北祁連拉硐超基性巖體鉻尖晶石特征研究及找礦意義

徐均強,徐偉祥,杜韋,崔燦

(1.山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濰坊 261021；2.山東省物化探勘查院，山東 濟南 250013)

拉硐超基性巖體位于青海省祁連縣城東北約15km的大拉硐溝源頭，海拔4300～4900m，部分地區(qū)常年積雪覆蓋。巖體形態(tài)不規(guī)則(圖1和圖2)，面積約7.6km2。巖性主要由蛇紋石化橄欖巖、蛇紋石化輝欖巖、蛇紋巖及純橄巖組成。工作中共發(fā)現(xiàn)了157個鉻鐵礦小礦體，鉻鐵礦體成群出現(xiàn)，單個礦體較小，大部分礦體沿小規(guī)模斷裂破碎帶分布，根據(jù)礦石化學(xué)分析樣品結(jié)果，鉻鐵比值一般大于3，但SiO2含量較高，一般6.9%～13.11%。根據(jù)鉻鐵礦體分布范圍，自西向東劃分為10個礦帶，依次編號為Ⅰ—Ⅹ。

圖1 祁連造山帶中西段超基性巖體分布略圖1—超基性巖體；2—花崗巖體；3—斷層；4—印支期花崗巖；5—印支期超基性巖

圖2 祁連縣拉垌超基性巖體地質(zhì)略圖

1 區(qū)域地質(zhì)概況

拉硐巖體在構(gòu)造位置上屬于秦祁昆(東昆侖—祁連—北秦嶺)晚加里東造山系之祁連造山帶(Ⅱ)、北祁連蛇綠混雜巖帶(Ⅲ)[1]。

1.1 地層

區(qū)域地層出露較全，廣泛發(fā)育古元古界至第四系，僅缺上志留統(tǒng)。該區(qū)屬祁連地層區(qū)、北祁連山分區(qū)，以下古生界最發(fā)育。前人對地層進行了研究，作了較系統(tǒng)的劃分，建立了完整的地層系統(tǒng)[2]。

1.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造、褶皺構(gòu)造極為發(fā)育[3]。斷層形成于華力西—印支、燕山、喜山期，走向斷層占主導(dǎo)，多發(fā)生在褶皺的軸和地層的接觸處。

褶皺和斷裂兩者在空間上、時間上關(guān)系密切，空間上褶皺軸部(壓性為主)和翼部(張性為主)常發(fā)育斷裂；時間上則褶皺產(chǎn)生在斷裂之前，褶皺和斷裂的發(fā)育在時間上具有多期性，后期活動對前期有重合性、繼承性和軸向遷移的特征。

1.3 侵入巖

區(qū)內(nèi)巖漿活動較強烈，且侵入活動皆屬加里東期，巖石類型從超基性至酸性均有發(fā)育[4]。侵入巖多沿祁連造山帶NW—SE向展布，在空間上巖體分布與斷裂和褶皺有關(guān)，特別是局限于一定的地層和巖組分布條帶內(nèi)，斷續(xù)出現(xiàn)，具有連續(xù)性[5]。

2 礦體的賦存特征

超基性巖體中已發(fā)現(xiàn)157個鉻鐵礦小礦體。其中126個分布于純橄巖中(占礦體總數(shù)的80.3%)；其余少數(shù)礦體分布由蛇紋巖和斜輝輝橄巖組成的片理帶中；極少數(shù)鉻鐵礦礦條(或礦化)見于花崗質(zhì)碎裂巖及碳酸鹽類巖石中。以下主要介紹純橄巖中的鉻鐵礦礦體賦存特征。

2.1 含礦純橄巖的特征

根據(jù)純橄巖與輝橄巖接觸關(guān)系特點，可將純橄巖分為2類：

第一類純橄巖，可進一步分為2種：第一種純橄巖與輝橄巖呈漸變過渡關(guān)系。此種純橄巖多見于大面積分布的橄欖巖中，呈不規(guī)則狀、渾圓狀，規(guī)模小，一般小于0.5km2，其中所見礦體規(guī)模很小。

