引用本文
杨献忠, 周延, 肖凡, 徐华, 劳金秀, 向华. 辽宁第IV金刚石成矿带东部潘家沟辉绿岩中铬铁矿的矿物化学特征及其意义[J].中国地质调查, 2024,11(3): 32-41.
YANG Xianzhong, ZHOU Yan, XIAO Fan, XU hua, LAO Jinxiu, XIANG Hua. Mineralogical chemical characteristics of chromite from diabase in Panjiagou area of the eastern fourth diamond metallogenic belt and its significance in Liaoning Province[J].Geological Survey of China, 2024,11(3): 32-41.  
doi: 10.19388/j.zgdzdc.2024.03.05
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辽宁第IV金刚石成矿带东部潘家沟辉绿岩中铬铁矿的矿物化学特征及其意义
杨献忠1,2, 周延1,2,*, 肖凡1,2, 徐华3, 劳金秀1,2, 向华4
1.中国地质调查局南京地质调查中心,江苏 南京 210016
2.环太平洋战略矿产资源联合研究中心,江苏 南京 210016
3.辽宁省第六地质大队有限责任公司,辽宁 大连 116200
4.湖南省城市地质调查监测所,湖南 长沙 415000
通信作者简介: 周延(1985—),男,高级工程师,主要从事矿产地质及蚀变矿物学研究工作。Email: njddzxzy@qq.com。

第一作者简介: 杨献忠(1962—),男,教授级高级工程师,主要从事矿产资源调查与研究方面的工作。Email: 342639421@qq.com。

收稿日期: 2023-08-23 修回日期: 2024-02-26
基金资助: 中国地质调查局“华东地区江南陆块南缘等成矿区带重点调查区铜锂等战略性矿产调查评价(编号: DD20230251)”“华东地区钨锡多金属矿产资源调查(编号: DD20230029)”和“中国矿产地质志项目(编号: DD20221695、DD20190379)”联合资助
摘要

辽宁省永宁地区因发现原生金刚石而被划分为辽宁第IV金刚石成矿带,但尚未厘定出金刚石的来源,有必要加强对与金刚石伴生的指示矿物的研究。对该成矿带东部潘家沟地区辉绿岩中选获的铬铁矿开展电子探针成分分析,并与辽宁典型金伯利岩管中的铬铁矿成分进行对比,以探讨该地区铬铁矿的成因及其与金刚石的关系。根据铬铁矿样品电子探针背散射图像显示的粒径、形态及熔蚀特征,以及铬铁矿电子探针成分测试显示的高Cr、富Mg、低Al及贫Ti的特征,推测该地区的铬铁矿来自地幔捕掳晶,属于镁铬铁矿亚类,主要为镁铁-铬铝铁亚种和镁铁-铬铝亚种。计算得到铬铁矿的形成温度为1 252 ~1 307 ℃,与前人报道的瓦房店典型金伯利岩中铬铁矿的形成温度基本一致,也接近金刚石的形成温度,表明潘家沟地区辉绿岩中铬铁矿的成因与金刚石关系密切,该地区具有良好的金刚石成矿潜力和找矿前景。研究成果对潘家沟地区金刚石原生矿的勘查及探明该地区金刚石的来源具有指导意义。

关键词: 辽宁第IV金刚石成矿带; 辉绿岩; 金伯利岩; 铬铁矿; 原生金刚石找矿勘查
中图分类号:P619.241;P578.46;P574.2 文献标志码:A 文章编号:2095-8706(2024)03-0032-10
Mineralogical chemical characteristics of chromite from diabase in Panjiagou area of the eastern fourth diamond metallogenic belt and its significance in Liaoning Province
YANG Xianzhong1,2, ZHOU Yan1,2, XIAO Fan1,2, XU hua3, LAO Jinxiu1,2, XIANG Hua4
1. Nanjing Center, China Geological Survey,Jiangsu Nanjing 210016, China
2. Joint Research Centre for Circum-Pacific Strategic Mineral Resources, Jiangsu Nanjing 210016, China
3. Liaoning Sixth Geological Brigade Co.,Ltd.,Liaoning Dalian 116200,China
4. Hunan Urban Geological Survey and Monitoring Institute,Hunan Changsha 415000, China
Abstract

