趙元藝，李小賽，劉 妍，汪 傲，郭 碩

（1．中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所 國土資源部成礦作用與礦產(chǎn)資源評價重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100037；2．中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083）

0 引 言

側(cè)波積異地區(qū)位于西藏那曲地區(qū)申扎縣申扎鎮(zhèn)九村境內(nèi)，南距申扎縣城約90km。區(qū)域構(gòu)造位置屬于岡底斯與班公湖—怒江成礦帶的過渡帶。岡底斯與班公湖—怒江成礦帶是西藏2條重要的成礦帶，已有的勘查與科研工作均顯示，這2個成礦帶鐵多金屬礦床的找礦潛力巨大。2條成礦帶（尤其是班公湖怒江成礦帶）由于所處位置較為偏僻，交通不便，海拔較高（4 800m以上），其研究程度相對較低。研究區(qū)分布著巨大的超基性雜巖體，這些超基性雜巖體均有不同程度的鈷、鎳礦化；同時也出露小型鐵礦體，呈不規(guī)則狀分布在該雜巖體中［1］。筆者在研究區(qū)中西部的鐵礦石中發(fā)現(xiàn)具有熔結(jié)凝灰結(jié)構(gòu)的火山巖，其Ni、Co含量較高，并含有特殊的礦物組合，為中國首次發(fā)現(xiàn)。筆者在對該地區(qū)野外地質(zhì)特征研究的基礎(chǔ)上，選擇代表性樣品，以顯微鏡下鑒定、掃描電鏡與電鏡能譜分析、X光衍射分析、粉末樣品化學(xué)分析等手段，進(jìn)行系統(tǒng)的巖礦相學(xué)、礦物學(xué)與地球化學(xué)特征的研究，為其成因及相關(guān)問題的研究提供基本數(shù)據(jù)。

1 地質(zhì)背景

側(cè)波積異地區(qū)地層屬岡底斯—騰沖地層區(qū)，區(qū)內(nèi)地層主要為下白堊統(tǒng)、上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)日拉組及第四系，其中東部為上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)日拉組，西部為下白堊統(tǒng)則弄群［2］。上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)日拉組為一套厚度較大的碳酸鹽巖，主要巖性有灰色與青灰色薄層泥晶灰?guī)r、厚層—巨厚層細(xì)晶灰?guī)r、亮晶灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r及褐紅色硅質(zhì)巖。下白堊統(tǒng)則弄群為一套碎屑巖建造，主要巖性為細(xì)粒石英砂巖、灰色與土灰色薄層鈣泥質(zhì)粉砂巖。本區(qū)第四系分布廣泛，以洪積、沖積、洪沖積及湖相沉積為主。

研究區(qū)內(nèi)多見北西向及近東西向的斷裂構(gòu)造，帶內(nèi)巖石破碎強(qiáng)烈、礦化蝕變發(fā)育。巖漿巖主要為基性—超基性巖，即所謂的永珠蛇綠巖。永珠蛇綠巖位于班怒帶與雅江帶之間的獅泉河—永珠—嘉黎結(jié)合帶中段，呈北西—近東西向帶狀展布，出露長約73km，寬0．2～9．1km。其與古生代地層、中生代地層多為斷層接觸關(guān)系，但亦見幾處侵入接觸關(guān)系，被新近紀(jì)地層所覆蓋。側(cè)波積異地區(qū)蛇綠巖帶巖石組合齊全，包括超鎂鐵質(zhì)巖、堆晶雜巖、席狀巖墻群、枕狀玄武巖、放射蟲硅質(zhì)巖。其中，超鎂鐵質(zhì)巖分為早、晚2期：球狀超鎂鐵質(zhì)巖和（不具球狀構(gòu)造的）超鎂鐵質(zhì)巖，時代分別為晚三疊世—中侏羅世和晚白堊世；堆晶雜巖、席狀巖墻群、枕狀玄武巖、放射蟲硅質(zhì)巖，時代為晚侏羅世—早白堊世。

區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)鐵礦（化）體10個。其中6個鐵礦體位于研究區(qū)東側(cè)，賦存于灰綠色蛇紋石化輝石橄欖巖中，礦體呈層狀或小透鏡狀，追索長15～350m，厚2．2～12．0m，產(chǎn)狀（350°～10°）∠（40°～46°）。4個鐵礦體位于研究區(qū)西側(cè)，賦存于鈣質(zhì)粉砂巖、泥晶灰?guī)r、蛇紋石化輝石橄欖巖以及硅質(zhì)巖中，追索長15～35m，厚3．0～7．0m，近東西向延伸。礦石為黑褐色，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦石礦物主要為磁鐵礦，以及少量赤鐵礦。脈石礦物主要有橄欖石、輝石、蛇紋石和石英等。礦體因受斷裂構(gòu)造影響呈斷續(xù)出露，目估磁鐵礦含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）為40%～50%。

2 樣品、工作方法及測試結(jié)果

2．1 樣品

本文研究的5件樣品（編號為CBDY5－1、CBDY5－2、CBDY6－1、CBDY6－2、CBDY6－3）采自側(cè)波積異礦區(qū)西部，為紅褐色礦石［圖1、圖2（a）～（c）］。采樣方法為揀塊法。