巖性為黑綠色全蛇紋石化橄欖巖，風(fēng)化面黃灰色，塊狀構(gòu)造，性脆，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。由條紋狀葉蛇紋石組成網(wǎng)環(huán)核心，無色或淡黃綠色纖維蛇紋石圍繞核心分布，磁鐵礦呈塵點狀，鉻鐵礦以自形晶為主，因受破壞晶形常不完整，邊緣出現(xiàn)綠泥石礦物。鉻尖晶石粒徑0.4～1.2mm，集合體5～8mm，不均勻分布，肉眼易見。其與圍巖礦物含量對比以Ⅴ號礦帶所見純橄巖為例(圖3)，其鏡下礦物含量統(tǒng)計見表1。

圖3 拉硐Ⅴ號含礦帶純橄巖與輝橄巖漸變過渡接觸素描圖1—蛇紋石化純橄巖；2—全蛇紋石化斜輝輝橄巖；3—蛇紋石化單輝輝橄巖；4—偉晶輝長巖脈；5—節(jié)理；6—漸變地質(zhì)界線

巖石名稱全蛇紋石化純橄巖全蛇紋石化斜輝輝橄巖強蛇紋石化單輝輝橄巖巖石顏色風(fēng)化面淡黃色,新鮮面灰黑色風(fēng)化面除絹石外,淡黃灰色,新鮮面灰黑色風(fēng)化面除絹石外,淡黃灰色,新鮮面灰黑色結(jié)構(gòu)構(gòu)造網(wǎng)環(huán)結(jié)構(gòu)塊狀構(gòu)造假斑狀結(jié)構(gòu),基質(zhì)半網(wǎng)環(huán)結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造假斑狀結(jié)構(gòu),基質(zhì)半網(wǎng)環(huán)結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造礦物成分︵%︶膠-葉蛇紋石呈條紋狀34.541.137.1纖維蛇紋石52.237.341.9絹石09.73.2單斜輝石02.010.8鉻尖晶石自形晶為主6.7他形為主3.2他形為主2.9磁鐵礦4.65.74.1綠泥石1.000碳酸鹽礦物1.01.00所統(tǒng)計標(biāo)本號CH-32CH-633Ch-808

第二種純橄巖與輝橄巖呈突變接觸關(guān)系，界面總體產(chǎn)狀為傾向20°～40°，傾角40°～55°。此種純橄巖見于大面積分布的橄欖巖中，與輝橄巖直接接觸(圖4)。多呈透鏡體狀，條帶狀，少數(shù)為不規(guī)則狀。不規(guī)則狀規(guī)模較大，長達百余米。條帶狀者較小，寬約0.5m。該純橄巖含鉻礦，多為浸染狀，多分布于拉硐超基性巖體西南部。

圖4 拉硐Ⅴ號礦帶純橄巖與輝橄巖突變接觸素描圖1—蛇紋石化純橄巖；2—蛇紋石化斜輝輝橄巖；3—節(jié)理；4—地質(zhì)界線

巖性為黑綠色全蛇紋石化純橄巖。風(fēng)化面為黃灰色—綠灰色，粗糙性脆，塊狀構(gòu)造，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。由膠-葉蛇紋石(居于網(wǎng)狀中心)，纖維蛇紋石(圍繞膠-葉蛇紋石分布)及鉻尖晶石和磁鐵礦等組成。鉻尖晶石以他形晶為主，粒徑0.2～0.3mm，在手標(biāo)本上不易見到，但有局部集中出現(xiàn)。以在Ⅴ號礦帶所見純橄巖為例，鏡下統(tǒng)計一般含量為：蛇紋石(膠-葉蛇紋石及纖維蛇紋石)95%，絹石1%，鉻尖晶石1.1%，磁鐵礦2.9%。其與圍巖礦物含量對比以Ⅷ號礦帶所見純橄巖為例，其鏡下礦物含量統(tǒng)計見表2。

