西藏申扎侧波积异地区深源喷出型铁钴镍矿石的发现及意义

赵元艺，李小赛，刘 妍，汪 傲，郭 硕

（1．中国地质科学院矿产资源研究所 国土资源部成矿作用与矿产资源评价重点实验室，北京 100037；2．中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京 100083）

0 引 言

侧波积异地区位于西藏那曲地区申扎县申扎镇九村境内，南距申扎县城约90km。区域构造位置属于冈底斯与班公湖—怒江成矿带的过渡带。冈底斯与班公湖—怒江成矿带是西藏2条重要的成矿带，已有的勘查与科研工作均显示，这2个成矿带铁多金属矿床的找矿潜力巨大。2条成矿带（尤其是班公湖怒江成矿带）由于所处位置较为偏僻，交通不便，海拔较高（4 800m以上），其研究程度相对较低。研究区分布着巨大的超基性杂岩体，这些超基性杂岩体均有不同程度的钴、镍矿化；同时也出露小型铁矿体，呈不规则状分布在该杂岩体中［1］。笔者在研究区中西部的铁矿石中发现具有熔结凝灰结构的火山岩，其Ni、Co含量较高，并含有特殊的矿物组合，为中国首次发现。笔者在对该地区野外地质特征研究的基础上，选择代表性样品，以显微镜下鉴定、扫描电镜与电镜能谱分析、X光衍射分析、粉末样品化学分析等手段，进行系统的岩矿相学、矿物学与地球化学特征的研究，为其成因及相关问题的研究提供基本数据。

1 地质背景

侧波积异地区地层属冈底斯—腾冲地层区，区内地层主要为下白垩统、上侏罗统—下白垩统日拉组及第四系，其中东部为上侏罗统—下白垩统日拉组，西部为下白垩统则弄群［2］。上侏罗统—下白垩统日拉组为一套厚度较大的碳酸盐岩，主要岩性有灰色与青灰色薄层泥晶灰岩、厚层—巨厚层细晶灰岩、亮晶灰岩、生物碎屑灰岩及褐红色硅质岩。下白垩统则弄群为一套碎屑岩建造，主要岩性为细粒石英砂岩、灰色与土灰色薄层钙泥质粉砂岩。本区第四系分布广泛，以洪积、冲积、洪冲积及湖相沉积为主。

研究区内多见北西向及近东西向的断裂构造，带内岩石破碎强烈、矿化蚀变发育。岩浆岩主要为基性—超基性岩，即所谓的永珠蛇绿岩。永珠蛇绿岩位于班怒带与雅江带之间的狮泉河—永珠—嘉黎结合带中段，呈北西—近东西向带状展布，出露长约73km，宽0．2～9．1km。其与古生代地层、中生代地层多为断层接触关系，但亦见几处侵入接触关系，被新近纪地层所覆盖。侧波积异地区蛇绿岩带岩石组合齐全，包括超镁铁质岩、堆晶杂岩、席状岩墙群、枕状玄武岩、放射虫硅质岩。其中，超镁铁质岩分为早、晚2期：球状超镁铁质岩和（不具球状构造的）超镁铁质岩，时代分别为晚三叠世—中侏罗世和晚白垩世；堆晶杂岩、席状岩墙群、枕状玄武岩、放射虫硅质岩，时代为晚侏罗世—早白垩世。

区内发现铁矿（化）体10个。其中6个铁矿体位于研究区东侧，赋存于灰绿色蛇纹石化辉石橄榄岩中，矿体呈层状或小透镜状，追索长15～350m，厚2．2～12．0m，产状（350°～10°）∠（40°～46°）。4个铁矿体位于研究区西侧，赋存于钙质粉砂岩、泥晶灰岩、蛇纹石化辉石橄榄岩以及硅质岩中，追索长15～35m，厚3．0～7．0m，近东西向延伸。矿石为黑褐色，细粒结构，块状构造，矿石矿物主要为磁铁矿，以及少量赤铁矿。脉石矿物主要有橄榄石、辉石、蛇纹石和石英等。矿体因受断裂构造影响呈断续出露，目估磁铁矿含量（质量分数，下同）为40%～50%。

2 样品、工作方法及测试结果

2．1 样品

本文研究的5件样品（编号为CBDY5－1、CBDY5－2、CBDY6－1、CBDY6－2、CBDY6－3）采自侧波积异矿区西部，为红褐色矿石［图1、图2（a）～（c）］。采样方法为拣块法。