Yongning area has been classified as the fourth diamond metallogenic belt in Liaoning Province due to the discovery of primary diamond. However, the diamond source has not yet been determined so far, and it is necessary to reinforce the study of the indicator minerals associated with the diamond. The compositions of chromite selected from the diabase in Panjiagou area in the eastern Yongning area were analyzed by electron microprobe, and they are compared with the chromite from typical kimberlite pipes in Liaoning Province to explore chromite genesis and the relationship with diamonds. According to the particle sizes, morphology, and melting erosion characteristics in the back-scattered electron images of chromite samples and the composition feature of high Cr, rich Mg, low Al and poor Ti through electron probe micro analysis, the authors speculated that the chromite come from mantle xenocryst, belonging to chromite subclass, which is mainly mafic-chromium-aluminium- ferrum subspecies and mafic-chromium-aluminium subspecies. The calculated formation temperatures of the chromite are 1 252~1 307 ℃, which is consistent with the reported formation temperatures of the chromite in Wafangdian kimberlite, and is also closed to the formation temperature of diamonds. It indicates an affinity relationship between chromites and diamonds, and great potential for diamond prospecting in the diabases of Panjiagou area. This study is significant for the exploration of primary diamond deposits and the identification of the diamond sources in Panjiagou area.

Keyword: the fourth diamond metallogenic belt in Liaoning Province; diabase; kimberlite; chromite; prospecting and exploration of primary diamond deposit
0 引言

辽宁省第IV金刚石成矿带位于辽宁瓦房店北部的永宁官财沟、潘家沟一带, 东西长约 10 km, 南北宽约0.6 km, 南距瓦房店第I金刚石成矿带中心约30 km。永宁地区与瓦房店南部的金伯利岩分布区具有类似的基底及构造属性[1, 2, 3], 新发现金伯利岩脉7条, 先后选获9粒金刚石及镁铝榴石、铬铁矿等金刚石指示矿物, 为首次在瓦房店原有的3个金刚石成矿带以外发现的金伯利岩体, 为进一步开展金刚石原生矿找矿拓展了空间, 是瓦房店金刚石整装勘查区找矿的重大突破, 新发现的金刚石第Ⅳ 成矿带有望新增金刚石资源量400 kg①[4]。然而, 目前发现的金刚石主要来自永宁西部官财沟地区的浅表金伯利岩脉中, 在东部潘家沟地区尚未发现金刚石。

铬铁矿作为产于金伯利岩(钾镁煌斑岩)中较典型的金刚石指示矿物, 可以较好地指示金刚石的含矿性[5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13]。在对辽宁第IV金刚石成矿带东部潘家沟地区圈定的1∶ 2 000磁异常槽探验证的基础上, 本文对中强— 强风化辉绿岩(脉)人工重砂中选获的铬铁矿开展电子探针成分分析, 并与辽宁瓦房店地区50号、42号和30号等典型含金刚石金伯利岩中铬铁矿的化学成分进行对比, 探讨第IV金刚石成矿带中铬铁矿的成因及其与金刚石的关系。研究成果可为探明辽宁第IV金刚石成矿带内的金刚石来源、金刚石成矿潜力和找矿前景提供参考。

1 地质概况

华北板块属于古老稳定的太古宙早期克拉通[14], 内部发育有超岩石圈断裂和EW向隐伏基底断裂, 沉积盖层产状平缓, 岩石圈厚度为150~220 km[15]。虽然华北克拉通自中生代以来遭受破坏, 东部克拉通已大幅减薄至不足80 km[16, 17], 但早期的大地构造背景有利于金伯利岩的产出和金刚石矿床的形成。

辽宁瓦房店地区的4个金刚石成矿带(图1(a))均位于古亚洲构造域EW向— 近EW向构造与环太平洋构造域NE向、NNE向、NW向构造的叠加交织部位[18, 19]。其中NEE向的郯庐断裂带(辽宁段为金州断裂)从4个金刚石成矿带东部穿过, 金伯利岩多集中赋存于克拉通内的次级构造单元隆起与凹陷过渡带内[2]。

