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世界上原生铬铁矿床按产出类型主要分为两种:① 位于莫霍面以上的堆晶岩中的层状铬铁矿，以大规模层状或似层状产出，故称为“层状铬铁矿”，显示明显的堆晶层理，矿层一般相互平行且延伸较远，矿石主要由细粒自形铬铁矿晶粒组成（Thayer.，1960）; ② 另一种是产于莫霍面以下地幔橄榄岩中的豆荚状铬铁矿，与蛇绿岩关系密切，矿体延伸有限，形状不规则，以透镜状、脉状等形式产出，特别是以不连续出露的豆荚状为典型特征，故称为“豆荚状铬铁矿”。矿石常呈豆状或球状结构和变形构造，矿石常由粒度不等的他形晶粒组成（Nicolas et al.，1991; Leblanc et al.，1992）。
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豆荚状铬铁矿为原生铬铁矿中具豆状或球状结构，且具有明显变形的铬铁矿类型，尽管豆荚状铬铁矿的开采和利用具有悠久历史，但它们的成因机制迄今仍然存在争议。早期研究认为豆荚状铬铁矿是幔源岩浆结晶分异重力分选的产物（Thayer，1964; Dickey，1975; 王恒升，1983）; 随后有学者提出豆荚状铬铁矿形成于玄武质熔体/玻安质熔体与残余地幔橄榄岩反应或岩浆混合过程（Zhou et al.，1996，2005; Arai et al.，2016），也有学者认为铬铁矿的结晶可能源自流体不混溶作用（Matveev et al.，2002; 苏本勋等，2018，2021）。通常认为，高Al型铬铁矿形成于大洋中脊（MOR）环境（Nicolas et al.，1991; Leblanc et al.，1992），而高Cr型铬铁矿则代表了俯冲带上（SSZ）的背景（Pearce et al.，1984; Zhou et al.，1998），但近年多个蛇绿岩中陆续发现同时两种类型矿石共存的迹象（Xiong et al.，2017，2018），暗示蛇绿岩可能经历了多期次的演化。尤其，地幔橄榄岩和铬铁矿中深部矿物的发现指示蛇绿岩地幔橄榄岩和铬铁矿的形成可能经历了深部到浅部的多阶段演化过程（Yang Jingsui et al.，2007，2015; Dobrzhinetskaya et al.，2009; 杨经绥等，2013; 熊发挥等，2014，2022; Lian Dongyang et al.，2017）。
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班公湖-怒江缝合带是一条横跨青藏高原的构造缝合带，记录了中生代中晚期新特提斯洋的演化历史，对青藏高原块体的拼贴和形成过程具有重要意义（潘桂棠等，2004; 史仁灯，2007）。切里湖岩体位于班公湖-怒江缝合带的中段，毗邻安多、江错地区，是班公湖-怒江蛇绿岩带的重要一环。但是由于切里湖地区自然环境恶劣，地质条件复杂，该地区蛇绿岩和铬铁矿的研究较为匮乏，黄强太等（2015）对切里湖西南方位的江错蛇绿岩展开研究，依据蛇绿岩中辉长岩辉绿岩脉，确定了班公湖-怒江缝合带中段切里湖亚带江错蛇绿岩的洋盆扩张时代为早侏罗世中晚期; 卢雨潇等（2019）通过切里湖南部蓬湖蛇绿岩中二辉橄榄岩及方辉橄榄岩的地球化学研究，确定蓬湖蛇绿岩的构造环境为洋中脊环境，后期在板块边缘发生洋内俯冲作用。除上述研究外，切里湖铬铁矿及蛇绿岩的相关研究性报道较少，制约了人们对班公湖-怒江缝合带演化的认识。本文将通过切里湖蛇绿岩中地幔橄榄岩的全岩主微量地球化学、稀土元素研究及铬尖晶石矿物化学特征研究，对比研究典型的高铬型铬铁矿，为切里湖铬铁矿成因和班公湖-怒江缝合带演化提供新的线索。
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1 地质背景
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切里湖地区出露于于班公湖-怒江缝合带中段（图1a），位于蓬湖北部，南北走向长13 km，宽3~7 km，北宽南窄（黄强太等，2015）。工作区地层出露较为丰富，西北部为下—中侏罗统希湖群，主要岩性为含砾中粗粒砂岩、粉砂岩及板岩; 南部和北部为中—上侏罗统接奴群，主要岩性为安山岩及蚀变火山岩; 北部小规模出露下二叠统下拉组，主要岩性为灰岩。切里湖地区构造不发育，岩浆岩在研究区内种类众多，呈大面积分布，作为班公湖-怒江蛇绿岩带的亚带出露。研究区内岩石裂隙和节理较发育，岩浆活动较强烈，酸性至超基性均有出露，且分布面积较广（图1b）。
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该蛇绿岩北侧与安山岩、安山质凝灰岩呈断层接触，西侧和南侧大部分花岗岩呈断裂接触，小部分与石灰岩、砂泥质板岩和硅质岩接触。切里湖蛇绿岩的岩石单元较齐全，从底部到顶部，主要由蚀变地幔橄榄岩和堆晶岩组成，以及少量硅质岩及被肢解的火山岩出露在研究区南北侧。地幔橄榄岩主要为方辉橄榄岩，及少量纯橄岩。方辉橄榄岩在研究区大面积分布，颜色为灰绿色—黑绿色，少数呈浅黄绿色，规模大小不一; 纯橄岩在研究区内呈零星分布，岩石呈浅黄绿色—深黄绿色，部分为黑绿色。堆晶岩由辉长岩和辉石岩组成，主要分布在岩体南北两侧，岩石多呈灰绿色。切里湖铬铁矿床分布于方辉橄榄岩-纯橄岩内，与围岩之间界线清晰，矿体多呈透镜状及其他不规则形状。通过对切里湖岩体地质调查工作，共发现42处矿化（体）点，矿化点Cr2O3含量分布不均，含量为4.51%~15.7%，贫矿及富矿矿体化现象均存在。
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2 岩石学特征
