科學(xué)意義

 

  鉻鐵礦是生產(chǎn)不銹鋼不可替代的原材料。目前, 中國是世界上最大的不銹鋼消費國, 鉻鐵礦一直是我國的短缺礦種, 幾乎完全依靠進口。世界上原生鉻鐵礦床有兩種類型: 一類為層狀型鉻鐵礦床, 它主要產(chǎn)于古老地臺的層狀鎂鐵–超鎂鐵雜巖中。另一類為豆莢型鉻鐵礦床, 主要產(chǎn)在顯生宙蛇綠巖中。  層狀型鉻鐵礦床以礦層穩(wěn)定, 規(guī)模較大為特點。這類礦床以Bushveld, Stillwater, Great Dyke等鉻鐵礦床為代表。層狀鉻鐵礦床及含礦雜巖產(chǎn)于穩(wěn)定大陸地臺區(qū)的巖漿分凝礦床, 我國目前沒有發(fā)現(xiàn)此類鉻鐵礦床。  豆莢狀鉻鐵礦(podiform chromite)產(chǎn)于蛇綠巖造山帶內(nèi), 被認為是蛇綠巖特征性的礦產(chǎn)之一。豆莢狀鉻鐵礦主要產(chǎn)在喜馬拉雅–阿爾卑斯造山帶、地中海周圍、中東、東南亞、古巴、北美西部等地的 顯生宙蛇綠巖內(nèi)。目前已知哈薩克斯坦的肯皮爾賽鉻鐵礦床(>3億噸遠景儲量)和俄羅斯極地烏拉爾拉依茲礦床(6億噸遠景儲量)等巨型鉻鐵礦床全部為蛇綠巖型鉻鐵礦(Melcher et al., 1997, 1999; Makeyev, 1992), 其他還有一些規(guī)模較大的同類型礦床。  我國西藏、新疆和內(nèi)蒙古均產(chǎn)有蛇綠巖型鉻鐵礦, 其中, 西藏的蛇綠巖鉻鐵礦規(guī)模最大, 但探明儲量不到1000萬噸。西藏的蛇綠巖與世界上其他蛇綠巖在形成條件和鉻鐵礦的含礦性方面是否存在可比性, 是一個十分重要的、值得研究的問題。

 

  最近, 西藏羅布莎蛇綠巖鉻鐵礦中的地幔礦物群研究獲得了重要進展(楊經(jīng)綏等, 2008; 徐向珍等, 2008; Xu et al., 2009)。發(fā)現(xiàn)呈斯石英假象的柯石英和鋨銥礦中發(fā)現(xiàn)金剛石包裹體(Yang et al., 2007), 并發(fā)現(xiàn)四種新礦物(Bai Wen-ji et al., 2006; Fang et al., 2009)。金剛石與鋨銥礦共生, 表明形成于高溫(>2000)℃高壓環(huán)境。斯石英的形成壓力大于9 GPa, 表明羅布莎鉻鐵礦可能形成于地幔深部(>300 km深度)。尤其, 從俄羅斯烏拉爾鉻鐵礦中再次發(fā)現(xiàn)大量微粒金剛石等超高壓礦物(楊經(jīng)綏等, 2007a), 表明羅布莎并不是一個特例, 其形成條件與烏拉爾的大型鉻鐵礦床存在可比性。深入開展羅布莎蛇綠巖鉻鐵礦的研究, 有可能揭示地幔物質(zhì)賦存和運移的規(guī) 律, 不僅僅對探討蛇綠巖的成因、鉻鐵礦的成礦機理和深部地幔動力學(xué)具有創(chuàng)新性意義, 并對鉻鐵礦 找礦前景具有現(xiàn)實意義。

 

  地質(zhì)背景

 

  西藏雅魯藏布江蛇綠巖帶是喜馬拉雅特提斯洋殼和地幔的殘余, 呈近EW向斷續(xù)延伸約2000 km。 帶中發(fā)育較為完整的蛇綠巖層序, 蛇綠巖以洋中脊型(MOR)巖石組合為主, 代表中白堊世喜馬拉雅特提斯海的最后閉合帶, 被認為是中生代岡瓦那板塊裂解再拼合的一條縫合帶(王希斌等, 1987; 肖序常, 1984)。最近報道測得MOR型地幔和輝長巖墻Sm-Nd等時線年齡為177±33 Ma(Zhou et al., 2002), 輝綠巖鋯石SHRIMP年齡為163±3 Ma(鐘立峰等, 2006), 測得具俯沖帶(SSZ)性質(zhì)蛇綠巖的鋯石SHRIMP年齡126±2 Ma(Malpas et al., 2003)。該蛇綠巖帶的羅布莎巖塊中產(chǎn)有我國目前最大的鉻鐵礦床(礦石儲量約500萬噸)(王恒升等, 1983; 張浩勇等, 1996; Zhou et al., 1996)。

