西藏康金拉矿区铬铁矿和地幔橄榄岩中异常矿物的FIB和TEM精细研究

A series of unusual mantle minerals have been discovered from the chromite and mantle peridotite in the Kangjinla region belonging to the Yarlung zangbo ophiolite zone. This project will focus on the in situ mineral inclusions, together with the petrological and mineralogical features of chromite and mantle peridotite. We want to collect data about the inner structure, spatial relationship, formation mechanism and stress environment of corundum, Fe-Ni alloys and the in-situ inclusions, utilizing analytical methods including focused ion beam (FIB), transmission electron microscope (TEM), Cathode luminescence (CL), and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), to determine the origin, formation depth, and physical / chemical settings of corundum and Fe-Ni alloys in ophiolite, and make a preliminary research on the genesis of the Luobusa chromite deposit.

最近在西藏雅鲁藏布江蛇绿岩带的康金拉铬铁矿和地幔橄榄岩中发现大量异常地幔矿物，本项目拟综合应用聚焦离子束（FIB）、透射电镜（TEM）、阴极发光(CL)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)等技术手段，重点开展地幔橄榄岩和铬铁矿的岩石学、矿物学研究以及刚玉和Fe-Ni合金包裹体的研究，获取有关刚玉和Fe-Ni合金及其原位包裹体矿物组合的内部结构、空间关系、形成生长机制及可能的外部应力环境信息，在此基础上，分析以罗布莎为代表的蛇绿岩铬铁矿中刚玉和Fe-Ni合金的物质来源、形成深度和物理化学环境，并初步探讨铬铁矿的成因。

本项目拟综合应用聚焦离子束（FIB）、透射电镜（TEM）、阴极发光(CL)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)等技术手段，重点开展西藏雅鲁藏布江蛇绿岩带的康金拉铬铁矿和地幔橄榄岩的岩石学、矿物学研究以及刚玉和Fe-Ni合金包裹体的研究，获取有关刚玉和Fe-Ni合金及其原位包裹体矿物组合的内部结构、空间关系、形成生长机制及可能的外部应力环境信息，在此基础上，初步探讨铬铁矿的成因。经过三年的详细研究，本项目取得了一些初步成果已陆续发表。1）康金拉铬铁矿区的豆荚状铬铁矿和围岩地幔橄榄岩中均发现含超高压矿物、强还原矿物和地壳矿物的相似矿物组合。其中大量金刚石和贱金属合金、自然元素矿物、碳化物、氧化物、硅酸盐和其他碳酸盐等矿物共生。超高压矿物和强还原矿物的出现暗示铬铁矿有地幔深部成因也有与俯冲环境相关的浅部成因。异常矿物被包裹在铬铁矿中通过地幔对流带至浅部。铬铁矿的部分熔融作用允许他们在熔体中运移到浅部，最终沉淀在壳幔边缘的铬铁矿中。异常矿物组合之所以能在结晶作用或后期的熔体反应中保存是因为他们被包裹在铬铁矿中。2）岩相学和矿物化学、岩石地球化学的特征表明罗布莎地幔橄榄岩经历了低铬的洋中脊（MOR）→高铬的俯冲环境（SSZ）橄榄岩的演变过程。在野外产出，矿物化学组分和矿物包裹体等特征基础上，识别出罗布莎铬铁矿存在两种类型不同的铬铁矿，分别是以方辉橄榄岩为围岩的致密块状铬铁矿，和以纯橄岩壳为围岩的浸染状铬铁矿，初步认为部分熔融过程和岩石/熔体反应可能同时交织在罗布莎地幔橄榄岩内，并且致密块状铬铁矿和浸染状铬铁矿、豆状铬铁矿形成于不同的演化阶段，致密块状铬铁矿可能来源于深部，而浸染状铬铁矿来源于浅成的环境。3）利用FIB开展康金拉铬铁矿中刚玉的原位包裹体研究，在刚玉TiN包裹体中已发现了Al-Mn-oxide，TEM分析显示具有Cmcm结构，指示超高压的特征。4）利用傅立叶变换红外光谱(FTIR)技术手段，开展了康金拉铬铁矿和地幔橄榄岩中的金刚石红外光谱研究。结果表明，金刚石主要为Ib型，其中铬铁矿中的金刚石氮含量总量变化于152×10-6~428×10-6；地幔橄榄岩中的金刚石氮含量总量变化于151×10-6~589×10-6，蛇绿岩型金刚石的红外光谱特征显著区别于金伯利岩型和超高压变质型金刚石。