蛇綠巖中識別出不同類型的方輝橄欖巖及其巖相分帶
——來自丁青蛇綠巖專項(xiàng)地質(zhì)調(diào)查的證據(jù)*

李觀龍 劉飛, 2 楊經(jīng)綏, 2, ** 穆小平 張承杰 薄容眾 章奇志

蛇綠巖代表了洋殼和上地幔的殘片，是一套超鎂鐵至酸性巖的時(shí)空組合，從下往上一般包括地幔橄欖巖、堆晶雜巖、席狀巖墻群、枕狀熔巖及上覆的海相沉積蓋層(Dewey and Bird, 1971; Coleman, 1977; Nicolas,1989; Dilek and Furnes, 2011)。自20世紀(jì)70年代，我國地質(zhì)工作者陸續(xù)發(fā)現(xiàn)并厘定了許多蛇綠巖(劉飛等, 2020a)，這些蛇綠巖主要分布在我國西部、西南部和北部，顯生宙和前寒武系蛇綠巖均有發(fā)育。已發(fā)現(xiàn)蛇綠巖主要由地幔橄欖巖組成，地幔橄欖巖的出露面積占巖體總面積的90%以上，而洋殼端元出露較少(楊經(jīng)綏等, 2011a; 徐向珍等, 2008; 連東洋等, 2014; 熊發(fā)揮等, 2016; 董玉飛等, 2019; 盧雨瀟等, 2019; 王成等, 2019)。近年來在地幔橄欖巖中發(fā)現(xiàn)了大量的超高壓、強(qiáng)還原的異常礦物組合(Yangetal., 2007, 2015; 徐向珍等, 2008; 楊經(jīng)綏等, 2011b; Dasetal., 2015; Tianetal., 2015; Huangetal., 2015; Lianetal., 2017; Wuetal., 2017; Xiongetal., 2017, 2018; 楊經(jīng)綏, 2020; 劉飛等, 2020b)，厘定出熔體巖石反應(yīng)、熔體混合和交代作用等一系列物理化學(xué)過程(Kelemenetal., 1990; Arai and Yurimoto, 1994; Zhou and Robinson, 1994, 1997; Zhou, 1995)。這些成果對研究地球深部物質(zhì)組成、殼-幔相互作用和鉻鐵礦成因具有重要的科學(xué)與現(xiàn)實(shí)意義。地幔橄欖巖作為蛇綠巖的主要組成、地幔物質(zhì)循環(huán)的重要載體和關(guān)鍵性礦產(chǎn)資源鉻鐵礦的成礦物質(zhì)來源與圍巖，有必要對其開展詳細(xì)的野外調(diào)查與成因研究。

野外地質(zhì)調(diào)查與填圖是開展一切地質(zhì)工作的先導(dǎo)，也可以為蛇綠巖與鉻鐵礦的成因研究提供詳實(shí)的第一手資料。自20世紀(jì)60年代，大量的填圖實(shí)踐和找礦工作發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的橄欖巖分類已經(jīng)無法滿足我國的鉻鐵礦找礦需求。為了提高鉻鐵礦找礦效率和實(shí)現(xiàn)找礦突破，我國地質(zhì)工作者根據(jù)橄欖巖中輝石含量的不同，對其進(jìn)行了進(jìn)一步的分類，包括純橄巖、斜輝輝橄巖、斜輝橄欖巖等巖石類型。這種橄欖巖的劃分方案在我國近幾十年的鉻鐵礦找礦工作中發(fā)揮了重要的作用。作者團(tuán)隊(duì)在長期的野外地質(zhì)調(diào)查與蛇綠巖成因研究工作中發(fā)現(xiàn)地幔橄欖巖的礦物組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和地球化學(xué)特征等遠(yuǎn)比想象的更加復(fù)雜。因此，為了滿足現(xiàn)階段橄欖巖成因研究和鉻鐵礦找礦需求，基于研究區(qū)地幔橄欖巖野外巖相學(xué)特征，綜合最新的實(shí)驗(yàn)研究成果，初步將丁青蛇綠巖中的方輝橄欖巖劃分為5種類型，從而將其應(yīng)用到專項(xiàng)地質(zhì)填圖和鉻鐵礦找礦工作中，并取得了很好的成果。

