原生流动构造控制的矿体

平顶山式基性-超基性岩型铬矿~

密云平顶山式铬矿为一组出露于华北陆块北缘裂谷断陷带、侵入于新太古—古元古界老变质岩系中的基性-超基性岩岩浆结晶分异作用形成的似层状铬矿床。矿石呈条带状、板状浸染矿条分布，铬尖晶石以含铁高、铬品位低为特征。此类矿床包括北京密云平顶山、放马峪等小型铬矿床。现以平顶山、矿床为例，概述其成矿特征。鉴于东部地区铬矿工作程度较低，超基性岩体时代并不清楚，此类岩体为太古—元古代侵入的超基性岩体，还是类似于高寺台属印支期的晚期侵入岩体，尚待进一步工作。
北京密云平顶山铬矿床
（一）概况
平顶山铬矿床位于密云县城北东约12km、密云水库西南13km处，环湖公路穿岩体而过。地理坐标：东经116°53＇00〞；北纬40°22＇00〞。1958年，群众发现岩体及铬矿，并误认为是磁铁矿而开采。1961年北京地质局密怀平地质队对此岩体进行普查评价工作，1970～1971年该队提交了初步勘探报告及铬矿、伴生钼矿、蛇纹石储量，钻矿因赋存状态不明，储量未批准，铬矿资源储量，达到小型规模，因保护密云水库，尚未开采。
（二）矿床地质特征
密云平顶山-放马峪超基性岩体，位于华北陆块北缘密怀隆起（平顶山-马兰峪隆起）区南翼偏西部位，据北京市地质局密怀平队（1961）资料，此岩带约有106个岩体群，其分布受密云-喜峰口大断裂控制，平顶山-放马峪超基性岩体分布于岩带西段。区内发育新太古界密云群大槽组黑云斜长片麻岩为主的一套变质岩系和中元古界长城系石英岩。超基性岩体侵入于老变质岩系地层中。平顶山含矿岩体长335m，宽105～110m。长轴沿北东东62°方向延伸，倾向南东。岩体上部较陡，倾角为60°～70°，下部较缓，倾角为35°～40°；据钻探资料，岩体深度大于500m，由地表向深部逐渐变薄直至尖灭。岩体呈岩墙、岩脉状，断续出露构成岩带，侵入于新太古代高级变质基底变质杂岩内，总体受北东-北东东向基底构造控制。岩体及矿体产状与区域片麻理产状基本一致，矿（化）体均产于超基性岩体内（图3-69、图3-70）。岩体及铬矿成矿时代尚有争议，由于工作程度较低，仅收集到陈森煌等对该区超基性岩测定，Sm-Nd等时线年龄为2010±155Ma（1989，未刊），因此，认为岩体应属新太古—古元古代。此外并无其他测年数据。

图3-69 北京市密云县平顶山铬矿区地质图

（据北京地调院铬矿成矿规律组，2012）
1—第四系；2—长城系长石石英砂岩；3—铁染石英砂岩；4—密云群石榴子石黑云母角闪斜长片麻岩；5—超基性岩体蛇纹石化辉橄-纯橄岩相、橄榄岩相、辉橄-辉石岩相；6—正长岩脉；7—地质界线；8—断层；9—矿体；10—勘探线及编号
（三）矿床特征
含矿超基性岩体可划分为4个岩相带：①顶部橄辉岩-橄榄岩岩相带（占12%）；②上部辉橄岩纯橄岩岩相带（占48%）；③中下部橄榄岩岩相带（占26.4%）；④底部橄辉岩-辉石岩岩相带，铬矿主要赋存于第二、三岩相带中，尤以第三岩相带居多。区内共发现7条矿体（其中3条为盲矿体），产于岩体中下部岩相转变部位，矿体一般呈似层状、透镜状、似脉状等，剖面上呈楔形，长数十米至近200m，厚小于1m至数米，最厚30.6m，斜深90～370m以上，与围岩渐变或迅速过渡（图3-69、图3-70）。矿石矿物主要为铬尖晶石，其次有少量磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿、黄铜矿，脉石矿物主要为蛇纹石、蛭石、绿泥石、碳酸盐、硼镁石及微量橄榄石、单斜辉石和斜方辉石。围岩蚀变以蛇纹石化为主，其次有绿泥石化、透闪石化、滑石-碳酸盐化。矿石Cr2O3含量平均7.1%，少数高达37.45%，铬铁比值Cr2O3/＜FeO＞=1.379，工业类型属耐火级矿石。累计探明 C级储量为35.5万吨，D级36.2万吨，截至1993年底，保有C+D级储量仍为71.7万吨（常福渠等，1996）。钻孔中曾见到辉钼矿，与铬矿关系不清楚（方同明提供，2012）。

