新疆薩爾托海鉻鐵礦中“綠泥石殼”的研究

楊念，鄧松良，況守英，岳蘊(yùn)輝，孟慶鵬(新疆維吾爾自治區(qū)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)研究所，新疆 烏魯木齊 830000)

新疆薩爾托海鉻鐵礦中“綠泥石殼”的研究

楊念，鄧松良，況守英，岳蘊(yùn)輝，孟慶鵬
(新疆維吾爾自治區(qū)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)研究所，新疆 烏魯木齊 830000)

薩爾托海鉻鐵礦的成因一直存在爭(zhēng)議，通過(guò)研究其特有的“綠泥石殼”可知其礦床成因。采用光、薄片的鏡下鑒定、X-射線粉晶衍射和電子探針?lè)治?，可知礦區(qū)圍巖主要為蛇紋石，而“綠泥石殼”和礦石中的脈石礦物空間上互相過(guò)渡，二者礦物成分完全相同，為淡斜綠泥石。圍巖蛇紋石中未見淡斜綠泥石，“綠泥石殼”中也未見蛇紋石殘留，說(shuō)明“綠泥石殼”與礦石中的脈石礦物成因相同，為成礦晚期殘余礦漿直接沉淀結(jié)晶生成，非蛇紋石經(jīng)綠泥石化蝕變生成。證明礦床為晚期巖漿熔離式礦床。

薩爾托海；“綠泥石殼”；X-射線粉晶衍射；電子探針?lè)治?/p>

新疆薩爾托海鉻鐵礦為高鋁型豆莢狀鉻鐵礦，其成因一直存在爭(zhēng)議，一種認(rèn)為其為原始地幔巖高度熔融再造的產(chǎn)物[1-5]，一種認(rèn)為其為含礦熔漿通過(guò)結(jié)晶分異、巖漿熔離作用形成的巖漿礦床?王恒升，等.新疆塔城專區(qū)托里縣薩爾托海、達(dá)拉布特、坎土拜克超基性巖體鉻鐵礦研究報(bào)告，1962.?陳正，等.新疆塔城專區(qū)托里縣薩爾托海鉻鐵礦床初步研究報(bào)告，1963.?新疆地礦局地研所.新疆超基性巖與鉻鐵礦，1979.，通過(guò)對(duì)薩爾托海鉻鐵礦礦石及其特有的“綠泥石殼”研究，說(shuō)明其礦床成因。陳正教授于60年代稱薄殼狀綠泥石為“雞蛋殼”，系鉻尖晶石中的Al3+擴(kuò)散到蛇紋石中形成綠泥石，此觀點(diǎn)認(rèn)為橄欖石蝕變?yōu)樯呒y石，蛇紋石蝕變?yōu)榫G泥石形成“綠泥石殼”；另一種觀點(diǎn)認(rèn)為“綠泥石殼”為含礦巖漿生成鉻鐵礦后殘余熱液直接結(jié)晶生成[6-8]。本文通過(guò)鏡下鑒定、X-射線粉晶衍射、電子探針?lè)治龅染C合研究認(rèn)為“綠泥石殼”為殘余熱液直接結(jié)晶生成。

1　礦區(qū)地質(zhì)

薩爾托海超基性巖體出露于西準(zhǔn)噶爾華力西褶皺帶達(dá)拉布特復(fù)背斜核部南緣，巖體產(chǎn)出受NEE與NNE向壓性及張扭性構(gòu)造組成的木哈-薩爾復(fù)合斷裂控制(圖1)[7]。

圖1　薩爾托海鉻鐵礦區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1 Geological map of Sartohay chromitite deposits

區(qū)內(nèi)出露地層以古生代下石炭統(tǒng)為主，次為下二疊統(tǒng)。新生代、古近—新近紀(jì)零星出露，第四系分布廣泛。下石炭統(tǒng)自下而上分為：希貝庫(kù)拉斯組、包古圖組和太勒古拉組，下二疊統(tǒng)僅出露在阿克巴斯套以南，沿?cái)嗔殉书L(zhǎng)條狀分布，與下石炭統(tǒng)呈斷層接觸。區(qū)內(nèi)構(gòu)造以斷裂為主，褶皺次之。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，從酸性巖到超基性巖、深成到淺成脈巖均有出露。侵入時(shí)代屬華力西中期，以花崗巖為主，基性、超基性巖(包括輝石閃長(zhǎng)巖和輝長(zhǎng)巖)及中酸性脈巖次之。