1 丁青蛇綠巖地質(zhì)背景

班公湖-怒江縫合帶與雅魯藏布江縫合帶并稱為青藏高原兩條著名的縫合帶，代表了中特提斯洋和新特提斯洋就位于大陸造山帶內(nèi)的大洋巖石圈殘片。丁青蛇綠巖位于班公湖-怒江縫合帶東段(圖1a)，由東、西兩個(gè)巖體組成，是該縫合帶中最大的蛇綠巖體。東巖體呈細(xì)長的條帶狀，出露面積約400km2；西巖體呈透鏡狀，約150km2(圖1b, c)。丁青蛇綠巖包括洋殼和地幔兩個(gè)端元，洋殼有硅質(zhì)巖、枕狀熔巖、斜長花崗巖、輝綠巖、輝長巖和輝石巖，地幔部分主要由方輝橄欖巖、純橄欖巖和鉻鐵礦組成。地幔橄欖巖為丁青蛇綠巖的主要組成，出露面積約占巖體總面積的90%。巖體北側(cè)為中侏羅統(tǒng)德極國組地層，南側(cè)為上白堊統(tǒng)競柱山組地層，均為構(gòu)造接觸關(guān)系(李觀龍, 2019; 劉飛等, 2021)。自20世紀(jì)80年代，前人對丁青蛇綠巖開展了一系列地球化學(xué)、年代學(xué)和古生物學(xué)等研究工作。丁青蛇綠巖東巖體中的基性侵入巖顯示出弧前環(huán)境地球化學(xué)特征(張旗和楊瑞英, 1985, 1987; 劉文斌等, 2002)，年齡為178～186.5Ma，而宗白蛇綠混雜巖中的基性巖巖塊顯示出MORB、OIB(鄒光富, 1993; 韋振權(quán)等, 2007; Wangetal., 2016; 薄容眾等, 2019)和大陸邊緣裂谷的地球化學(xué)特征(Wangetal., 2016)，年齡分別為114.2±1.3Ma、198.7±3.8Ma和164.3±2.6Ma(Wangetal., 2016)。古生物的證據(jù)顯示丁青蛇綠巖東巖體中的放射蟲硅質(zhì)巖形成于晚三疊世，而西巖體中的放射蟲硅質(zhì)巖形成于早侏羅世(李紅生, 1988; 王玉凈等, 2002)。通過對輝長質(zhì)碎斑糜棱巖塊進(jìn)行40Ar-39Ar快中子活化法獲得的糜棱巖基質(zhì)普通輝石坪年齡為197.3±3.3Ma(早侏羅世)，認(rèn)為代表了丁青蛇綠巖就位的時(shí)間(游再平, 1997)。20世紀(jì)60年代，四川省地質(zhì)局108地質(zhì)隊(duì)采用搜山找礦的方法對丁青蛇綠巖開展了針對鉻鐵礦找礦的工作。在此基礎(chǔ)上，中國冶金地質(zhì)總局第二地質(zhì)勘查院圍繞丁青蛇綠巖開展了詳細(xì)的地質(zhì)調(diào)查，初步查明了丁青蛇綠巖中純橄巖和方輝橄欖巖的野外產(chǎn)出特征，圈定了四個(gè)鉻鐵礦找礦靶區(qū)。

圖1 青藏高原超基性巖分布圖及丁青蛇綠巖地質(zhì)簡圖

2 丁青蛇綠巖中地幔橄欖巖的野外產(chǎn)出與類型

2.1 丁青蛇綠巖中地幔橄欖巖的野外產(chǎn)出

丁青蛇綠巖體主體為地幔橄欖巖，包括方輝橄欖巖和純橄欖巖，以方輝橄欖巖為主。根據(jù)野外產(chǎn)出，純橄欖巖分為條帶狀或透鏡狀、薄殼狀和團(tuán)塊狀純橄欖巖三種類型(圖2a-c)。以條帶狀或透鏡狀純橄欖巖為主，少量的薄殼狀和團(tuán)塊狀純橄欖巖。條帶狀純橄欖巖規(guī)模數(shù)厘米到數(shù)百米不等，與外圍方輝橄欖巖為直接接觸關(guān)系，純橄欖巖條帶走向北西或北西西向，與巖體走向一致(圖2a)。這種純橄欖巖中很少有鉻鐵礦礦體出露，少數(shù)富礦純橄欖巖中礦體規(guī)模相對較小，且鉻鐵礦中鉻尖晶石的Cr#值較高(78.25～85.94)。薄殼狀純橄欖巖一般規(guī)模較小，數(shù)十厘米到數(shù)十米不等，與鉻鐵礦礦點(diǎn)相伴產(chǎn)出，為鉻鐵礦石的直接圍巖，與外圍方輝橄欖巖為直接接觸關(guān)系(圖2b)。團(tuán)塊狀純橄欖巖一般規(guī)模較小，幾厘米到數(shù)米不等，呈不規(guī)則團(tuán)塊狀，與方輝橄欖巖為直接接觸關(guān)系，局部可見過渡接觸關(guān)系(圖2c)。