2．2 室內(nèi)工作方法

2．2．1 光薄片磨制、掃描電鏡與電鏡能譜

光薄片的磨制工作由廊坊科大礦物分選科技有限公司完成。掃描電鏡與電鏡能譜分析：將探針片進(jìn)行噴碳處理，然后用LEO－435VP型掃描電鏡對樣品進(jìn)行觀察，并對有代表性的圖像拍照；對典型圖像用LINK－ISIS型X射線能譜儀進(jìn)行成分定量分析。測試條件為20kV、100Pa。執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為SY／T 5162—1997。測試單位為中國石油勘探開發(fā)研究院石油地質(zhì)試驗(yàn)研究中心。

2．2．2 X射線衍射分析

對采集的5件樣品在雙目鏡下挑選鉻鐵礦單礦物，再在瑪瑙研缽中碎至300目（粒徑為0．050mm），分析時將粉末置于小玻璃片深為2mm的凹槽內(nèi)壓實(shí)，將裝粉末樣品的小玻璃片放入X射線衍射儀中掃描。測試儀器有衍射儀（Bruker D8Advance Diffractometer）、X射線（銅靶40kV、40mA）和探測器（鋰漂移硅固體探測器）；測試條件包括：發(fā)射狹縫（DS）和限制狹縫（SS）都為1mm，接受狹縫（RS）為0．1mm，掃描方式為連續(xù)掃描，掃描速度為每分鐘3°，采樣間隔為0．02°。測試單位為中國石油勘探開發(fā)研究院石油地質(zhì)試驗(yàn)研究中心。

2．2．3 主量元素與微量元素測試

主量元素的測定依據(jù)方法為JY／T 015—1996，測試儀器為等離子光譜（IRIS）；微量元素的測定依據(jù)方法為 DZ／T 0223—2001，測試儀器為等離子質(zhì)譜（X－series）；燒失量（LOI）的測定依據(jù)方法為LY／T 1253—1999，測定單位為國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試中心。

2．3 測試結(jié)果

光薄片及掃描電鏡與電鏡能譜定量分析結(jié)果見表1～4、圖2～5，X－射線衍射分析結(jié)果見圖6，主量元素與微量元素測試結(jié)果見表5，微量元素蜘蛛網(wǎng)圖見圖7，稀土元素配分模式見圖8。

圖1 西藏側(cè)波積異地區(qū)位置與地質(zhì)示意圖Fig．1 Location and Geological Map of Cebojiyi District of Tibet

圖2 野外礦石及其標(biāo)本的結(jié)構(gòu)特征和顯微照片F(xiàn)ig．2 Photomicrographs and Structural Characteristics of Ore in Field and Samples

圖3 掃描電鏡圖像與電鏡能譜圖（Ⅰ）Fig．3 Scanning Electron Microscope Images and Electron Microscope Energy Spectrums（Ⅰ）

圖4 掃描電鏡圖像與電鏡能譜圖（Ⅱ）Fig．4 Scanning Electron Microscope Images and Electron Microscope Energy Spectrums（Ⅱ）

圖5 掃描電鏡圖像與電鏡能譜圖（Ⅲ）Fig．5 Scanning Electron Microscope Images and Electron Microscope Energy Spectrums（Ⅲ）

表1 側(cè)波積異地區(qū)尖晶石族蛇紋石與橄欖石類礦物電鏡能譜分析結(jié)果Tab．1 Electron Microscope Energy Spectrum Analysis Results of Spinel Serpentine and Olivine Group in Cebojiyi District

3 巖（礦）相學(xué)、礦物學(xué)及地球化學(xué)特征

3．1 巖（礦）相學(xué)特征

礦石的顏色均呈棕褐色，致密堅(jiān)硬，相對密度大，敲擊發(fā)出鏗鏘清脆的聲音。根據(jù)礦石的采樣位置和結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征，大致可分為2類：一類離火山口較近，含有淺色角礫，具有假流動構(gòu)造的熔結(jié)角礫凝灰礦石［圖2（c）］；另一類離火山口較遠(yuǎn)，含角礫較少，具有弱假流動構(gòu)造或不具假流動構(gòu)造的凝灰礦石［圖2（b）］。

礦石的火山碎屑物成分復(fù)雜，有淺色的剛性巖屑角礫［圖2（c）、（d）］，也有棕色—紅棕色的塑性漿屑。棕褐色礦石在第1類礦石中表現(xiàn)塑性變形形成假流動構(gòu)造［圖2（c）］，在第2類礦石中則形成“斑塊”狀［圖2（b）］，這些“斑塊”與主體礦石局部輪廓分明，局部逐漸過渡，為弱熔結(jié)的特征［圖2（e）］。塑性漿屑“斑塊”呈不規(guī)則狀，大小為5～15mm，占礦石總量的10%～15%。在大的塑性漿屑中可見殘留完好的斑狀結(jié)構(gòu)［圖2（f）］，原斑晶形態(tài)保留完好，但成分已完全轉(zhuǎn)變?yōu)殍F鋁蛇紋石；礦石中的晶屑以橙紅色鋁鐵鎂鉻鐵礦為主［圖2（g）］，方鐵礦次之