表2 Ⅷ號含礦帶蛇紋石化純橄巖等巖性礦物成分含量變化對照

2.2 鉻鐵礦礦體分布特征

鉻鐵礦體大部分沿小規(guī)模斷裂破碎帶分布，根據(jù)野外統(tǒng)計資料，規(guī)模稍大的鉻鐵礦體長軸走向以NW向為主，其次為NE向。

2.2.1 礦體與圍巖的關(guān)系

該區(qū)所觀測到的鉻鐵礦礦體主要為透鏡狀、扁豆?fàn)?、脈狀、少量不規(guī)則狀。礦體規(guī)模較小，一般長小于5m，個別礦體長10m左右。透鏡狀、脈狀礦體產(chǎn)狀主要為傾向30°左右，傾角50°左右。依據(jù)礦體與圍巖接觸的關(guān)系可分為2種類型。

第一類礦體與圍巖界線截然，無鉻尖晶石含量遞變過渡帶，礦石多呈灰黑色致密塊狀，該區(qū)以該類型為主。

第二類礦體與圍巖界線呈漸變過渡，從礦體至圍巖，鉻尖晶石含量逐漸遞減，礦石多呈深灰色浸染狀。

2.2.2 礦體的賦存形態(tài)

礦體常見的主要有3類賦存形態(tài)：

第一類礦體與圍巖中發(fā)育的斷裂破碎帶產(chǎn)狀一致或分布于斷裂破碎帶中，礦體一般為透鏡狀(圖5)、脈狀，礦石多為致密塊狀，與該類礦體有關(guān)的斷裂破碎帶一般規(guī)模稍大，延伸較穩(wěn)定，礦體雖單個規(guī)模不大，但沿斷裂破碎帶斷續(xù)分布，常伴有碳酸鹽化蝕變，有較大找礦潛力。

圖5 透鏡體狀礦體特征素描圖1—片狀破碎蛇紋石化純橄巖；2—致密塊狀絡(luò)鐵礦；3—裂隙及其產(chǎn)狀

第二類礦體分布于2組交叉斷裂破碎帶(節(jié)理)中，礦體一般為扁豆?fàn)?、三角?圖6)，礦石也為致密塊狀，與該類礦體有關(guān)的斷裂破碎帶一般規(guī)模較小，且相交的2組沿斷裂破碎(節(jié)理)常具共軛性，該類礦體規(guī)模較小，延續(xù)性差，進一步找礦潛力不大。

第三類礦體分布與擠壓片理化帶關(guān)系密切，礦體形態(tài)多不規(guī)則(圖7)，礦石多為浸染狀，與圍巖呈漸變過渡，其產(chǎn)狀與擠壓片理化帶一致。與該類礦體有關(guān)的擠壓片理化帶一般延伸較穩(wěn)定，常伴有碳酸鹽化等蝕變，也有較大進一步找礦潛力。

2.3 礦石類型

按照礦石中鉻尖晶石與脈石礦物的相對含量，工作區(qū)主要可分為致密塊狀(約占礦石總量86.5%)，稠密浸染狀(約占礦石總量10%)，其次有少量中稠—稀疏浸染狀等。

圖6 Ⅶ號礦帶三角狀礦體特征素描圖1—蛇紋石化純橄巖；2—蛇紋片巖；3—致密塊狀鉻鐵礦；4—中—綢密浸染狀鉻鐵礦；5—稀疏浸染狀鉻鐵礦；6—節(jié)理

圖7 采坑Ⅱ號礦帶不規(guī)則鉻鐵礦體特征素描圖1—蛇紋石化純橄巖；2—蛇紋石化斜輝輝橄巖；3—稠密浸染狀鉻鐵礦體；4—節(jié)理

2.3.1 致密塊狀礦石

該類礦石主要呈碎裂結(jié)構(gòu)，鉻尖晶石常被壓碎成中—細(xì)粒狀，部分呈糜棱狀構(gòu)造。造礦鉻尖晶石含量達85%，脈石礦物約占15%。主要脈石礦物為蛇紋石、其次為葉綠泥石、碳酸鹽礦物，少量金屬礦物(黃鐵礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦)。

