曹積飛,孟廣路,張晶,王斌,李寶強(qiáng),計(jì)文化,范堡城,李慧英
(西安地質(zhì)調(diào)查中心,陜西 西安 710054)
阿富汗喀布爾超鎂鐵巖型鉻鐵礦成礦條件與找礦潛力探討
曹積飛,孟廣路,張晶,王斌,李寶強(qiáng),計(jì)文化,范堡城,李慧英
(西安地質(zhì)調(diào)查中心,陜西 西安 710054)
阿富汗喀布爾地塊位于歐亞板塊與印度板塊碰撞交匯處,屬特提斯喜馬拉雅成礦域組成部分。伴隨晚中生代、新生代以來(lái)新特提斯洋的拉張、閉合,喀布爾地塊產(chǎn)生了大量與板塊俯沖碰撞有關(guān)的超鎂鐵雜巖帶,蛇紋石化普遍發(fā)育。該超鎂鐵巖帶向東經(jīng)巴基斯坦延伸至我國(guó)西藏境內(nèi),著名的羅布莎鉻鐵礦床可與之對(duì)比。洛加爾鉻鐵礦是喀布爾地塊具代表性的、與始新世超鎂鐵巖有關(guān)的巖漿型礦床。典型礦床地質(zhì)特征研究表明,洛加爾鉻鐵礦屬與PPG型蛇綠巖有關(guān)的富鉻型地幔橄欖巖熔融產(chǎn)物。通過(guò)典型礦床研究與區(qū)域成礦條件分析,認(rèn)為喀布爾地區(qū)具良好的成礦地質(zhì)背景,成礦條件優(yōu)越,具尋找豆莢狀鉻鐵礦床潛力。
阿富汗喀布爾;豆莢狀鉻鐵礦;超鎂鐵巖;蛇綠巖;地幔橄欖巖
阿富汗位于喜馬拉雅山脈西端,北部屬歐亞大陸一部分,南部由岡瓦納增生體組成,是世界上地質(zhì)情況最復(fù)雜多樣的地區(qū)之一。其大地構(gòu)造位置位于歐亞板塊與印度板塊碰撞交匯處,屬歐亞大陸與岡瓦納大陸交接部位特提斯-喜馬拉雅成礦域的組成部分[1-3],礦產(chǎn)資源豐富。2006—2007年,阿富汗地質(zhì)調(diào)查局與美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局聯(lián)合開(kāi)展阿富汗境內(nèi)礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)工作,但至今未開(kāi)展深入的礦產(chǎn)資源調(diào)查工作。
喀布爾地區(qū)廣泛發(fā)育新生代始新世超基性雜巖帶,向東經(jīng)巴基斯坦延伸至我國(guó)西藏境內(nèi)。該超基性巖帶在我國(guó)西藏境內(nèi),發(fā)現(xiàn)大量與超鎂鐵巖有關(guān)的鉻鐵礦床,以羅布莎大型豆莢狀鉻鐵礦床為代表。通過(guò)與羅布莎鉻鐵礦床對(duì)比,對(duì)喀布爾地區(qū)洛加爾鉻鐵礦地質(zhì)特征進(jìn)行剖析,總結(jié)區(qū)域成礦條件,對(duì)該區(qū)尋找與超鎂鐵巖有關(guān)的豆莢狀鉻鐵礦床具實(shí)際指導(dǎo)意義。
1.1 區(qū)域地層
阿富汗由被斷裂帶分隔的各陸塊組成,各陸塊具不同的地質(zhì)演化史和成礦特征,分布著自太古界至新生界各地質(zhì)時(shí)期地層。寒武系至二疊系包括大量陸相沉積建造,新生界主要為陸相沉積建造。地層單元基本由原始陸相和碳酸鹽巖沉積組成,發(fā)育少量火山巖。前古近系火山巖形成于海相環(huán)境,古近系、新近系和第四系火山巖主要形成于陸相環(huán)境。
1.2 區(qū)域構(gòu)造演化
區(qū)域構(gòu)造位置位于地中海褶皺帶,北部以圖蘭板塊為界。地中海褶皺帶阿富汗境內(nèi)部分構(gòu)造復(fù)雜,由許多不同時(shí)期褶皺區(qū)帶組成,包括大量剛性構(gòu)造單元,如一些中間地塊和前寒武時(shí)期高隆升基底地塊。