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2.1 纯橄岩
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纯橄岩（图2a）在岩体内呈零星分布，规模大小不一，出露6处，面积约0.01~0.05 km2。岩石呈浅黄绿色-深黄绿色，部分为黑绿色，岩石具网状结构，块状构造，岩石中的橄榄石含量＞95%，次要矿物磁铁矿及铬尖晶石约占1%~5%。纯橄岩蛇纹石化现象严重，橄榄石具有碎斑状结构，粒径为0.5~2 mm。新鲜的橄榄石呈自形粒状分布（图3a），部分可见塑性流变结构，如扭折带、波状消光等。磁铁矿呈黑色均质体，粒状或粒状集合体，粒径＜0.01 mm。纯橄岩中可见新鲜铬尖晶石（图3b），多呈黑色、红褐色，半自形粒状，粒径约0.5 mm，零星分布。
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2.2 方辉橄榄岩
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方辉橄榄岩主要呈灰绿色（图2b），风化后呈浅黄绿色，具假斑状结构，块状构造，造岩矿物为橄榄石（约70%~80%）和斜方辉石（约10%~20%），含少量单斜辉石及铬尖晶石（＜5%）。斜方辉石具他形（图3c），粒径约0.5~4 mm，常见塑性流变结构，部分可见较为明显扭折带（图3d），波状消光明显。少量单斜辉石呈细粒他形分布在斜方辉石斑晶周围（图4a），粒径＜0.5 mm。新鲜的铬尖晶石在显微镜下多呈红褐色，半自形至他形粒状，粒径＜1 mm，零星分布。
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图1 西藏班公湖-怒江缝合带（a）及切里湖蛇绿岩地质简图（b）（据Bai Wenji et al.，1993; 黄强太等，2015）
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Fig.1 Geologic sketch map of the Bangong Lake-Nujiang suture zone (a) and Qielihu ophiolite in Tibet (b) (after Bai Wenji et al., 1993; Huang Qiangtai et al., 2015)
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2.3 铬铁矿
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豆荚状铬铁矿矿体在不同性质超镁铁质岩石中均有发现，地表矿化点及矿体分布不均一，赋矿围岩为浅黄色薄壳状纯橄岩或灰绿色方辉橄榄岩（图2c）。切里湖铬铁矿床的铬铁矿矿石一般为黑褐色、棕褐色，主要具有两种结构:自形-半自形细粒结构和他形中粗粒结构。以致密块状、透镜状、浸染状构造为主（图2d）。铬铁矿具磁铁矿化（图4b），Fe-Ni合金常呈条带状分布于铬铁矿裂隙或边缘（图4c、d），粒径常＞100 μm。脉石矿物以蛇纹石、绿泥石为主，均由橄榄石蚀变产生。
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3 测试方法
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对切里湖岩体内不同岩相的岩石样品磨制的薄片进行显微镜下的观察，并进行详细的岩相学、矿物学研究。精选新鲜的铬铁矿、地幔橄榄岩样品进行电子探针成分测试，分析测试于中国地质科学院自然资源部深地动力学重点实验室完成。电子探针实验共完成63个有效数据的测点。仪器型号为日本电子公司JXA-8100型、INCA能谱仪，工作条件为:工作电压15 kV，束流2×10-8 A，电子束斑直径2 μm。所有测试数据均采用ZAF程序进行校正，SPI组合标样校正。
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选取切里湖岩体11件地幔橄榄岩样品于武汉上谱分析科技有限公司完成全岩地球化学分析，全岩主量元素分析采用熔片X射线荧光光谱法（XRF）测定，数据校正采用理论是ɑ系数法，测试相对标准偏差（RSD）＜2%，并采用等离子质谱法与化学法进行互相检测。微量元素、稀土元素采用等离子质谱（ICP-MS）法测定，分析精度优于10%，具体分析条件及流程见Liu Yongsheng et al.（2008）。
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图2 西藏切里湖区域野外照片
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Fig.2 Field occurrence of the Qielihu in Tibet
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（a）—纯橄岩;（b）—方辉橄榄岩;（c）—致密块状铬铁矿;（d）—铬铁矿
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(a) —Dunite; (b) —harzburgite; (c) —dense massive chromitite; (d) —chromitite
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图3 切里湖蛇绿岩显微镜下特征