圖2 不同類型地幔橄欖巖的野外露頭照片

2.2 丁青蛇綠巖中五種方輝橄欖巖的巖石學(xué)特征

根據(jù)丁青蛇綠巖中方輝橄欖巖的礦物組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征，將其劃分為5種不同的類型。根據(jù)每種類型方輝橄欖巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征，初步命名為塊狀、斑雜狀、輝石定向狀、球粒狀和糜棱巖化方輝橄欖巖。

塊狀方輝橄欖巖 丁青蛇綠巖中方輝橄欖巖的主要類型。塊狀構(gòu)造(圖2d)，巖石中斜方輝石含量10%～15%，輝石粒度較小，平均約2mm，多呈單顆粒產(chǎn)出，均勻分布于巖石中(圖3a)。橄欖石基本都已經(jīng)發(fā)生蛇紋石化，鉻尖晶石呈他形粒狀產(chǎn)出，含量約1%，粒徑平均約0.5mm。

圖3 不同類型方輝橄欖巖的顯微照片

斑雜狀方輝橄欖巖 丁青蛇綠巖中方輝橄欖巖的主要類型。斑雜狀構(gòu)造(圖2e)，巖石中輝石含量15%～40%，輝石粒度較粗，平均約3.5mm，多呈礦物集合體，不均勻分布于巖石中(圖3b)，斜方輝石常發(fā)育變形紋、變形帶和橄欖石的塑性擠入結(jié)構(gòu)(圖3f)。橄欖石基本都已經(jīng)發(fā)生蛇紋石化，鉻尖晶石呈他形-半自形粒狀產(chǎn)出，含量約1%，粒徑平均約1mm。

輝石定向狀方輝橄欖巖 在丁青蛇綠巖中出露面積較少，主要見于東巖體東段拉拉卡測區(qū)。輝石定向結(jié)構(gòu)(圖2f)，巖石中輝石含量10%～16%，輝石粒度較小，平均約2mm，呈單顆粒產(chǎn)出，定向分布于巖石中(圖3c)。橄欖石基本都已經(jīng)發(fā)生蛇紋石化，鉻尖晶石呈他形粒狀產(chǎn)出，含量約1%，粒徑平均約0.8mm。斑雜狀和輝石定向狀方輝橄欖巖呈現(xiàn)出截然的接觸界面(圖2i)。

球粒狀方輝橄欖巖 極少見于丁青蛇綠巖中，主要分布于大型侵入體附近。具球粒狀構(gòu)造(圖2g)，巖石中輝石含量平均約25%，輝石粒度較粗，平均約120mm，多呈單顆粒產(chǎn)出，輝石內(nèi)部發(fā)育大量的橄欖石礦物包裹體(3d)。球粒外部的橄欖石大多均已經(jīng)發(fā)生蛇紋石化，鉻尖晶石呈半自形-自形粒狀產(chǎn)出，含量約3%～5%，粒徑平均約0.1mm。

糜棱巖化方輝橄欖巖 呈條帶狀分布在巖體南緣。具糜棱結(jié)構(gòu)(圖2h)，主要由碎斑和碎基組成，碎斑主要為斜方輝石，含量10%～15%，粒度較小，平均約1.2mm，碎基主要由蛇紋石組成(圖3e)。

3 五種類型方輝橄欖巖的巖相分帶

3.1 首次在蛇綠巖地幔橄欖巖中識別出一種新的巖相分帶

為查明丁青蛇綠巖拉拉卡測區(qū)五種不同類型方輝橄欖巖的野外產(chǎn)出特征，項(xiàng)目組在180km2的區(qū)域內(nèi)垂直構(gòu)造線方向(30°)布置了12條填圖路線，并將方輝橄欖巖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和輝石含量作為主要描述內(nèi)容，展開了1:5萬專項(xiàng)地質(zhì)填圖。