［圖2（j）、圖4（a）］，還有少量爆碎鋁鐵鎂鉻鐵礦和高鐵鋁鐵尖晶石組成的混合晶屑［圖3（b）］和方鐵礦與鋁鐵鎂鉻鐵礦交生的混合晶屑［圖3（e）］。局部還見有鎂橄欖石晶屑［圖4（a）］，并且鎂橄欖石內(nèi)部包裹有方鐵礦［圖4（b）］。晶屑粒度大小一般為0．1～1mm，呈棱角狀，也有的呈不規(guī)則狀、渾圓狀等，占礦石總量的10%～15%，塑性玻屑及玻屑為礦石的主體，占礦石總量的70%以上。在第1類礦石中發(fā)生明顯的塑性變形［圖2（g）］，形成假流動構(gòu)造，為典型的熔結(jié)凝灰結(jié)構(gòu)；在第2類礦石中熔結(jié)特征不明顯，為弱熔結(jié)凝灰結(jié)構(gòu)［圖2（h）］和凝灰結(jié)構(gòu)［圖3（a）］。玻屑已完全脫?；?jīng)X射線鑒定，其轉(zhuǎn)變成含鎳鐵鋁蛇紋石，并析出細(xì)小的方鐵礦。

表2 側(cè)波積異地區(qū)鐵鎳鈷礦化區(qū)鈰獨(dú)居石、鋯石電鏡能譜分析結(jié)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 側(cè)波積異地區(qū)金屬硫化物電鏡能譜分析結(jié)果Tab．3 Electron Microscope Energy Spectrum Analysis Results of Metal Sulfides in Cebojiyi District

表4 側(cè)波積異地區(qū)鐵與鈦氧化物電鏡能譜分析結(jié)果Tab．4 Electron Microscope Energy Spectrum Analysis Results of Fe and Ti Oxides in Cebojiyi District

圖6 X射線衍射分析譜線Fig．6 X－ray Diffraction Spectrum

表5 側(cè)波積異地區(qū)鐵礦石化學(xué)分析結(jié)果Tab．5 Chemical Analysis Results of Iron Ores in Cebojiyi District

3．2 礦物學(xué)特征

礦石中所含礦物種類及其成分都很獨(dú)特，經(jīng)顯微鏡下鑒定、X射線衍射分析和掃描電鏡與電鏡能譜定量分析等多種手段對礦化區(qū)礦石中的礦物成分進(jìn)行分析鑒定，已確定的礦物主要有自然鐵、方鐵礦、鈦鐵礦、含鉻磁鐵礦、鋁鐵鎂鉻鐵礦、高鐵鉻鐵尖晶石、含鎳鐵鋁蛇紋石、鎂橄欖石、鈰獨(dú)居石、含金鋯石和斜鋯石等。此外，還有少量的金屬硫化物針鎳礦、紫硫鎳礦和方鉛礦。這些礦物與標(biāo)準(zhǔn)礦物成分多數(shù)接近，僅個別差異較大，因此僅為暫時定名，希望今后進(jìn)一步確定這些礦物的名稱。

圖7 原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖Fig．7 Primitive Mantle－normalized Trace Element Spider Diagram

圖8 球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式Fig．8 Chondrite－normalized REE Pattern

3．2．1 尖晶石族礦物

本文發(fā)現(xiàn)的尖晶石族礦物有鋁鐵鎂鉻鐵礦和高鐵鉻鐵尖晶石2種。

（1）鋁鐵鎂鉻鐵礦：等軸晶系，為礦石的主要晶屑成分，多呈棱角狀，粒徑為0．1～1mm，約占礦石總量的10%；單偏光下為橙紅色［圖2（d）、（e）、（g）］，正交偏光下為棕紅色［圖2（h）］，具均質(zhì)性，由于礦物本身的顏色重而不顯全消光，反光鏡下反射率R為10%；呈玫瑰粉色［圖2（i）］，晶體邊緣常被方鐵礦交代，并見與方鐵礦交生的混合晶屑［圖3（e）］和爆碎晶屑［圖3（b）］。該礦物的定名是根據(jù)5件單礦物樣品的X射線衍射測試結(jié)果（圖6）而來。給出的礦物名稱有鎂鉻鐵氧化物（化學(xué)式 MgCr4Fe1．6O4）和鉻鐵礦（化學(xué)式FeCr2O4）?？紤]到本礦物中Al2O3含量較高，達(dá)到16．01%～23．35%，應(yīng)參與礦物的定名。在鋁鐵鎂鉻鐵礦（Mg，F(xiàn)e）（Cr，Al）2O4的化學(xué)組成中，三價陽離子以Cr3＋為主，Al3＋代替Cr3＋的數(shù)量大于1／3、小于1／2。Mg2＋和Fe2＋的離子數(shù)按照單位晶胞中離子數(shù)計算，分別為Mg6－4Fe2－4［4］。側(cè)波 積 異 地 區(qū) 鋁 鐵鎂鉻 鐵 礦 的 電 鏡能譜分析結(jié)果顯示，鉻鐵礦的Cr＃值［100w（Cr）／（w（Cr）＋w（Al））］平均為66，屬于高鉻型，Al3＋代替Cr3＋的數(shù)量大于1／3、小于1／2（表1中序號1～10），而 Mg2＋和 Fe2＋離子數(shù)有的較為接近 Mg6－4·Fe2－4（表1中序號1、4、6、7、9、10），有的相差較大（表1中序號2、3、5、8）。因此，筆者將其暫定名為鋁鐵鎂鉻鐵礦。