2．2 室内工作方法

2．2．1 光薄片磨制、扫描电镜与电镜能谱

光薄片的磨制工作由廊坊科大矿物分选科技有限公司完成。扫描电镜与电镜能谱分析：将探针片进行喷碳处理，然后用LEO－435VP型扫描电镜对样品进行观察，并对有代表性的图像拍照；对典型图像用LINK－ISIS型X射线能谱仪进行成分定量分析。测试条件为20kV、100Pa。执行标准为SY／T 5162—1997。测试单位为中国石油勘探开发研究院石油地质试验研究中心。

2．2．2 X射线衍射分析

对采集的5件样品在双目镜下挑选铬铁矿单矿物，再在玛瑙研钵中碎至300目（粒径为0．050mm），分析时将粉末置于小玻璃片深为2mm的凹槽内压实，将装粉末样品的小玻璃片放入X射线衍射仪中扫描。测试仪器有衍射仪（Bruker D8Advance Diffractometer）、X射线（铜靶40kV、40mA）和探测器（锂漂移硅固体探测器）；测试条件包括：发射狭缝（DS）和限制狭缝（SS）都为1mm，接受狭缝（RS）为0．1mm，扫描方式为连续扫描，扫描速度为每分钟3°，采样间隔为0．02°。测试单位为中国石油勘探开发研究院石油地质试验研究中心。

2．2．3 主量元素与微量元素测试

主量元素的测定依据方法为JY／T 015—1996，测试仪器为等离子光谱（IRIS）；微量元素的测定依据方法为 DZ／T 0223—2001，测试仪器为等离子质谱（X－series）；烧失量（LOI）的测定依据方法为LY／T 1253—1999，测定单位为国家地质实验测试中心。

2．3 测试结果

光薄片及扫描电镜与电镜能谱定量分析结果见表1～4、图2～5，X－射线衍射分析结果见图6，主量元素与微量元素测试结果见表5，微量元素蜘蛛网图见图7，稀土元素配分模式见图8。

图1 西藏侧波积异地区位置与地质示意图Fig．1 Location and Geological Map of Cebojiyi District of Tibet

图2 野外矿石及其标本的结构特征和显微照片Fig．2 Photomicrographs and Structural Characteristics of Ore in Field and Samples

图3 扫描电镜图像与电镜能谱图（Ⅰ）Fig．3 Scanning Electron Microscope Images and Electron Microscope Energy Spectrums（Ⅰ）

图4 扫描电镜图像与电镜能谱图（Ⅱ）Fig．4 Scanning Electron Microscope Images and Electron Microscope Energy Spectrums（Ⅱ）

图5 扫描电镜图像与电镜能谱图（Ⅲ）Fig．5 Scanning Electron Microscope Images and Electron Microscope Energy Spectrums（Ⅲ）

表1 侧波积异地区尖晶石族蛇纹石与橄榄石类矿物电镜能谱分析结果Tab．1 Electron Microscope Energy Spectrum Analysis Results of Spinel Serpentine and Olivine Group in Cebojiyi District

3 岩（矿）相学、矿物学及地球化学特征

3．1 岩（矿）相学特征

矿石的颜色均呈棕褐色，致密坚硬，相对密度大，敲击发出铿锵清脆的声音。根据矿石的采样位置和结构、构造特征，大致可分为2类：一类离火山口较近，含有浅色角砾，具有假流动构造的熔结角砾凝灰矿石［图2（c）］；另一类离火山口较远，含角砾较少，具有弱假流动构造或不具假流动构造的凝灰矿石［图2（b）］。

矿石的火山碎屑物成分复杂，有浅色的刚性岩屑角砾［图2（c）、（d）］，也有棕色—红棕色的塑性浆屑。棕褐色矿石在第1类矿石中表现塑性变形形成假流动构造［图2（c）］，在第2类矿石中则形成“斑块”状［图2（b）］，这些“斑块”与主体矿石局部轮廓分明，局部逐渐过渡，为弱熔结的特征［图2（e）］。塑性浆屑“斑块”呈不规则状，大小为5～15mm，占矿石总量的10%～15%。在大的塑性浆屑中可见残留完好的斑状结构［图2（f）］，原斑晶形态保留完好，但成分已完全转变为铁铝蛇纹石；矿石中的晶屑以橙红色铝铁镁铬铁矿为主［图2（g）］，方铁矿次之