图3-70 平顶山铬矿区60号勘探线地质剖面图

（据北京地调院铬矿成矿规律组，2012）
1—铬矿；2—贫铁矿；3—辉钼矿；4—含钻蛇纹石矿；5—工程及编号
（四）成因探讨与成矿模式
1）含矿超基性岩体往往与古陆边缘裂谷断陷构造有关，铬矿主要赋存于超基性岩体的中下部及边部（构造封闭端）。含矿母岩为蛇纹石化辉橄岩、纯橄岩、橄榄岩。
2）岩体产状受岩体底盘形态控制，原生流动构造（如条带状、椭球状构造等）与矿体、岩体走向基本一致，显示岩浆在冷凝结晶过程中，由于重力及动力作用的影响产生定向运移特点。
3）矿石中铬尖晶石常呈自形或半自形晶粒状结构，为早期岩浆结晶产物。矿石呈现各种不同类型的浸染状构造。脉石矿物与围岩造岩矿物（橄榄石、辉石）及其蚀变矿物成分完全一致，证明为同源产物。
4）矿体形态多为透镜状、似层状及似脉状，与围岩界线一般为渐变或迅速过渡，二者基本上为同时形成。
上述特点表明，此类基性-超基性岩体，其岩浆源可能来源于陆内地幔，矿石主要形成于岩浆结晶的早期阶段，其成矿模式图示意如下（图3-71）。
区内平顶山-放马峪一带，尚有地质条件类似的成群、成带超基性岩体出现，达到小型规模的还有放马峪铬矿。成矿机理基本相同，其区域成矿以图3-72表示。
（五）成矿规律及潜力评价
在中国东部地区此类铬矿值得注意，含矿超基性岩体往往与陆内裂谷、深断裂有关，虽具有层状铬矿特征，（含矿层位稳定，矿石以含高铁为特征）但不典型。应寻找剥蚀较浅、结晶分异较好的岩体，有条件的话可运用现代先进的航空物探方法可以发现隐伏超镁铁岩体，进行含铬性的评价工作，有可能找到一定规模的铬矿床。但矿石的利用和工业价值问题尚待进一步研究。

图3-71 平顶山铬矿成矿模式图

（据北京地调院铬矿成矿规律组提供，2012）
1—太古界石榴黑云角闪斜长片麻岩；2—超基性岩体中橄辉-辉石岩相；3—超基性岩体中橄榄岩相；4—超基性岩体中纯橄-辉橄岩相；5—铬铁矿体；6—片麻岩与岩体界线；7—岩相界线；8—断裂构造带

图3-72 平顶山地区岩浆分异型铬矿区域成矿模式图

（据北京地调院铬矿成矿规律组，2012）

高寺台式铬矿为形成于华北克拉通北缘裂谷带中印支期超基性岩体中的似层状铬矿床。含铬超基性岩体显示环状对称构造，铬矿赋存于岩体膨大部位的中心相粗粒纯橄岩中，矿化带与岩体形态、岩相带的产状基本一致。铬尖晶石以含铁高、铬品位低为特征。该矿床式除承德高寺台铬矿床外，遵化毛家厂铬矿、北京密云放马峪铬矿可能均属此类型，规模均为小型。
一、河北承德高寺台铬矿床
（一）概况
高寺台铬矿床位于河北省承德市350°方位，直距17.5km处，隶属承德县高寺台镇杨树底村。矿区中心地理坐标为：东经117°54＇00〞，北纬41°07＇00〞，面积0.40km2。矿区内矿体数量多、规模较小，分布零星，累计探明铬矿石储量17万吨。截至1993年底，保有C级储量6万吨，D级11万吨，为小型铬矿床。矿石Cr2O3含量平均为13.01%～16.12%，Cr2O3/＜全FeO＞=1.2～1.8。矿石质量较差。
高寺台超基性岩体自1940年发现至1943年仅进行了一些调查，未作出评价。1954年东北地质局116队对该区开展了初步普查工作。同年，冶金部东北地质分局104队对矿区开展了详查，建议开展物化探工作，重点寻找盲矿体。1959～1962年地质局承德综合地质大队，在该区进行了地、物、化、钻、坑、槽、井工程等综合评价，于1964年提交了《承德市高寺台含铬超基性岩体群综合平均报告》，认为地表矿体小而分散，工业价值不大，但指出该岩体有铂的存在，为今后找铂提供了线索。1969～1975年河北地质局第10地质大队在该矿区进行勘查工作，先后投入钻探34978m（合计154个钻孔），坑探1824.8m，槽探20816m3，浅井427m，于1976年提交了《河北省承德县高寺台铬铁矿地质勘探总结报告》，提交铬矿石表内 C1+C2级储量 170197t，计算铂族元素金属量28.8477kg，铂族元素总平均品位0.1694×10-6，认为矿区成矿沿垂深有分段富集的特点，建议开展深部找矿工作。1986～1989年冶金部第一勘查局地质探矿技术研究所开展了河北北部基性-超基性岩及铬矿找矿预测研究工作，1990年进行了钻孔验证，未见矿化，基本予以否定。
1969年承德钢铁厂筹建矿山并开采，后因缩短基建战线，高寺台铬矿于1974年停建。目前地表矿石已露采殆尽，现尚有少量个体挖矿。
（二）矿床地质特征
1.区域地质背景
高寺台含铬超基性岩体位于红石砬-大庙断裂带南侧。岩体平面形态近椭圆形，东西出露长8km，中部最宽1km，面积约为6.5km2。岩体向西侵入到新太古界单塔子群变质岩系中，向东被中侏罗统砾岩、安山岩和第四系松散层所覆盖，中部膨大向北突出（图3-60）。成矿区带属于内蒙隆起东段Fe-Au-Ag-Pb-Zn-Mo-U-磷-膨润土Ⅲ级成矿亚带（ ；Pt2；Ⅴ；Ⅰ；Y）（Ⅲ-57②）（徐志刚等，2008）。