填圖結(jié)果顯示五種不同構(gòu)造類型的方輝橄欖巖在區(qū)域上存在明顯的南北向巖相分帶，且表現(xiàn)出南北對稱的特征。巖體中部為呈條帶狀產(chǎn)出的塊狀方輝橄欖巖，巖相帶走向與巖體走向基本一致，寬度600～2500m不等，平均寬約1800m。塊狀方輝橄欖巖巖相帶邊部或內(nèi)部發(fā)育少量呈透鏡狀的輝石定向狀方輝橄欖巖巖相帶，長軸走向與巖體走向基本一致，寬度數(shù)十米到1300m，長度可達(dá)2.5km。塊狀方輝橄欖巖巖相帶兩側(cè)對稱出露斑雜狀方輝橄欖巖巖相帶，走向與巖體走向基本一致，寬度數(shù)百米到幾千米不等，平均寬約2km。極少量的球粒狀方輝橄欖巖分布在基性侵入巖內(nèi)部或者邊部，規(guī)模一般較小，幾米到數(shù)十米。糜棱巖化方輝橄欖巖巖相帶呈條帶狀出露于測區(qū)橄欖巖巖塊南緣，巖相帶走向基本與巖體走向一致，寬度數(shù)十米到數(shù)百米(圖4)。塊狀與斑雜狀方輝橄欖巖、塊狀與輝石定向狀方輝橄欖巖和斑雜狀與糜棱巖化方輝橄欖巖均為漸變的接觸關(guān)系，而球粒狀方輝橄欖巖與塊狀方輝橄欖巖根據(jù)野外產(chǎn)出特征初步判斷為侵入接觸關(guān)系。

圖4 拉拉卡測區(qū)1:5萬地質(zhì)圖和剖面圖

與傳統(tǒng)的橄欖巖分類方法相比，對方輝橄欖巖的精細(xì)化分類與巖相分帶有益于進(jìn)一步查明不同類型地幔橄欖巖的成因及其與鉻鐵礦的內(nèi)在聯(lián)系。

3.2 不同類型方輝橄欖巖在剖面中的產(chǎn)出特征

為了進(jìn)一步查明這幾種類型方輝橄欖巖在剖面中的產(chǎn)出特征，項(xiàng)目組選擇了一條橄欖巖類型較齊全、露頭較好的路線進(jìn)行了實(shí)測剖面。該剖面A-A′走向205°，長8km，南北兩側(cè)與地層為構(gòu)造接觸關(guān)系。北側(cè)地幔橄欖巖向北逆沖于德極國組地層之上，南側(cè)羅冬巖群向北逆沖于地幔橄欖巖之上。剖面從北向南將地幔橄欖巖總體分為六個(gè)巖相帶，依次為斑雜狀方輝橄欖巖、輝石定向狀方輝橄欖巖、塊狀方輝橄欖巖、輝石定向狀方輝橄欖巖、斑雜狀方輝橄欖巖和糜棱巖化方輝橄欖巖(圖4)。實(shí)測剖面劃分的巖相帶及其范圍與填圖成果基本一致，進(jìn)一步印證了丁青蛇綠巖中地幔橄欖巖巖相分帶的存在。

4 分析方法及結(jié)果

野外填圖期間，系統(tǒng)采集了不同類型方輝橄欖巖的巖石樣品。回到實(shí)驗(yàn)室后對每塊實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行了清洗、拍照并選擇代表性的區(qū)域磨制光薄片，進(jìn)而在顯微鏡下開展細(xì)致的巖相描述和探針分析等工作。電子探針成分分析是在東華理工大學(xué)核資源與環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，儀器為日本電子公司JXA8100、能譜儀IncaEnergy型探針，探針束流20nA，加速電壓150kV，電子束斑5μm。

對丁青蛇綠巖拉拉卡測區(qū)塊狀、斑雜狀、輝石定向狀和球粒狀方輝橄欖巖四種方輝橄欖巖中的鉻尖晶石、橄欖石和斜方輝石開展了系統(tǒng)的電子探針成分研究。

4.1 鉻尖晶石

鉻尖晶石在這五種類型方輝橄欖巖中普遍存在，呈他形粒狀或蠕蟲狀產(chǎn)出，含量較低，平均約1%，部分鉻尖晶石邊部發(fā)生磁鐵礦化。本次工作分析了不同類型方輝橄欖巖中63個(gè)鉻尖晶石礦物化學(xué)成分，其中塊狀方輝橄欖巖13個(gè)點(diǎn)，斑雜狀方輝橄欖巖19個(gè)點(diǎn)，輝石定向狀方輝橄欖巖12個(gè)點(diǎn)，球粒狀方輝橄欖巖19個(gè)點(diǎn)，詳細(xì)數(shù)據(jù)見表1。