图1 辽南构造简图(a)(据文献[2]修改)及潘家沟地区地质简图(b)
1.断裂及编号; 2.压性断裂; 3.金刚石成矿带; 4.海域; 5.青白口系永宁组; 6.第四系; 7.闪长(玢)岩; 8.辉绿岩脉; 9.高磁异常; 10.探槽位置及编号; 11.重砂样品采样位置; 12.地名; ①复州— 得利寺断裂; ②普兰店湾断裂; ③金州断裂; ④复州河断裂; ⑤李店— 太阳沟断裂; ⑥岚崮河断裂Fig.1 Structural sketch of the southern Liaoning(a)(modified after reference [2]) and geological sketch of
Panjiagou area(b)

辽宁省第IV金刚石成矿带主要出露于新元古界青白口系永宁组(Qby)紫红色— 灰紫色长石石英砂岩及新生界第四系松散沉积物(Q)中。野外地质填图表明, 该带东部潘家沟地区的地层产状稳定, 构造不发育, 仅有辉绿岩体零星出露, 呈破碎的角砾状。1∶ 2 000磁法测量圈定了多个磁异常, Δ T化极异常呈条带状, 主要沿NW向和NE向展布(图1(b))。

选择不同磁异常强度, 针对与瓦房店地区30号典型金伯利岩管磁异常特征[20]类似的磁异常进行探槽验证, 发现潘家沟地区引起磁异常的岩石为辉绿岩, 岩石风化强烈, 多呈球状风化(图2(a))。显微镜下辉绿岩以似斑状结构为主, 斑晶由透辉石、云母(主要为局部富集的黑云母, 含少量金云母)、斜长石组成, 橄榄石局部富集。透辉石和云母普遍破碎并发育反应边; 斜长石呈柱状, 已破碎、熔蚀并发育生长环带, 应为早期结晶产物(图2(b))。

图2 潘家沟地区辉绿岩照片
(a) 探槽内的辉绿岩 (b) 辉绿岩镜下特征 Di.透辉石; Mi.金云; Pl.斜长石Fig.2 Photos of diabase in Panjiagou area

2 样品采集及测试

采集探槽(图1(b)中红色箭头所示位置)内中强— 强风化的辉绿岩人工重砂样品(每件样品重量≥ 50 kg)共7件, 在实验室按照相关操作规程共选获铬铁矿199 粒。

对铬铁矿单矿物进行制靶, 拍摄电子探针背散射(back-scattered electron, BSE)图像并开展电子探针微区分析(electron probe micro analysis, EPMA)。单矿物制靶由南京宏创地质勘查技术服务有限公司完成, 电子探针测试由自然资源部华东矿产资源监督检测中心完成。电子探针仪器型号为SHIMADZU EPMA-1720HJ电子微探针波谱仪, 分析项目主要为SiO2、TiO2、Al2O3、Cr2O3、FeO、MnO、NiO、ZnO、MgO、CaO、K2O、Na2O和P2O5。校正标准矿物主要为橄榄石、硬玉、镍黄铁矿、铁铝榴石等, 峰值计数时间10 s, 背景计数时间为10 s。EPMA测试结果见表1。

表1 潘家沟地区铬铁矿电子探针微区分析结果 Tab.1 EPMA results of chromite in Panjiagou area
3 铬铁矿形态特征

从铬铁矿样品的BSE图像(图3)可以看出, 铬铁矿具有以下特征。

图3 潘家沟地区铬铁矿BSE图像Fig.3 BSE images of chromite in Panjiagou area

(1)潘家沟地区辉绿岩中铬铁矿粒径为330~1 150 μ m, 集中于600~800 μ m。铬铁矿以次椭圆状为主(图3(a), (b)), 少量为较规则的假六边形(图3(c), (d))和不规则的次棱角状。边部形态主要有直线型(图3(a), (d))和圆弧型(图3(b), (c))。因熔蚀作用, 铬铁矿边缘也见锯齿型(图3(a))和港湾型(图3(b)), 熔蚀作用强烈时, 熔蚀沟与包裹体相连(图3(a))。

