巴基斯坦基性-超基性巖鉻尖晶石礦物化學及鉻鐵礦找礦潛力分析

洪俊，姚文光，計文化，呂鵬瑞，羅彥軍

（中國地質調查局西安地質調查中心，陜西 西安 710054）

巴基斯坦基性-超基性巖鉻尖晶石礦物化學及鉻鐵礦找礦潛力分析

洪俊，姚文光，計文化，呂鵬瑞，羅彥軍

（中國地質調查局西安地質調查中心，陜西 西安 710054）

基性-超基性巖體廣泛分布于巴基斯坦北部印度河縫合帶和中南部碰撞帶，發育有與蛇綠巖有關的鉻鐵礦床，多數巖體工作程度偏低。鉻尖晶石是指示巖石成因和構造環境的有效標志。鉻尖晶石礦物化學研究表明其巖體可劃分為3類，其中尚拉-明戈拉、德爾蓋、瓦齊里斯坦、穆斯林巴赫和貝拉巖體中造礦鉻尖晶石的成分顯示富Cr、貧Al、低Ti特征，副礦物鉻尖晶石的Cr#變化范圍指示其構造背景為大洋中脊向俯沖帶之上的過渡環境，與我國羅布莎含礦巖體非常相似。通過對比分析典型豆莢狀鉻鐵礦成礦地質特征和成礦規律，認為貝拉、穆斯林巴赫等巖體成礦條件有利，具較大找礦潛力。

巴基斯坦；鉻尖晶石；礦物化學；找礦潛力

巴基斯坦境內蛇綠巖帶廣泛發育，保存相對完整，是阿爾卑斯-特提斯喜馬拉雅蛇綠巖帶組成部分，為全球最重要鉻鐵礦成礦帶之一。沈百花等研究巴基斯坦蛇綠巖和鉻鐵礦分布特征，表明不同巖體組成和含礦性差異很大［1］。本文在總結巴基斯坦主要基性-超基性巖體地質特征基礎上，通過對鉻尖晶石礦物化學對比研究，區分出成礦條件有利的巖體類型，初步探討鉻鐵礦找礦潛力。

1 大地構造格架

巴基斯坦在大地構造位置上處于印度板塊與歐亞板塊結合部位西側，西部處于阿拉伯板塊與印度板塊拼合部位，因此其構造形跡及分區頗具特色［2］。巴基斯坦北部自北向南以主喀喇昆侖斷裂（MKT）、主地幔逆沖斷裂（MMT）、主邊界斷裂（MBT）和主前緣斷裂（MFT）為界，將該區分為喀喇昆侖地塊、科希斯坦-拉達克島弧、喜馬拉雅造山帶及新生代前緣坳陷帶4個構造單元，區域構造線以NEE向為主。巴基斯坦中西部為印度板塊西北緣向阿拉伯板塊俯沖拼合地帶，總體沿近NS向的杰曼斷裂（CM）為界，以西為查蓋巖漿弧和莫克蘭復理石盆地，屬阿富汗微板塊一部分，以東為蘇萊曼中—新生帶造山帶（圖1）。

2 基性-超基性巖體特征

巴基斯坦境內基性-超基性巖體主要為蛇綠巖組成部分，包括印度河蛇綠巖帶和瓦齊里斯坦-貝拉蛇綠巖帶［3］。印度河蛇綠巖帶沿主地幔逆沖斷裂出露于科希斯坦-拉達克島弧南部，西起達拉斯，東與雅魯藏布江蛇綠巖帶相接［4］。瓦齊里斯坦-貝拉蛇綠巖帶位于杰曼大型走滑斷裂東側，長約1 000 km，寬約50 km，是巴基斯坦境內規模最大的蛇綠巖帶。代表性巖體包括北部奇拉斯巖體、季佳爾巖體、尚拉-明戈拉和德爾蓋巖體，及中部碰撞帶的瓦齊里斯坦、穆斯林巴赫和貝拉巖體（圖1）。主要特征如下：位于北部的4個巖體在巖石組合、變形變質方面存在一定差異。齊拉斯巖體主要由輝長蘇長巖和輝石角閃巖組成，包含純橄巖-橄欖輝長巖-斜長角閃巖組合，發育層狀構造，變形程度較低［5］。季佳爾巖體分南北兩部分，南部由含鉻鐵礦純橄巖、方輝橄欖巖和輝石巖組成，發育層狀構造，東北部主要由輝長巖、斜長巖、輝石巖及蘇長巖構成。尚拉-明戈拉巖體是典型蛇綠巖組成部分，呈蛇綠混雜巖推覆體形式產出，以方輝橄欖巖為主，含少量純橄巖、二輝橄欖巖和輝石巖，發育中等強度蛇紋石化。德爾蓋巖體主要巖性為方輝橄欖巖，次為異剝橄欖巖和純橄欖巖，其上部發育基性-超基性堆晶巖，巖石變形較強，發育葉理和線理。

