新疆萨尔托海铬铁矿中“绿泥石壳”的研究

杨念，邓松良，况守英，岳蕴辉，孟庆鹏(新疆维吾尔自治区矿产实验研究所，新疆 乌鲁木齐 830000)

新疆萨尔托海铬铁矿中“绿泥石壳”的研究

杨念，邓松良，况守英，岳蕴辉，孟庆鹏
(新疆维吾尔自治区矿产实验研究所，新疆 乌鲁木齐 830000)

萨尔托海铬铁矿的成因一直存在争议，通过研究其特有的“绿泥石壳”可知其矿床成因。采用光、薄片的镜下鉴定、X-射线粉晶衍射和电子探针分析，可知矿区围岩主要为蛇纹石，而“绿泥石壳”和矿石中的脉石矿物空间上互相过渡，二者矿物成分完全相同，为淡斜绿泥石。围岩蛇纹石中未见淡斜绿泥石，“绿泥石壳”中也未见蛇纹石残留，说明“绿泥石壳”与矿石中的脉石矿物成因相同，为成矿晚期残余矿浆直接沉淀结晶生成，非蛇纹石经绿泥石化蚀变生成。证明矿床为晚期岩浆熔离式矿床。

萨尔托海；“绿泥石壳”；X-射线粉晶衍射；电子探针分析

新疆萨尔托海铬铁矿为高铝型豆荚状铬铁矿，其成因一直存在争议，一种认为其为原始地幔岩高度熔融再造的产物[1-5]，一种认为其为含矿熔浆通过结晶分异、岩浆熔离作用形成的岩浆矿床❶王恒升，等.新疆塔城专区托里县萨尔托海、达拉布特、坎土拜克超基性岩体铬铁矿研究报告，1962.❷陈正，等.新疆塔城专区托里县萨尔托海铬铁矿床初步研究报告，1963.❸新疆地矿局地研所.新疆超基性岩与铬铁矿，1979.，通过对萨尔托海铬铁矿矿石及其特有的“绿泥石壳”研究，说明其矿床成因。陈正教授于60年代称薄壳状绿泥石为“鸡蛋壳”，系铬尖晶石中的Al3+扩散到蛇纹石中形成绿泥石，此观点认为橄榄石蚀变为蛇纹石，蛇纹石蚀变为绿泥石形成“绿泥石壳”；另一种观点认为“绿泥石壳”为含矿岩浆生成铬铁矿后残余热液直接结晶生成[6-8]。本文通过镜下鉴定、X-射线粉晶衍射、电子探针分析等综合研究认为“绿泥石壳”为残余热液直接结晶生成。

1　矿区地质

萨尔托海超基性岩体出露于西准噶尔华力西褶皱带达拉布特复背斜核部南缘，岩体产出受NEE与NNE向压性及张扭性构造组成的木哈-萨尔复合断裂控制(图1)[7]。

图1　萨尔托海铬铁矿区域地质图Fig.1 Geological map of Sartohay chromitite deposits

区内出露地层以古生代下石炭统为主，次为下二叠统。新生代、古近—新近纪零星出露，第四系分布广泛。下石炭统自下而上分为：希贝库拉斯组、包古图组和太勒古拉组，下二叠统仅出露在阿克巴斯套以南，沿断裂呈长条状分布，与下石炭统呈断层接触。区内构造以断裂为主，褶皱次之。区内岩浆活动强烈，从酸性岩到超基性岩、深成到浅成脉岩均有出露。侵入时代属华力西中期，以花岗岩为主，基性、超基性岩(包括辉石闪长岩和辉长岩)及中酸性脉岩次之。

2　矿床特征

萨尔托海岩体是达拉布特岩带中最大的一个，赋存大型铬铁矿矿床，仅次于罗布莎铬铁矿矿床，居全国第二位。矿区包括26个矿群[6]，已发现大小矿体510多处，矿体产状受岩体形态和岩体界面控制[9]。铬矿体均产于含矿岩相带内，主要赋存于纯橄岩-斜辉辉橄岩、纯橄岩-二辉橄榄岩岩相带内，次为斜辉辉橄岩岩相带(图2)。岩体围岩所涉地层由老到新为下石炭统包古图组和泰勒古拉组。前者主要位于岩体之南，构成岩体的下盘围岩；后者主要位于岩体之北，构成岩体的上盘围岩。岩体和围岩的接触面与围岩的层理具一定交角(10°~20°)，地层产状较岩体产状略陡，岩体与围岩呈侵入接触。围岩除蛇纹石化，还可见绿泥石化(主要为叶绿泥石，交代蛇纹石生成)、碳酸盐化、硅化、透辉石化等蚀变现象。以上蚀变除蛇纹石化在围岩中普遍存在外，其余蚀变均为部分围岩的蚀变现象。