(2)铬铁矿内的包裹体形态以圆形、椭圆形为主, 少量为不规则形状(图3(a), (b))。包裹体个数不等, 部分不含包裹体(图3(c)); 包裹体大小一般为数十微米, 少量大者可接近200 μ m(图3(a), (b)), 小者一般仅为数微米。

(3)铬铁矿颗粒在生长过程中, 受熔体(流体)成分或周围环境变化影响, BSE图像显示出明暗不同的特征(图3(a)), 可能是由于铬铁矿核部的FeO含量(两个测点平均值为17.085%)略高于边部的FeO含量(两个测点平均值为16.67%)。

(4)少量铬铁矿颗粒边缘曾发生短暂的熔体/流体的溶蚀作用, 溶蚀作用停止后围绕溶蚀边缘继续生长(图3(d)), 溶蚀前的内核和溶蚀后的边部为同一世代产物。

4 铬铁矿矿物化学特征
4.1 主量元素特征

瓦房店地区铬铁矿化学成分平均值对比见表2。潘家沟地区辉绿岩中铬铁矿的Cr2O3含量平均值虽然低于50号岩管中金刚石内的铬铁矿包裹体, 但显著高于50号、42号、30号金伯利岩管中的铬铁矿。Al2O3、MgO、TiO2及TFeO等成分的含量平均值则没有显著差异。总体上, 潘家沟辉绿岩中的铬铁矿具有高Cr、富Mg、低Al、贫Ti的特征, 其化学成分特征与辽宁瓦房店50号、42号、30号金伯利岩管中铬铁矿的成分特征基本一致, 而高Cr、富Mg、低Ti、低Al的铬铁矿通常被认为是含金刚石金伯利岩中的指示矿物[26]。

表2 瓦房店地区铬铁矿化学成分平均值对比 Tab.2 Comparison of the average chemical compositions of chromite in Wafangdian area
4.2 尖晶石族矿物种属类型

为详细划分潘家沟地区辉绿岩中铬铁矿的种类, 本文采用阴离子法(氧原子数为4)[13, 24, 27], 计算得到各配位阳离子数, 进而计算出化学分子式, 其中Fe2+和Fe3+通过剩余电价法[21]估算得出, 以占位原子数大于0.05的元素参加分类命名并划分出种属[13, 24]。

铬铁矿属于尖晶石族矿物, 其化学通式为AB2O4。计算结果(表3)显示: 潘家沟地区辉绿岩中的铬铁矿A组阳离子主要为Mg2+和Fe2+, 占位数分别为0.36~0.64和0.36~0.53, 其中又以Mg2+占位为主; B组阳离子主要为Cr3+、Al3+和Fe3+, 占位数分别为1.46~1.71、0.21~0.33和0.01~0.24, 其次有少量的Ti、Mn、Ni和Zn。尖晶石族矿物的种属以镁铁质的镁铁-铬铝铁亚种和镁铁-铬铝亚种为主, 仅有少量铁镁质的铁镁-铬铁铝亚种和铁镁-铬铝铁亚种, 而前两个亚种也是辽宁瓦房店地区50号、42号、30号典型金伯利岩管中尖晶石族矿物的主要亚种, 占样品总量的66%[24]。

表3 潘家沟地区尖晶石族矿物结构式及种属 Tab.3 Structural formula and species of spinel group minerals in Panjiagou area