［图2（j）、图4（a）］，还有少量爆碎铝铁镁铬铁矿和高铁铝铁尖晶石组成的混合晶屑［图3（b）］和方铁矿与铝铁镁铬铁矿交生的混合晶屑［图3（e）］。局部还见有镁橄榄石晶屑［图4（a）］，并且镁橄榄石内部包裹有方铁矿［图4（b）］。晶屑粒度大小一般为0．1～1mm，呈棱角状，也有的呈不规则状、浑圆状等，占矿石总量的10%～15%，塑性玻屑及玻屑为矿石的主体，占矿石总量的70%以上。在第1类矿石中发生明显的塑性变形［图2（g）］，形成假流动构造，为典型的熔结凝灰结构；在第2类矿石中熔结特征不明显，为弱熔结凝灰结构［图2（h）］和凝灰结构［图3（a）］。玻屑已完全脱玻化，经X射线鉴定，其转变成含镍铁铝蛇纹石，并析出细小的方铁矿。

表2 侧波积异地区铁镍钴矿化区铈独居石、锆石电镜能谱分析结果Tab．2 Electron Microscope Energy Spectrum Analysis Results of Ce Monazite and Zircon in Iron－nickel－cobalt Mining Area of Cebojiyi District

表3 侧波积异地区金属硫化物电镜能谱分析结果Tab．3 Electron Microscope Energy Spectrum Analysis Results of Metal Sulfides in Cebojiyi District

表4 侧波积异地区铁与钛氧化物电镜能谱分析结果Tab．4 Electron Microscope Energy Spectrum Analysis Results of Fe and Ti Oxides in Cebojiyi District

图6 X射线衍射分析谱线Fig．6 X－ray Diffraction Spectrum

表5 侧波积异地区铁矿石化学分析结果Tab．5 Chemical Analysis Results of Iron Ores in Cebojiyi District

3．2 矿物学特征

矿石中所含矿物种类及其成分都很独特，经显微镜下鉴定、X射线衍射分析和扫描电镜与电镜能谱定量分析等多种手段对矿化区矿石中的矿物成分进行分析鉴定，已确定的矿物主要有自然铁、方铁矿、钛铁矿、含铬磁铁矿、铝铁镁铬铁矿、高铁铬铁尖晶石、含镍铁铝蛇纹石、镁橄榄石、铈独居石、含金锆石和斜锆石等。此外，还有少量的金属硫化物针镍矿、紫硫镍矿和方铅矿。这些矿物与标准矿物成分多数接近，仅个别差异较大，因此仅为暂时定名，希望今后进一步确定这些矿物的名称。

图7 原始地幔标准化微量元素蛛网图Fig．7 Primitive Mantle－normalized Trace Element Spider Diagram

图8 球粒陨石标准化稀土元素配分模式Fig．8 Chondrite－normalized REE Pattern

3．2．1 尖晶石族矿物

本文发现的尖晶石族矿物有铝铁镁铬铁矿和高铁铬铁尖晶石2种。

（1）铝铁镁铬铁矿：等轴晶系，为矿石的主要晶屑成分，多呈棱角状，粒径为0．1～1mm，约占矿石总量的10%；单偏光下为橙红色［图2（d）、（e）、（g）］，正交偏光下为棕红色［图2（h）］，具均质性，由于矿物本身的颜色重而不显全消光，反光镜下反射率R为10%；呈玫瑰粉色［图2（i）］，晶体边缘常被方铁矿交代，并见与方铁矿交生的混合晶屑［图3（e）］和爆碎晶屑［图3（b）］。该矿物的定名是根据5件单矿物样品的X射线衍射测试结果（图6）而来。给出的矿物名称有镁铬铁氧化物（化学式 MgCr4Fe1．6O4）和铬铁矿（化学式FeCr2O4）。考虑到本矿物中Al2O3含量较高，达到16．01%～23．35%，应参与矿物的定名。在铝铁镁铬铁矿（Mg，Fe）（Cr，Al）2O4的化学组成中，三价阳离子以Cr3＋为主，Al3＋代替Cr3＋的数量大于1／3、小于1／2。Mg2＋和Fe2＋的离子数按照单位晶胞中离子数计算，分别为Mg6－4Fe2－4［4］。侧波 积 异 地 区 铝 铁镁铬 铁 矿 的 电 镜能谱分析结果显示，铬铁矿的Cr＃值［100w（Cr）／（w（Cr）＋w（Al））］平均为66，属于高铬型，Al3＋代替Cr3＋的数量大于1／3、小于1／2（表1中序号1～10），而 Mg2＋和 Fe2＋离子数有的较为接近 Mg6－4·Fe2－4（表1中序号1、4、6、7、9、10），有的相差较大（表1中序号2、3、5、8）。因此，笔者将其暂定名为铝铁镁铬铁矿。

