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，岳蘊輝，孟慶鵬(新疆維吾爾自治區礦產實驗研究所，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，岳蘊輝，孟慶鵬
(新疆維吾爾自治區礦產實驗研究所，新疆 烏魯木齊 830000)

薩爾托海鉻鐵礦的成因一直存在爭議，通過研究其特有的“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分析，可知礦區圍巖主要為蛇紋石，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晶生成，非蛇紋石經綠泥石化蝕變生成。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；電子探針分析

新疆薩爾托海鉻鐵礦為高鋁型豆莢狀鉻鐵礦，其成因一直存在爭議，一種認為其為原始地幔巖高度熔融再造的產物[1-5]，一種認為其為含礦熔漿通過結晶分異、巖漿熔離作用形成的巖漿礦床?王恒升，等.新疆塔城專區托里縣薩爾托海、達拉布特、坎土拜克超基性巖體鉻鐵礦研究報告，1962.?陳正，等.新疆塔城專區托里縣薩爾托海鉻鐵礦床初步研究報告，1963.?新疆地礦局地研所.新疆超基性巖與鉻鐵礦，1979.，通過對薩爾托海鉻鐵礦礦石及其特有的“綠泥石殼”研究，說明其礦床成因。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+擴散到蛇紋石中形成綠泥石，此觀點認為橄欖石蝕變為蛇紋石，蛇紋石蝕變為綠泥石形成“綠泥石殼”；另一種觀點認為“綠泥石殼”為含礦巖漿生成鉻鐵礦后殘余熱液直接結晶生成[6-8]。本文通過鏡下鑒定、X-射線粉晶衍射、電子探針分析等綜合研究認為“綠泥石殼”為殘余熱液直接結晶生成。

1　礦區地質

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

圖1　薩爾托海鉻鐵礦區域地質圖Fig.1 Geological map of Sartohay chromitite deposits

區內出露地層以古生代下石炭統為主，次為下二疊統。新生代、古近—新近紀零星出露，第四系分布廣泛。下石炭統自下而上分為：希貝庫拉斯組、包古圖組和太勒古拉組，下二疊統僅出露在阿克巴斯套以南，沿斷裂呈長條狀分布，與下石炭統呈斷層接觸。區內構造以斷裂為主，褶皺次之。區內巖漿活動強烈，從酸性巖到超基性巖、深成到淺成脈巖均有出露。侵入時代屬華力西中期，以花崗巖為主，基性、超基性巖(包括輝石閃長巖和輝長巖)及中酸性脈巖次之。

2　礦床特征

薩爾托海巖體是達拉布特巖帶中最大的一個，賦存大型鉻鐵礦礦床，僅次于羅布莎鉻鐵礦礦床，居全國第二位。礦區包括26個礦群[6]，已發現大小礦體510多處，礦體產狀受巖體形態和巖體界面控制[9]。鉻礦體均產于含礦巖相帶內，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，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包古圖組和泰勒古拉組。前者主要位于巖體之南，構成巖體的下盤圍巖；后者主要位于巖體之北，構成巖體的上盤圍巖。巖體和圍巖的接觸面與圍巖的層理具一定交角(10°~20°)，地層產狀較巖體產狀略陡，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象。

薩爾托海超鎂鐵質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，并見一定數量的滑石-碳酸鹽化超鎂鐵質巖類。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則狀或似脈狀產出的橄長巖、輝長巖、輝綠巖等，一般長幾米至幾十米，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，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(圖3-a，b)。礦體與圍巖間常有一厚幾厘米至數十厘米的“綠泥石殼”，與圍巖界線明顯。

3　“綠泥石殼”成因分析

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

圖2　礦區地質簡圖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)，結晶粒徑很細，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，少數樣品中可見少量透輝石及尖晶石等礦物(現將鉻鐵礦粒間分布的透明礦物統稱為“脈石礦物”)。“綠泥石殼”的淡斜綠泥石與“脈石礦物”無明顯界線，從“綠泥石殼”往內至“脈石礦物”淡斜綠泥石由垂直界面排列漸變為不具排列性。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。從產狀上看，葉綠泥石常呈似脈狀和脈狀產出，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6個礦群的20個樣品做X-射線粉晶衍射分析(表1)，其中圍巖(近礦圍巖)樣品5個，取自4個礦群，“綠泥石殼”樣品10個，覆蓋6個礦群，脈石礦物樣品5個，取自4個礦群。5、6號分析樣，7、8號分析樣和13、14號分析樣品均分別取自同一手標本上的“綠泥石殼”和脈石礦物，二者空間上相鄰，呈漸變過渡；9、10、11號分析樣和17、18、19號分析樣分別取自同一手標本，其“綠泥石殼”與近礦圍巖相互接觸，界限清晰(圖4)。儀器型號：布魯克D8 ADVANCE；Cu靶；電壓為40.0 kV；電流40.0 mA；波長1.518 ?，步長0.010°。

圖3　手標本與薄片鏡下照片Fig.3 Hand specimens and thin section photo

表1　 X-射線衍射分析結果Table1 X-ray diffraction analysis results

在6個礦群20個樣品中，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-射線檢索庫中未收錄淡斜綠泥石，檢索結果為斜綠泥石，結合鏡下特征和電子探針分析結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，個別樣品中出現透輝石(表1)。

3.3電子探針分析

從13礦群和24礦群中選取4個樣品，對同一樣品中的“綠泥石殼”和“脈石礦物”進行電子探針分析(圖5)，分析儀器型號：JXA8230；加速電壓15 kV；束流：1×10-8A；束斑：10 μm，修正方法：ZAF，分析結果見表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　電子探針分析結果Table 2 EPMAanalysis results　單位:%

4　討論

本區凡是晚期致密塊狀礦體周圍均有“綠泥石殼”出現，無礦地段卻未見“綠泥石殼”，充分說明“綠泥石殼”與礦體具密切的成因關系。X-射線衍射分析結果表明，“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“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，經鏡下鑒定確認，多相互共生，呈脈狀、團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。對比探針分析結果發現：同一樣品中，“綠泥石殼”與“脈石礦物”的分析結果基本相同，說明二者為同一礦物。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”均形成于同一時期。值得一提的是，分析結果中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Fe極少的變種為淡斜綠泥石，電子探針分析結果進一步表明，“綠泥石殼”與“脈石礦物”相同，均為淡斜綠泥石，與衍射分析結果相符。

通過分析并結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晶的結果，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，礦體內的殘漿(含揮發分和鎂、鐵、鋁的鋁硅酸鹽)在區域壓應力和殘漿中的內力(揮發分)互相作用下，產生壓濾分異作用，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”互相過渡。

(2)圍巖由蛇紋石構成，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。

通過以上分析結果可知，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晶形成，并非是橄欖石蝕變為蛇紋石，又由蛇紋石轉變為綠泥石的產物。

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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

項目資助:國土資源部公益性行業科研專項經費項目（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年畢業于中國地質大學（武漢）礦物學、巖石學、礦床學專業