西藏罗布莎铬铁矿区科学钻探选址预研究

  科学意义

 

  铬铁矿是生产不锈钢不可替代的原材料。目前, 中国是世界上最大的不锈钢消费国, 铬铁矿一直是我国的短缺矿种, 几乎完全依靠进口。世界上原生铬铁矿床有两种类型: 一类为层状型铬铁矿床, 它主要产于古老地台的层状镁铁–超镁铁杂岩中。另一类为豆荚型铬铁矿床, 主要产在显生宙蛇绿岩中。  层状型铬铁矿床以矿层稳定, 规模较大为特点。这类矿床以Bushveld, Stillwater, Great Dyke等铬铁矿床为代表。层状铬铁矿床及含矿杂岩产于稳定大陆地台区的岩浆分凝矿床, 我国目前没有发现此类铬铁矿床。  豆荚状铬铁矿(podiform chromite)产于蛇绿岩造山带内, 被认为是蛇绿岩特征性的矿产之一。豆荚状铬铁矿主要产在喜马拉雅–阿尔卑斯造山带、地中海周围、中东、东南亚、古巴、北美西部等地的 显生宙蛇绿岩内。目前已知哈萨克斯坦的肯皮尔赛铬铁矿床(>3亿吨远景储量)和俄罗斯极地乌拉尔拉依兹矿床(6亿吨远景储量)等巨型铬铁矿床全部为蛇绿岩型铬铁矿(Melcher et al., 1997, 1999; Makeyev, 1992), 其他还有一些规模较大的同类型矿床。  我国西藏、新疆和内蒙古均产有蛇绿岩型铬铁矿, 其中, 西藏的蛇绿岩铬铁矿规模最大, 但探明储量不到1000万吨。西藏的蛇绿岩与世界上其他蛇绿岩在形成条件和铬铁矿的含矿性方面是否存在可比性, 是一个十分重要的、值得研究的问题。

 

  最近, 西藏罗布莎蛇绿岩铬铁矿中的地幔矿物群研究获得了重要进展(杨经绥等, 2008; 徐向珍等, 2008; Xu et al., 2009)。发现呈斯石英假象的柯石英和锇铱矿中发现金刚石包裹体(Yang et al., 2007), 并发现四种新矿物(Bai Wen-ji et al., 2006; Fang et al., 2009)。金刚石与锇铱矿共生, 表明形成于高温(>2000)℃高压环境。斯石英的形成压力大于9 GPa, 表明罗布莎铬铁矿可能形成于地幔深部(>300 km深度)。尤其, 从俄罗斯乌拉尔铬铁矿中再次发现大量微粒金刚石等超高压矿物(杨经绥等, 2007a), 表明罗布莎并不是一个特例, 其形成条件与乌拉尔的大型铬铁矿床存在可比性。深入开展罗布莎蛇绿岩铬铁矿的研究, 有可能揭示地幔物质赋存和运移的规 律, 不仅仅对探讨蛇绿岩的成因、铬铁矿的成矿机理和深部地幔动力学具有创新性意义, 并对铬铁矿 找矿前景具有现实意义。

 

  地质背景

 

  西藏雅鲁藏布江蛇绿岩带是喜马拉雅特提斯洋壳和地幔的残余, 呈近EW向断续延伸约2000 km。 带中发育较为完整的蛇绿岩层序, 蛇绿岩以洋中脊型(MOR)岩石组合为主, 代表中白垩世喜马拉雅特提斯海的最后闭合带, 被认为是中生代冈瓦那板块裂解再拼合的一条缝合带(王希斌等, 1987; 肖序常, 1984)。最近报道测得MOR型地幔和辉长岩墙Sm-Nd等时线年龄为177±33 Ma(Zhou et al., 2002), 辉绿岩锆石SHRIMP年龄为163±3 Ma(钟立峰等, 2006), 测得具俯冲带(SSZ)性质蛇绿岩的锆石SHRIMP年龄126±2 Ma(Malpas et al., 2003)。该蛇绿岩带的罗布莎岩块中产有我国目前最大的铬铁矿床(矿石储量约500万吨)(王恒升等, 1983; 张浩勇等, 1996; Zhou et al., 1996)。

 

  罗布莎蛇绿岩块主要由地幔橄榄岩和堆晶岩组成, 以及少量被肢解的火山岩和硅质岩作为混杂岩出露在堆晶岩的北侧。岩块与南侧三叠系呈断层关系、北侧被第三系不整合覆盖。地幔橄榄岩主要为方辉橄榄岩和纯橄岩, 少量二辉橄榄岩; 堆晶岩主要由异剥橄榄岩、辉石岩、纯橄岩和辉长岩组 成(王希斌等, 1987)。铬铁矿体产在方辉橄榄岩中, 呈长透镜状, 为典型的阿尔卑斯型, 即蛇绿岩铬铁矿床(王恒升等, 1983; 王希斌等, 1987)。铬铁矿石结 构包括层状、浸染状、豆状和反豆状。矿体边缘一 般具有一层薄的纯橄岩外壳, 矿体和纯橄岩之间不 属断层接触, 但岩性界线清楚。铬铁矿具成群分布、成带集中的特点。最大矿体长250 m, 宽度100 m, 厚5 m。前人将罗布莎铬铁矿床分为3个矿区, 罗布莎矿区在西边, 面积7 km2, 香卡山矿区在中间, 面积14 km2, 及康金拉矿群, 面积15 km2。据现有地质资料, 该地区罗布莎矿区和香卡山矿区仍然具有找矿前景, 康金拉地段也是一个找矿的远景区。

 

  科学目标和研究内容

 

  西藏罗布莎铬铁矿床是我国目前最大的铬铁矿床, 是进一步开展深部找矿和解决我国铬铁矿资源匮乏和找矿突破的首选靶区, 也是研究铬铁矿成因的关键地区。拟通过地表地质调查、地球物理探测和一口深度2000~2500 m的先导孔科学钻探实验, 探测西藏罗布莎超镁铁岩铬铁矿床的成矿深度和深部资源潜力; 查明铬铁矿在该超镁铁岩体中分布特征和赋存规律, 探讨铬铁矿的成矿条件和成矿机制;  查明铬铁矿赋矿岩体超镁铁岩的岩体特征、成因和构造背景, 探讨铬铁矿与超镁铁岩的成因关系; 评价罗布莎超镁铁岩体的资源潜力和潜在勘探靶区; 为开展西藏雅鲁藏布江缝合带中超镁铁岩体的可能深井钻探和资源评价奠定基础。

 

  尽管罗布莎是我国目前最大的铬铁矿床, 但前人钻探没有超过800 m深度, 并缺乏含铬铁矿岩体的深部地球物理资料。本课题将探讨的两个主要问题是:

 

  (1)罗布莎超镁铁岩体的深部延伸和矿体的赋存状态;

 

  (2)铬铁矿的成因和赋矿岩体的构造背景。这两个问题的解决, 对罗布莎岩体的深部找矿和外围找矿十分关键。其中关键问题和拟开展的工作有:

 

  (1)查明不同类型铬铁矿的矿物组合、形成条件;

 

  (2)查明铬铁矿和容矿围岩的成因联系;

 

  (3)开展地幔超高压矿物的结构和形成条件的研究;

 

  (4)开展高温高压实验, 模拟深部地幔矿物形成的物理化学条件。