上述剛性陸塊通過(guò)三疊紀(jì)以來(lái)一系列構(gòu)造事件而相互關(guān)聯(lián)。位于歐亞大陸和岡瓦納大陸間的特提斯海在三疊紀(jì)開(kāi)始閉合[4-8],導(dǎo)致向北消減和三疊紀(jì)大陸島弧的出現(xiàn)。俯沖作用開(kāi)始于辛梅里(三疊世—220 Ma)造山期,終止于早白堊世,導(dǎo)致法拉赫陸塊和赫爾曼德陸塊的形成。與此同時(shí),帕米爾塊體和西諾里斯坦塊體開(kāi)始向歐亞大陸增生,造成現(xiàn)今阿富汗東北部地質(zhì)構(gòu)造格局。
早白堊世到古近紀(jì),印度次大陸繼續(xù)向北俯沖,導(dǎo)致一系列鈣堿性深成巖和火山巖在新舊歐亞大陸就位,形成法拉路、邦德巴彥、卡哈士、赫爾曼德、甘達(dá)卜紐瑞斯坦西部地區(qū)絕大部分巖石,并形成瓦罕深成巖帶。阿富汗西南大部分地區(qū),賈蓋火成巖帶的侵入巖和火山巖是新近紀(jì)阿拉伯海基底向歐亞大陸俯沖的產(chǎn)物,這一俯沖作用至今仍在繼續(xù)。
1.3 巖漿巖
火成巖占據(jù)了阿富汗近8%的領(lǐng)土面積,巖漿侵入活動(dòng)貫穿整個(gè)地史時(shí)期(自早寒武世至第四紀(jì))。太古代時(shí)期主要是兩類雜巖體,即超基性雜巖體和酸性雜巖體。超基性巖主要為苦橄巖和角閃(石)巖,呈不穩(wěn)定的小巖墻分布,酸性雜巖體主要是花崗巖和偉晶花崗巖,偶見(jiàn)獨(dú)立巖體出現(xiàn)。
元古代侵入巖為輝長(zhǎng)-斜長(zhǎng)花崗巖和混合花崗巖建造。輝長(zhǎng)-斜長(zhǎng)花崗巖建造可劃分為正角閃巖、輝長(zhǎng)-角閃巖、輝長(zhǎng)-輝綠巖及鈉長(zhǎng)巖兩種類型。前者呈透鏡狀,由細(xì)粒、中粒的變纖狀變晶結(jié)構(gòu)、變余輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)、輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)、輝長(zhǎng)輝綠結(jié)構(gòu)的塊狀巖石組成。后者局限于輝長(zhǎng)-角閃巖體的內(nèi)接觸帶,呈巖墻狀、脈狀分布。混合花崗巖建造中主要巖石類型有二云母花崗閃長(zhǎng)巖、花崗巖和斜長(zhǎng)花崗巖。
晚古生代—早中生代主要是超基性巖建造、輝長(zhǎng)斜長(zhǎng)巖建造,晚三疊世主要為安山-流紋巖建造。超基性巖建造主要由蛇紋巖組成,局部可見(jiàn)蛇紋巖化純橄巖和橄欖巖,與圍巖呈侵入接觸或斷層接觸關(guān)系,很少保留原巖殘留物。輝長(zhǎng)-斜長(zhǎng)巖建造由兩期組成:第一期是輝長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖;第二期是閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖、斜長(zhǎng)花崗巖。前者呈獨(dú)立透鏡狀或脈狀,后者平面上呈橢圓狀,與圍巖不整合產(chǎn)出。晚三疊紀(jì)巖漿侵入活動(dòng)反映了與海西地槽演化伴生的巖漿演化旋回的結(jié)束。最終巖石類型是安山流紋巖建造和潛火山巖與花崗巖巖基建造的次生巖石建造類型。
晚中生—新生代侵入巖分布廣泛,形成于地槽發(fā)展期及中間地塊、地臺(tái)的構(gòu)造-巖漿活動(dòng)期。主要發(fā)育輝綠巖-安山巖建造、超基性巖建造、輝長(zhǎng)-斜長(zhǎng)花崗巖建造、輝長(zhǎng)-二長(zhǎng)-閃長(zhǎng)巖建造、花崗巖類巖石建造、輝長(zhǎng)-二長(zhǎng)-正長(zhǎng)巖建造。圍巖蝕變十分發(fā)育。
洛加爾鉻鐵礦是阿富汗境內(nèi)最具代表性的巖漿型礦床,位于首都喀布爾以南洛加爾谷區(qū)域(圖1)。

圖1 礦區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Regional geological map of ore-area