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Fig.3 Photomicrographs of the Qielihu ophiolite
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（a）—纯橄岩;（b）—纯橄岩中的铬尖晶石;（c）—方辉橄榄岩;（d）—方辉橄榄岩中单斜辉石; Ol—橄榄石; Srp—蛇纹石; Chr—铬铁矿; Opx—斜方辉石; Cpx—单斜辉石
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(a) —Dunite; (b) —spinel in harzburgitite; (c) —harburgitite; (d) —clinopyxene in harzburgitite; Ol—olivine; Srp—serpentine; Spl—spinel; Opx—orthopyroxene; Cpx—clinopyxene
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选取21件铬铁矿样品及10件地幔橄榄岩样品在国家地质实验测试中心进行铂族元素分析，铂族元素的富集采用锍镍火试金-碲共沉淀方法，分析流程为:10g样品与2 g的Ni2O3、1.5 g的硫磺粉、15g的Na2CO3、20 g的Na2B4O7、1 g的SiO2及1g面粉均匀混合，放入容器后加入适量的Os190稀释剂（美国橡树岭国家实验室出品）。将容器置于1200℃的试金炉中加热熔融1.5 h，而后将熔融体转入特制铁模具中，冷却后取出锍镍扣，将其粉碎后溶解于浓HCl中。加入碲共沉淀剂，加热使其凝聚后转入Teflon密闭溶样器中，加入1 mL王水，于100℃加热溶解1 h。最后加H2O稀释，并采用ICP-MS（TJAPQ-EXCELL）法测定。本文测试结果为测定值扣除全流程空白后的结果，同时分析两个国家标准样（GPT24和GPT27）以保证分析质量。
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图4 切里湖蛇绿岩电子显微镜照片
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Fig.4 Electron microscope images of ophiolite in Qielihu
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（a）—方辉橄榄岩中单斜辉石残斑晶;（b）—铬铁矿裂隙中磁铁矿;（c）、（d）—铬铁矿内部铁镍合金; Opx—斜方辉石; Cpx—单斜辉石; Chr—铬铁矿; Mt—磁铁矿; Fe-Ni—铁镍合金
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(a) —Remnants of the clinopyroxene in harzburgite; (b) —magnetites in chromite fissure; (c) , (d) —iron-nickel alloy inside chromite; Opx—orthopyroxene; Cpx—clinopyxene; Chr—chromite; Mt—magnetite; Fe-Ni—iron-nickel alloy
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4 分析结果
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4.1 矿物地球化学特征
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4.1.1 铬尖晶石
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铬尖晶石是蛇绿岩中地幔橄榄岩的副矿物，豆荚状铬铁矿按铬尖晶石的化学成分可分为高铝（Cr#值为20~60）和高铬（Cr#值为60~80）两类（Thayer et al.，1970）。Cr#大小可作为地幔橄榄岩熔融程度、源区亏损程度及结晶压力的指示标志（Dick et al.，1984）。
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本文共选取21件铬铁矿、14件纯橄岩和13件方辉橄榄岩中的铬尖晶石进行电子探针分析，代表性分析结果见表1。铬铁矿中铬尖晶石Cr#值为65.53~75.82，平均值为68.87，TiO2含量范围介于0.03%~0.17%，Al2O3含量为12.07%~17.26%; 纯橄岩铬尖晶石Cr#值为78.07~85.42，平均值为81.10，Al2O3含量为6.95%~10.61%，TiO2含量极低; 方辉橄榄岩铬尖晶石Cr#值为67.45~77.36，平均值为72.95，Al2O3含量为11.43%~16.88%，TiO2含量极低（图5）。方辉橄榄岩及纯橄岩尖晶石成分图解显示岩石部分熔融＞25%，表明切里湖岩体发生较高程度的部分熔融。
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4.1.2 橄榄石
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本次共分析方辉橄榄岩中3个样品15个橄榄石电子探针成分，代表性分析结果见表2。切里湖岩体橄榄石属于镁橄榄石，Fo值介于90.06~90.74之间。橄榄石的Fo值与熔融程度呈正相关（Dick et al.，1995），切里湖岩体地幔橄榄岩可能经历较高程度部分熔融。