（2）高铁铬铁尖晶石：由于含铁量比铝铁镁铬铁矿更高，在单偏光镜下呈鲜艳的红色，反光镜下也呈浅玫瑰粉色，与铝铁镁铬铁矿很难区分；一般呈不规则细粒状（≤0．1mm），分散分布［图3（h）］，也可见作为铝铁镁铬铁矿碎块之间的胶结物形式产出［图3（b）］。根据谱图［图3（d）、（j）］和表1（序号15、16）可以看出，这是一种成分变化较大、Fe和Cr含量均很高的矿物，FeO含量为53．57%～66．44%，Cr2O3为25．76%～36．39%，Cr＃值平均为77，属于高铬型（表1中序号15、16），依据2种主要化学成分的比例可定名为铬磁铁矿，但是目前在磁铁矿系列中尚未找到这种矿物名称。由于在铁尖晶石（w（Mg）＜0．5，w（Fe）＞0．5）Al2O4或FeAl2O4的化学组成中常有Mg2＋的类质同象代替，铁－镁间为完全类质同象系列，w（Fe）＞w（Mg）。同时，Al3＋可被Cr3＋有限代替。当 Cr3＋代替 Al3＋的数量（原子数）大于1／3时，可称为铬铁尖晶石变种，铬铁尖晶石矿物的标准成分为 Al2O3（含量27．12%）、Cr2O3（38．64%）、FeO（27．61%）、Mg（5．33%）［4］。与此相比，侧波积异地区的电镜能谱分析结果显示，Al2O3（含量34．04%～39．83%）明显较低，与 Cr2O3（25．76% ～36．39%）接 近，FeO 含 量 （53．57% ～66．44%）为标准FeO含量（27．61%）的2～3倍，因此定名为铬铁尖晶石也是不合适的。一般来说，在尖晶石族矿物中，Fe3＋代替 Al3＋是有限的［4］，但试验表明在温度858℃以上，FeAl2O4－FeFe2O4系统是以完全固溶体形式存在［4］。因此，本矿物可能就是在高于858℃、FeAl2O4－FeFe2O4完全固溶体的条件下形成的高铁铬铁尖晶石，笔者暂定名为高铁铬铁尖晶石。

在显微镜下，高铁铬铁尖晶石与铝铁镁铬铁矿很难区别，但电镜能谱分析结果却有明显的差异，因此可以确定本矿化区有这2种铬矿物。

3．2．2 自然铁和钛－铁氧化物

（1）自然铁：等轴晶系，反光镜下呈亮白色，粒度小于5μm，与方铁矿共生。电镜能谱定量分析结果（表4中序号6）表明，Fe含量为95．8%，Si为3．68%，Cr为0．26%，P为0．36%。谱图见图4（j）。

（2）方铁矿：等轴晶系，反射光下呈灰色，带绿色色调，反射率为15%左右。其有3种产出状态，第1种以晶屑形式产出［图2（j）、图4（a）］，第2种以方铁矿与铝铁镁铬铁矿交生的混合晶屑形式产出［图3（e）］。这2种产出状的方铁矿电镜能谱分析谱图中，铁的峰值明显高于氧［图3（f）、图4（c）］，第3种方铁矿呈细小颗粒分布在玻屑中［图4（c）、（f）］，其电镜能谱分析谱图铁的峰值与氧的峰值相近或相等［图4（e）、（h）］。这种方铁矿可能是在玻屑脱玻化向含镍铝铁蛇纹石转化过程中析出的产物。另外，在橄榄石晶体中方铁矿谱线图也显示出Fe的峰值高于O［图5（e）］，这也表明镁橄榄石和其中的方铁矿以及晶屑产出的方铁矿可能形成于同一环境条件下。由电镜能谱定量分析结果（表4中序号5、8、10～13）可以看出，方铁矿FeO含量为92．99%～96．99%，低于法国方铁矿（FeO含量为98．40%，表4中序号17），含有较多的杂质元素NiO、Dy2O3、Cr2O3，这也表明本区的方铁矿可能形成温压条件更高。

磁铁矿：等轴晶系，浅蓝色，反射率约为21%，一般呈细小颗粒分布在玻晶中，与钛铁矿、紫硫镍矿等共生［图4（e）］。从电镜能谱分析谱图可以看出，Fe的峰值明显低于氧［图4（g）］。从电镜能谱定量分析结果（表4中序号3、4）可以看出，FeO含量为76．12%～81．65%，图谱含有大量杂质元素，其中SiO2含量为4．62%～12．48%，NiO 为1．46%～5．93%，TiO2为6．98%，DyO3为3．21%。中国河北铁矿、大冶铁矿和鞍山铁矿中的磁铁矿FeO含量为92．56%～100．06%，含有很少量的其他杂质元素（表4中序号1～3），与其相比表明本矿化区内的磁铁矿形成的温压条件应该远远高于其他铁矿，以致于能熔合这么多能成矿的杂质元素。