2.1 礦區(qū)地層
礦區(qū)內(nèi)地層主要是古元古界、新元古界—下寒武統(tǒng)、石炭系—下二疊統(tǒng)、三疊系及新生界沉積。
古元古界主要出露在礦區(qū)中東部及北部邊界地區(qū),以希爾德瓦茲群為主,巖性主要由片麻巖(二云母、黑云母、黑云母-角閃石、石榴石-黑云母、斜長(zhǎng)片麻巖等)、混合巖、石英巖、大理巖及角閃巖組成。新元古界—下寒武統(tǒng)以各種淺變質(zhì)碳酸鹽巖和陸相巖石為代表,巖性以大理巖、石英巖、變質(zhì)砂巖及云母片巖為主,與上下地層呈不整合接觸關(guān)系。石炭系—下二疊統(tǒng)主要沿前寒武紀(jì)結(jié)晶基底周邊分布,出露較少,巖性主要是砂巖、粉砂巖,局部可見(jiàn)安山質(zhì)至玄武質(zhì)火山沉積。三疊系主要分布于中東部,巖性主要是灰?guī)r、白云巖、大理巖,上三疊統(tǒng)以玄武質(zhì)熔巖為主。新生界以碎屑巖沉積建造為主。
2.2 礦體特征
礦體賦存于始新世超鎂鐵雜巖體內(nèi),呈豆莢狀、脈狀分布。礦體由大量豆莢狀呈粗粒至微細(xì)粒浸染狀的鉻鐵礦團(tuán)塊組成。
容礦巖石是變形純橄欖巖和方輝橄巖組成的蛇綠雜巖體,蛇綠雜巖體普遍蛇紋石化。容礦超鎂鐵巖經(jīng)結(jié)晶分異作用,巖體下部為純橄欖巖、方輝橄欖巖,向上逐步過(guò)渡為輝石巖[10-12]。
礦床分帶性明顯,鉻鐵礦體僅局限于已分異的超鎂鐵質(zhì)蛇綠雜巖體內(nèi)、及遭受構(gòu)造變形的純橄欖巖和斜方輝橄巖雜巖帶中或分布于超鎂鐵堆積巖中下部,礦體與圍巖界線清楚。1號(hào)礦由5×40 m和3×50 m的兩個(gè)鉻鐵礦體及若干小透鏡狀礦體組成,地表估計(jì)儲(chǔ)量0.56×104t。2號(hào)礦由許多大小不等的鉻鐵礦透鏡體組成,為1×5 m~2×15 m,地表估計(jì)儲(chǔ)量0.13×104t。3號(hào)礦由兩個(gè)長(zhǎng)30~40 m、厚0.3~0.5 m的塊狀鉻鐵礦體組成,地表估計(jì)儲(chǔ)量0.43×104t。5號(hào)礦由兩個(gè)呈NW向延伸的礦體組成(圖2),平面上呈豆莢狀分布,礦帶總體為NW走向,長(zhǎng)10~100 m、厚1~10 m,礦石儲(chǔ)量18.12×104t[9,11]。主要礦石類型有塊狀礦石、瘤狀礦石和浸染狀礦石,礦石呈中細(xì)粒結(jié)構(gòu)。鉻鐵礦為主要礦石礦物,已知礦物組合有鉻鐵礦、鎂鉻鐵礦、橄欖石、尖晶石、頑火輝石、磁鐵礦、蛇紋石、石榴石、鉻綠泥石、滑石及玉髓等。礦石中氧化鉻含量42.4%~53.5%[9]。圍巖蝕變以蛇紋石化最發(fā)育,最具代表性,是找礦直接標(biāo)志。礦體均遭不同程度次生風(fēng)化及氧化作用。

圖2 5號(hào)礦體平面-剖面簡(jiǎn)圖Fig.2 Plane-profile map of No.5 ore-body
2.3 國(guó)內(nèi)外典型礦床對(duì)比
阿富汗喀布爾地塊廣泛發(fā)育始新世超鎂鐵雜巖帶,向東經(jīng)巴基斯坦延至我國(guó)西藏境內(nèi)。我國(guó)境內(nèi)該條超鎂鐵巖帶中發(fā)現(xiàn)以羅布莎為代表的一系列鉻鐵礦床,因此二者具很好的對(duì)比性。
2.3.1 賦礦巖相特征
羅布莎鉻鐵礦及賦存的超鎂鐵巖體屬蛇綠巖組成一部分,受構(gòu)造作用影響原有完整的蛇綠巖套被肢解,現(xiàn)存部分僅由堆晶雜巖和地幔橄欖巖2個(gè)單元組成。巖體堆晶巖按正常層序從下而上,由3個(gè)層序單元組成:下部為純橄巖+輝石巖(±輝長(zhǎng)巖),中部為單一成分的純橄巖層,上部為異剝橄欖巖+輝石巖+輝長(zhǎng)巖,該套堆晶雜巖屬兩大堆晶巖類型中的DPG型[13]。地幔橄欖巖單元主要由方輝橄欖巖+純橄巖+少量二輝橄欖巖組成,顯示粗略的分帶現(xiàn)象,即上部純橄巖透鏡體偏多,下部偏少。