根据金伯利岩中尖晶石的成分特点和Mg、Fe2+、Cr、Al的化学成分, 将尖晶石族矿物分为4类(图4): ①Cr/(Cr+Al)> 0.5、Mg/(Mg+Fe2+)< 0.5的铬铁矿; ②Cr/(Cr+Al)> 0.5、Mg/(Mg+Fe2+)> 0.5的镁铬铁矿; ③Cr/(Cr+Al)< 0.5、Mg/(Mg+Fe2+)< 0.5的铁尖晶石; ④Cr/(Cr+Al)< 0.5、Mg/(Mg+Fe2+)> 0.5的铝尖晶石[11, 28]。根据该分类, 将表4和辽宁瓦房店50号、42号、30号典型金伯利岩管中铬铁矿的有关数据投图(图4), 可以发现: 潘家沟地区辉绿岩中的铬铁矿, 其Cr/(Cr+Al)为0.82~0.97、Mg/(Mg+Fe2+)为0.54~0.64(表4), 均大于0.5且属于镁铬铁矿; 辽宁瓦房店地区50号、42号、30号金伯利岩管中的铬铁矿, 除少量属于铬铁矿, 其余大多数属于镁铬铁矿[21, 25](图4)。总体上, 潘家沟地区辉绿岩中的铬铁矿比典型岩管中的铬铁矿具有更高的Mg/(Mg+Fe2+)和更低的Cr/(Cr+Al)。

图4 瓦房店地区尖晶石族矿物化学成分分类(底图据文献[11]修改)Fig.4 Classification of the chemical constituents for spinel group minerals in Wafangdian area(modified
after reference [11])

表4 潘家沟地区铬铁矿结构参数及其形成温度 Tab.4 Structural parameters and the formation temperature of chromite in Panjiagou area
5 讨论
5.1 铬铁矿的来源

5.1.1 基于铬铁矿形态特征的来源判别

金伯利岩中的尖晶石可分为原生尖晶石和尖晶石捕掳晶, 前者由金伯利岩岩浆直接结晶形成, 后者为金伯利岩岩浆上升过程中捕获地幔橄榄岩中的尖晶石[29]。尖晶石的大小、形态及环带构造常作为分辨原生尖晶石和尖晶石捕掳晶的重要特征[23]。一般而言, 铬铁矿捕掳晶粒径较大(> 100 μ m), 晶形呈椭圆状和次棱角状, 少见尖锐边缘[12, 30]; 原生尖晶石广泛分布于金伯利岩基质中(基质尖晶石), 粒径1~50 μ m, 少数达到100 μ m, 晶形良好[11], 且外部带常发育环形珊瑚礁状环带构造, 其间常填充金云母或方解石[31]。

潘家沟地区辉绿岩中的铬铁矿是人工重砂挑选出的单矿物, 而非原位铬铁矿, 现已难以判断这些铬铁矿是来自捕掳晶还是岩石的基质。然而, 多数铬铁矿样品呈次椭圆状、粒径为330~1 150 μ m 且集中于600~800 μ m的特征与30号岩管中铬铁矿捕掳晶呈椭圆状— 次棱角状、粒径为500~1 000 μ m且集中于约700 μ m[29]的特征相类似, 结合其具有遭受熔蚀并见熔蚀港湾、颗粒内见包裹体、未见环形珊瑚礁状环带构造等特征, 判断潘家沟地区辉绿岩中的铬铁矿应来自地幔捕掳晶。

5.1.2 铬铁矿化学成分与原始地幔岩的关系

随着铬铁矿中Cr2O3成分的变化, Al2O3、TiO2的成分变化表现出两种趋势[12, 32, 33] : ①Cr2O3含量与Al2O3含量呈负相关, 而与TiO2含量不相关; ②Cr2O3含量与TiO2含量呈负相关, 而与Al2O3含量不相关(图5)。第一种趋势的成分变化受Al3+-Cr3+类质同象作用控制, 代表铬铁矿的原始地幔岩为橄榄岩类岩石; 第二种趋势的成分变化受Ti4++Fe2++Fe3+-3Cr3+类质同象作用控制, 代表铬铁矿的原始地幔岩为苦橄岩类岩石。当w(Cr2O3)> 61%时, 两种趋势重叠形成的金刚石稳定区域则表明铬铁矿所处的原始地幔岩为橄榄岩。

图5 瓦房店地区铬铁矿Cr2O3-Al2O3(a)和Cr2O3-TiO2图解(b)(底图据文献[32]修改)Fig.5 Cr2O3-Al2O3 (a) and Cr2O3-TiO2 (b) diagrams of chromite in Wafangdian area (modified after reference [32])