萨尔托海超镁铁质岩以斜辉辉橄岩为主，含少量纯橄岩、斜辉橄榄岩及二辉橄榄岩，并见一定数量的滑石-碳酸盐化超镁铁质岩类。二辉橄榄岩在地表主要出露于岩体西段也格孜卡拉、13矿群南及1矿群以北地带。萨尔托海超镁铁岩岩体中常伴有呈不规则状或似脉状产出的橄长岩、辉长岩、辉绿岩等，一般长几米至几十米，宽几十厘米至2 m，倾向多为NW或NNW向，与纯橄岩岩体或矿体产状一致。部分矿体与围岩接触界线清晰，部分矿体边缘铬铁矿粒度变细，密度急剧变稀，与围岩具明显分界面，近矿围岩中常见一些零散铬铁矿颗粒和小矿条、矿团(图3-a，b)。矿体与围岩间常有一厚几厘米至数十厘米的“绿泥石壳”，与围岩界线明显。

3　“绿泥石壳”成因分析

“绿泥石壳”产于矿体周围，宽几厘米至几十厘米。按其详细生成位置分析，多位于矿体转弯、两端及矿体与围岩接触面中，形状极不规则，形态多与矿体形态相似，界限异常清楚(图3-d)。

图2　矿区地质简图Fig.2 Geological diagram of the mine area

3.1镜下鉴定

镜下观察表明，“绿泥石壳”由淡斜绿泥石组成，呈鳞片状及纤维状集合体分布(图3-c)，结晶粒径很细，多为0.01~0.06 mm，部分颗粒间界限不清晰，表明其生成温度很低。铬铁矿粒间透明矿物主要为淡斜绿泥石，少数样品中可见少量透辉石及尖晶石等矿物(现将铬铁矿粒间分布的透明矿物统称为“脉石矿物”)。“绿泥石壳”的淡斜绿泥石与“脉石矿物”无明显界线，从“绿泥石壳”往内至“脉石矿物”淡斜绿泥石由垂直界面排列渐变为不具排列性。值得一提的是部分围岩样品中可见叶绿泥石，交代蛇纹石生成，见异常干涉色，呈叶片状集合体分布。从产状上看，叶绿泥石常呈似脉状和脉状产出，在“绿泥石壳”边界部位突然截止，未切穿“绿泥石壳”。

3.2 X-射线衍射分析

本文选取萨尔托海铬铁矿矿区6个矿群的20个样品做X-射线粉晶衍射分析(表1)，其中围岩(近矿围岩)样品5个，取自4个矿群，“绿泥石壳”样品10个，覆盖6个矿群，脉石矿物样品5个，取自4个矿群。5、6号分析样，7、8号分析样和13、14号分析样品均分别取自同一手标本上的“绿泥石壳”和脉石矿物，二者空间上相邻，呈渐变过渡；9、10、11号分析样和17、18、19号分析样分别取自同一手标本，其“绿泥石壳”与近矿围岩相互接触，界限清晰(图4)。仪器型号：布鲁克D8 ADVANCE；Cu靶；电压为40.0 kV；电流40.0 mA；波长1.518 Å，步长0.010°。

图3　手标本与薄片镜下照片Fig.3 Hand specimens and thin section photo

表1　 X-射线衍射分析结果Table1 X-ray diffraction analysis results

在6个矿群20个样品中，围岩为利蛇纹石、斜纤蛇纹石，“绿泥石壳”均为淡斜绿泥石(本次研究中所用X-射线检索库中未收录淡斜绿泥石，检索结果为斜绿泥石，结合镜下特征和电子探针分析结果判断为淡斜绿泥石)，部分“绿泥石壳”样品中含少量符山石、透辉石和钙铁榴石，矿石中“脉石矿物”绝大部分为淡斜绿泥石，个别样品中出现透辉石(表1)。

3.3电子探针分析

从13矿群和24矿群中选取4个样品，对同一样品中的“绿泥石壳”和“脉石矿物”进行电子探针分析(图5)，分析仪器型号：JXA8230；加速电压15 kV；束流：1×10-8A；束斑：10 μm，修正方法：ZAF，分析结果见表2。

图4　X-射线衍射图Fig.4 X-ray diffraction patterns

图5　“绿泥石壳”、“脉石矿物”背散射像Fig.5 The COMPO of“Chlorites shell”and gangue minerals

电子探针成分分析结果显示(表2)，“绿泥石壳”主要由MgO、Al2O3和SiO2组成，其中，w(MgO)为34.28%~38.43%，平均36.54%，w(Al2O3)为14.51%~ 23.63%，平均18.46%，w(SiO2)为26.11%~33.00%，平均30.64%，另含少量FeO、CaO等。“脉石矿物”成分组成与“绿泥石壳”相同，主要由MgO、Al2O3和SiO2组成，其中w(MgO)为33.84%~38.03%，平均为35.84%，w(Al2O3)为 19.82%~23.63%，平均为21.40%，w(SiO2)为24.75%~29.58%，平均28.05%，另含少量FeO、CaO等。