钛铁矿：三方晶系，反射色呈灰色带棕色，具明显的双反射，反射率为17%～21%，呈半自形板状晶体分布在玻屑中，常与铈独居石共生［图3（i）］，也常见与方铁矿、紫硫镍矿共生［图4（e）］。电镜能谱定量分析结果（表4中序号1、2、7、9）表明，谱图含有少量杂质元素SiO2、Cr2O3和 Mo等，不含Nb、Ta［图4（h），图5（i）、（j）］。广西花岗岩中的钛铁矿一般都含Nb、Ta（表4中序号5）。月岩中的钛铁矿全为Fe2＋（表4中序号6），由于测试手段的限制，无法确定侧波积异矿区内钛铁矿中铁的价态。

（3）铁镁硅酸盐矿物。含镍铁铝蛇纹石：该矿物是由含Fe－Ni很高的塑性玻屑、浆屑等火山物质脱玻化转变而成，故保留完好的塑性玻屑的形态特征；在单偏光镜下呈浅黄绿色，在正交偏光镜下也呈浅黄绿色，与单偏光镜下没有差别［图2（g）、（h）］，扫描电镜能谱分析结果显示铁、镍都达到工业品位。铁铝蛇纹石［MgFe4Fe3＋［Al（Si3O10）］（OH）8］的化学分析资料如下：FeO含量为39．45%，SiO2为23．81%，Al2O3为23．12%，MgO为2．72%，Fe2O3为0．23%，H2O＋为10．67%［5］。而侧波积异地区铁铝蛇纹石电镜能谱分析结果为：MgO含量为0．98%～4．86%、Al2O3为17．69%～27．33%、Cr2O3为0．56%～1．41%、FeO为41．33%～47．18%、SiO2为23．65%～30．36%（表1中序号17～26）。对比可以看出，其成分基本一致。

在扫描电镜照片中可以看到放大的玻屑形态以及玻屑上分布着雪花状的方铁矿，这些方铁矿是由原来富含Ni－Fe的玻屑在脱玻化转变成铁铝蛇纹石过程中析出的多余铁质结晶而成。因此，粒度极为细小，为3～10μm，所测谱图中Fe的峰值也比晶屑方铁矿的峰值低［图3（a）］。玻屑与浆屑等作为矿石主体，含量为80%～90%，因此矿石的全分析结果应该接近原玻屑的化学成分，但是FeO含量却相差较大，矿石全分析FeO含量为45．88%～64．32%；而玻屑转变为铁铝蛇纹石后，FeO含量为41．33%～47．18%；两者之间的差应该为析出的方铁矿数量。矿石全分析NiO含量为0．57%～0．75%，而铁铝蛇纹石中NiO为0．84%～1．69%，比整体矿石NiO含量略有富集，表明在铁铝蛇纹石形成过程中富集了NiO。

镁橄榄石：本次工作在显微镜下未见橄榄石，但在扫描电镜观察过程中找到了以晶屑产出的镁橄榄石［图5（a）、（b）］，矿物化学成分计算结果为镁橄榄石（表1），从电镜能谱谱图［图5（c）］发现其Fo值可达94%。本区大面积出露的超基性岩体中贵橄榄石的Fo值为83%（表1）。在镁橄榄石晶屑中可见有细小的方铁矿。方铁矿谱图与在晶屑的方铁矿谱图一致，可能为同一成因环境的产物。

（4）铈独居石与锆石、斜锆石。铈独居石：单斜晶系常呈自形晶体集合出现［图3（e）、（f）］。电镜能谱定量分析结果（表2中序号1～13）表明，Ce2O3含量为29．47%～36．94%，La2O3为13．84%～17．76%，Nd2O3为5．92%～12．61%，故可定名为铈独居石。值得注意的是，铈独居石中Ag、AgO含量一般为0．75%～3．29%。

锆石：四方晶系，电镜能谱定量分析表明Au2O3含量为2．09%（表2中序号15）。

斜锆石：单斜晶系，电镜能谱定量分析表明Au2O3含量为1．80%（表2中序号14）。

（5）金属硫化物。金属硫化物在矿石中含量很少（＜0．5%），主要为针镍矿和紫硫镍矿，没有找到钴的独立矿物，钴以类质同象形式分布在镍矿物中，偶见有方铅矿，闪锌矿等。