Cr2O3-Al2O3和Cr2O3-TiO2图解(图5)显示: 潘家沟地区辉绿岩中铬铁矿的Cr2O3-Al2O3数据投点多落在橄榄岩趋势线上或附近, 部分数据落在金刚石稳定区域, Al2O3与Cr2O3呈现较好的负相关关系, 与50号、42号、30号岩管中铬铁矿及50号岩管金刚石中的铬铁矿包裹体一致; Cr2O3-TiO2数据投点也大多落在橄榄岩趋势线上或附近, 部分数据落在金刚石稳定区域, 而50号、42号、30号岩管中铬铁矿Cr2O3-TiO2投点虽大部分处于橄榄石趋势线上, 但仍有少量数据处于苦橄岩趋势线上或附近。总体上, 潘家沟地区辉绿岩中的铬铁矿与瓦房店地区50号、42号、30号岩管中的铬铁矿均具有地幔捕掳体的特征[34]。

5.2 铬铁矿对金刚石找矿的指示意义

5.2.1 铬铁矿与金刚石含矿性的关系

富Mg、高Cr的铬铁矿是指Cr2O3含量> 63%、MgO含量> 10%的铬铁矿, 是含金刚石金伯利岩所独有的, 其富Mg、高Cr的特征与金刚石包裹体中的铬铁矿一致; 中Cr铬铁矿的Cr2O3含量为56%~63%, 在含金刚石或不含金刚石的金伯利岩均有分布; 低Cr铬铁矿的Cr2O3含量为40%~56%, 多分布于不含金刚石的金伯利岩中[35]。与该指标相对照, 潘家沟地区辉绿岩中的铬铁矿, 近一半测点的Cr2O3含量> 63%(63.07%~64.76%), 其对应的MgO含量> 10%(10.75%~11.85%), 指示这部分铬铁矿来自含金刚石的金伯利岩; 另一半测点的Cr2O3含量> 56%(56.65%~62.21%), 其对应的MgO含量为7.79%~13.11%, 指示这部分铬铁矿来自金伯利岩, 但含矿性不明。

用尖晶石族矿物化学成分中Cr2O3与(Cr2O3+Al2O3)含量的比值Cr'=Cr2O3/(Cr2O3+Al2O3)× 100%来表示尖晶石族矿物与金伯利岩含矿性的关系[24]。统计表明, 金刚石包裹体中尖晶石族矿物的Cr'值为90.0%, 富矿金伯利岩中第一世代斑晶尖晶石族矿物的Cr'值为89.5%, 中等含矿金伯利岩中第一世代尖晶石族矿物的Cr'值为87.1%, 第二世代尖晶石族矿物的Cr'值为83.4%, 而贫矿金伯利岩中尖晶石族矿物的Cr'值为70.2%。金伯利岩中的金刚石含量由富到贫, 对应金伯利岩中尖晶石族矿物的Cr'值依次变低, 因此金伯利岩中尖晶石族矿物的Cr'值可作为判定金伯利岩岩体是否含矿的重要指示参数[24]。潘家沟地区辉绿岩的铬铁矿中, 近一半测点的Cr'值大于90%(90.80%~94.67%, 表4), 指示其来自含金刚石金伯利岩中金刚石的包裹体; 部分测点的Cr'值约89.5%(89.13%~89.52%), 指示其来自富金刚石的金伯利岩, 且为第一世代斑晶产物; 部分测点的Cr'值为87.02%~88.96%, 指示其来自中等含矿的金伯利岩且为第一世代产物。潘家沟辉绿岩中的铬铁矿与含金刚石的金伯利岩具有紧密的联系。

铬铁矿的MgO-Cr2O3图解(图6)显示, 潘家沟辉绿岩中的铬铁矿投点近一半落在金刚石包裹体区域[8]和50号岩管中金刚石内的铬铁矿包裹体区域[21, 23], 另一半处于上述两个区域之外的投点相对于大部分50号、42号和30号岩管中的铬铁矿投点更靠近金刚石包裹体区域, 表明潘家沟地区辉绿岩中的铬铁矿与瓦房店50号、42号、30号典型金伯利岩中的铬铁矿一样, 与金刚石呈伴生关系[8, 32]。