（2）高鐵鉻鐵尖晶石：由于含鐵量比鋁鐵鎂鉻鐵礦更高，在單偏光鏡下呈鮮艷的紅色，反光鏡下也呈淺玫瑰粉色，與鋁鐵鎂鉻鐵礦很難區(qū)分；一般呈不規(guī)則細(xì)粒狀（≤0．1mm），分散分布［圖3（h）］，也可見作為鋁鐵鎂鉻鐵礦碎塊之間的膠結(jié)物形式產(chǎn)出［圖3（b）］。根據(jù)譜圖［圖3（d）、（j）］和表1（序號15、16）可以看出，這是一種成分變化較大、Fe和Cr含量均很高的礦物，F(xiàn)eO含量為53．57%～66．44%，Cr2O3為25．76%～36．39%，Cr＃值平均為77，屬于高鉻型（表1中序號15、16），依據(jù)2種主要化學(xué)成分的比例可定名為鉻磁鐵礦，但是目前在磁鐵礦系列中尚未找到這種礦物名稱。由于在鐵尖晶石（w（Mg）＜0．5，w（Fe）＞0．5）Al2O4或FeAl2O4的化學(xué)組成中常有Mg2＋的類質(zhì)同象代替，鐵－鎂間為完全類質(zhì)同象系列，w（Fe）＞w（Mg）。同時，Al3＋可被Cr3＋有限代替。當(dāng) Cr3＋代替 Al3＋的數(shù)量（原子數(shù)）大于1／3時，可稱為鉻鐵尖晶石變種，鉻鐵尖晶石礦物的標(biāo)準(zhǔn)成分為 Al2O3（含量27．12%）、Cr2O3（38．64%）、FeO（27．61%）、Mg（5．33%）［4］。與此相比，側(cè)波積異地區(qū)的電鏡能譜分析結(jié)果顯示，Al2O3（含量34．04%～39．83%）明顯較低，與 Cr2O3（25．76% ～36．39%）接 近，F(xiàn)eO 含 量 （53．57% ～66．44%）為標(biāo)準(zhǔn)FeO含量（27．61%）的2～3倍，因此定名為鉻鐵尖晶石也是不合適的。一般來說，在尖晶石族礦物中，F(xiàn)e3＋代替 Al3＋是有限的［4］，但試驗(yàn)表明在溫度858℃以上，F(xiàn)eAl2O4－FeFe2O4系統(tǒng)是以完全固溶體形式存在［4］。因此，本礦物可能就是在高于858℃、FeAl2O4－FeFe2O4完全固溶體的條件下形成的高鐵鉻鐵尖晶石，筆者暫定名為高鐵鉻鐵尖晶石。

在顯微鏡下，高鐵鉻鐵尖晶石與鋁鐵鎂鉻鐵礦很難區(qū)別，但電鏡能譜分析結(jié)果卻有明顯的差異，因此可以確定本礦化區(qū)有這2種鉻礦物。

3．2．2 自然鐵和鈦－鐵氧化物

（1）自然鐵：等軸晶系，反光鏡下呈亮白色，粒度小于5μm，與方鐵礦共生。電鏡能譜定量分析結(jié)果（表4中序號6）表明，F(xiàn)e含量為95．8%，Si為3．68%，Cr為0．26%，P為0．36%。譜圖見圖4（j）。

（2）方鐵礦：等軸晶系，反射光下呈灰色，帶綠色色調(diào)，反射率為15%左右。其有3種產(chǎn)出狀態(tài)，第1種以晶屑形式產(chǎn)出［圖2（j）、圖4（a）］，第2種以方鐵礦與鋁鐵鎂鉻鐵礦交生的混合晶屑形式產(chǎn)出［圖3（e）］。這2種產(chǎn)出狀的方鐵礦電鏡能譜分析譜圖中，鐵的峰值明顯高于氧［圖3（f）、圖4（c）］，第3種方鐵礦呈細(xì)小顆粒分布在玻屑中［圖4（c）、（f）］，其電鏡能譜分析譜圖鐵的峰值與氧的峰值相近或相等［圖4（e）、（h）］。這種方鐵礦可能是在玻屑脫玻化向含鎳鋁鐵蛇紋石轉(zhuǎn)化過程中析出的產(chǎn)物。另外，在橄欖石晶體中方鐵礦譜線圖也顯示出Fe的峰值高于O［圖5（e）］，這也表明鎂橄欖石和其中的方鐵礦以及晶屑產(chǎn)出的方鐵礦可能形成于同一環(huán)境條件下。由電鏡能譜定量分析結(jié)果（表4中序號5、8、10～13）可以看出，方鐵礦FeO含量為92．99%～96．99%，低于法國方鐵礦（FeO含量為98．40%，表4中序號17），含有較多的雜質(zhì)元素NiO、Dy2O3、Cr2O3，這也表明本區(qū)的方鐵礦可能形成溫壓條件更高。

磁鐵礦：等軸晶系，淺藍(lán)色，反射率約為21%，一般呈細(xì)小顆粒分布在玻晶中，與鈦鐵礦、紫硫鎳礦等共生［圖4（e）］。從電鏡能譜分析譜圖可以看出，F(xiàn)e的峰值明顯低于氧［圖4（g）］。從電鏡能譜定量分析結(jié)果（表4中序號3、4）可以看出，F(xiàn)eO含量為76．12%～81．65%，圖譜含有大量雜質(zhì)元素，其中SiO2含量為4．62%～12．48%，NiO 為1．46%～5．93%，TiO2為6．98%，DyO3為3．21%。中國河北鐵礦、大冶鐵礦和鞍山鐵礦中的磁鐵礦FeO含量為92．56%～100．06%，含有很少量的其他雜質(zhì)元素（表4中序號1～3），與其相比表明本礦化區(qū)內(nèi)的磁鐵礦形成的溫壓條件應(yīng)該遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他鐵礦，以致于能熔合這么多能成礦的雜質(zhì)元素。