2　礦床特征

薩爾托海巖體是達(dá)拉布特巖帶中最大的一個(gè)，賦存大型鉻鐵礦礦床，僅次于羅布莎鉻鐵礦礦床，居全國(guó)第二位。礦區(qū)包括26個(gè)礦群[6]，已發(fā)現(xiàn)大小礦體510多處，礦體產(chǎn)狀受巖體形態(tài)和巖體界面控制[9]。鉻礦體均產(chǎn)于含礦巖相帶內(nèi)，主要賦存于純橄巖-斜輝輝橄巖、純橄巖-二輝橄欖巖巖相帶內(nèi)，次為斜輝輝橄巖巖相帶(圖2)。巖體圍巖所涉地層由老到新為下石炭統(tǒng)包古圖組和泰勒古拉組。前者主要位于巖體之南，構(gòu)成巖體的下盤圍巖；后者主要位于巖體之北，構(gòu)成巖體的上盤圍巖。巖體和圍巖的接觸面與圍巖的層理具一定交角(10°~20°)，地層產(chǎn)狀較巖體產(chǎn)狀略陡，巖體與圍巖呈侵入接觸。圍巖除蛇紋石化，還可見綠泥石化(主要為葉綠泥石，交代蛇紋石生成)、碳酸鹽化、硅化、透輝石化等蝕變現(xiàn)象。以上蝕變除蛇紋石化在圍巖中普遍存在外，其余蝕變均為部分圍巖的蝕變現(xiàn)象。

薩爾托海超鎂鐵質(zhì)巖以斜輝輝橄巖為主，含少量純橄巖、斜輝橄欖巖及二輝橄欖巖，并見一定數(shù)量的滑石-碳酸鹽化超鎂鐵質(zhì)巖類。二輝橄欖巖在地表主要出露于巖體西段也格孜卡拉、13礦群南及1礦群以北地帶。薩爾托海超鎂鐵巖巖體中常伴有呈不規(guī)則狀或似脈狀產(chǎn)出的橄長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖、輝綠巖等，一般長(zhǎng)幾米至幾十米，寬幾十厘米至2 m，傾向多為NW或NNW向，與純橄巖巖體或礦體產(chǎn)狀一致。部分礦體與圍巖接觸界線清晰，部分礦體邊緣鉻鐵礦粒度變細(xì)，密度急劇變稀，與圍巖具明顯分界面，近礦圍巖中常見一些零散鉻鐵礦顆粒和小礦條、礦團(tuán)(圖3-a，b)。礦體與圍巖間常有一厚幾厘米至數(shù)十厘米的“綠泥石殼”，與圍巖界線明顯。

3　“綠泥石殼”成因分析

“綠泥石殼”產(chǎn)于礦體周圍，寬幾厘米至幾十厘米。按其詳細(xì)生成位置分析，多位于礦體轉(zhuǎn)彎、兩端及礦體與圍巖接觸面中，形狀極不規(guī)則，形態(tài)多與礦體形態(tài)相似，界限異常清楚(圖3-d)。

圖2　礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.2 Geological diagram of the mine area

3.1鏡下鑒定

鏡下觀察表明，“綠泥石殼”由淡斜綠泥石組成，呈鱗片狀及纖維狀集合體分布(圖3-c)，結(jié)晶粒徑很細(xì)，多為0.01~0.06 mm，部分顆粒間界限不清晰，表明其生成溫度很低。鉻鐵礦粒間透明礦物主要為淡斜綠泥石，少數(shù)樣品中可見少量透輝石及尖晶石等礦物(現(xiàn)將鉻鐵礦粒間分布的透明礦物統(tǒng)稱為“脈石礦物”)?！熬G泥石殼”的淡斜綠泥石與“脈石礦物”無(wú)明顯界線，從“綠泥石殼”往內(nèi)至“脈石礦物”淡斜綠泥石由垂直界面排列漸變?yōu)椴痪吲帕行?。值得一提的是部分圍巖樣品中可見葉綠泥石，交代蛇紋石生成，見異常干涉色，呈葉片狀集合體分布。從產(chǎn)狀上看，葉綠泥石常呈似脈狀和脈狀產(chǎn)出，在“綠泥石殼”邊界部位突然截止，未切穿“綠泥石殼”。