中部的瓦齊里斯坦、穆斯林巴赫及貝拉巖體巖石組合相似，構成一條大型蛇綠巖帶，具相對完整的蛇綠巖層序，包括方輝橄欖巖和純橄欖巖組成的地幔巖，輝長巖類、斜長花崗巖、席狀巖墻或巖脈群、枕狀熔巖等［6］。巖石變形作用明顯，純橄巖發生強烈蛇紋石化。

圖1 巴基斯坦地質簡圖Fig.1 Geological sketch map of Pakistan

3 鉻尖晶石礦物化學對比

鉻鐵礦及圍巖中鉻尖晶石可分為造礦鉻尖晶石和副礦物鉻尖晶石，前者為礦石中主要金屬礦物，后者在巖體中以副礦物形式存在，含量一般小于5%。超基性巖中副礦物鉻尖晶石是巖石成因指示標志，其化學組成可判別鉻鐵礦形成的構造環境［7］。巴基斯坦代表性巖體中造礦鉻尖晶石和副礦物鉻尖晶石成分范圍見表1和表2。為便于對比，表中還列出典型豆莢狀鉻鐵礦（羅布莎鉻鐵礦）的分析數據。

Thayer將豆莢狀鉻鐵礦分為富鋁型和富鉻型兩種，富鉻尖晶石的Cr2O3大于45%，Al2O3含量通常小于20%［8］。尚拉-明戈拉、德爾蓋、瓦齊里斯坦、穆斯林巴赫和貝拉巖體中的造礦鉻尖晶石表現富Cr、富Mg、貧Al、低Fe3+和低TiO2特征（表1）［9-11］，與我國羅布莎鉻鐵礦成分非常相似（圖2），屬典型富鉻型鉻鐵礦。這些巖體中副礦物鉻尖晶石與造礦鉻尖晶石成分不同，變化范圍較大（表2）［9-11］，如貝拉巖體的Al2O3含量為10.15%～52.47%，穆斯林巴赫巖體Cr2O3含量為18.94%～56.98%。

季佳爾巖體中造礦鉻尖晶石成分總體與前述5個巖體接近，MgO含量偏低。副礦物鉻尖晶石相對其它巖體明顯富Cr、貧Al，且相對集中。此外，Fe3+較高，Fe2O3含量8.05%～8.19%。