图3-60 河北承德高寺台超基性岩体分布及地质简图

A—河北承德高寺台地区地理位置；B—沿红石砬-大庙断裂带的基性-超基性岩分布简图；C—高寺台岩体地质图（据李立兴，2012修改）
2.矿床特征
高寺台含铬矿超基性岩体具有环状分带的特征，核部为纯橄岩，向外为辉橄岩，边缘为辉石岩和角闪石岩，各岩相略呈对称环带分布（图3-60C）。粗粒纯橄岩分布于岩体中轴核心部位偏北部，中、细粒纯橄岩依次大体环绕粗粒纯橄岩分布，它们构成了岩体的主体。辉橄岩和橄榄辉石岩分布于细粒纯橄岩岩相的两侧，辉石岩主要分布于岩体的东西两端和岩体中段南北两侧，构成一不完整的岩体镶边，角闪石岩仅局部集中分布于岩体东端南侧和岩体西段北侧。
纯橄岩是赋存铬铁矿的主要岩石，岩体中的纯橄岩岩相是一个整体的岩相带，只是根据结构不同而划分粗、中、细粒纯橄岩，它们之间没有明显的界线，呈渐变关系。粗粒纯橄岩橄榄石呈自形-半自形不等粒状，粒径3～10mm，蛇纹石化网格构造发育，橄榄石残晶只达40%，岩石蛇纹石化强烈，致使岩石颜色变浅；中粒纯橄岩中橄榄石粒径1～3mm，呈半自形-自形等粒状；细粒纯橄岩中橄榄石粒径一般在1mm以下，呈自形等粒状（图3-61 a）。
辉橄岩呈褐黑色，辉石呈黄色斑点，蛇纹石细脉发育，致密块状构造，中粒结构，岩石主要由橄榄石和透辉石组成（图3-61b），副矿物为磁铁矿（2%）和铬尖晶石（＜1%）。橄榄石呈半自形晶粒状，粒径0.5～1mm，多已发生蛇纹石化，并伴随有磁铁矿析出；透辉石呈他形粒状结构，粒径0.5～1mm，部分发生蛇纹石化。辉橄岩与纯橄岩之间为渐变过渡接触关系，未见切穿现象。
橄榄辉石岩为黑绿色，块状构造，中粒结构，岩石主要由透辉石（75%～80%）、橄榄石（10%～20%）和蛇纹石（5%～10%）等组成，其中橄榄石部分已发生蛇纹石化，并伴随少量的磁铁矿析出。辉石岩为灰绿色，中粗粒结构，块状构造，岩石主要由透辉石（80%～90%）、钛磁铁矿（3%～5%）、橄榄石（＜3%）、蛇纹石（3%～5%）及少量的蚀变矿物角闪石、绿帘石和绿泥石组成（图3-61 c）。
角闪石岩为黑绿色，块状构造，细粒结构，岩石主要由角闪石（80%～95%）、铁钛氧化物（5%～15%）、磷灰石（5%～8%）、透辉石（＜3%）组成（图3-61d）。角闪石呈自形-半自形长柱状，简单双晶发育，矿物颗粒最长可达15cm；铁钛氧化物为钛磁铁矿和钛铁矿，稀疏浸染状分布，钛铁矿由钛磁铁矿出溶形成，呈条带状或格架状；磷灰石呈自形长柱状，与铁钛氧化物密切共生。
铬矿体集中分布在岩体中部膨大向北突出部位的粗粒纯橄岩中部，矿体连续性好，但多有膨缩、分支和复合的特点，绝大多数矿体延深与延长大体相同，倾向北，倾角50°～70°。矿体形态复杂，主要为扁豆状、透镜状、脉状、似脉状。
矿石的结构根据铬尖晶石颗粒的结晶程度及粒度大小，可分为：自形中粗粒结构，粒径多为1～3mm，个别达4～5mm或更大；自形不等粒结构，粒径从0.5mm～1cm；自形-半自形不等粒结构；他形结构。此外尚有由于交代作用形成的交代结构和由于应力作用所形成的压碎结构。根据铬矿及脉石矿物的相对含量及其排列组合方式不同，将矿石分为致密块状构造、浸染状构造（图3-6）、同生角砾状构造、网环状构造（图3-6）、斑点状浸染矿石和浸染条带状构造。同生角砾状矿石：为致密块状矿石或稠密浸染状矿石胶结或包裹棱角不明显或浑圆的纯橄榄岩球砾，球砾大小1～2cm，个别达6cm，铬矿与球砾间界线较清楚，铬矿呈自形-半自形晶。网环状矿石之网由环稀疏浸染-中等浸染状铬尖晶石组成。