洛加爾鉻鐵礦賦礦超鎂鐵雜巖體是變形純橄欖巖、方輝橄巖、二輝橄欖巖、輝石巖及蛇紋巖組成的蛇綠雜巖體殘留部分,蛇綠雜巖體普遍蛇紋石化。容礦超鎂鐵巖經(jīng)結(jié)晶分異作用,巖體下部為純橄欖巖、方輝橄欖巖,向上逐步過(guò)渡為輝石巖、輝長(zhǎng)巖。二者現(xiàn)存蛇綠巖套組合均有堆晶雜巖和地幔橄欖巖兩個(gè)單元組分,垂向上的分帶性具相似性,下部整體表現(xiàn)為地幔橄欖巖端元,上部表現(xiàn)為堆晶巖端元。
2.3.2 礦體形態(tài)特征
羅布莎鉻鐵礦床中,僅純橄巖帶中形成一定規(guī)模貧礦體,主要工業(yè)礦體基本賦存于殼-幔邊界下的地幔橄欖巖帶中。工業(yè)礦體產(chǎn)于距堆晶雜巖底部接觸帶100~600 km的純橄巖-斜輝輝橄巖雜巖帶中。礦體規(guī)模差別較大,走向延長(zhǎng)在20 m到數(shù)百米不等,厚度變化在數(shù)米和數(shù)十米。礦體常被很薄的純橄巖外殼包裹,多呈似板狀、透鏡狀及不規(guī)則形態(tài)分布。礦體與巖體同褶皺,產(chǎn)狀變化較大。礦體與圍巖或漸變過(guò)渡或突變接觸。
洛加爾鉻鐵礦床,礦體局限于分異雜巖體內(nèi)遭受構(gòu)造變形的純橄欖巖和斜方輝橄巖雜巖帶中,超鎂鐵堆晶巖中下部也有分布。礦體走向上延長(zhǎng)5~50 m,厚1~10 m。礦體通常呈透鏡狀,平面上呈豆莢狀分布。礦體與圍巖突變接觸關(guān)系。
礦體特征方面,二者具規(guī)模性礦體均賦存于地幔橄欖巖層序內(nèi),堆晶巖中少量出現(xiàn)。礦體規(guī)模上差別不大,延長(zhǎng)在數(shù)米至百米,厚度在幾米到幾十米。塊狀礦石與圍巖呈突變接觸關(guān)系。
2.3.3 礦石組構(gòu)
羅布莎鉻鐵礦床中,礦石主要由塊狀、浸染狀礦石組成,以中細(xì)粒自形、粗粒它形變晶結(jié)構(gòu)為主。礦石礦物除鉻尖晶石外,還有少量硫化物礦物。脈石礦物以蛇紋石、綠泥石為主,少量橄欖石。
洛加爾鉻鐵礦中,礦石類型有塊狀礦石、浸染狀礦石和瘤狀礦石,均呈中細(xì)粒結(jié)構(gòu)。礦石礦物以鉻尖晶石為主,已知礦物組合有鉻鐵礦、鎂鉻鐵礦、橄欖石、頑火輝石、磁鐵礦、蛇紋石、石榴石、鉻綠泥石、滑石及玉髓等。礦石中氧化鉻含量42.4%~53.5%[9]。
礦石組構(gòu)特征十分相似,除主要礦物鉻尖晶石外,另還有其他硫化物礦物,如磁鐵礦、黃鐵礦等。
2.3.4 圍巖蝕變
上述兩個(gè)礦床圍巖蝕變以蛇紋石化最發(fā)育,最具代表性,次為綠泥石化,可作為找礦直接標(biāo)志。礦體均遭受了不同程度次生風(fēng)化、氧化作用。
2.4 礦床成因探討
豆莢狀鉻鐵礦床是世界鉻鐵礦床中重要類型礦床之一,多產(chǎn)于顯生宙以來(lái)各造山帶中的阿爾卑斯型橄欖巖或蛇綠巖套變形橄欖巖中。目前,對(duì)豆莢狀鉻鐵礦礦床成因認(rèn)識(shí)不同,大致歸為3種:即巖漿成因、交代成因和地幔成因說(shuō)。巖漿成因說(shuō)認(rèn)為是超基性巖漿經(jīng)結(jié)晶分異形成的晚期礦床、巖漿熔離礦床及礦漿成因等形成[14-17];交代成因說(shuō)認(rèn)為純橄巖-斜輝橄欖巖建造的輝石系頑火輝石巖的橄欖石化形成,而鉻鐵礦又是鎂質(zhì)巖石發(fā)生鉻交代的產(chǎn)物;地幔成因說(shuō)認(rèn)為豆莢狀鉻鐵礦形成于地幔中,但對(duì)其形成深度存在不同認(rèn)識(shí)。有學(xué)者認(rèn)為是地幔淺部環(huán)境原始地幔巖經(jīng)熔融作用形成,也有學(xué)者據(jù)鉻鐵礦及圍巖中發(fā)現(xiàn)的地?!安粚こ=M合物”及超高壓礦物金剛石、碳化硅等的存在,認(rèn)為鉻鐵礦與地幔橄欖巖形成于地幔過(guò)渡帶(400~670 km),甚至下地?;蚝酸_吔纾?9-21]。