针镍矿：三方晶系，呈细小的粒状集合体出现在方铁矿晶体中［图2（j）］，反光镜下呈乳黄—黄白色，反射率高于黄铁矿，这与一般针镍矿一致［4］。电镜能谱定量分析表明Co含量为0%～3．87%（表3中序号1、4～6、8、9）。

紫硫镍矿：等轴晶系，在扫描电镜照片中［图3（j）］呈细粒状（＜3μm），局部较为富集，呈星点状分布，电镜能谱定量分析表明其含有较多的Co（含量为5．06%～5．82%）（表3）；在电镜能谱图［图3（j）］上也可见有小的Co峰。

3．3 地球化学特征

矿石中SiO2含量为13．59%～20．62%，平均为16．15%；Al2O3为9．5%～16．33%，平均为14．15%；CaO为0．18%～0．31%，平均为0．25%；MgO 为2．39%～5．47%，平均为4．46%；TiO2为0．20%～0．51%，平均为0．41%；MnO为0．18%～0．49%，平均为0．34%；烧失量（LOI）为4．97%～7．84%，平均为6．57%；TFe2O3为 45．88% ～64．32%，平 均 为53．40%（表5）。在微量元素蛛网图（图7）中，K、P、Ti等3个元素为明显亏损型。

矿石wREE为（126．69～234．86）×10－6，平均201．62×10－6。wLREE／wHREE为2．09～3．22，平均2．66；w（La）N／w（Ce）N为0．87～1．83，平均1．47；δ（Eu）为0．61～0．69，平均0．65；δ（Ce）为0．70～1．46，平均0．94。在稀土元素配分模式图（图8）上，其表现为轻稀土富集型。Ni含量为（5 726～7 649）×10－6，平均6 991×10－6；Co为（301～697）×10－6，平均555×10－6。

3．4 Pb－Sr－Nd同位素特征

侧波积异地区铁矿石的Pb同位素数据列于表6。由表6可见，侧波积异地区铁矿石的铅同位素比值N（206Pb）／N（204Pb）为18．762～19．018，N（207Pb）／N（204Pb）为15．637～15．691，N（208Pb）／N（204Pb）为39．056～39．504，显示高放射性成因铅同位素组成特征。在Pb构造模式图（图9）上，Pb同位素显示出其具有上地壳铅的特征。

表6 侧波积异地区铁矿石Pb同位素组成Tab．6 Pb Isotopic Compositions of Iron Ores in Cebojiyi District

侧波积异地区铁矿石的Rb－Sr、Sm－Nd同位素数据列于表7。班公湖怒江成矿带上主要蛇绿岩的年龄见表8。侧波积异地区与班怒带中段的东巧地区地理位置相近，岩石类型相近，因此暂用年龄（t）188Ma分别计算岩石的初始Sr同位素比值（（N（87Sr）／N（86Sr））i）和初 始 Nd 同位素比值 （（N（143Nd）／N（144Nd））i）。计算表明，笔者采集样品的（N（87Sr）／N（86Sr））i为0．700 25～0．709 59，变化范围大，可能受源区同位素组成的不均一性或后期地质事件影响，其中（N（87Sr）／N（86Sr））i最小为0．700 25，可能是地幔端元的证据。εNd（t）为－7．2～－15．0，（N（143Nd）／N（144Nd））i为0．511 628～0．512 028，T2DM为1 557～2 188Ma。在N（206Pb）／N（204Pb）－εNd（t）图解中，样品的落点位于西藏造山地幔区或附近，εNd（t）为负值，同位素组成类似于富集型地幔Ⅱ。

图9 侧波积异地区铁矿石Pb同位素构造模式Fig．9 Tectonic Patterns of Pb Isotopic Composition of Iron Ores in Cebojiyi District

表7 侧波积异地区铁矿石Rb－Sr、Sm－Nd同位素组成Tab．7 Rb－Sr and Sm－Nd Isotopic Compositions of Iron Ores in Cebojiyi District

4 讨 论

4．1 成因类型

在侧波积异地区出露大面积镍矿化超基性岩，笔者发现的铁钴镍矿石位于超基性杂岩体的边部［图2（a）］。该 矿 石 具 有 典 型 的 熔 结 凝 灰 结 构［图2（g）、（h）］，含有火山角砾、塑性浆屑、铝铁镁铬铁矿和方铁矿晶屑、Ni－Al－Si－Fe质玻屑等火山喷发物质，属于火山喷出沉积的产物，应该是一种喷出岩石，由于铁、钴、镍元素的含量高（表1），所以也是一种火山喷出型矿石。

表8 班公湖怒江成矿带主要蛇绿岩年龄Tab．8 Ages of Ophiolite in Nujiang River Metallogenic Belt of Bangong Lake