图3-61 河北承德高寺台超镁铁岩杂岩体岩矿石特征

a—蛇纹石化细粒纯橄岩；b—辉橄岩；c—辉石岩；d—角闪石岩；e—稠密浸染状铬矿石；f—网环状铬矿石。o1—橄榄石；serp—蛇纹石；cpx—透辉石；hb—角闪石；chr—铬尖晶石
矿石矿物主要为高铁铬尖晶石，其次为微量磁铁矿、黄铜矿和铂族矿物，脉石矿物主要为橄榄石、蛇纹石及少量蛭石、绿泥石、云母、铬云母、蛭石等。伴生有用元素为铂族元素，但一般品位均很低，在0.03～0.099g/t，与铬矿成正消长关系。在矿体中局部饿、铱、钌三者含量最高达12.96g/t，其次为铂、铑、钯，含量变化较大。∑Pt=0.1694g/t，储量28.8kg，铂族矿物主要为自然元素、金属互化物，少量硫砷化合物。
矿石中Cr2O3的品位变化较大，有时高达40%以上，一般9%～15%，平均品位14.12%，造矿矿物和副生铬尖晶石成分主要为高铁铬尖晶石。
伴生组分Cu 0.017%、Co0.011%～0.013%，其次TiO2、Ⅴ均为少量。伴生铂族元素中Ir含量相对最高，其次是Os、Ru和Pt，而Pd和Rh含量甚微。铂族元素品位变化较大，最高可达Ir13.00×10-6、Os8.40×10-6、Pt4.27×10-6，Ir+Os+Pt+Ru总量可达17.57×10-6，一般为0.1×10-6～0.2×10-6，总平均品位0.1694×10-6。铂族元素含量与Cr2 O3含量成正消长关系，但不同类型铬矿石中铂族元素含量差别较大，以角砾状和网环状矿石铂族元素中含量最高。铂族元素主要以单矿物状态赋存于铬矿中，主要为自然元素及金属互化物类、硫砷化物类、硫化物类和砷化物类。
区内共发现矿体259个（列入储量计算的112个），一般较小，最大者长95m，倾斜延伸92m；厚度最大13.5m，最小0.5m。工业矿体在剖面上呈叠瓦状排列，可能与岩体原生裂隙有关，产状陡立。矿体形态复杂，多呈条带状、透镜状、脉状和似脉状。沿倾向连续性较好，但也有分叉和复合特点（图3-62），或呈细粒分布在脉石矿物中。

图3-62 河北承德高寺台铬矿200线矿体剖面图

（资料来源：原河北省地质局，1974）
（三）成因探讨与成矿模式
1.成矿时代
对于高寺台铬矿的成矿时代的认识，仍存在争议。最早的认识成矿时代为244ma和248ma（全岩K-Ar法，河北省地质矿产局，1974），可信度不高；近年来又获得了＜265Ma（辉石岩锆石SHRIMPU-Pb法，Zhangeta1.，2009a）、280Ma（辉长岩脉锆石 SHRIMPU-Pb，Chen eta1.，2009）的年龄数据，但所获得的年龄值仍然差异较大，制约了对高寺台铬矿床成矿时代和形成构造背景的认识。李立兴研究认为，高寺台超基性岩杂岩体为阿拉斯加型岩体，形成构造背景与弧后环境的伸展作用密切相关，且明显受到了地壳物质的混染（Chen eta1.，2009；Tian eta1.，2011），这也为岩体中可能形成岩浆锆石提供了物质条件，为成岩成矿年龄的精确厘定提供了可能，说明继续开展高寺台岩体中辉石岩的锆石定年有可能获得有效的成岩年龄数据。
我们选取高寺台含铬铁矿超基性岩杂岩体中的网环状铬铁矿石（2件）、稠密浸染状铬铁矿石（1件）、辉石岩（1件）挑选锆石做LA-ICP-MS锆石U-Pb测年研究，不同批次挑选单矿物和测年获得了一致的成矿时代为213ma，为晚三叠世，属于早中生代、印支期产物，详细的测试数据、谐和图及年龄值可靠性分析见（李立兴等2012）。
2.矿床成因
对于高寺台铬矿的成因，早期研究认为，高寺台铬矿是超基性岩浆侵入后，由于冷却和减压作用，溶解在岩浆中的挥发组分（主要是CO2、H2O、S），导致岩浆发生了分异作用，由于冷却作用由四周向中心进行，挥发组分比较向中心部位集中，从而产生了岩相环带状分布规律，且含铬矿石岩相带之间为过渡关系。在分异过程中，熔点低的Si、Ca、Fe2+、Co、Ⅴ等元素向边缘部位迁移，而熔点高的MgO、Cr2O3则向中部集中，形成粗粒纯橄岩带（地质科学院地质矿产所，1973）。鲍佩声等（1999）也将高寺台铬矿床成因定为地台区，非蛇绿岩型，属岩浆分异的似层状铬矿床。
近年来的研究也表明，高寺台岩体具有环状分带的特征，纯橄岩、辉橄岩、辉石岩和角闪石岩之间呈渐变过渡关系，构成一个完整的同源岩浆演化序列，杂岩体中各岩相稀土元素球粒陨石标准化配分曲线和微量元素原始地幔标准化配分曲线形态相似，各岩相带之间为同源岩浆演化的产物（Chen eta1.，2009；Tian eta1.，2011；李立兴等，2012）。
阿拉斯加型岩体在形态学上大致具有环状分带的特征，岩相从中心至边缘依次为纯橄岩、辉橄岩、辉石岩和角闪石岩，在矿物组成上缺乏斜长石和单斜辉石，在中心纯橄岩中常发育特征的铂族元素矿化、铬铁矿化或铜镍硫化物矿化，在地球化学上相对富集LILEs、REE具一定程度的分异且无Eu异常这样的一类超基性岩体（Himme1bergand Loney，1995）。高寺台超基性岩体在形态学上也具有环状分带的特征，在岩石学上由纯橄岩、辉橄岩、辉石岩和角闪石岩组成，在矿物组成上缺乏斜方辉石与斜长石，其中铬尖晶石具有高Fe特征，在地球化学上具有富集Ba、K等LILEs，亏损Nb、Zr等HFSEs，REE具一定程度的分异，无明显Eu异常，在矿化特征上有铬铁矿床产出于中心纯橄岩相中。这些特征均与阿拉斯加型侵入体相符，表明高寺台超基性岩体属于典型的阿拉斯加型侵入体。