表1 丁青蛇綠巖中不同類型方輝橄欖巖中鉻尖晶石的礦物化學(xué)數(shù)據(jù)(wt%)

續(xù)表1

不同類型方輝橄欖巖中的鉻尖晶石具有不同礦物化學(xué)特征。其中塊狀方輝橄欖巖中鉻尖晶石的Cr2O3為50.47%～53.54%，平均值為51.93%；Al2O3為15.73%～17.76%，平均值為16.98%，TiO2為0～0.07%，平均值為0.03%；MnO為0.30%～0.40%，平均值為0.36%；NiO為0～0.10%，平均值為0.04%；Cr#變化在65.59～69.37范圍內(nèi)，平均值為67.23。斑雜狀方輝橄欖巖中鉻尖晶石的Cr2O3為42.03%～48.18%，平均值為45.25%；Al2O3為23.14%～28.32%，平均值為25.11%；TiO2為0～0.17%，平均值為0.05%；MnO為0.22%～0.35%，平均值為0.29%；NiO為0～0.13%，平均值為0.07%；Cr#變化在49.99～57.86范圍內(nèi)，平均值為54.74。輝石定向狀方輝橄欖巖中鉻尖晶石的Cr2O3為55.55%～60.91%，平均值為59.07%；Al2O3為7.04%～12.30%，平均值為9.25%；TiO2為0～0.07%，平均值為0.03%；MnO為0.31%～0.43%，平均值為0.38%；NiO為0～0.09%，平均值為0.03%；Cr#變化在75.19～85.24范圍內(nèi)，平均值為81.14。球粒狀方輝橄欖巖中鉻尖晶石的Cr2O3為42.30%～55.97%，平均值為48.40%；Al2O3為9.36%～20.84%，平均值為14.99%；TiO2為0.09%～0.21%，平均值為0.14%；MnO為0.33%～0.53%，平均值為0.38%；NiO為0.02%～0.13%，平均值為0.09%；Cr#變化在57.66～80.04范圍內(nèi)，平均值為68.54。

斑雜狀方輝橄欖巖-塊狀方輝橄欖巖-輝石定向狀方輝橄欖巖中鉻尖晶石的Cr#值逐漸升高，輝石定向狀方輝橄欖巖和塊狀方輝橄欖巖落在弧前地幔橄欖巖區(qū)域，而斑雜狀方輝橄欖巖則落在弧前和深海地幔橄欖巖的重疊區(qū)域(圖5)。鉻尖晶石的Cr#值與Mg#呈負(fù)相關(guān)性，與阿爾卑斯性超鎂鐵質(zhì)巖特征相似，即Cr#值隨Mg#值升高而降低。

圖5 不同類型方輝橄欖巖中鉻尖晶石礦物化學(xué)圖解

4.2 橄欖石

橄欖石是方輝橄欖巖主要組成，呈他形粒狀產(chǎn)出，含量較高，約60%～90%，發(fā)生了不同程度蛇紋石化。共分析了不同類型方輝橄欖巖中61個(gè)橄欖石的礦物化學(xué)成分，其中塊狀方輝橄欖巖15個(gè)點(diǎn)，斑雜狀方輝橄欖巖22個(gè)點(diǎn)，輝石定向狀方輝橄欖巖11個(gè)點(diǎn)，球粒狀方輝橄欖巖13個(gè)點(diǎn)，詳細(xì)數(shù)據(jù)見表2。

表2 丁青蛇綠巖中不同類型方輝橄欖巖中橄欖石的礦物化學(xué)數(shù)據(jù)(wt%)