一般来说，铁矿石的成因类型有7种。其中，火山侵入活动有关的陆相火山－侵入岩型铁矿与本文研究的铁矿在矿物组合、矿石结构构造等方面均有明显差别。例如，本文确定矿石中存在铝铁镁铬铁矿、高铁铬铁尖晶石、镁橄榄石、含镍铁铝蛇纹石、铈独居石、锆石、含镍磁铁矿、钛铁矿、方铁矿等。矿石为塑性浆屑、玻屑熔结堆积所形成的典型熔结凝灰结构。这种矿物组合与结构在陆相火山－侵入岩型铁矿中尚未见有报道。矿石SiO2含量为13．59%～20．62%，平均16．15%。比超基性岩SiO2含量明显偏低；同时，在微量元素蛛网图（图7）中体现为K、P、Ti等3个元素明显亏损型，在稀土元素配分模式图（图8）上表现为轻稀土富集型。总之，矿石属于火山喷发沉积成因。

4．2 物源区的确定

地球划分为地壳、地幔与地核3部分，地核又分为液态的外地核E层与固态的内地核F层。前人对地核的研究主要通过试验、地球物理和理论计算等手段，获得包括地震学等直接资料与陨石学等间接资料［14］。近年来的研究结果表明，地核的物质组成大约为80%的铁与5%的镍，其他为比铁轻的元素［15－16］。自从 Wilson提出地幔热柱以来，地幔以及核幔边界的物质可上涌至地壳已被广大学者所接受，该理论为地球表面获取深部物质提供了地质构造学的依据。但是，目前极少见地球表面发现上涌地核物质的报道，主要原因是地核物质由深处上升至地表后，晶体结构发生转变，化学成分受地幔与地壳的混染而发生变化，因此要准确确定某种物质属于地核源，只能根据现有证据再加上合理推断而得到。例如，西藏罗布莎铬铁矿中的金属元素矿物群已被认为源于地核［17－19］，主要有矿物学证据，其中标志性矿物为自然铁与方铁矿［20］。在金伯利岩中见到自然铁与方铁矿共生是常见的，而在蛇绿岩套内发现自然铁包裹在方铁矿中的情形仅在罗布莎地区见到，这种岩石被认为源自于地核与地幔的交界处［18，20－21］。在具有熔结凝灰结构的岩石中见到自然铁是非常罕见的［22］；但在本文的样品中，既见到方铁矿，也发现自然铁。另外，侧波积异地区的方铁矿以晶屑形式存在，粒径约1mm，这种形式的方铁矿也未见报道。笔者推断自然铁是在方铁矿形成之后由于温度的降低而析出所致。在一般情况下高铁铬铁尖晶石是不存在的，侧波积异地区高铁铬铁尖晶石含铁量却非常高，说明其形成温度可能高于858℃。另外，具有明显爆碎结构的晶屑是由铝铁镁铬铁矿碎块和铬铁尖晶石胶结物组合而成的混合晶屑。这种爆碎作用不是发生在地表，应该是发生在能形成铬铁尖晶石的深度，一般认为铬铁尖晶石形成在地幔。因此，可以推测铝铁镁铬铁矿是从地核上升到地幔之后发生爆炸，在地幔形成混晶，然后随着矿浆一起喷出至地表。在本文研究的样品中，发现自然铁与方铁矿［图3（f），图4（c），表4中序号5、6、8～13］、高铁铬铁尖晶石［表1中序号15～17，图3（b）、（d）］等罕见矿物，推测其源区很有可能为地核。

在金伯利岩、纯橄榄岩、斜方辉橄岩和幔源岩包体中见富镁质橄榄岩，其Fo值为90%～92%［23］。因此，矿石中出现的镁橄榄石Fo值为94%，可能代表超幔源的物质来源。研究区磁铁矿中含有大量其他元素，与河北铁矿、湖北大冶铁矿和辽宁鞍山铁矿相比有明显不同（表4中序号1～3）。河北铁矿Fe2O3与FeO 总含量为 92．56%，大冶铁矿为94．45%，鞍山铁矿为100．06%。研究区磁铁矿只含有少量的SiO2、Al2O3、MgO、Cr2O3，表明这种磁铁矿与杂质元素的混熔程度高，可以有18．35%～23．88%的杂质元素混熔于磁铁矿晶格中，说明其结晶形成的温压条件也一定远远高出河北铁矿，至少应为下地幔的产物。本文发现的独居石中富含铈与银元素（表2），而一般岩浆与变质等成因的独居石富含 U、Th［24］，并未有太高含量的铈与银［25］；本文锆石与斜锆石中富含金（表2中序号14、15），这在一般变质与岩浆成因的锆石中尚未见报道。总之，本文铁矿石矿物化学成分有极大的特殊性。