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橄榄石NiO，MnO组分可以有效指示地幔橄榄岩的结晶演化过程（Ozawa，1994），切里湖岩体地幔橄榄岩中NiO含量为0.33%~0.42%，平均值为0.37%; MnO含量为0.09%~0.17%，平均值为0.13%。NiO含量与Fo值呈正相关，MnO含量与Fo值呈负相关（图6）。
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4.2 地幔橄榄岩全岩地球化学特征
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4.2.1 主量元素
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尽量选择新鲜样品进行全岩地球化学分析，但切里湖地幔橄榄岩整体蚀变严重，烧失量介于11.50%~12.42%之间（表3），为避免蚀变因素干扰，在研究主量元素组成时，扣除挥发组分进行归一化。以下的数据均为归一化的。
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图5 切里湖地幔橄榄岩及铬铁矿中铬尖晶石成分图解（据Ozawa，1994; Kamenetsky et al.，2001）
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Fig.5 Spinel composition in themantle peridotite and chromitite of the Qielihu region (after Ozawa, 1994; Kamenetsky et al., 2001)
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罗布莎铬铁矿数据据熊发挥等，2014
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Luobusa chromitite data after Xiong Fahuiet al., 2014
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图6 切里湖地幔橄榄岩橄榄石成分图解（部分熔融趋势线据Ozawa，1994; 弧前地幔橄榄岩及深海地幔橄榄岩数据据Pagé et al.，2008; 东巧岩体数据据董玉飞等，2019; 丁青岩体数据据徐向珍等，2021）
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Fig.6 Compositional variations of olivines in peridotites of the Qielihu ophiolite (the partial melting trends after Ozawa, 1994; Forearc mantle peridotite and abyssal mantle peridotite data after Pagé et al., 2008; Dongqiao peridotites data after Dong Yufei et al., 2019; Dingqing peridotites data after Xu Xiangzhen et al., 2021)
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方辉橄榄岩的SiO2含量46.06%~46.27%，纯橄岩的SiO2含量46.27%~49.00%，样品成分较为均一; 方辉橄榄岩Al2O3的含量为0.19%~0.27%，纯橄岩Al2O3的含量为0.15%~0.39%; 方辉橄榄岩CaO的含量为0.05%~0.06%，纯橄岩CaO的含量为0.06%~0.08%，表明含有少量单斜辉石等其他矿物; 方辉橄榄岩Fe2O3的含量为8.39%~8.63%，FeO的含量为3.77%~3.88%，纯橄岩Fe2O3的含量为7.12%~9.46%，FeO的含量为3.20%~4.26%; 方辉橄榄岩MgO的含量为44.87%~44.96%，纯橄岩MgO的含量为42.62%~43.56%。方辉橄榄岩Mg#为89.9~90.2（Mg#=100×Mg2+/（Mg2++Fe2+）），纯橄岩Mg#为88.8~91.2，数值明显符合典型蛇绿岩中的方辉橄榄岩Mg#（88.8~91.4）（Coleman，1977）。橄榄岩TiO2含量小于0.01%，整体含量偏低。
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主量元素对MgO含量的Harker图解中（图7），SiO2、Al2O3含量随着MgO升高而升高; CaO含量随MgO升高而降低，具有负相关性。相较于原始地幔，切里湖地幔橄榄岩的MgO含量更高，表明岩体经历了较高的部分熔融过程，与图解上罗布莎岩体特征相似。
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4.2.2 稀土元素
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切里湖方辉橄榄岩稀土元素总量介于0.27×10-6~0.46×10-6之间，明显低于原始地幔（7.43×10-6）和亏损地幔的含量（4.25×10-6）（Salters et al.，2004），纯橄岩的稀土元素总量为0.80×10-6~5.33×10-6，证明切里湖地幔橄榄岩经历一定程度的部分熔融作用（Salters et al.，2004）。重稀土元素受海水蚀变、热液交代及后期变质作用影响甚小，因此稀土元素配分模式能够反映岩浆形成的特点。切里湖地幔橄榄岩的稀土配分模式呈右倾型，与典型的N-MORB曲线明显的差别（图8a）。根据图中样品落点区域可推测切里湖地幔橄榄岩形成于洋中脊环境，后经历俯冲板片的消减作用。