图6 瓦房店地区铬铁矿MgO-Cr2O3图解(底图据文献[25]修改)Fig.6 MgO-Cr2O3 plot of chromite in Wafangdian area (modified after reference [25])

从含矿性角度分析, 50号岩管(富矿, 品位较高)> 42号岩管(中等含矿, 品位中等)> 30岩管(含矿性较差, 品位较低)[2, 22, 24, 36]。潘家沟地区辉绿岩中的部分铬铁矿更靠近金刚石内包裹体区域, 可能指示该地区的铬铁矿不仅与金刚石呈伴生关系, 其深部还可能存在具有一定携带金刚石能力的金伯利岩管[12, 33]。

5.2.2 铬铁矿的形成温度

前人采用下列公式计算铬尖晶石的结晶温度[13, 23, 37, 38]

T=(4250a+1343)/(1.825a+b+0.571)　。(1)

式中: T为铬尖晶石结晶温度, K; a=Cr/(Cr+Al+Fe3+); b=0.34+1.06a2。

潘家沟地区辉绿岩中的铬铁矿Cr/(Cr+Al+Fe3+)值见表4。将相关数据代入式(1), 得到铬铁矿的结晶温度为1 526 ~1 581 K, 即1 252~1 307 ℃(表4)。该温度不仅与辽宁瓦房店42号典型金伯利岩管中斑晶铬铁矿的结晶温度1 261.26℃[23]相一致, 也接近于苏北白露山含金刚石橄榄玄武角砾岩中的铬铁矿结晶温度1 253~1 354 ℃[13], 以及金刚石的形成温度1 083~1 261 ℃[2]、1 150~1 400 ℃[13] 和1 140~1 400 ℃[39], 指示该地区的铬铁矿在形成过程中与金刚石关系紧密, 甚至具有共生关系, 深部具有良好的金刚石成矿潜力和找矿前景。

5.2.3 对金刚石找矿的指示意义

辽宁第IV金刚石成矿带中金刚石的来源和成因是否类似于安徽宿州栏杆地区含金刚石辉绿岩中的金刚石(捕获了含金刚石的基性-超基性岩石)[40], 以及局部金云母和橄榄石的富集是否存在岩浆混合作用[41]的可能还有待深化研究。探寻潘家沟地区地下深处是否存在更早期的金伯利质岩浆活动对解释金刚石和铬铁矿的来源和成因、深部地幔熔体/流体的成分和作用, 以及下一步金刚石找矿勘查方向都具有启示意义。

6 结论

(1)辽宁第IV金刚石成矿带东部潘家沟地区辉绿岩中的铬铁矿粒径为330~1 150 μ m, 集中于 600~800 μ m。铬铁矿以次椭圆状为主, 少量呈较规则的假六边形和不规则的次棱角状。

(2)潘家沟地区辉绿岩中的铬铁矿具有高Cr、富Mg、低Al、贫Ti的特征, 主要为镁铁-铬铝铁亚种和镁铁-铬铝亚种, 属于镁铬铁矿。

(3)潘家沟地区辉绿岩中的铬铁矿不是辉绿岩本身的结晶产物, 很可能为深部地幔捕掳晶, 其形成温度为1 252~1 307 ℃, 与金刚石的形成温度接近。

(4)潘家沟地区辉绿岩中铬铁矿的粒径大小、化学成分、种属类型及形成温度均相似于辽宁瓦房店典型金伯利岩管中的铬铁矿, 推测该地区铬铁矿成因与金刚石具有十分密切的关系, 具有良好的金刚石成矿潜力和找矿前景。

致谢: 野外工作及人工重砂挑选得到辽宁省第六地质大队有限责任公司的大力支持; 成文过程中得到南京大学杨经绥院士及团队成员的指教, 匿名评审专家提出了宝贵的修改建议。在此一并表示诚挚的感谢。

(责任编辑: 魏昊明)

参考文献
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