筆者在對(duì)洛加爾鉻鐵礦床成礦特征總結(jié)的基礎(chǔ)上,結(jié)合世界上一些豆莢狀鉻鐵礦床含礦地幔橄欖巖垂直熔融分帶特征,綜合對(duì)比研究認(rèn)為,洛加爾鉻鐵礦床屬原始地幔橄欖巖熔融產(chǎn)物,應(yīng)屬與PPG型蛇綠巖伴生的高鉻型鉻鐵礦床(圖3)。

圖3 世界各大型豆莢狀鉻鐵礦床地幔橄欖巖垂直熔融分帶剖面Fig.3 Vertical zoning section of the mantle peridotite in large podiform chromite deposits of the world
豆莢狀鉻鐵礦主要產(chǎn)于各造山帶中的阿爾卑斯型橄欖巖或蛇綠巖套變形橄欖巖中,其中橫貫歐亞大陸的特提斯-喜馬拉雅構(gòu)造域中的蛇綠巖套橄欖巖是世界范圍內(nèi)豆莢狀鉻鐵礦床產(chǎn)出主要部位。喀布爾地塊即位于特提斯-喜馬拉雅構(gòu)造域內(nèi),發(fā)育大規(guī)模地幔橄欖巖,具尋找阿爾比斯型豆莢狀鉻鐵的區(qū)域地質(zhì)背景。
喀布爾陸塊保留了阿富汗境內(nèi)前寒武紀(jì)時(shí)期結(jié)晶基底,繼承了阿爾卑斯期新特提斯洋拉張、閉合演化階段的殘留物,大面積出露始新世超鎂鐵巖(主要巖性為變形橄欖巖、方輝橄欖巖),始新世超鎂鐵巖(純橄巖和方輝橄欖巖)中發(fā)現(xiàn)有豆莢狀鉻鐵礦。因此,喀布爾地區(qū)具形成與超鎂鐵巖有關(guān)的豆莢狀鉻鐵礦床的良好成礦條件。
位于歐亞板塊與印度板塊碰撞交匯處的喀布爾地塊,經(jīng)歷了中生代以來(lái)特提斯洋的拉張、閉合,在新生代始新世時(shí)期產(chǎn)生了大量的與板塊俯沖作用有關(guān)的超鎂鐵雜巖體,保留了肢解的蛇綠巖組合,地表出露的地幔橄欖巖層位中賦存了一系列豆莢狀鉻鐵礦體。
通過(guò)對(duì)洛加爾地區(qū)區(qū)域地質(zhì)特征分析,礦床特征總結(jié),并與延伸至我國(guó)境內(nèi)的同一超鎂鐵巖帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)的羅布莎鉻鐵礦進(jìn)行對(duì)比研究,認(rèn)為洛加爾鉻鐵礦與羅布莎鉻鐵礦成礦地質(zhì)背景類似,礦體特征十分相似,也是原始地幔橄欖巖高度熔融再造熔融的產(chǎn)物,屬與PGG型蛇綠巖伴生的富鉻型鉻鐵礦床,深部具尋找阿爾比斯型豆莢狀鉻鐵礦床遠(yuǎn)景,找礦潛力巨大。
致謝:對(duì)論文編寫過(guò)程中給予指導(dǎo)與幫助的老師、同事表示衷心感謝!感謝編輯部老師對(duì)文章修改提出的寶貴意見(jiàn)及建議!
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Minerogenetic Conditions and Prospecting Potentials on Kabur Ultramafic-Type Chromite Deposit in Afghanistan
Cao Jifei,Meng Guanglu,Zhang Jing,Wang Bin,Li Baoqiang,Ji Wenhua,F(xiàn)an Baocheng,Li Huiying
(Xi’an Center of Geological Survey,CGS,Xi’an,Shaanx,710054,China)