图3-63 河北承德高寺台超基性岩体中岩石Mg＃与REE、（La/Sm）N、Ni、Cr、Sr和y关系图

（数据来源：Chen eta1.，2009；Zhangeta1.，2009a；李立兴等，2012）
从岩体中心向外，由纯橄岩、辉橄岩到辉石岩、角闪石岩，随着基性程度的降低，在主量化学组成上呈现连续的变化特征，A12O3、TiO2和K2O逐渐升高，MgO和Mg2+含量逐渐降低；在稀土元素组成上，随着Mg＃减小，∑REE逐渐增加，（La/Sm）N逐渐减小，与岩浆中透辉石和角闪石的不断结晶相符；在微量元素组成上，随着Mg2+减小，相容元素Ni、Cr逐渐减小，而不相容元素Sr、y逐渐增加。这些特征表明结晶分异控制了岩浆演化作用（图3-63）。
包括高寺台铬矿在内，产于阿拉斯加型岩体中的铬矿床全部赋存在纯橄岩相中，而在连续的结晶分异演化的辉橄岩-辉石岩-角闪石岩中都没有铬铁矿化。因此，铬矿的形成与岩浆早期的结晶分异作用有关，属于早期岩浆矿床，铬矿化的规模与纯橄岩相的规模成正相关关系。
根据以上研究，结合前入研究成果，本文提出高寺台铬矿描述性成因模式如下（表3-7）：