續(xù)表2

塊狀方輝橄欖巖中橄欖石的Fo為90.86～91.61，平均值為91.28；MnO為0.07%～0.16%，平均值為0.12%；NiO為0.29%～0.44%，平均值為0.39%。斑雜狀方輝橄欖巖中橄欖石的Fo為90.90～92.56，平均值為91.70；MnO為0.08%～0.14%，平均值為0.11%；NiO為0.26%～0.49%，平均值為0.40%。輝石定向狀方輝橄欖巖中橄欖石的Fo為91.57～92.46，平均值為92.01；MnO為0.07%～0.15%，平均值為0.11%；NiO為0.28%～0.44%，平均值為0.36%。球粒狀方輝橄欖巖中橄欖石的Fo為86.43～87.05，平均值為86.78；MnO為0.16%～0.23%，平均值為0.19%；NiO為0.27%～0.37%，平均值為0.32%。球粒狀方輝橄欖巖中橄欖石的Fo值分布在86.43～87.05，指示巖漿成因。而其它三種類型方輝橄欖巖主要落在弧前地幔橄欖巖區(qū)域，少量落在深海地幔橄欖巖區(qū)域(圖6)。

圖6 不同類型方輝橄欖巖中橄欖石礦物化學(xué)圖解

4.3 斜方輝石

斜方輝石是方輝橄欖巖主要組成礦物，呈他形-半自形狀粒狀產(chǎn)出，含量變化較大，約10%～40%。對不同類型方輝橄欖巖中46個(gè)斜方輝石進(jìn)行了礦物化學(xué)成分分析，其中塊狀方輝橄欖巖14個(gè)點(diǎn)，斑雜狀方輝橄欖巖12個(gè)點(diǎn)，輝石定向狀方輝橄欖巖6個(gè)點(diǎn)，球粒狀方輝橄欖巖14個(gè)點(diǎn)，詳細(xì)數(shù)據(jù)見表3。

表3 丁青蛇綠巖中不同類型方輝橄欖巖中斜方輝石的礦物化學(xué)數(shù)據(jù)(wt%)

塊狀方輝橄欖巖中斜方輝石的En為89.70～90.12，平均值為89.87，為頑火輝石；Cr2O3為0.47%～0.69%，平均值為0.56%；Al2O3為1.06%～1.28%，平均值為1.18%。斑雜狀方輝橄欖巖中斜方輝石的En為88.16～91.41，平均值為90.42，為頑火輝石；Cr2O3為0.62%～1.21%，平均值為0.87%；Al2O3為1.67%～2.38%，平均值為2.04%。輝石定向狀方輝橄欖巖中斜方輝石的En為89.03～91.68，平均值為90.83%，為頑火輝石；Cr2O3為0.31%～0.47%，平均值為0.39%；Al2O3為0.42%～0.77%，平均值為20.60%。球粒狀方輝橄欖巖中斜方輝石的En為84.66～85.78，為古銅輝石，平均值為85.20%；Cr2O3為0.34%～0.43%，平均值為0.39%；Al2O3為0.73%～0.94%，平均值為0.84%。斜方輝石中的Al2O3含量可作為部分熔融程度的標(biāo)志，Al2O3含量越低，表明其熔融程度也越大。球粒狀方輝橄欖巖中斜方輝石的Mg#值分布在87～88之間，指示巖漿成因。輝石定向狀方輝橄欖巖和塊狀方輝橄欖巖落在弧前地幔橄欖巖區(qū)域，而斑雜狀方輝橄欖巖落在深海和弧前地幔橄欖巖的重疊區(qū)域(圖7)。

圖7 不同類型方輝橄欖巖中斜方輝石礦物化學(xué)圖解

4.4 A-A′礦物化學(xué)剖面

在拉拉卡測區(qū)A-A′巖相剖面的基礎(chǔ)上，對該剖面進(jìn)行了系統(tǒng)的取樣。從南往北平均間隔約200m設(shè)置一個(gè)采樣點(diǎn)，每個(gè)采樣點(diǎn)采集三塊較為新鮮的方輝橄欖巖樣品，總共采集了84塊樣品。對每一個(gè)樣品磨制了顯微鏡薄片，并對每一個(gè)薄片中的鉻尖晶石進(jìn)行了電子探針礦物化學(xué)分析。每一個(gè)采樣點(diǎn)獲得5組鉻尖晶石的礦物化學(xué)數(shù)據(jù)，總共140組數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)略)，計(jì)算求得每個(gè)采樣點(diǎn)方輝橄欖巖中鉻尖晶石的Cr#值的平均值，并繪制與地幔橄欖巖剖面(A-A′)對應(yīng)的鉻尖晶石礦物化學(xué)Cr#剖面圖(圖8)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)該剖面中方輝橄欖巖中的鉻尖晶石的Cr#值變化范圍較大，分布在49.07～83.45。A-A′的礦物化學(xué)剖面中方輝橄欖巖中鉻尖晶石的Cr#值在空間上呈現(xiàn)中間高兩側(cè)低的對稱分帶特征，與巖相剖面分帶位置基本一致，該結(jié)果也證實(shí)了丁青蛇綠巖中方輝橄欖巖相分帶的存在。