鈦鐵礦：三方晶系，反射色呈灰色帶棕色，具明顯的雙反射，反射率為17%～21%，呈半自形板狀晶體分布在玻屑中，常與鈰獨(dú)居石共生［圖3（i）］，也常見與方鐵礦、紫硫鎳礦共生［圖4（e）］。電鏡能譜定量分析結(jié)果（表4中序號1、2、7、9）表明，譜圖含有少量雜質(zhì)元素SiO2、Cr2O3和 Mo等，不含Nb、Ta［圖4（h），圖5（i）、（j）］。廣西花崗巖中的鈦鐵礦一般都含Nb、Ta（表4中序號5）。月巖中的鈦鐵礦全為Fe2＋（表4中序號6），由于測試手段的限制，無法確定側(cè)波積異礦區(qū)內(nèi)鈦鐵礦中鐵的價態(tài)。

（3）鐵鎂硅酸鹽礦物。含鎳鐵鋁蛇紋石：該礦物是由含F(xiàn)e－Ni很高的塑性玻屑、漿屑等火山物質(zhì)脫?；D(zhuǎn)變而成，故保留完好的塑性玻屑的形態(tài)特征；在單偏光鏡下呈淺黃綠色，在正交偏光鏡下也呈淺黃綠色，與單偏光鏡下沒有差別［圖2（g）、（h）］，掃描電鏡能譜分析結(jié)果顯示鐵、鎳都達(dá)到工業(yè)品位。鐵鋁蛇紋石［MgFe4Fe3＋［Al（Si3O10）］（OH）8］的化學(xué)分析資料如下：FeO含量為39．45%，SiO2為23．81%，Al2O3為23．12%，MgO為2．72%，F(xiàn)e2O3為0．23%，H2O＋為10．67%［5］。而側(cè)波積異地區(qū)鐵鋁蛇紋石電鏡能譜分析結(jié)果為：MgO含量為0．98%～4．86%、Al2O3為17．69%～27．33%、Cr2O3為0．56%～1．41%、FeO為41．33%～47．18%、SiO2為23．65%～30．36%（表1中序號17～26）。對比可以看出，其成分基本一致。

在掃描電鏡照片中可以看到放大的玻屑形態(tài)以及玻屑上分布著雪花狀的方鐵礦，這些方鐵礦是由原來富含Ni－Fe的玻屑在脫玻化轉(zhuǎn)變成鐵鋁蛇紋石過程中析出的多余鐵質(zhì)結(jié)晶而成。因此，粒度極為細(xì)小，為3～10μm，所測譜圖中Fe的峰值也比晶屑方鐵礦的峰值低［圖3（a）］。玻屑與漿屑等作為礦石主體，含量為80%～90%，因此礦石的全分析結(jié)果應(yīng)該接近原玻屑的化學(xué)成分，但是FeO含量卻相差較大，礦石全分析FeO含量為45．88%～64．32%；而玻屑轉(zhuǎn)變?yōu)殍F鋁蛇紋石后，F(xiàn)eO含量為41．33%～47．18%；兩者之間的差應(yīng)該為析出的方鐵礦數(shù)量。礦石全分析NiO含量為0．57%～0．75%，而鐵鋁蛇紋石中NiO為0．84%～1．69%，比整體礦石NiO含量略有富集，表明在鐵鋁蛇紋石形成過程中富集了NiO。

鎂橄欖石：本次工作在顯微鏡下未見橄欖石，但在掃描電鏡觀察過程中找到了以晶屑產(chǎn)出的鎂橄欖石［圖5（a）、（b）］，礦物化學(xué)成分計算結(jié)果為鎂橄欖石（表1），從電鏡能譜譜圖［圖5（c）］發(fā)現(xiàn)其Fo值可達(dá)94%。本區(qū)大面積出露的超基性巖體中貴橄欖石的Fo值為83%（表1）。在鎂橄欖石晶屑中可見有細(xì)小的方鐵礦。方鐵礦譜圖與在晶屑的方鐵礦譜圖一致，可能為同一成因環(huán)境的產(chǎn)物。

（4）鈰獨(dú)居石與鋯石、斜鋯石。鈰獨(dú)居石：單斜晶系常呈自形晶體集合出現(xiàn)［圖3（e）、（f）］。電鏡能譜定量分析結(jié)果（表2中序號1～13）表明，Ce2O3含量為29．47%～36．94%，La2O3為13．84%～17．76%，Nd2O3為5．92%～12．61%，故可定名為鈰獨(dú)居石。值得注意的是，鈰獨(dú)居石中Ag、AgO含量一般為0．75%～3．29%。

鋯石：四方晶系，電鏡能譜定量分析表明Au2O3含量為2．09%（表2中序號15）。

斜鋯石：單斜晶系，電鏡能譜定量分析表明Au2O3含量為1．80%（表2中序號14）。

（5）金屬硫化物。金屬硫化物在礦石中含量很少（＜0．5%），主要為針鎳礦和紫硫鎳礦，沒有找到鈷的獨(dú)立礦物，鈷以類質(zhì)同象形式分布在鎳礦物中，偶見有方鉛礦，閃鋅礦等。