 

  羅布莎蛇綠巖塊主要由地幔橄欖巖和堆晶巖組成, 以及少量被肢解的火山巖和硅質(zhì)巖作為混雜巖出露在堆晶巖的北側(cè)。巖塊與南側(cè)三疊系呈斷層關(guān)系、北側(cè)被第三系不整合覆蓋。地幔橄欖巖主要為方輝橄欖巖和純橄巖, 少量二輝橄欖巖; 堆晶巖主要由異剝橄欖巖、輝石巖、純橄巖和輝長巖組 成(王希斌等, 1987)。鉻鐵礦體產(chǎn)在方輝橄欖巖中, 呈長透鏡狀, 為典型的阿爾卑斯型, 即蛇綠巖鉻鐵礦床(王恒升等, 1983; 王希斌等, 1987)。鉻鐵礦石結(jié) 構(gòu)包括層狀、浸染狀、豆狀和反豆狀。礦體邊緣一 般具有一層薄的純橄巖外殼, 礦體和純橄巖之間不 屬斷層接觸, 但巖性界線清楚。鉻鐵礦具成群分布、成帶集中的特點。最大礦體長250 m, 寬度100 m, 厚5 m。前人將羅布莎鉻鐵礦床分為3個礦區(qū), 羅布莎礦區(qū)在西邊, 面積7 km2, 香卡山礦區(qū)在中間, 面積14 km2, 及康金拉礦群, 面積15 km2。據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)資料, 該地區(qū)羅布莎礦區(qū)和香卡山礦區(qū)仍然具有找礦前景, 康金拉地段也是一個找礦的遠景區(qū)。

 

  科學(xué)目標和研究內(nèi)容

 

  西藏羅布莎鉻鐵礦床是我國目前最大的鉻鐵礦床, 是進一步開展深部找礦和解決我國鉻鐵礦資源匱乏和找礦突破的首選靶區(qū), 也是研究鉻鐵礦成因的關(guān)鍵地區(qū)。擬通過地表地質(zhì)調(diào)查、地球物理探測和一口深度2000~2500 m的先導(dǎo)孔科學(xué)鉆探實驗, 探測西藏羅布莎超鎂鐵巖鉻鐵礦床的成礦深度和深部資源潛力; 查明鉻鐵礦在該超鎂鐵巖體中分布特征和賦存規(guī)律, 探討鉻鐵礦的成礦條件和成礦機制;  查明鉻鐵礦賦礦巖體超鎂鐵巖的巖體特征、成因和構(gòu)造背景, 探討鉻鐵礦與超鎂鐵巖的成因關(guān)系; 評價羅布莎超鎂鐵巖體的資源潛力和潛在勘探靶區(qū); 為開展西藏雅魯藏布江縫合帶中超鎂鐵巖體的可能深井鉆探和資源評價奠定基礎(chǔ)。

 

  盡管羅布莎是我國目前最大的鉻鐵礦床, 但前人鉆探沒有超過800 m深度, 并缺乏含鉻鐵礦巖體的深部地球物理資料。本課題將探討的兩個主要問題是:

 

  (1)羅布莎超鎂鐵巖體的深部延伸和礦體的賦存狀態(tài);

 

  (2)鉻鐵礦的成因和賦礦巖體的構(gòu)造背景。這兩個問題的解決, 對羅布莎巖體的深部找礦和外圍找礦十分關(guān)鍵。其中關(guān)鍵問題和擬開展的工作有:

 

  (1)查明不同類型鉻鐵礦的礦物組合、形成條件;

 

  (2)查明鉻鐵礦和容礦圍巖的成因聯(lián)系;

 

  (3)開展地幔超高壓礦物的結(jié)構(gòu)和形成條件的研究;

 

  (4)開展高溫高壓實驗, 模擬深部地幔礦物形成的物理化學(xué)條件。