：%位單sexelpmoct圍范nereffid分成ni s的石晶etitocip尖鉻detag礦造中ergesf體 o e巖各1gnarn表oitisopmoC 1elbaT）國中（莎布羅0.00～0.17 2拉.0貝～00.00赫巴林斯穆0.00～0.01坦斯里濟瓦0.34～0.37蓋爾德0.00～0.06拉戈-明拉0.00尚爾佳季0.25～0.39 2斯拉奇0.19～0.2稱名體SiO2巖0.11～0.24 6.2～00.160.21～0.38 0.09～0.17 0.18～0.30 0.15～0.17 0.21～0.27 5 1.33～1.6TiO2 8.31～12.199.40～32.697.639.22～19.509.25～11.707.95～24.2164～.9136.13～11.54.53 2011.07～Al2O3 61.63 7～.75463.12 45.54～7.6617～.3494.9622～.2490.1649～.6450.4532～.0529.2645～.850.09 3128.60～Cr2O3 1.63～5.97 5.3～40.844.38～4.67 0.10～2.94 2.81～4.01 2.64～4.22 3.17～4.36 .24 2515.40～Fe2O3 8.16～12.2211.91 10.21～2.738.86～15.1135～.6126.6122～.7117.5211～.4100.0197～.416.62 2626.01～FeO 0.17～0.32 6.1～00.080.16～0.26 0.12～0.24 0.00～0.54 0.24～0.81 0.33～0.56 7 0.14～0.1MnO 16.73 3～.61017.82 13.97～7.1166～.2140.4148～.1136.3149～.2147.50～15.521.95～18.415 5.16～6.0MgO 0.01～0.19 7.1～00.000.09～0.12［12］成完0.00～0.10室驗實點重部育教境環0.00～0.11與源資核學大工理華東0.09～0.12在據數莎布羅00；han，200.0093；Ket.al.19rif，；A0.00al.，1990Jan，et自體巖外：境NiO 源來據數：%位單lexes t comp圍范分differen成的石晶尖鉻物礦副accessory picotites in中體巖表osition range of各2 Table 2 Comp）國中（莎布羅0.00～0.05 6拉.0貝～00.03赫巴林斯穆0.00～0.01坦斯里濟瓦0.14～0.40蓋爾德0.00～0.20拉戈-明拉0.00尚爾.30佳～0季0.00斯拉～0.37奇0.26稱名體SiO2巖0.01～0.45 8.1～00.050.00～0.19 0.00～0.21 0.22～0.23～0.26 0.18.35～00.30～0.98 0.42TiO2 5 52.07～.81052.47 10.15～9.54～48.969.6253～.41925.76 7～11.931.63 12.98～6.70～15.8236.58 17.69～Al2O3 0 55.40～.11658.42 16.13～8.956.94～187.0464～.64055.96 9～38.552.23 34.87～55.53 44.64～37.14 20.57～Cr2O3 1.37～3.35 9.8～31.650.63～5.11 2.66～3.58 2.79～5.77～5.00 4.74.19～88.056.96～12.54Fe2O3 8 25.54～.01311.27 10.44～9.221.29～113.2199～.81420.76 3～17.118.32 12.30～22.65 19.10～24.02 21.34～FeO 0.22～0.61 2.5～00.150.06～0.52 0.21～0.42 0.00～0.20～0.96 0.38.59～00.43～0.31 0.28MnO 3.54～18.2119.38 14.25～8.30～17.866.5139～.2118.97～12.259.88～15.53.06～97.568.14～11.77MgO 0.06～0.23 5.2～00.000.10～0.18［12］成完室0.00～0.23驗實點重部育教境環0.00～0.23與源資核學大工理華東～0.12在據0.08數莎布han，2000；羅0.00rif，et.al.1993；K；A～0.11 0.03al.，1990etJan，自體巖外：境NiO 源來據數

圖2 不同巖體中造礦鉻尖晶石和副礦物鉻尖晶石成分圖解Fig.2 Cr-Al-Fe3+diagram of accessory and segregated picotites in different complexes

齊拉斯巖體中鉻尖晶石化學成分明顯不同于羅布莎巖體和穆斯林巴赫等巖體。造礦鉻尖晶石和副礦物鉻尖晶石相對富Al和Fe，Fe2+和Fe3+都遠高于其它巖體。事實上，齊拉斯巖體中部分副礦物鉻尖晶石的Cr含量很低，成分更趨于鐵鎂尖晶石，還有一些副礦物成分更接近于磁鐵礦，TiO2含量明顯高于其它巖體。

Dick and Bullen對鉻鐵礦研究表明：鉻尖晶石的Cr#（100×Cr/（Cr+Al））隨地幔巖部分熔融程度增高而增大，不同虧損程度的地幔橄欖巖中鉻尖晶石的Cr#大小可作為推測地幔巖熔融程度、源區虧損程度及結晶壓力等的靈敏指示標志［13］；Mg#（100×Mg/（Mg+ Fe2+））的大小反映了地幔巖部分熔融程度，這兩個參數對判斷構造環境和揭示巖石成因具重要意義。

鉻尖晶石Cr#-Mg#圖解中（圖3），除季佳爾巖體，其它7個巖體中副礦物鉻尖晶石顯示Cr#與Mg#呈負相關關系，即隨Cr#值增加，Mg#線性呈下降趨勢，這是世界大部分阿爾卑斯型地幔橄欖巖的共同特征，反映了隨著橄欖巖部分熔融程度的增加，副礦物鉻尖晶石向富Cr、貧Mg方向演化。Cr#-Mg#圖解可用于構造環境判別，圖中顯示，尚拉-明戈拉、德爾蓋、瓦齊里斯坦、穆斯林巴赫和貝拉巖體具相似特征，在深海橄欖巖和島弧玄武巖區域均有分布，季佳爾巖體幾乎都落在島弧玄武巖范圍，齊拉斯巖體中鉻尖晶石成分基本投在這兩個區域以外。

