：豆荚状铬铁矿中不同类型矿物包裹体揭示其多阶段的形成过程

熊发挥、杨经绥等-AM、OGR、Lithos等：
豆荚状铬铁矿中不同类型矿物包裹体揭示其多阶段的形成过程