西藏羅布莎地幔橄欖巖礦物學初探

冉廷

【摘要】：本文以西藏雅魯藏布江縫合帶上的羅布莎蛇綠巖中的方輝橄欖巖和純橄巖作為研究對象。對兩種巖石中的主要礦物進行電子探針分析，初步認為羅布莎蛇綠巖形成于大洋中脊，在大洋俯沖閉合的過程中蛇綠巖受俯沖帶流體/熔體作用，留下了大洋中脊（MOR）和俯沖帶上盤（SSZ）的地質印記。與羅布莎地幔橄欖巖有相同地球化學特征的地幔橄欖巖具有很好的鉻鐵礦找礦前景。

【關鍵詞】：地幔橄欖巖；礦物學；羅布莎；西藏

【引言】：中國蛇綠巖及其中的鎂鐵一超鎂鐵質巖石（或阿爾卑斯型超鎂鐵巖）主要分布在顯生宙各時期的巨型造山帶中。橫貫中國大陸的南、中、北三條巨型顯生宙造山帶則是構成中國蛇綠巖和超鎂鐵巖帶分布的基本格架，其中最為著名的是西藏雅魯藏布江縫合帶上的蛇綠巖。蛇綠巖的研究對于認識大洋的打開、擴張、俯沖、消減的形成演化過程具有重要意義，因為蛇綠巖中產出具有重要經濟價值的豆莢狀鉻鐵礦，所以對于尋找相關礦產也意義重大。羅布莎鉻鐵礦是中國最大的冶金級鉻鐵礦，本文義西藏羅布莎蛇綠巖作為研究對象，擬通過對方輝橄欖巖和純橄巖的礦物學研究，探討蛇綠巖形成的構造背景，并對預測區域礦產做出評價。

1 、地質背景

羅布莎蛇綠巖位于西藏雅魯藏布江縫合帶東段，雅魯藏布江縫合帶，作為青藏高原最年輕的縫合帶，代表了新特提斯洋盆的開啟、消減、閉合及印度-歐亞大陸的碰撞界線，東西延綿近乎2000km[1]。其北側為拉薩地塊，拉薩地塊的南緣為岡底斯巖漿弧帶，記錄了從新特提斯洋巖石圈俯沖形成的安第斯型活動大陸邊緣至印度-歐亞大陸碰撞的巖漿活動；其南側為印度板塊被動大陸邊緣，主要由早古生代-第三紀海相地層組成。

西藏羅布莎蛇綠巖體位于雅魯藏布江蛇綠巖帶的東段（圖1），拉薩市東南約200km，呈近東西向延伸約40km，最寬處達約4km。主要由地幔橄欖巖、堆晶巖和基性巖墻組成，少量被肢解的火山巖和硅質巖作為混雜巖出露在堆晶巖的北側。地幔橄欖巖中以方輝橄欖巖為主，包含少量二輝橄欖巖、純橄巖和鉻鐵礦，其中賦存我國目前最大的鉻鐵礦床，為該段巖體的標志特征。

2 、 羅布莎地幔橄欖巖礦物化學成分

2.1單斜輝石

單斜輝石的SiO2含量在52.441%-54%之間，Al2O3含量在0.619%-2.741%之間，Cr2O3含量非常少在0.376%-1.027%之間，FeO含量在1.581%-2.146%之間，MgO含量在17.362%-18.65%之間，CaO含量在21.522%-24.03%之間，其它的氧化物含量如TiO2，MnO，Na2O，K2O，NiO都在0.1%以下（表1）。

方輝橄欖巖中單斜輝石化學成分分析圖可以看出單斜輝石的Al2O3和Mg#大體上成反比（圖2a），大部分的點基本上靠近熔融趨勢線上，表明隨著部分熔融過程的進行，殘余的單斜輝石中Mg的含量會增加，而Al和Cr會優先被熔融（圖2 c）。CaO與Mg成正比（圖2d），所有的點非常靠近熔融曲線，表示CaO在熔融的過程中，會在單斜輝石中優先富集。從圖2a、b可以看到方輝橄欖巖中單斜輝石的點基本上落入弧前地幔橄欖巖內或者弧前與深海地幔橄欖巖過渡部位，由此根據方輝橄欖巖中的單斜輝石和尖晶石在成分變量圖中投的點基本上投在深海地幔橄欖巖向弧前地幔橄欖巖過渡的區域，推測方輝橄欖巖可能形成于大洋中脊，為部分熔融抽取的參與，但后期與俯沖流體/熔體反應，顯示弧前地幔橄欖巖的信息。

部分熔融趨勢線據[2]；ABP-深海地幔橄欖巖，FAB-弧前地幔橄欖巖據[3]

2.2尖晶石

西藏羅布莎地幔橄欖巖中方輝橄欖巖中的尖晶石Cr2O3含量在33.72%-37.54%之間，Al2O3含量在29.43%-31.71%之間，FeO含量在17.76%-19.86%之間，MgO含量在13.81%-14.45%之間，其它氧化物SiO2、TiO2、MnO、CaO、K2O、Na2O含量都在0.1%以下，Mg#值在56.71%-59.4%之間，Cr#值在41.64%-46.11%之間。純橄欖巖中的尖晶石Cr2O3含量在51.5%左右變化范圍非常小，Al2O3含量在17.74%-16%之間，FeO含量在18.8%-21.56%之間，MgO含量在10.04%-11.99%之間，其它氧化物SiO2、TiO2、MnO、CaO、K2O、Na2O含量也都在0.1%以下，Mg#值在45.64%-53.12%之間，Cr#值在68.36%-70.2%之間（表2）。