表3-7 河北承德高寺台铬矿床描述性成因模式

本文提出高寺台铬矿的成因模式如下：①二叠纪末—三叠纪初期（约250Ma）华北克拉通与西伯利亚板块碰撞后的伸展阶段，由于软流圈物质的上涌，形成了生成高寺台超基性岩体的母岩浆，橄榄石最先结晶分异出来，沉淀在岩体的核部和底部；②随着岩体的上升侵位，岩体分异得更加彻底，形成了由内向外依次为纯橄岩、辉橄岩、辉石岩、角闪石岩的环状杂岩体，并在内部的纯橄岩相中发育铬铁矿体；③岩体沿着红石砬-大庙断裂迅速上升侵位，形成高寺台含铬矿超基性岩体，并受后期抬升、剥蚀作用出露地表。
（四）成矿规律与潜力评价
通过总结前入成果和本文研究，总结高寺台纯橄岩-辉橄岩-辉石岩-角闪石岩超基性岩体中铬矿床的成矿地质要素如下：
1）晚三叠世板块碰撞后的伸展环境是铬铁矿形成的大地构造背景。二叠纪末—三叠纪初期（约250Ma）古亚洲洋闭合，高寺台阿拉斯加型岩体形成于华北板块和西伯利亚板块碰撞后的伸展阶段。
2）红石砬-大庙断裂是岩浆及成矿流体上升运移的通道。红石砬-大庙断裂是一长期活动的深大断裂，形成于古元古代的五台—吕梁运动，到晚燕山期区域稳定，活动深度大于10km（马曹章，1989）。该断裂充当了高寺台超基性岩体侵位的通道。因此，该断裂是成矿的必要要素之一。
3）纯橄岩是与成矿最密切的侵入体。岩体中的铬矿床全部赋存在纯橄岩相中，而在连续的结晶分异演化的辉橄岩-辉石岩-角闪石岩中都没有铬矿化。因此，铬矿的形成与岩浆早期的结晶分异作用有关，属于早期岩浆矿床，铬铁矿化的规模与纯橄岩相的规模成正相关关系。
阿拉斯加型岩体常在岩浆演化的早期纯橄岩相中发育铬矿床、Cu-Ni硫化物矿床及其相关的PGE矿床，其中Cu-Ni硫化物矿床目前见诸报道的仅Sa1tChuck和Turnagain两个阿拉斯加型岩体。高寺台岩体与国际上赋存铬矿的其他岩体相比，橄榄石Fo值更低，母岩浆中有更多壳源物质，加上岩体纯橄岩相规模小，不利于赋存大规模的铬矿床。因此，高寺台超基性岩体继续找铬矿潜力不大，而PGE矿化潜力也不大。
二、河北遵化毛家厂铬矿床
（一）概况
毛家厂铬矿床位于河北省遵化市兴旺寨乡，南距市区9km，西至石入沟铁矿山1km。石入沟至唐山专用铁路线与（天）津-山（海关）线及（北）京-秦（皇岛）线相连。（北）京-哈（尔滨）公路在市区南部通过，交通方便。矿区面积约0.484km2。地理位置：东经117°52＇55〞～117°54＇00〞；北纬40°14＇20〞～40°15＇54〞。
该矿1958年由群众报矿发现。1961～1963年唐山综合地质大队对该区作了初步评价并提交普查报告。1967～1971年地质部河北地质局11队进入矿区进行勘探，并提交《河北省遵化县毛家厂铬铁矿床地质勘探报告》。1989年冶金部天津地质研究所对该区超基性岩及铬矿进行了较深入研究。1969年建矿，1970年投产至1975年，矿区基本开采殆尽。
2010年河北省地质调查院对该矿区开展资源储量利用调查工作，并于5月提交了《河北省遵化市毛家厂铬铁矿资源利用现状核查报告》。截至2009年12月底，该矿区累计查明铬矿资源储量（122b+333）358.8千吨（为小型铬矿床），保有资源储量（333）38.2千吨，动用资源储量（122b）320.6千吨，Cr2O3平均品位为10.87%；矿床伴生的铂族金属Os、Ru，累计查明Os金属储量为6266.93g，平均品位0.026g/t；Ru金属储量为12736.6g，平均品位为0.054g/t。Os金属保有储量为0.67g，Ru金属保有储量为1.89g。Os金属储量为6266.26g，Ru金属储量为12734.71g。
（二）矿床地质特征
1.区域地质背景
毛家厂超基性岩体位于华北克拉通北缘、马兰峪-山海关隆起区南翼偏西部位，区内广泛出露的中太古界迁西群变质岩系，年龄为2494～2552Ma（孙大中，1984），角闪斜长片麻岩构成超基性岩的直接围岩，并伴有不同程度的混合岩化。主要矿物为斜长石、角闪石和石英，次为黑云母。遵化马兰峪超基性岩带受区域东西向构造控制，呈近东西向分布，断续长36km，宽3～6km，含基性-超基性岩体220多个，主要超基性岩体群计有145个岩体，长几十米到200m不等，平均宽小于20m，延深几十米到360m。岩体形态多呈透镜状、扁豆状和脉状。岩体产状与围岩（片麻理）基本一致，总体走向近南北向，倾向以北西为主，倾角45°～70°。可划分4个岩带，受次级北东、北西向两组扭裂而成的张裂带控制，呈近南北或呈北西-南北-北东向反“S”型分布。Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅳ号岩带位于矿区南部，平行产出，Ⅲ号岩带出露于矿区北西部。其中含矿超基性岩体有毛家厂1号、珠岭、绿石沟、北峪北山、阎王台、阎家沟和赵庄子等岩体，其中毛家厂1号岩体规模较大，也是该带最主要的成矿岩体。该岩体铬矿储量占全区88%，为主要勘探对象。该岩体向南（7号线以南）隐没于第四系盖层之下（图3-64）。

图3-64 河北遵化毛家厂铬矿床矿区略图

（据河北省地矿局资料，转引自张国维等，1999）
Q—第四系；Ar—太古宙片麻岩；∑—超基性岩； —花岗岩。1—超基性岩带编号；2—岩体编号；3—片麻理产状；4—岩体；5—断层；6—岩带界线；7—隐伏岩体；8—剖面线
遵化基性-超基性岩带的岩体具较明显的原生构造，表现为铬尖晶石和浸染状铬矿条呈定向排列，构成岩体的流面构造。除少数与岩体总的走向一致外，大部分与岩体斜交，个别呈垂直。但流线在岩体底部或顶部因受岩体接触面产状控制，而趋于一致。岩体被断裂切割成许多菱形块，常被蛭石脉和碳酸盐脉充填。在矿体中主要有两组断裂，一组与矿体产状一致或稍有斜交，大多呈北东走向，倾向北西，倾角40°～70°；另一组与矿体产状相反，倾角40°～50°。
2.矿床特征
岩体主要由纯橄岩、斜辉辉橄岩、橄榄岩、辉石岩和辉闪岩组成，由于后期强烈蛇纹石化、滑石-碳酸盐化、硅化作用，原岩已面目全非，主要造岩矿物橄榄石、辉石全部被叶蛇纹石、纤维蛇纹石、滑石-透闪石交代。仅在1号岩体北部、矿区东部及部分钻孔中有少量原生矿物保留。
全矿区圈定9个矿带、127个铬矿体，矿体一般由数厘米厚的稀疏至中等浸染状铬矿条与蛇纹岩相间构成，大部分规模很小，仅几米长（最长130m），最厚12m，延深约50m左右（图3-65、图3-66）。形态多为透镜状、扁豆状，少数为不规则团块状，在含矿带中成群分布。矿体与围岩之间大部分为渐变过渡。
矿石成分较简单，金属矿物主要为铬尖晶石，以铁含量高为特征，常见铬尖晶石有高铁铬矿、富铬高铁铬矿、铬矿和富铁铬矿。铬铁比值平均为1.649。以浸染状矿石分布最为普遍，豆状矿石、块状矿石少见。铬尖晶石大部呈自形晶或半自形晶。