造礦鉻尖晶石鏡下多不透明，顆粒中心微透明。脈石礦物分布于鉻尖晶石顆粒之間或者充填于其裂隙中。在部分造礦鉻尖晶石中見有少量的呈自形到半自形細(xì)粒橄欖石假象包體。

2.3.2 稠密浸染狀礦石

該類礦石造礦鉻尖晶石呈不等粒狀結(jié)構(gòu)，為他形、半自形及少量自形晶。粒徑一般為1mm，最大者達5.36mm。鉻尖晶石含量65%～75.85%，脈石礦物在35%以下。其顆粒在透射光下呈半透明，顆粒邊緣及顆粒中心裂隙兩側(cè)多不透明，并在部分顆粒周圍見綠泥石圈出現(xiàn)。

主要脈石礦物有橄欖石殘晶，其次有斜方解石、透輝石、綠泥石、透閃石、少量蛇紋石。金屬礦物為黃鐵礦、磁黃鐵礦等，偶見鈣鉻榴石。鉻尖晶石中常見較多橄欖石假象包體(蝕變?yōu)榫G泥石)，據(jù)統(tǒng)計，包體占鉻尖晶石總含量1.72%。

3 造礦鉻尖晶石礦物類型

根據(jù)工作中所取的3個具有代表性樣品的單礦物分析結(jié)果(表3)。

表3 拉硐鉻鐵礦區(qū)鉻尖晶石類礦物成分分析值及基礎(chǔ)晶胞原子數(shù)

鉻尖晶石中Cr2O3為44.63%～60.86%(重量)，Al2O3為9.52%～23.38%，MgO為11.85%～14.13%，F(xiàn)eO為13.89%～17.49%，SiO2不高于0.3%。此外還有微量TiO2，CuO，NiO等；Cr2O3/FeO比值2.99～4.38。

按照巴普洛夫方法計算結(jié)果，可以看出造礦鉻尖晶石的礦物類型應(yīng)屬于鎂質(zhì)鋁鉻鐵礦及鎂質(zhì)鉻鐵礦2種(圖8)。

圖8 拉硐鉻鐵礦礦區(qū)造礦鉻尖晶石礦物類型(據(jù)H.B巴浦洛夫)1—鎂質(zhì)鋁鉻鐵礦(稠密浸染狀鐵礦石)；2—鎂質(zhì)鋁鉻鐵礦(致密塊狀礦石)；3—鎂質(zhì)鋁鉻鐵礦(致密塊狀礦石)

其劃分結(jié)果，可反映出礦物類型和礦石類型有對應(yīng)關(guān)系：鎂質(zhì)富鉻尖晶石礦物為稠密浸染狀礦物所特有，鎂質(zhì)鉻鐵礦礦物為致密塊狀礦石所共有。

4 鉻尖晶石礦物類型研究的找礦意義

根據(jù)近年來對青海、西藏等地區(qū)超基性巖體的礦物研究結(jié)果判斷，對其中的鉻尖晶石礦物分析不僅能說明鉻鐵礦的質(zhì)量，還可進一步作為找礦標(biāo)志之一[6]，經(jīng)過對區(qū)內(nèi)含礦超基性巖體中的造礦鉻尖晶石研究，主要有以下特征。

4．1 鉻尖晶石類型穩(wěn)定性對成礦作用的意義

據(jù)統(tǒng)計資料，區(qū)內(nèi)具工業(yè)價值的鉻鐵礦群，其造礦鉻尖晶石和附生鉻尖晶石類型都是穩(wěn)定的，構(gòu)成尖晶石的主要含量變化亦不大。區(qū)內(nèi)含礦超基性巖體中的造礦鉻尖晶石基礎(chǔ)晶胞原子數(shù)一般為：Cr 8.80～11.82，Al3.68～4.60，F(xiàn)e3+0.34～1.26，F(xiàn)e2+0.34～1.26，Mg4.24～5.29。附生鉻尖晶石基礎(chǔ)晶胞原子數(shù)：Cr7.59～11.08，Al4.17～6.70，F(xiàn)e3+0.22～1.73，F(xiàn)e2+3.79～4.90，Mg3.10～4.21，以鋁鉻鐵礦類為主。