針鎳礦：三方晶系，呈細(xì)小的粒狀集合體出現(xiàn)在方鐵礦晶體中［圖2（j）］，反光鏡下呈乳黃—黃白色，反射率高于黃鐵礦，這與一般針鎳礦一致［4］。電鏡能譜定量分析表明Co含量為0%～3．87%（表3中序號1、4～6、8、9）。

紫硫鎳礦：等軸晶系，在掃描電鏡照片中［圖3（j）］呈細(xì)粒狀（＜3μm），局部較為富集，呈星點(diǎn)狀分布，電鏡能譜定量分析表明其含有較多的Co（含量為5．06%～5．82%）（表3）；在電鏡能譜圖［圖3（j）］上也可見有小的Co峰。

3．3 地球化學(xué)特征

礦石中SiO2含量為13．59%～20．62%，平均為16．15%；Al2O3為9．5%～16．33%，平均為14．15%；CaO為0．18%～0．31%，平均為0．25%；MgO 為2．39%～5．47%，平均為4．46%；TiO2為0．20%～0．51%，平均為0．41%；MnO為0．18%～0．49%，平均為0．34%；燒失量（LOI）為4．97%～7．84%，平均為6．57%；TFe2O3為 45．88% ～64．32%，平 均 為53．40%（表5）。在微量元素蛛網(wǎng)圖（圖7）中，K、P、Ti等3個元素為明顯虧損型。

礦石wREE為（126．69～234．86）×10－6，平均201．62×10－6。wLREE／wHREE為2．09～3．22，平均2．66；w（La）N／w（Ce）N為0．87～1．83，平均1．47；δ（Eu）為0．61～0．69，平均0．65；δ（Ce）為0．70～1．46，平均0．94。在稀土元素配分模式圖（圖8）上，其表現(xiàn)為輕稀土富集型。Ni含量為（5 726～7 649）×10－6，平均6 991×10－6；Co為（301～697）×10－6，平均555×10－6。

3．4 Pb－Sr－Nd同位素特征

側(cè)波積異地區(qū)鐵礦石的Pb同位素數(shù)據(jù)列于表6。由表6可見，側(cè)波積異地區(qū)鐵礦石的鉛同位素比值N（206Pb）／N（204Pb）為18．762～19．018，N（207Pb）／N（204Pb）為15．637～15．691，N（208Pb）／N（204Pb）為39．056～39．504，顯示高放射性成因鉛同位素組成特征。在Pb構(gòu)造模式圖（圖9）上，Pb同位素顯示出其具有上地殼鉛的特征。

表6 側(cè)波積異地區(qū)鐵礦石Pb同位素組成Tab．6 Pb Isotopic Compositions of Iron Ores in Cebojiyi District

側(cè)波積異地區(qū)鐵礦石的Rb－Sr、Sm－Nd同位素數(shù)據(jù)列于表7。班公湖怒江成礦帶上主要蛇綠巖的年齡見表8。側(cè)波積異地區(qū)與班怒帶中段的東巧地區(qū)地理位置相近，巖石類型相近，因此暫用年齡（t）188Ma分別計算巖石的初始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）。計算表明，筆者采集樣品的（N（87Sr）／N（86Sr））i為0．700 25～0．709 59，變化范圍大，可能受源區(qū)同位素組成的不均一性或后期地質(zhì)事件影響，其中（N（87Sr）／N（86Sr））i最小為0．700 25，可能是地幔端元的證據(jù)。εNd（t）為－7．2～－15．0，（N（143Nd）／N（144Nd））i為0．511 628～0．512 028，T2DM為1 557～2 188Ma。在N（206Pb）／N（204Pb）－εNd（t）圖解中，樣品的落點(diǎn)位于西藏造山地幔區(qū)或附近，εNd（t）為負(fù)值，同位素組成類似于富集型地幔Ⅱ。

圖9 側(cè)波積異地區(qū)鐵礦石Pb同位素構(gòu)造模式Fig．9 Tectonic Patterns of Pb Isotopic Composition of Iron Ores in Cebojiyi District

表7 側(cè)波積異地區(qū)鐵礦石Rb－Sr、Sm－Nd同位素組成Tab．7 Rb－Sr and Sm－Nd Isotopic Compositions of Iron Ores in Cebojiyi District

4 討 論

4．1 成因類型

在側(cè)波積異地區(qū)出露大面積鎳礦化超基性巖，筆者發(fā)現(xiàn)的鐵鈷鎳礦石位于超基性雜巖體的邊部［圖2（a）］。該 礦 石 具 有 典 型 的 熔 結(jié) 凝 灰 結(jié) 構(gòu)［圖2（g）、（h）］，含有火山角礫、塑性漿屑、鋁鐵鎂鉻鐵礦和方鐵礦晶屑、Ni－Al－Si－Fe質(zhì)玻屑等火山噴發(fā)物質(zhì)，屬于火山噴出沉積的產(chǎn)物，應(yīng)該是一種噴出巖石，由于鐵、鈷、鎳元素的含量高（表1），所以也是一種火山噴出型礦石。

表8 班公湖怒江成礦帶主要蛇綠巖年齡Tab．8 Ages of Ophiolite in Nujiang River Metallogenic Belt of Bangong Lake