图3-65 河北遵化毛家厂铬矿Ⅰ号岩体60m水平断面图

（据河北省地矿局资料，转引自张国维等，1999）
P—伟晶岩；π—煌斑岩；Ar—太古宙片麻岩；Ta—滑石岩及滑石化蛇纹岩；ψ—蛇纹岩。1—含矿带；2—推测断层；3—剖面线及钻孔
（三）成因探讨及成矿模式
对毛家厂铬矿成因认识尚有分歧：Kuskyeta1.（2001）和李江海等（2001）报道在冀东地区发现了世界上最古老的25亿年的东湾子蛇绿岩及豆荚状铬矿，文中的东湾子蛇绿岩指的是位于冀东遵化北部北峪、珠岭、毛家厂等地区，毛家厂铬矿被包括在内（陈征等，2006）。陈征等（2004）发现铬矿发育丰富的岩浆结构（豆状、豆壳状结构等），还保留了大量凝缩标志和旋转特征，同时基于对豆荚状铬矿以其独特而稳定的物理化学特性，记录了大洋地幔深部岩浆活动（特别是扩张中心原始岩浆活动）的认识，认为这些包括含豆荚状铬矿和纯橄岩在内的超镁铁质岩石和镁铁质岩石，以构造透镜体形式出现在强烈剪切变形的片麻岩中，构成一套典型的新太古代的蛇绿混杂岩。因此，上述研究认为毛家厂铬矿床应属于新太古代与蛇绿岩有关的豆荚状铬矿，并获得铬矿Re-Os等时线年龄为2547±10Ma（Kuskyeta1.，2004）。
但上述认识自提出以来也受到了许多质疑（Zhaieta1.，2002；张旗等，2003）。张旗等（2003）提出太古宙东湾子蛇绿岩尚难成立，冀东地区是否存在蛇绿岩有待商榷，原因如下：①东湾子蛇绿岩是否存在地幔橄榄岩还不能确定，Kusky和李江海等所认为的地幔橄榄岩或方辉橄榄构造岩，经研究主要由富铁质的辉石岩和角闪石岩组成；②辉长岩矿物组合中有少量的黑云母，是蛇绿岩组合中罕见的；③席状岩墙群不成立，无冷凝边，辉石岩和角闪石岩的地球化学特征暗示其可能来自于板内构造环境；④缺少能够支持东湾子为蛇绿岩的详细和系统的地球化学资料。Zhaoeta1.（2007）获得该岩体308±4ma～298±3ma的锆石U-Pb年龄，认为东湾子岩体实际上是一个晚古生代的超镁铁质-镁铁质岩体。马旭等（2009）研究了东湾子岩体的成因，认为典型的堆晶结构、全岩和镁铁质矿物（透辉石、角闪石）的地球化学特征表明了堆晶成因，具有典型的弧岩浆特征，是晚古生代时期古亚洲洋向华北板块之下俯冲的产物。