3.2 X-射線衍射分析

本文選取薩爾托海鉻鐵礦礦區(qū)6個(gè)礦群的20個(gè)樣品做X-射線粉晶衍射分析(表1)，其中圍巖(近礦圍巖)樣品5個(gè)，取自4個(gè)礦群，“綠泥石殼”樣品10個(gè)，覆蓋6個(gè)礦群，脈石礦物樣品5個(gè)，取自4個(gè)礦群。5、6號(hào)分析樣，7、8號(hào)分析樣和13、14號(hào)分析樣品均分別取自同一手標(biāo)本上的“綠泥石殼”和脈石礦物，二者空間上相鄰，呈漸變過(guò)渡；9、10、11號(hào)分析樣和17、18、19號(hào)分析樣分別取自同一手標(biāo)本，其“綠泥石殼”與近礦圍巖相互接觸，界限清晰(圖4)。儀器型號(hào)：布魯克D8 ADVANCE；Cu靶；電壓為40.0 kV；電流40.0 mA；波長(zhǎng)1.518 ?，步長(zhǎng)0.010°。

圖3　手標(biāo)本與薄片鏡下照片F(xiàn)ig.3 Hand specimens and thin section photo

表1　 X-射線衍射分析結(jié)果Table1 X-ray diffraction analysis results

在6個(gè)礦群20個(gè)樣品中，圍巖為利蛇紋石、斜纖蛇紋石，“綠泥石殼”均為淡斜綠泥石(本次研究中所用X-射線檢索庫(kù)中未收錄淡斜綠泥石，檢索結(jié)果為斜綠泥石，結(jié)合鏡下特征和電子探針?lè)治鼋Y(jié)果判斷為淡斜綠泥石)，部分“綠泥石殼”樣品中含少量符山石、透輝石和鈣鐵榴石，礦石中“脈石礦物”絕大部分為淡斜綠泥石，個(gè)別樣品中出現(xiàn)透輝石(表1)。

3.3電子探針?lè)治?/p>

從13礦群和24礦群中選取4個(gè)樣品，對(duì)同一樣品中的“綠泥石殼”和“脈石礦物”進(jìn)行電子探針?lè)治?圖5)，分析儀器型號(hào)：JXA8230；加速電壓15 kV；束流：1×10-8A；束斑：10 μm，修正方法：ZAF，分析結(jié)果見表2。

圖4　X-射線衍射圖Fig.4 X-ray diffraction patterns

圖5　“綠泥石殼”、“脈石礦物”背散射像Fig.5 The COMPO of“Chlorites shell”and gangue minerals

電子探針成分分析結(jié)果顯示(表2)，“綠泥石殼”主要由MgO、Al2O3和SiO2組成，其中，w(MgO)為34.28%~38.43%，平均36.54%，w(Al2O3)為14.51%~ 23.63%，平均18.46%，w(SiO2)為26.11%~33.00%，平均30.64%，另含少量FeO、CaO等。“脈石礦物”成分組成與“綠泥石殼”相同，主要由MgO、Al2O3和SiO2組成，其中w(MgO)為33.84%~38.03%，平均為35.84%，w(Al2O3)為 19.82%~23.63%，平均為21.40%，w(SiO2)為24.75%~29.58%，平均28.05%，另含少量FeO、CaO等。