據鉻尖晶石Cr#值將阿爾卑斯型橄欖巖分為3類：Ⅰ類Cr#＜60，Ⅲ類Cr#＞60，Ⅱ類為過渡型，Cr#變化范圍大，包含Ⅰ和Ⅱ類整個區間。Ⅰ類橄欖巖可能反映洋中脊大洋巖石圈環境，相當于深海橄欖巖，部分熔融程度低；Ⅲ類橄欖巖，形成于島弧環境，經較高程度部分熔融；第Ⅱ類橄欖巖，則反映其具復合來源特征［13-15］。

從鉻尖晶石成分及所反映的巖石成因來看，巴基斯坦超基性巖體可分為3類：①尚拉-明戈拉、德爾蓋、瓦齊里斯坦、穆斯林巴赫和貝拉巖體。該類巖體鉻尖晶石成分和我國羅布莎巖體非常相似，Cr#顯示較大的變化范圍（20～90），屬Ⅱ類阿爾卑斯型橄欖巖。含鉻鐵礦的巖體若具此特點，則反映復合成因，其構造環境可能經歷從大洋中脊向俯沖帶的過渡環境；②季佳爾巖體。具高的Cr#值，造礦鉻尖晶石和副礦物鉻尖晶石的Cr#＞60，類似于島弧型巖體；③齊拉斯巖體。鉻尖晶石明顯富Al、貧Cr（Cr#值＜60），造礦鉻尖晶石和副礦物鉻尖晶石在成分上未顯示明顯差異，表明其成因為巖漿結晶分異，富Al鉻尖晶石一般出現在大洋中脊環境。

4 找礦潛力分析

鉻尖晶石礦物化學研究表明，巴基斯坦基性-超基性巖體在鉻尖晶石成分及巖石成因上存在差異，可劃分為3種類型。這些巖體發育鉻鐵礦化，其找礦潛力如何？下面通過與世界典型豆莢狀鉻鐵礦床地質特征和成礦規律對比，對巴基斯坦鉻鐵礦找礦潛力進行初步探討。

圖3 不同巖體中造礦鉻尖晶石和副礦物鉻尖晶石的Cr#-Mg#圖解Fig.3 Cr#-Mg#diagram of accessory and segregated chrome spinels in different complexes

完整的蛇綠巖剖面通常有兩個含礦部位，一是產在莫霍面以上堆晶層狀超基性巖中，礦石以浸染狀為主，往往不具規模，工業意義不大；二是產在莫霍面以下地幔橄欖巖頂部，大型豆莢狀鉻鐵礦無一例外，都賦存在此層位［16-17］。研究的7個巖體中，齊拉斯和季佳爾巖體通常顯示較好的層狀結構，以堆晶巖為主，德爾蓋、尚拉-明戈拉、瓦齊里斯坦、穆斯林巴赫和貝拉巖體5個巖體包含大量的地幔橄欖巖，主要為方輝橄欖巖和純橄欖巖。一般大量出露二輝橄欖巖時，基本不會形成鉻鐵礦，這與鉻鐵礦成因機理有關。原始地幔二輝橄欖巖中，Cr主要賦存于單斜輝石內，在地幔部分熔融過程中，單斜輝石熔融釋放出Cr，形成鉻尖晶石［18-20］，因此，部分熔融程度增加，地幔巖以二輝橄欖巖→方輝橄欖巖→純橄巖方式轉變。鉻鐵礦往往與方輝橄欖巖和純橄欖巖巖相組合伴生，所以德爾蓋等巖體具有利成礦條件。

世界上著名的大型豆莢狀鉻鐵礦床多產于規模較大的蛇綠巖體內［21］，小巖體中成大礦實例很少見，如古巴的卡馬圭巖體面積為1 000 km2，哈薩克斯坦的肯皮爾賽（Kempirsai）巖體1 000 km2，阿爾巴尼亞的布爾奇澤巖體為350 km2，我國羅布莎巖體為70 km2。巴基斯坦的德爾蓋巖體面積約100 km2，中部的瓦齊里斯坦巖體、穆斯林巴赫和貝拉規模甚至超過1 000 km2。巖體出露面積大，說明受構造肢解破壞程度較低，成礦潛力往往更好。穆斯林巴赫礦區，發現數百個礦體，呈礦群、礦帶集中出露，往南的貝拉蛇綠巖帶工作程度相對較低，只發現4處礦化，是有利遠景區。