Kabur block in Afghanistan,situating on intersection part between Eurasian plate and Indian plate,belong to component parts of Tethys-Himalaya metallogenic domain.Followed by tension,subduction and closure of Neo-Tethys ocean dating from late Mesozoic,Cenozoic era,a large number of ultrabasic complex belt related with plate subduction and collision generated in the Kabur block,and widespread developed serpentinization.This ultrabasic rock belt extend from Pakistan across eastern Tibet in China,Luo Busha chromite deposit can be comparative.Logar chromite deposit,one typical type of magmatic deposits on Afghanistan massif,is related with ultramafic rocks of Eocene.Ultramafic rock belt hosting ore deposit extends esteran toward to China Tibet through Pakistan,and can compared with ultramafic belt hosting Luo Busha chromite deposit.Analysis and researches about geological characteristics of typical deposit indicate that the Logar chromite deposit belongs to melting products of chromium-rich and mantle peridotite relating with PPG-type ophiolites.Throughing typical deposit studying and regional metallogenetic conditions analyzing,it is believed that Kabur district has advantageous ore-forming settings and metallogenic conditions,has the great potential of searching podiform chromite deposits.
Afghanistan Kabur;Podiform chromite deposits;Ultramafic rocks;Ophiolite;Mantle peridotite
1000-8845(2015)02-258-05
P618.33;P618.31
A
項(xiàng)目資助:中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目(1212011220905)資助
2014-05-07;
2014-06-25;作者E-mail:caojifei2008@163.com
曹積飛(1983-),男,甘肅金昌人,工程師,2009年畢業(yè)于石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè),主要從事區(qū)域成礦規(guī)律與礦床學(xué)研究