根據數據做出圖西藏羅布莎地幔橄欖巖尖晶石Cr#和Mg#成分變量圖（圖3），可以看到沿著熔融曲線也就是隨著地幔熔融的發展，從方輝橄欖巖到純橄欖巖，尖晶石的Mg#值不斷變小。方輝橄欖巖的Cr#值小幅度增加，而純橄欖巖的Cr#值基本不變。方輝橄欖巖中尖晶石投在深海地幔橄欖巖和弧前地幔橄欖巖的重疊區域也就是深海地幔橄欖巖向弧前地幔橄欖巖過渡的區域，而純橄欖巖中尖晶石全部投在弧前地幔橄欖巖區域中。

深海地幔橄欖巖區域來自[4]，弧前地幔橄欖巖區域、玻安巖區域來自[5]、[6]

2.3橄欖石

西藏羅布莎地幔橄欖巖橄欖石電子探針成分分析結果見表3，橄欖石中MgO含量在50%以上，Si2O的含量在41%左右，FeO的含量在6.39%-7.96%之間，MnO的含量在0.09%-0.177%之間，其它氧化物Cr2O3、TiO2、K2O、Na2O等含量都在0.1%以下。橄欖石的Fo值在91.9%-93.5%之間，都是典型的鎂橄欖石。

在橄欖石的NiO和Fo構造背景圖中（圖4a），方輝橄欖巖的NiO和Fo值變化隨著熔融程度的發展變化較大，純橄欖巖中NiO和Fo值比方輝橄欖巖高，方輝橄欖巖部分點落入弧前地幔橄欖巖另外的點和純橄欖巖的點都沒有投在深海地幔橄欖巖和弧前地幔橄欖巖范圍內，落在部分熔融趨勢線附近。在橄欖石的MnO和Fo構造背景圖中（圖4b）， 方輝橄欖巖和純橄欖巖的點也沒有投在深海地幔橄欖巖和弧前地幔橄欖巖范圍內。

地幔橄欖巖序列來自[7]，部分熔融趨勢線來自 [2]， 橄欖石分異趨勢來自[2]和 Nakamura[8]

【結語】：

1）方輝橄欖巖中的單斜輝石在成分變量圖中投的點基本上投在深海地幔橄欖巖向弧前地幔橄欖巖過渡的區域，推測方輝橄欖巖可能形成于大洋中脊，為部分熔融抽取的參與，但后期與俯沖流體/熔體反應，顯示弧前地幔橄欖巖的信息；

2）方輝橄欖巖中尖晶石投在深海地幔橄欖巖和弧前地幔橄欖巖的重疊區域-顯示了與單斜輝石相同的地質信息；

3）純橄欖巖中尖晶石和橄欖石投在部分熔融趨勢線附近以及弧前地幔橄欖巖區域，標明純橄巖主要為地幔橄欖巖與俯沖帶上盤環境中的俯沖流體/熔體相互反應的結果；

4）綜合認為，羅布莎地幔蛇綠巖可能形成與大洋中脊，并受俯沖流體/熔體影響，具有很好的找礦前景。

參考文獻

[1]許志琴，李海兵，唐哲民，等. 大型走滑斷裂對青藏高原地體構架的改造[J]. 巖石學報， 2011，27（11）： 3157-3170

[2]Ozawa K. Melting and melt segregation in the mantle wedge above a subduction zone： Evidence from the chromite–bearing peridotites of the Miyamori Ophiolite Complex，northeastern Japan[J]. Journal of Petrology， 1994， 35（3）： 647-678.

[3]Pagé P， Bédard JH， Schroetter JM et al. Mantle petrology and mineralogy of the Thetford mines ophiolite complex[J]. Lithos， 2008， 100（1-4）： 255-292.

[4]Dick HJB and Bullen T. Chromian spinel as a petrogenetic indicator in abyssal and alpine–type peridotites and spatially associated lavas[J]. Contributions to Mineralogy and Petrology， 1984（1）， 86： 54-76.

[5]Ishii T， Robinson PT， Maekawa H et al. Petrological studies of peridotites from diapiricserpentinite seamounts in the Izu–Ogasawara–Mariana forearc， Leg 125[J]. Proceedings ODP. Scientific Results， 1992， 125： 445-485.

[6]Parkinson IJ， Pearce JA. Peridotites from the Izu–Bonin– Mariana Forearc （ODP Leg125）： evidence for mantle melting and melt–mantle interaction in a supra–subduction zone setting[J]. Journal of Petrology， 1998， 39（9）： 1577-1618.

[7]Takahashi E. Origin of basaltic magmas： implication from peridotite melting experiments and an olivine fractionation model[J]. Bulletin Volcanologique Society Japan ，1986，30， 517–540 （in Japenese） ： In Nakamura， M.， 1995.

[8]Nakamura M. Residence time and crystallization history of nickeliferous olivine phenocrysts

from northern Yatsugatake volcanoes， central Japan： application of a growth and diffusion model in the system Mg–Fe–Ni[J]. Journal f Volcanology and Geothermal Research，1995， 66（1-4）： 81-100.

A preliminary study on the mineralogy of Luobusa peridotites，Tibet

RAN Ting

（College of Resources and Environmental Engineering，Guizhou University，Guiyang，550025， China）

Abstract：The harzburgite and dunite in Luobusa ophiolite of west Yarlungzangbo suture are the research target in this paper.The main minerals of the two kinds of rock were analysed by EMPA， which suggests that the Luobusa ophiolite was probably formed in mid ocean ridge and experienced the process of melt/rock interaction during subduction， and so have the fingerprint of both MOR and SSZ. The peridotites having the same geochemical characteristics with Luobusa peridotites have a good prospect for chromitite prospecting.

Key words：Peridotite； Mineralogy； Luobusa； Tibet