圖8 拉拉卡測區(qū)剖面(A-A′)方輝橄欖巖中鉻尖晶石的礦物化學(xué)(Cr#)剖面

5 討論

5.1 五種類型方輝橄欖巖巖相學(xué)和礦物化學(xué)特征及其與鉻鐵礦的聯(lián)系

塊狀方輝橄欖巖及其巖相帶 塊狀方輝橄欖巖最典型的特征就是塊狀構(gòu)造；主要礦物包括橄欖石和斜方輝石，斜方輝石含量約10%～15%，礦物粒度較細(xì)，平均約2mm；其中尖晶石的Cr#值變化在65.59～69.37范圍內(nèi)，平均值為67.23。塊狀方輝橄欖巖巖相帶主要分布在巖體中部，呈條帶狀產(chǎn)出，巖相帶走向與巖體走向基本一致，寬度600～2500m不等，平均寬約1800m。

斑雜狀方輝橄欖巖及其巖相帶 斑雜狀構(gòu)造是其主要的識別標(biāo)志；主要礦物包括橄欖石和斜方輝石，斜方輝石的含量約15%～40%，輝石粒度較粗，平均約3.5mm，多呈礦物集合體，斜方輝石常發(fā)育變形紋、變形帶和橄欖石的塑性擠入結(jié)構(gòu)；Cr#變化在49.99～57.86范圍內(nèi)，平均值為54.74。斑雜狀方輝橄欖巖巖相帶呈條帶狀對稱分布在塊狀方輝橄欖巖巖相帶兩側(cè)，走向與巖體走向基本一致，寬度數(shù)百米到幾千米不等，平均寬約2000m。

輝石定向狀方輝橄欖巖及其巖相帶 巖石中柱狀的輝石定向排列是其最典型的特征；主要礦物包括橄欖石和斜方輝石，斜方輝石含量約10%～15%，礦物粒度較細(xì)，平均約2mm；尖晶石的Cr#變化在75.19～85.24范圍內(nèi)，平均值為81.14。輝石定向狀方輝橄欖巖巖相帶呈透鏡狀分布在塊狀方輝橄欖巖巖相帶內(nèi)部或者邊部，長軸走向與巖體走向基本一致，寬度數(shù)十米到1300m。長度可達(dá)2500m。

球粒狀方輝橄欖巖及其巖相帶 球粒狀的輝石是其最主要的識別標(biāo)志；主要礦物包括橄欖石和斜方輝石，斜方輝石平均含量約25%；尖晶石的Cr#變化在57.66～80.04范圍內(nèi)，平均值為68.54，橄欖石的Fo為86.43～87.05，平均值為86.78，輝石的En為84.66～85.78，為古銅輝石。球粒狀方輝橄欖巖分布在基性侵入巖內(nèi)部或者邊部，規(guī)模一般較小，幾米到數(shù)十米。

糜棱巖化方輝橄欖巖及其巖相帶 糜棱巖化方輝橄欖巖呈條帶狀分布在巖體南緣。具糜棱結(jié)構(gòu)，主要由碎斑和碎基組成，碎斑主要為斜方輝石，含量10%～15%，粒度較小，平均約1.2mm，碎基主要由蛇紋石組成。

目前我們已在丁青蛇綠巖拉拉卡測區(qū)厘定了鉻鐵礦礦點(diǎn)或礦化點(diǎn)20余處，其中以高鉻型鉻鐵礦(Cr#值>60)為主，此外還有一處低鉻型鉻鐵礦礦化點(diǎn)(Cr#<20)。高鉻型鉻鐵礦主要賦存在斑雜狀方輝橄欖巖巖相帶中，而低鉻型鉻鐵礦主要賦存在塊狀方輝橄欖巖巖相帶中。對比兩種類型礦石發(fā)現(xiàn)，高鉻型鉻鐵礦的圍巖純橄巖呈薄殼狀產(chǎn)出，規(guī)模較小，礦石和純橄巖中鉻尖晶石的Cr#值均高于方輝橄欖巖中的鉻尖晶石，并且礦石中產(chǎn)出大量的含水礦物包裹體角閃石。低鉻型鉻鐵礦的圍巖純橄巖呈條帶狀產(chǎn)出，規(guī)模較大，礦石和純橄巖中鉻尖晶石的Cr#值均低于方輝橄欖巖中的鉻尖晶石，礦石中并未發(fā)現(xiàn)含水礦物包裹體。綜上所述，高鉻和低鉻型鉻鐵礦產(chǎn)出在不同的方輝橄欖巖巖相帶，并且礦物化學(xué)和包裹體等特征存在顯著的差異，指示了不同成因。這為我們深入研究不同類型鉻鐵礦成因、識別鉻鐵礦找礦標(biāo)志和尋找大型鉻鐵礦礦床提供了新的思路與方向。