表2　电子探针分析结果Table 2 EPMAanalysis results　单位:%

4　讨论

本区凡是晚期致密块状矿体周围均有“绿泥石壳”出现，无矿地段却未见“绿泥石壳”，充分说明“绿泥石壳”与矿体具密切的成因关系。X-射线衍射分析结果表明，“绿泥石壳”与“脉石矿物”成分相同，均为淡斜绿泥石，围岩或近矿围岩中为蛇纹石。结合镜下鉴定，“绿泥石壳”与近矿围岩蛇纹石相互接触但接触处界限清晰，同时“绿泥石壳”中未见残余蛇纹石，围岩蛇纹石中未见淡斜绿泥石，说明“绿泥石壳”并非由蛇纹石蚀变而成。分析样品中所含少量符山石、方解石、菱镁矿、水镁石等，经镜下鉴定确认，多相互共生，呈脉状、团块状集合体沿裂隙分布，推断其由残余矿液生成叠加于淡斜绿泥石之上，生成晚于淡斜绿泥石。对比探针分析结果发现：同一样品中，“绿泥石壳”与“脉石矿物”的分析结果基本相同，说明二者为同一矿物。同一矿群不同样品、不同矿群中，“绿泥石壳”与“脉石矿物”未见成分上的明显变化，可推断“绿泥石壳”与“脉石矿物”均形成于同一时期。值得一提的是，分析结果中FeO含量普遍偏低，最高2.25%，最低0.99%，平均1.6%，平均值低于斜绿泥石中FeO含量(1.8%~12.2%)，斜绿泥石中含Fe极少的变种为淡斜绿泥石，电子探针分析结果进一步表明，“绿泥石壳”与“脉石矿物”相同，均为淡斜绿泥石，与衍射分析结果相符。

通过分析并结合前人研究成果可知[5-8]，萨尔托海铬铁矿矿床的形成是一系列岩浆分异作用形成不同成分熔浆结晶的结果，铬铁矿是岩浆演化晚期从残余岩浆中熔离作用形成的，在成矿晚期形成致密块状铬铁矿矿体后，矿体内的残浆(含挥发分和镁、铁、铝的铝硅酸盐)在区域压应力和残浆中的内力(挥发分)互相作用下，产生压滤分异作用，从而形成了致密块状矿体周围的“绿泥石壳”。

5　结论

(1)“绿泥石壳”与围岩相互接触，界限清晰，与矿石中的“脉石矿物”互相过渡。

(2)围岩由蛇纹石构成，其中含少量叶绿泥石，由蛇纹石蚀变形成[7]。

(3)“绿泥石壳”与“脉石矿物”成分相同，均为淡斜绿泥石，其中，未见橄榄石或蛇纹石残留。

通过以上分析结果可知，矿石中的“脉石矿物”及“绿泥石壳”均由成矿晚期的残余矿液直接沉淀结晶形成，并非是橄榄石蚀变为蛇纹石，又由蛇纹石转变为绿泥石的产物。

[1]Thayer T P.Geological features of podifrom chromite deposits[C]// Seminar on methods of prospection for chromite.O.E.C.P.,Paris,1964.

[2]谭娟娟,朱永峰.新疆萨尔托海铬铁矿中的Fe-Ni-As-S矿物研究[J].岩石学报,2010,26(8):2264-2274.

[3]周勇,李俊建,段明.我国铬铁矿地质特征和找矿方向[J].地质找矿论丛,2013,28(3):327-334.

[4]胡振兴,牛耀龄,刘益,等.中国蛇纹岩型铬铁矿的研究进展及思考[J].高校地质学报,2014,20(1):9-27.

[5]鲍佩声,王希斌,郝梓国,等.对富铝型豆荚状铬铁矿矿床成因的新认识——以新疆萨尔托海铬铁矿矿床为例[J].矿床地质,1990,9(2):97-111.

[6]鲍佩声,王希斌,彭根永,等.新疆西准噶尔重点含铬岩体成矿条件及找矿方向的研究专辑[J].中国地质科学院西安地质矿产研究所所刊, 1992,24:13-48.

[7]魏文忠,董显扬,曾河清,等.新疆萨尔托海超基性岩体及铬铁矿床的地质特征和成因[J].中国地质科学院西安地质矿产研究所所刊, 1987.16:57-145.

[8]王玉山.新疆萨尔托海铬铁矿硼的地球化学晕特征及其地质意义[J].矿物岩石,1990.10(4)：66-74.

[9]张建,徐海山,王登红,等.新疆萨尔托海铬铁矿造矿铬尖晶石蚀变特征及指示意义[J].地球学报,2009.30(5):599-606.

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

项目资助:国土资源部公益性行业科研专项经费项目（201211043）资助

2015-02-26;

2015-11-17;作者E-mail:18109913121@163.com

杨念（1987-），女，湖北潜江人，硕士，2010年毕业于中国地质大学（武汉）矿物学、岩石学、矿床学专业