鉻尖晶石類型相對穩(wěn)定，反映了鉻尖晶石晶出時各種地質(zhì)條件的穩(wěn)定性，從而有利于鉻元素的富集。

4．2 造礦與附生鉻尖晶石類型差異性與成礦類型的對應(yīng)性

據(jù)區(qū)內(nèi)有關(guān)資料統(tǒng)計，造礦鉻尖晶石與近礦圍巖中附生鉻尖晶石的類型完全一致的有：拉酮超基性巖體V、I礦帶和北京寺、三岔部分礦體等。這些礦區(qū)經(jīng)初步勘查評價，均發(fā)現(xiàn)有一定工業(yè)價值的礦體存在，這不僅因為成礦時地質(zhì)條件是穩(wěn)定的，而且也說明構(gòu)成礦體的鉻尖晶石直接來源于圍巖，圍巖即是成礦母巖，因此有形成規(guī)模較大工業(yè)礦體的可能。

有些礦區(qū)造礦和附生鉻尖晶石類型相差懸殊，這有2種情況：一是造礦與附生鉻尖晶石類型雖不一致，但各自成分穩(wěn)定，類型單一。如拉垌超基性巖體其他礦帶，造礦鉻尖晶石屬鉻鐵礦類。而近礦圍巖中的附生鉻尖晶石屬鋁鉻鐵礦類，二者類型雖不相一致，但各自保持各自的穩(wěn)定性。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是造礦鉻尖晶石不是來源于近礦圍巖，而是深部運移的結(jié)果。據(jù)此推斷，在這種巖體的深部找到工業(yè)礦體的可能性較大。

4．3 不同鉻尖晶石類型對找礦的指導(dǎo)意義

野外觀測結(jié)合室內(nèi)研究表明，區(qū)內(nèi)地表所發(fā)現(xiàn)富鉻富鋁的鉻尖晶石在各類巖體中均占主要地位，但結(jié)合巖石所組合的巖石類型，主要還是生于富鋁的、多巖相純橄巖-斜輝輝橄巖巖體內(nèi)，尤其是這類巖體的純橄巖中更為普遍。該類巖體一般分異較好，鉻礦化明顯，礦體由各類浸染-致密塊狀礦石組成，礦體規(guī)模較大，含礦地段穩(wěn)定，造礦與附生鉻尖晶石類型一致，全屬鋁鉻鐵礦。

富鉻低鋁型的鉻尖晶石在各類巖石中均占次要地位。但結(jié)合巖體類型看，它主要分布在貧鋁的，單巖相的純橄巖-斜輝輝橄巖巖體內(nèi)，在這類巖體中鉻尖晶石成分局部穩(wěn)定，地表局部見有工業(yè)礦體。其中規(guī)模較大的工業(yè)礦體的形成往往與深部熱液活動有關(guān)，在這類巖體中應(yīng)加強對構(gòu)造的研究，重點加強物探及鉆探工作。

5 結(jié)語

通過對區(qū)內(nèi)地質(zhì)特征，礦體賦存特征，造礦鉻尖晶石礦物類型研究，認(rèn)為：

(1)造礦鉻尖晶石類型和礦石類型有對應(yīng)關(guān)系：鎂質(zhì)富鉻尖晶石礦物為稠密浸染狀礦物所特有，鎂質(zhì)鉻鐵礦礦物為致密塊狀礦石所共有。

(2)富鉻富鋁的鉻尖晶石類型為主的礦體規(guī)模較大，含礦地段穩(wěn)定，造礦與附生鉻尖晶石類型一致，全屬鋁鉻鐵礦，成因與巖漿分異作用密切相關(guān)。

(3)富鉻低鋁型的鉻尖晶石類型為主的工業(yè)礦體形成往往與深部熱液活動有關(guān)，在這類巖中找礦應(yīng)加強對構(gòu)造的研究。

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