另外，本文发现的铁钴镍矿石的岩矿相学特征与已知的超基性喷出岩（苦橄岩、金伯利岩、麦美其岩等）和铁矿类型均无法对比。一般认为金伯利岩为下地壳的产物［17］，笔者发现的富铁铬钴镍以及尖晶石晶屑的喷出岩，比金伯利岩的相对密度大，其来源深度应比下地幔更深。

本文铁钴镍矿石作为蛇绿岩套中的超镁铁质单元的一部分，其岩浆源区为地幔。从图10（a）可以看出，该样品的岩浆源区具有西藏造山地幔的特征［26］，该类型地幔和富集型地幔Ⅱ类似。样品的Pb同位素具有上地壳Pb同位素组成的特征，这可能是上部地壳物质再循环加入地幔后形成富集型地幔Ⅱ 造 成 的；而 样 品 CBDY5－1 中 （N（87Sr）／N（86Sr））i为0．700 25，是否能作为下地幔或更深源的证据还值得商榷。

侧波积异地区发现的这种富含铁钴镍并具熔结凝灰结构的矿石，具有自然铁与方铁矿的矿物组合，推测很有可能源于地核。但是根据化学成分推测，不完全具有地核的特点，因此可推测其源于地核，但在上升过程中，混合了相当数量的幔源与壳源成分。

4．3 成矿意义

本次采集的5件矿石样品TFe2O3含量平均为53．40%，高于需选铁矿石工业品位（磁铁矿25%）；Ni平均为6 991×10－6，高于硫化镍矿最低工业品位与氧化矿－硅酸镍矿边界品位0．5%；Co平均为555×10－6，高于硫化钴矿最低工业品位（0．03%）。铁的赋存矿物为钛铁矿、磁铁矿、方铁矿、含镍方铁矿与自然铁［表4，图2（h）～（j），图4（a）、（c）、（e）、（g）、（h）、（j），图5（b）、（f）、（i）、（j）］，镍的赋存矿物为针镍矿与紫硫镍矿［表3中序号1～9，图4（a）、（e）、（f）］。因此，这3个元素含量较高，是一种含镍钴的铁矿石。在西藏冈底斯与班公湖—怒江成矿带及其过渡带，超基性岩出露非常普遍，需要在超基性岩出露地区注意这种铁钴镍矿床的找矿评价工作。

5 结 语

图10 侧波积异地区铁矿石N（206Pb）／N（204Pb）－εNd（t）图解及Pb同位素Δβ－Δγ构造模式Fig．10 Diagram of N（206Pb）／N（204Pb）－εNd（t）of Iron Ores and Tectonic Pattern ofΔβ－Δγof Pb Isotope in Cebojiyi District

（1）侧波积异地区铁矿石为晶屑、塑性浆屑、玻屑熔结堆积所形成的熔结凝灰结构、假流动构造。主要的晶屑矿物为铝铁镁铬铁矿、方铁矿，次要晶屑矿物有镁橄榄石；并可见爆碎的铝铁镁铬铁矿与高铁铬铁尖晶石胶结而成的混合晶屑，以及由铝铁镁铬铁矿与方铁矿交生的混合晶屑。玻屑、塑性玻屑为富Ni的硅铝铁质玻屑，已完全脱玻化而转变成含镍铁铝蛇纹石，并析出大量的微—细粒方铁矿，但仍保留完好的玻屑、塑性玻屑形态特征。

（2）矿石SiO2含量为13．59%～20．62%，平均16．15%。在微量元素蛛网图上表现为K、P、Ti等3个元素明显亏损型；在稀土元素配分模式图上表现为轻稀土富集型。Pb－Sr－Nd同位素特征显示，矿石物质应该来自富集型地幔Ⅱ，应属于火山成因喷出型铁钴镍矿浆成因，物源区是源自地核但受到地幔或地壳的混染。

（3）矿石 TFe2O3含量平均为53．40%，Ni平均为6 991×10－6，Co平均为555×10－6，为一种含钴镍的铁矿石。在区域上，需要注意这种类型矿石的找矿评价工作。

国家地质实验测试中心樊兴涛工程师，中国地质科学院矿产资源研究所曲晓明研究员、辛洪波副研究员、沙俊生工程师，西藏自治区地质调查院刘鸿飞院长，河南省地质调查院刘伟高级工程师以及中国地质大学（北京）王江朋（本科生）、定立（硕士研究生）提供了大量帮助，在此一并致谢。

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