表2　電子探針?lè)治鼋Y(jié)果Table 2 EPMAanalysis results　單位:%

4　討論

本區(qū)凡是晚期致密塊狀礦體周圍均有“綠泥石殼”出現(xiàn)，無(wú)礦地段卻未見“綠泥石殼”，充分說(shuō)明“綠泥石殼”與礦體具密切的成因關(guān)系。X-射線衍射分析結(jié)果表明，“綠泥石殼”與“脈石礦物”成分相同，均為淡斜綠泥石，圍巖或近礦圍巖中為蛇紋石。結(jié)合鏡下鑒定，“綠泥石殼”與近礦圍巖蛇紋石相互接觸但接觸處界限清晰，同時(shí)“綠泥石殼”中未見殘余蛇紋石，圍巖蛇紋石中未見淡斜綠泥石，說(shuō)明“綠泥石殼”并非由蛇紋石蝕變而成。分析樣品中所含少量符山石、方解石、菱鎂礦、水鎂石等，經(jīng)鏡下鑒定確認(rèn)，多相互共生，呈脈狀、團(tuán)塊狀集合體沿裂隙分布，推斷其由殘余礦液生成疊加于淡斜綠泥石之上，生成晚于淡斜綠泥石。對(duì)比探針?lè)治鼋Y(jié)果發(fā)現(xiàn)：同一樣品中，“綠泥石殼”與“脈石礦物”的分析結(jié)果基本相同，說(shuō)明二者為同一礦物。同一礦群不同樣品、不同礦群中，“綠泥石殼”與“脈石礦物”未見成分上的明顯變化，可推斷“綠泥石殼”與“脈石礦物”均形成于同一時(shí)期。值得一提的是，分析結(jié)果中FeO含量普遍偏低，最高2.25%，最低0.99%，平均1.6%，平均值低于斜綠泥石中FeO含量(1.8%~12.2%)，斜綠泥石中含F(xiàn)e極少的變種為淡斜綠泥石，電子探針?lè)治鼋Y(jié)果進(jìn)一步表明，“綠泥石殼”與“脈石礦物”相同，均為淡斜綠泥石，與衍射分析結(jié)果相符。

通過(guò)分析并結(jié)合前人研究成果可知[5-8]，薩爾托海鉻鐵礦礦床的形成是一系列巖漿分異作用形成不同成分熔漿結(jié)晶的結(jié)果，鉻鐵礦是巖漿演化晚期從殘余巖漿中熔離作用形成的，在成礦晚期形成致密塊狀鉻鐵礦礦體后，礦體內(nèi)的殘漿(含揮發(fā)分和鎂、鐵、鋁的鋁硅酸鹽)在區(qū)域壓應(yīng)力和殘漿中的內(nèi)力(揮發(fā)分)互相作用下，產(chǎn)生壓濾分異作用，從而形成了致密塊狀礦體周圍的“綠泥石殼”。

5　結(jié)論

(1)“綠泥石殼”與圍巖相互接觸，界限清晰，與礦石中的“脈石礦物”互相過(guò)渡。

(2)圍巖由蛇紋石構(gòu)成，其中含少量葉綠泥石，由蛇紋石蝕變形成[7]。

(3)“綠泥石殼”與“脈石礦物”成分相同，均為淡斜綠泥石，其中，未見橄欖石或蛇紋石殘留。

通過(guò)以上分析結(jié)果可知，礦石中的“脈石礦物”及“綠泥石殼”均由成礦晚期的殘余礦液直接沉淀結(jié)晶形成，并非是橄欖石蝕變?yōu)樯呒y石，又由蛇紋石轉(zhuǎn)變?yōu)榫G泥石的產(chǎn)物。

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TheResearch about“Chloritesshell”of Sartohay ChromitiesDeposits,Xinjiang

Yang Nian,Deng Songliang,Kuang Shouying,Yue Yunhui,Meng Qingpeng
(Xinjiang Mineral Experiment Research Institute,Urumqi,Xinjiang,830000,China)

The genesis of Sartohay chromities deposits is always controversial,by studying the“Chlorites shell”known the genesis of the mineral deposits.In this paper,by using optiacal microscopy,X-ray diffraction(XRD)and electron probe microanalysis(EPMA),the results showed that the mining area of surrounding rock is serpentine,“Chlorites shell”and gangue minerals in the ore had transition relationship in space,they also both have the same mineral composition,is leuchtenbergite.No leuchtenbergite in surrounding rock of serpentine,“Chlorites shell”also didn’t see in serpentine residues,it’s proving that“Chlorites shell”and gangue minerals in the ore have the same genesis.They are metallogenic late residual pulp precipitation crystallization generated directly,not by hauling the chloritization alteration effect generated. The deposit is a late magmatic mineral liquation deposit.

Sartohay；“Chlorites shell”；X-ray diffraction；EPMA

1000-8845(2016)03-375-07

P618.3

A

項(xiàng)目資助:國(guó)土資源部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目（201211043）資助

2015-02-26;

2015-11-17;作者E-mail:18109913121@163.com

楊念（1987-），女，湖北潛江人，碩士，2010年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)專業(yè)