5.2 不同類型方輝橄欖巖形成的構(gòu)造背景

地幔橄欖巖中尖晶石的Cr#值是地幔巖熔融程度、源區(qū)虧損程度以及結(jié)晶壓力的靈敏指示劑，經(jīng)歷較高程度部分熔融和萃取的尖晶石具有較高的Cr#值。Dick and Bullen (1984)根據(jù)鉻尖晶石的成分將阿爾卑斯型地幔橄欖巖分為三種類型。Ⅰ型：鉻尖晶石的Cr#<60；Ⅲ型：鉻尖晶石的Cr#>60；Ⅱ型：為一種過渡類型，鉻尖晶石的Cr#包含Ⅰ型和Ⅲ型地幔橄欖巖中的鉻尖晶石。其中Ⅰ型地幔橄欖巖可能反映了洋中脊大洋巖石圈的環(huán)境，相當(dāng)于深海橄欖巖，其部分熔融程度較低；Ⅲ型地幔橄欖巖，形成于島弧環(huán)境，經(jīng)歷了較高程度的部分熔融；Ⅱ型地幔橄欖巖，則反映了復(fù)合來源的特征。

鉻尖晶石、橄欖石和斜方輝石的礦物化學(xué)圖解中輝石定向狀和塊狀方輝橄欖巖落在弧前地幔橄欖巖區(qū)域，而斑雜狀方輝橄欖巖則落在深海和弧前地幔橄欖巖的重疊區(qū)域。從尖晶石的成分圖解顯示這幾種不同類型的方輝橄欖巖經(jīng)歷了約23%～43%的部分熔融(圖9)。

圖9 不同類型方輝橄欖巖中橄欖石Fo-鉻尖晶石Cr#圖解

6 結(jié)論

(1)基于方輝橄欖巖中礦物組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造等特征，在丁青蛇綠巖識別出塊狀、斑雜狀、輝石定向狀、球粒狀和糜棱巖化五種類型的方輝橄欖巖，并首次發(fā)現(xiàn)這些不同類型的方輝橄欖巖在區(qū)域上存在顯著的巖相分帶特征。

(2)厘定出五種方輝橄欖巖及其巖相分帶的基礎(chǔ)上，對其每一種類型方輝橄欖巖的巖相學(xué)和礦物化學(xué)等特征進(jìn)行了歸納總結(jié)，并結(jié)合鉻鐵礦研究成果，初步建立不同類型方輝橄欖巖野外與礦物化學(xué)識別標(biāo)志。

(3)不同類型方輝橄欖巖的礦物化學(xué)數(shù)據(jù)顯示，它們經(jīng)歷了23%～43%中高度部分熔融，塊狀和輝石定向狀方輝橄欖巖的礦物化學(xué)數(shù)據(jù)均落在弧前地幔橄欖巖環(huán)境，斑雜狀方輝橄欖巖落在深海和弧前地幔橄欖巖的重疊區(qū)域，而球粒狀方輝橄欖巖的結(jié)構(gòu)與礦物化學(xué)特征指示巖漿成因，糜棱巖化方輝橄欖巖則為巖塊構(gòu)造侵位的產(chǎn)物。

致謝感謝中國地質(zhì)大學(xué)(北京)羅照華教授、西藏礦業(yè)公司教授級高工巴登珠、西藏自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第六地質(zhì)大隊(duì)次羅、楊江蘇、李術(shù)江工程師和中國冶金地質(zhì)總局第二地質(zhì)勘查院郭騰飛工程師在野外工作中給予有益的啟發(fā)、建議與幫助。感謝中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所戚學(xué)祥研究員和南京大學(xué)連東洋副教授在論文審稿過程中給予的指導(dǎo)和寶貴意見。