一般來說，鐵礦石的成因類型有7種。其中，火山侵入活動有關(guān)的陸相火山－侵入巖型鐵礦與本文研究的鐵礦在礦物組合、礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造等方面均有明顯差別。例如，本文確定礦石中存在鋁鐵鎂鉻鐵礦、高鐵鉻鐵尖晶石、鎂橄欖石、含鎳鐵鋁蛇紋石、鈰獨(dú)居石、鋯石、含鎳磁鐵礦、鈦鐵礦、方鐵礦等。礦石為塑性漿屑、玻屑熔結(jié)堆積所形成的典型熔結(jié)凝灰結(jié)構(gòu)。這種礦物組合與結(jié)構(gòu)在陸相火山－侵入巖型鐵礦中尚未見有報道。礦石SiO2含量為13．59%～20．62%，平均16．15%。比超基性巖SiO2含量明顯偏低；同時，在微量元素蛛網(wǎng)圖（圖7）中體現(xiàn)為K、P、Ti等3個元素明顯虧損型，在稀土元素配分模式圖（圖8）上表現(xiàn)為輕稀土富集型?？傊V石屬于火山噴發(fā)沉積成因。

4．2 物源區(qū)的確定

地球劃分為地殼、地幔與地核3部分，地核又分為液態(tài)的外地核E層與固態(tài)的內(nèi)地核F層。前人對地核的研究主要通過試驗(yàn)、地球物理和理論計算等手段，獲得包括地震學(xué)等直接資料與隕石學(xué)等間接資料［14］。近年來的研究結(jié)果表明，地核的物質(zhì)組成大約為80%的鐵與5%的鎳，其他為比鐵輕的元素［15－16］。自從 Wilson提出地幔熱柱以來，地幔以及核幔邊界的物質(zhì)可上涌至地殼已被廣大學(xué)者所接受，該理論為地球表面獲取深部物質(zhì)提供了地質(zhì)構(gòu)造學(xué)的依據(jù)。但是，目前極少見地球表面發(fā)現(xiàn)上涌地核物質(zhì)的報道，主要原因是地核物質(zhì)由深處上升至地表后，晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變，化學(xué)成分受地幔與地殼的混染而發(fā)生變化，因此要準(zhǔn)確確定某種物質(zhì)屬于地核源，只能根據(jù)現(xiàn)有證據(jù)再加上合理推斷而得到。例如，西藏羅布莎鉻鐵礦中的金屬元素礦物群已被認(rèn)為源于地核［17－19］，主要有礦物學(xué)證據(jù)，其中標(biāo)志性礦物為自然鐵與方鐵礦［20］。在金伯利巖中見到自然鐵與方鐵礦共生是常見的，而在蛇綠巖套內(nèi)發(fā)現(xiàn)自然鐵包裹在方鐵礦中的情形僅在羅布莎地區(qū)見到，這種巖石被認(rèn)為源自于地核與地幔的交界處［18，20－21］。在具有熔結(jié)凝灰結(jié)構(gòu)的巖石中見到自然鐵是非常罕見的［22］；但在本文的樣品中，既見到方鐵礦，也發(fā)現(xiàn)自然鐵。另外，側(cè)波積異地區(qū)的方鐵礦以晶屑形式存在，粒徑約1mm，這種形式的方鐵礦也未見報道。筆者推斷自然鐵是在方鐵礦形成之后由于溫度的降低而析出所致。在一般情況下高鐵鉻鐵尖晶石是不存在的，側(cè)波積異地區(qū)高鐵鉻鐵尖晶石含鐵量卻非常高，說明其形成溫度可能高于858℃。另外，具有明顯爆碎結(jié)構(gòu)的晶屑是由鋁鐵鎂鉻鐵礦碎塊和鉻鐵尖晶石膠結(jié)物組合而成的混合晶屑。這種爆碎作用不是發(fā)生在地表，應(yīng)該是發(fā)生在能形成鉻鐵尖晶石的深度，一般認(rèn)為鉻鐵尖晶石形成在地幔。因此，可以推測鋁鐵鎂鉻鐵礦是從地核上升到地幔之后發(fā)生爆炸，在地幔形成混晶，然后隨著礦漿一起噴出至地表。在本文研究的樣品中，發(fā)現(xiàn)自然鐵與方鐵礦［圖3（f），圖4（c），表4中序號5、6、8～13］、高鐵鉻鐵尖晶石［表1中序號15～17，圖3（b）、（d）］等罕見礦物，推測其源區(qū)很有可能為地核。

在金伯利巖、純橄欖巖、斜方輝橄巖和幔源巖包體中見富鎂質(zhì)橄欖巖，其Fo值為90%～92%［23］。因此，礦石中出現(xiàn)的鎂橄欖石Fo值為94%，可能代表超幔源的物質(zhì)來源。研究區(qū)磁鐵礦中含有大量其他元素，與河北鐵礦、湖北大冶鐵礦和遼寧鞍山鐵礦相比有明顯不同（表4中序號1～3）。河北鐵礦Fe2O3與FeO 總含量為 92．56%，大冶鐵礦為94．45%，鞍山鐵礦為100．06%。研究區(qū)磁鐵礦只含有少量的SiO2、Al2O3、MgO、Cr2O3，表明這種磁鐵礦與雜質(zhì)元素的混熔程度高，可以有18．35%～23．88%的雜質(zhì)元素混熔于磁鐵礦晶格中，說明其結(jié)晶形成的溫壓條件也一定遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出河北鐵礦，至少應(yīng)為下地幔的產(chǎn)物。本文發(fā)現(xiàn)的獨(dú)居石中富含鈰與銀元素（表2），而一般巖漿與變質(zhì)等成因的獨(dú)居石富含 U、Th［24］，并未有太高含量的鈰與銀［25］；本文鋯石與斜鋯石中富含金（表2中序號14、15），這在一般變質(zhì)與巖漿成因的鋯石中尚未見報道?？傊疚蔫F礦石礦物化學(xué)成分有極大的特殊性。

