豆荚状铬铁矿中金刚石成因及地幔动力学意义探讨-以新疆萨尔托海铬铁矿研究为例

The deep mantle process of subduction oceanic crust is always a research hotspot in geological field. Recently, the discovery of diamonds in podiform chromitites inspires a new direction for researching deep mantle process, and the sduty on genesis of chromitite and diamond is significant for exploring deep mantle mystery. The Sartohay ophiolite, chromitite and diamond will be taken as the object of this research by methods of detailed fieldtrip, petrology, mineralogy, petrogeochemistry, FIB, TEM, SIMS, FTIR in order to explore the tectonic setting of ophiolite, the source of diamond and the deep mantle process and physical and chemical condition of chromitites and diamonds, sheds light on researching the material composition and migration process in deep mantle and supplies theoretical guide for prospecting scarce chromitites.

俯冲洋壳的深部地幔过程一直是地质学界研究的热点。近年来，豆荚状铬铁矿中金刚石的发现为这一研究提供了新的方向，铬铁矿及其中金刚石的成因研究成为我们揭示深部地幔奥秘的有利手段。本项目以新疆萨尔托海高铝型铬铁和金刚石作为研究对象，通过详细的野外地质调查、岩石学、矿物学和岩石地球化学方法，结合聚焦离子束（FIB）、透射电镜（TEM）、二次离子质谱（SIMS）、傅立叶变换红外光谱（FTIR）对蛇绿岩、铬铁矿和金刚石进行研究，探索蛇绿岩形成的大地构造背景、金刚石的物质来源、铬铁矿和金刚石形成的深部过程和物理化学条件，为研究深部地幔物质组成和运移过程提供一些思路，也为寻找紧缺的铬铁矿资源提供一定的理论指导。

豆荚状铬铁矿中超高压矿物和其他异常地幔矿物的发现为俯冲洋壳的深部地幔过程研究提供了窗口。项目以新疆达拉布特蛇绿岩以及其中的萨尔托海高铝型铬铁矿作为研究对象。对蛇绿岩及铬铁矿进行了详细的野外地质调查，充分的岩石学、矿物学及岩石地球化学分析，对铬铁矿中的锆石进行了Hf同位素分析以及LA-ICP-MS测年，对铂族矿物、硫化物进行了扫描电镜以及电子探针分析，对金刚石进行了晶形、拉曼光谱、内部包体分析。通过分析认为，达拉布特地幔橄榄岩具有深海地幔橄榄岩以及弧前地幔橄榄岩的特征，方辉橄榄岩为亏损地幔岩与 MORB 熔体及俯冲带熔/流体反应而形成，纯橄榄岩为亏损地幔岩与玻安质、岛弧玄武质熔体以及俯冲带熔/流体反应而形成。达拉布特地幔橄榄岩形成于弧前俯冲的初始阶段，方辉橄榄岩与纯橄岩为该阶段不同时期演化的产物。结合区域构造演化及锆石年代学特征,认为达拉布特地幔橄榄岩可能为西准噶尔古生代大洋岩石圈地幔在初始弧前环境下经折返作用的残留, 指示了西准噶尔洋盆俯冲消减始于中泥盆世。金刚石中Ni-Co-Fe合金以及纳米级钙钛矿的发现表明金刚石为深部地幔成因，铬铁矿经历了深部地幔过程。铬铁矿中的含水包体、与MORB相似的微量元素特征以及铂族矿物以及硫化物特征都表明铬铁矿的形成经历了浅部岩浆作用过程。