鉻鐵礦體最初形成時是不整合、隨機分布的，地幔演化和高溫流變過程中，在剪切應力作用下與圍巖一起遭塑性剪切流變，導致礦體沿一定葉理、面理延伸方向集中分布，并由不整合逐漸演化為整合礦體。羅布莎礦區鉻鐵礦體沿巖石變形帶（葉理、面理）成群出現，分段集中，隨圍巖一起彎曲褶皺［17］。德爾蓋巖體及中部的瓦齊里斯坦、穆斯林巴赫和貝拉巖體發育葉理、線理等塑性變形構造，是更有利于鉻鐵礦產出的巖體。

從鉻尖晶石成分來看，德爾蓋、尚拉-明戈拉、瓦齊里斯坦、穆斯林巴赫和貝拉巖體5個巖體特征接近我國的羅布莎巖體，富Cr、貧Al、低Ti，具世界上典型阿爾卑斯型鉻鐵礦特征［22-24］。幾個巖體中的副礦物鉻尖晶石反映的成礦構造環境是從MOR向SSZ的過渡環境。SSZ環境，俯沖洋殼所釋放出的富含H2O及大離子親石元素的流體交代其上部呈地幔楔產出的虧損地幔橄欖巖，降低了地幔橄欖巖的熔點，且伴隨著俯沖帶環境的擠壓作用。俯沖帶之上已虧損的地幔橄欖巖發生再次高度熔融并產生快速上升，加劇了地幔橄欖巖的高度熔融，因而SSZ構造環境是豆莢狀鉻鐵礦形成的有利環境。

5 結論

（1）巴基斯坦基性-超基性巖體據鉻尖晶石化學成分劃分為3類，第一類包括德爾蓋、尚拉-明戈拉、瓦齊里斯坦、穆斯林巴赫和貝拉巖體；第二類為季佳爾巖體；第三類為奇拉斯巖體。第一類巖體鉻尖晶石顯示富Cr、貧Al、低Ti的特征，與羅布莎巖體鉻尖晶石化學特征類似。

（2）德爾蓋、尚拉-明戈拉、瓦齊里斯坦、穆斯林巴赫和貝拉巖體規模大，部分熔融程度高，顯示方輝橄欖巖和純橄巖的巖相組合，塑性變形構造發育，形成于從MOR向SSZ的過渡環境，成礦條件有利，具較大找礦潛力。

致謝：論文寫作過程中得到巴基斯坦巴利亞大學地球與環境學院Tahseenullah Khan教授的指導，審稿專家提出了寶貴的修改意見，在此表示衷心感謝。

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Mineral Chemistry of Picotites from Mafic-ultramafic Complexes of Pakistan and the Prospecting Potential

Hong Jun，Yao Wenguang，Ji Wenhua，Lv Pengrui，Luo Yanjun
（Xi’an Center of Geological Survey，CGS，Xi’an，Shaanxi，710054，China）

The mafic-ultramafic complexes are mainly distributed in the Indus suture zone in the north，collision zone in the south-central part of Pakistan.Chromite deposits related to ophiolite occur within these complexes，but most of them are low-degree studied.Picotite is a useful indicator for the petrogenesis and tectonic environment.The study of mineral chemistry of chrome spinel indicate that these complexes can be divided into three kinds，the segregated chromites from Shangla-Dargai，Waziristan，Muslimbagh，and Bela complexes shows Cr-rich，Al-poor and low TiO2，range of Cr#from picotite appear to indicate a transitional tectonic settings from MOR to SSZ.These characteristics are similar to the Luobusha chromite in China.Through the comparative analysis of the geological conditions and metallogenic regularities of the typical podiform chromite deposits，we hold that there is great potential for the prospecting of chromite deposit in the Bela，Muslimbagh ophiolite because of the favorable metallogenic conditions.

Pakistan；Picotite；Mineral chemistry；Prospecting

1000-8845（2015）02-251-07

P588.12

A

項目資助：中國地質調查局項目蘇萊曼山-喀喇昆侖山成礦地質背景和成礦規律對比研究（1212011120336）資助

2014-05-16；

2014-06-12；作者E-mail：hongjunmail2013@163.com

洪?。?985-），男，安徽廬江人，碩士，助理工程師，2011年畢業于中國地質大學（北京）地球化學專業，從事境外地質調查和巖漿巖與成礦作用研究

姚文光（1962-）男，陜西西安人，高級工程師；E-mail：xaywenguang@163.com