图3-66 河北遵化毛家厂铬矿17号剖面图

（据河北省地矿局资料，转引自张国维等，1999）
P—伟晶岩；π—煌斑岩；Ar—太古宙片麻岩；ψ—蛇纹岩。1—含矿带；2—钻孔
对于遵化地区的铬铁矿显示富铁、高铬、低铝的特征，通常被认为是产于古老地块的、与富铁质超基性岩有关的铬矿的特征（张旗等，2003），但陈征等（2004）认为样品“富铁”是豆荚状铬矿变质、蚀变的结果。
我们总结发现，河北遵化毛家厂铬矿与河北承德高寺台铬矿在围岩特征和成矿专属性上有可比性：①岩体都发育纯橄岩、辉石岩和角闪石岩，辉石为透辉石，角闪石为韭闪石和镁绿钙闪石；②铬尖晶石具有高铁、高铬、低铝的特点；③这两个铬矿的矿体都产在纯橄岩相中，在辉石岩、角闪石岩相中发育超贫铁矿化。上述特征与阿拉斯加型岩体及其中的铬矿的特征相似，而与蛇绿岩及有关的铬矿不同。因此，本文暂将毛家厂铬矿划归高寺台式。然而，毛家厂铬矿的成因认识仍未解决，有待开展更详细的研究工作。
河北地调院成矿规律项目组认为，该铬矿床为早期岩浆重力分异矿床（1号岩体中的矿体），局部属偏晚期压滤式矿床（2号岩体中的矿体）。其特点是：
1.早期岩桨矿床
1）铬矿的形成受原生流动构造与重力分异作用的双重控制，因而出现了矿条定向排列，矿体上界呈渐变过渡，下界比较清楚，上部品位低于下部品位的特征。
2）矿石以稀疏-中等浸染状为主，表明岩浆冷凝较快，挥发组分尚未完全富集，Cr元素没有足够的条件进行聚集。
3）条带浸染状矿石较多，其产状大多与岩体斜交，显示了早期成矿的韵律性特点。
4）铬尖晶石类矿物颗粒细小，但自形程度较好，晶粒中未见过蛇纹石假像的橄榄石包体，矿石中含矿化剂的伴生矿物极微，均说明其结晶早于或同于橄榄石结晶时间，结晶时未受到外界其他条件限制之故。
2.晚期压滤式矿床
1）有些较大的单个矿体的核部为稠密浸染状及致密块状的矿石，其边缘迅速变为稀疏浸染及星散状矿石，两者界线清晰，并且接触面充填有后期的方解石脉或石棉脉。说明早期矿床形成以后，又有较晚期的富含矿的熔浆受其外力之影响，被压入到早期形成的矿体中，产状也和岩体一致。
2）有很多单个矿体赋存于岩体上盘或与片麻岩直接接触。这说明早期矿床形成以后，本来应赋存于岩体下盘，但因顶盘含有较多的挥发份，在其作用下，致使矿体富集于岩体上盘。这一成因类型主要表现于1号岩体中部、南部及2号岩体。
综上所述，矿床成矿模式如图3-67、3-68所示。

图3-67 河北遵化毛家厂铬矿床成矿模式图

（据河北地调院铬矿成矿规律组，2012）
1—太古界变质岩系；2—蛇纹岩（超基性岩体）；3—煌斑岩脉；4—岩脉活动通道深断裂带；5—铬铁矿（化）体；6—岩浆流动方向
此类矿床的形成与陆内裂谷或深断裂有关，矿石成分铁高、钛高，反映了源自于陆幔的特征。矿石以结晶分异为主，矿石量取决于岩体的规模。因此，要在有利的环境中寻找大岩体或深部隐伏大岩体，才有希望找到大矿。
我们认为对中国东部基性-超基性岩型似层状铬矿的成因认识，还需要作进一步工作，特别是在古老变质岩系中的基性-超基性岩生成年龄，急待取得证据。

图3-68 河北遵化毛家厂铬矿床区域成矿模式图

（据河北地调院铬矿成矿规律组，2012）
1—中生界；2—中元古—古生界；3—太古界；4—燕山早期花岗闪长岩类；5—燕山早期花岗岩类；6—太古代超基性岩类；7—碳酸盐类岩石；8—火山岩类岩石
①小寺沟式：斑岩型Mo、Cu；接触交代型Fe、Cu、Mo；脉（层）状Pb、Zn、Ag矿床。②寿王坟式：接触交代型Fe、Cu、Au；脉状Pb、Zn矿床。③洒河桥式Cu、Au、Mo矿床。④峪耳崖式Au矿床。⑤金厂峪式Au矿床。⑥唐杖子式角砾岩体型Au矿床。⑦毛家厂式早期岩浆分异-晚期压滤型Cr（Pt）矿床

侵入体中的原生流动构造是在岩浆流动过程中形成的。当岩浆在应力场作用下流动时，早期晶出的片状、板状矿物，如云母、长石等以及扁平状捕虏体、析离体等，顺压应力和流动方向发生转动、趋向稳定，从而形成平行定向排列的层状流动构造，即流层或流面；而柱状矿物如角闪石以及纺锤状捕虏体和析离体的长轴作定向排列时，形成线状流动构造，即流线。

与原生流动构造有关的矿床是在岩浆结晶分异阶段形成的，其种类很多，如磷灰石矿床、铜镍硫化物矿床、钛磁铁矿床，还有铂矿、铬铁矿等。原生流动构造分布规律即矿体的分布规律，其特征是呈层状或似层状、扁豆状矿体、矿巢等形态，平行流层分布，并随流层弯曲而弯曲，矿体厚自几厘米至几十米。如岩浆流动受围岩凸出部分阻挡，由于岩浆黏性大，产生极厚的边界层而引起涡流运动，矿液发生转折或弯曲，易于凝聚，遂在围岩悬垂体附近有时成为晚期岩浆矿床的富集地段。

甘肃某铬铁矿矿体产于北西—南东向长带状超基性岩体中，矿体成群出现、分段集中、平行排列，多集中于岩体膨大部位和转弯部位，其形态不一，多为透镜状和似脉状，其次为条状、囊状及蝌蚪状(图11.5)。

图11.5 甘肃某地超基性岩体南部纯橄榄岩带中段铬铁矿体水平综合投影圈

(据西北地质队)

1—围岩；2—含矿亚带编号；3—铬铁体；4—富铁矿；5—其他矿体

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