西昆仑库地铬铁矿床铬尖晶石矿物学及其成矿机理研究

Chromite is an exclusive deposit of ultrabasic rocks. It has been a hot metallogenic topic on chromite genesis all the time, especially ophiolite-related chromite genesis. The focal debate is the metallogenic mechanism and deep mantle state when chromite was formed. Recently a middle-sized chromite deposit was discovered for the first time in Kuda ophiolite of the Western Kunlun, which is almost deeply comprehensively studied. Furthermore, the issue of the Kuda ophiolite forming setting is also a greater dispute presently. Hosted in chromite and mantle peridotite, Cr-spinel is an effective indicator on different rock forming / ore forming environment, deep mantle state and ophiolite dynamics. In view of this, this subject takes the Kuda chromite deposit as a key example, and researches the mineralogy characteristics of Cr-spinel from the different rocks, and mainly focuses on petrology, mineralogy, metallogeny and geochemistry characteristics of chromite ore bodies and characteristics of production and chemical compositions of Cr-spinel from different rock facies. Finally, the ore-forming material source, metallogenic environment and mineralization process of Kuda chromite will be discussed. Hence this research has important scientific significance in study of chromite metallogenic theory, deep mantle dynamics and tectonic setting evolution, and also has realistic meaning for potential assessment of regional chromite resources.

铬铁矿作为超基性岩的专属矿产，其成因一直是矿床学研究中的热点问题；而赋存于蛇绿岩中的铬铁矿床成因更是备受关注，研究和关注的焦点是铬铁矿形成时的成矿机理以及深部地幔状态。最近在西昆仑库地蛇绿岩中首次发现了具中型规模的原生铬铁矿床，目前尚未有研究者对其进行全面而深入的研究，而且对库地蛇绿岩的形成环境争议较大。由于铬铁矿体及其围岩（地幔橄榄岩）中存在的矿物铬尖晶石是反映成岩、成矿环境和矿物结晶时所处的地幔状态以及进行蛇绿岩动力学研究最有效的指示剂。因此，申请项目拟选择库地铬铁矿为研究对象，以铬尖晶石的矿物学研究为切入点，主要研究铬铁矿体的矿物学、岩石学、矿床学、地球化学特征和不同岩相带中铬尖晶石的产出特征与元素组成，揭示库地铬铁矿床的成矿物质来源、成岩成矿环境和成矿作用过程，这对丰富铬铁矿成矿理论、探讨深部地幔状态和构造环境演化均具有重要的科学意义，同时对评价区域铬铁矿资源潜力具有重要的现实意义

库地铬铁矿及其围岩地幔橄榄岩处于西昆仑造山带的核心地段，也是库地蛇绿混杂岩带（其代表了原特提斯洋的演化信息）的重要组成部分。在铬铁矿及其围岩地幔橄榄岩中都存在矿物铬尖晶石，其矿物学特征和元素组成可以反映成岩、成矿环境以及矿物结晶时所处地幔的状态以及进行蛇绿岩动力学研究最有效的指示剂。因此，项目选择库地铬铁矿为研究对象，以铬尖晶石矿物学为研究重点，主要研究铬铁矿体的岩相学、矿相学、地球化学和不同岩相带中铬尖晶石的产出特征与元素组成，以揭示矿床的成矿物质来源、成矿构造环境和成矿作用过程。通过研究发现，库地铬铁矿主要赋存于纯橄岩相+方辉橄榄岩相中，矿体呈透镜状（豆荚状）、条带状和脉状等，矿石构造包括块状、浸染状和少量豆状，结构多为自形-半自形中细粒，也常见不等粒结构。矿石具有富Al、富Fe、低Cr特点，是典型的富铝型铬铁矿石。铬铁矿中的铬尖晶石具有较高的Mg#值，其结晶温度平均1393.51℃；压力平均2.92 GPa；形成深度约90.51 km；地幔部分熔融程度F平均17.55%。通过SHRIMP锆石U-Pb测年，反映铬铁矿体形成于513.1 ±3.3Ma（n=12，MSWD=0.84），时代属早中寒武世。库地铬铁矿中铂族元素成矿潜力较大，其矿石中铂族元素（PGE）总量平均高达1311.53×10-9，是围岩的数十倍甚至百倍，且具有亏损IPGE，而富集PPGE特征。综合已有研究成果表明，库地铬铁矿形成于富镁环境，且经历了较高程度的部分熔融；矿物化学和矿体围岩地球化学反映库地蛇绿岩基底橄榄岩的源区为石榴石二辉橄榄岩，形成于亏损的软流圈地幔，而且是一套弧前地幔橄榄岩，对应的大地构造位置为消减带之上岛弧环境。该研究对丰富铬铁矿成矿理论、探讨深部地幔状态和构造环境演化均具有重要的科学意义。