西藏泽当豆荚状铬铁矿中的包裹体及其地质意义

Inclusions be enclosed in podiform chromitites record composition and characteristics of the parent melt of chromitites, which can reflect the mantle environmental state such as oxygen fugacity, temperature, pressure, and also display the capture methods of inclusions. Inclusions in chromitite with significant geodynamics can help us understand the genetic mechanism of podiform chromitite with important geodynamic significance. This project focuses on the species, microstructure, mineral assemblage and the formation period of inclusions in chromite in Zedang ophiolite using in-situ analytical method. Concern on mineralogy, geochemistry, microstructure characteristics of the inclusions, and combined with characteristics of the host chromitite to reveal the genetic relationship between inclusions and deep geological process. The inclusions bring to light on the relationship between chromite metallogenic environment and parent melt evolution in mantle, would provide a powerful mineralogical evidence for advancing understanding podiform formation.

豆荚状铬铁矿中的包裹体记录了铬铁矿形成时母岩浆的成份和性质，能反映铬铁矿结晶过程中包裹体的捕获方式以及环境氧逸度、温度和压力等信息，可以用来示踪铬铁矿形成和演化过程，有助于我们更好的理解铬铁矿的成因机制，具有重要的地球动力学意义。本研究选择西藏泽当豆荚状铬铁矿中的包裹体为研究对象，以地幔矿物学和地球动力学为理论指导，采用原位微区分析测试手段，通过查明铬铁矿内包裹体种类、显微结构、矿物组合、形成期次等，深入研究包裹体的矿物学、地球化学和显微结构特征，并结合寄主铬铁矿化学特征，揭示包裹体特征与深部地质过程之间的关系，剖析铬铁矿的成矿环境和演化历史，为豆荚状铬铁矿的成因解释提供矿物学佐证。

项目以西藏泽当铬铁矿中的包裹体为研究对象，通过研究包裹体的种类、显微结构和组合特征，结合寄主铬铁矿化学特征，为泽当铬铁矿成因解释提供矿物学依据。研究工作按照项目任务书进行，研究目标基本达到，相关研究成果已陆续发表。主要取得如下几点认识：（1）铬铁矿中的针状单斜辉石的C轴具特定的结晶学方向，大致平行于铬铁矿的（111）晶面，可能是高压结构的铬铁矿（CF相，CaFe2O4）在低压条件下不稳定，发生降压出溶而形成的结果。此外，泽当铬铁矿的多边形硅酸矿物包裹体成分上为蛇纹石，为多个微晶组成的集合体，保留有八面体的晶形，可能是地幔深部超高压矿物相在降压过程中的转变产物。该研究表明部分泽当铬铁矿具有深部地质过程记录。（2）据泽当铬铁矿的化学成份计算了其母熔体的成份，显示铬铁矿母熔体具有玻安质岩浆特征。用Fe-Mg交换二辉石温压计计算了铬铁矿内单斜辉石、斜方辉石共生包裹体组合的形成温度（996-1097 ± 30°C） 和压力（ 8.5-21.5 ± 1.5 Kbar），暗示泽当铬铁矿捕获上述包裹体时处于上地幔浅部。该研究表明泽当铬铁矿的主体形成于上地幔浅部环境。（3）对泽当蛇绿岩中的单斜辉石进行了详细的矿物学研究，发现单斜辉石的Ca/Al比值介于4.80～58.69，暗示经历有碳酸盐熔体的交代（Ca/Al>5），结合单斜辉石的微量元素高Zr/Hf比值（>38，个别高达200以上）和低的Ti/Eu比值（<1500），认为泽当地幔橄榄岩经历了俯冲带碳酸盐熔体的交代。（4）我们提出了泽当铬铁矿演化的三阶段模式：即泽当铬铁矿的形成经历了一个长期发展的过程，早期在MTZ（地幔过渡带）形成了高压型铬铁矿，铬铁矿中保留有出溶单斜辉石和八面体蛇纹石包裹体；中期上地幔浅部形成低压型铬铁矿主体，暗示经历了俯冲带富水熔体、碳酸盐熔体的交代改造；最后俯冲板块回撤导致少量高压型铬铁矿混入到低压型铬铁矿之中，并保留在大洋岩石圈之中。