另外，本文發(fā)現(xiàn)的鐵鈷鎳礦石的巖礦相學(xué)特征與已知的超基性噴出巖（苦橄巖、金伯利巖、麥美其巖等）和鐵礦類型均無法對比。一般認(rèn)為金伯利巖為下地殼的產(chǎn)物［17］，筆者發(fā)現(xiàn)的富鐵鉻鈷鎳以及尖晶石晶屑的噴出巖，比金伯利巖的相對密度大，其來源深度應(yīng)比下地幔更深。

本文鐵鈷鎳礦石作為蛇綠巖套中的超鎂鐵質(zhì)單元的一部分，其巖漿源區(qū)為地幔。從圖10（a）可以看出，該樣品的巖漿源區(qū)具有西藏造山地幔的特征［26］，該類型地幔和富集型地幔Ⅱ類似。樣品的Pb同位素具有上地殼Pb同位素組成的特征，這可能是上部地殼物質(zhì)再循環(huán)加入地幔后形成富集型地幔Ⅱ 造 成 的；而 樣 品 CBDY5－1 中 （N（87Sr）／N（86Sr））i為0．700 25，是否能作為下地幔或更深源的證據(jù)還值得商榷。

側(cè)波積異地區(qū)發(fā)現(xiàn)的這種富含鐵鈷鎳并具熔結(jié)凝灰結(jié)構(gòu)的礦石，具有自然鐵與方鐵礦的礦物組合，推測很有可能源于地核。但是根據(jù)化學(xué)成分推測，不完全具有地核的特點(diǎn)，因此可推測其源于地核，但在上升過程中，混合了相當(dāng)數(shù)量的幔源與殼源成分。

4．3 成礦意義

本次采集的5件礦石樣品TFe2O3含量平均為53．40%，高于需選鐵礦石工業(yè)品位（磁鐵礦25%）；Ni平均為6 991×10－6，高于硫化鎳礦最低工業(yè)品位與氧化礦－硅酸鎳礦邊界品位0．5%；Co平均為555×10－6，高于硫化鈷礦最低工業(yè)品位（0．03%）。鐵的賦存礦物為鈦鐵礦、磁鐵礦、方鐵礦、含鎳方鐵礦與自然鐵［表4，圖2（h）～（j），圖4（a）、（c）、（e）、（g）、（h）、（j），圖5（b）、（f）、（i）、（j）］，鎳的賦存礦物為針鎳礦與紫硫鎳礦［表3中序號1～9，圖4（a）、（e）、（f）］。因此，這3個元素含量較高，是一種含鎳鈷的鐵礦石。在西藏岡底斯與班公湖—怒江成礦帶及其過渡帶，超基性巖出露非常普遍，需要在超基性巖出露地區(qū)注意這種鐵鈷鎳礦床的找礦評價工作。

5 結(jié) 語

圖10 側(cè)波積異地區(qū)鐵礦石N（206Pb）／N（204Pb）－εNd（t）圖解及Pb同位素Δβ－Δγ構(gòu)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）側(cè)波積異地區(qū)鐵礦石為晶屑、塑性漿屑、玻屑熔結(jié)堆積所形成的熔結(jié)凝灰結(jié)構(gòu)、假流動構(gòu)造。主要的晶屑礦物為鋁鐵鎂鉻鐵礦、方鐵礦，次要晶屑礦物有鎂橄欖石；并可見爆碎的鋁鐵鎂鉻鐵礦與高鐵鉻鐵尖晶石膠結(jié)而成的混合晶屑，以及由鋁鐵鎂鉻鐵礦與方鐵礦交生的混合晶屑。玻屑、塑性玻屑為富Ni的硅鋁鐵質(zhì)玻屑，已完全脫?；D(zhuǎn)變成含鎳鐵鋁蛇紋石，并析出大量的微—細(xì)粒方鐵礦，但仍保留完好的玻屑、塑性玻屑形態(tài)特征。

（2）礦石SiO2含量為13．59%～20．62%，平均16．15%。在微量元素蛛網(wǎng)圖上表現(xiàn)為K、P、Ti等3個元素明顯虧損型；在稀土元素配分模式圖上表現(xiàn)為輕稀土富集型。Pb－Sr－Nd同位素特征顯示，礦石物質(zhì)應(yīng)該來自富集型地幔Ⅱ，應(yīng)屬于火山成因噴出型鐵鈷鎳礦漿成因，物源區(qū)是源自地核但受到地?；虻貧さ幕烊?。

（3）礦石 TFe2O3含量平均為53．40%，Ni平均為6 991×10－6，Co平均為555×10－6，為一種含鈷鎳的鐵礦石。在區(qū)域上，需要注意這種類型礦石的找礦評價工作。

國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試中心樊興濤工程師，中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所曲曉明研究員、辛洪波副研究員、沙俊生工程師，西藏自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院劉鴻飛院長，河南省地質(zhì)調(diào)查院劉偉高級工程師以及中國地質(zhì)大學(xué)（北京）王江朋（本科生）、定立（碩士研究生）提供了大量幫助，在此一并致謝。

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