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切里湖方辉橄榄岩的LREE/HREE为1.16~1.75，LaN/YbN为1.65~3.63，轻重稀土的分异程度较小。纯橄岩的LREE/HREE为3.24~5.91，LaN/YbN为2.20~15.31，轻、重稀土分异明显。切里湖地幔橄榄岩稀土配分模式与班公湖-怒江缝合带多数地区的变质橄榄岩相似，均为LREE富集型（卢雨潇等，2019）。切里湖方辉橄榄岩δEu为0.11~0.60，纯橄岩δEu为0.25~5.21，Eu从亏损至富集均存在，表明可能存在微量的长石。
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图7 切里湖地幔橄榄岩Harker图解（部分熔融曲线据Palme et al.，2003; 深海地幔橄榄岩数据据Niu，2004; 俯冲型地幔橄榄岩数据据Parkinson and Pearce，1998; 罗布莎岩体数据据熊发挥等，2014）
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Fig.7 Harker diagrams of the peridotites in Qielihu (the partial melting trends after Palme et al., 2003; Abyssal peridotite fields are after Niu, 2004; forearc peridotite fields are after Parkinson and Pearce, 1998; Luobusa peridotite datas are after Xiong Fahui et al., 2014)
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图8 切里湖地幔橄榄岩稀土元素分配模式图（a，原始地幔标准化值据Sun and McDonough，1989; N-MORB值据 Pearce et al.，1984）和微量元素分配模式图（b，原始地幔标准化值据Sun and McDonough，1989）
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Fig.8 Primitive mantle-normalized rare-earth element patterns of the mantle peridotite in Qielihu (a, normalization values after Sun and McDonough, 1989; N-MORB value after Pearce et al., 1984) and primitive mantle-normalized trace element patterns (b, normalization values after Sun and McDonough, 1989)
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4.2.3 微量元素
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在原始地幔标准化微量元素蛛网图（图8b）中切里湖方辉橄榄岩和纯橄岩微量元素特征趋于相同，推测可能具有相同的构造背景，分布曲线总体呈右倾型。切里湖地幔橄榄岩微量元素右倾配分模式与典型的N-MORB曲线具有明显的差别。
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切里湖地幔橄榄岩除U、Pb等元素外，其他微量元素含量均低于原始地幔值（图8b），可能是在部分熔融过程中进入熔体而造成的亏损。切里湖地幔橄榄岩配分模式显示大离子亲石元素Rb、Ba丰度较高，表明切里湖地幔橄榄岩受到俯冲带壳源流体作用; U、Pb具有明显正异常，可能是到后期蛇纹石化作用影响而强烈富集（杨经绥等，2008）或切里湖洋壳在形成过程中可能遭受陆源物质的混染，反映的消减作用的影响（黄强太等，2015）。部分高场强元素Th、Ta、Ce、Nb亏损，P、U等高场强元素相对富集，此差异性表明既有亏损地幔源区的特征，也同时具有俯冲带流体的交代特征（熊发挥等，2013）。
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选择含量较高的微量元素Ni、Cr、Co与MgO含量进行比较（图7d、e、f），显示Cr、Co与MgO呈正相关性，推测其与地幔橄榄岩中尖晶石及橄榄石的含量变化有关（Dick et al.，1984）。
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4.2.4 铂族元素
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铂族元素是反映镁铁-超镁铁质岩浆演化的重要手段。由于豆荚状铬铁矿只赋存于超镁铁质岩石中，所以豆荚状铬铁矿中的铂族元素可直接反映其形成过程，地幔橄榄岩的演化过程（熊发挥等，2013）。铂族元素根据相容性及熔点的不同从高到低可分为两类:一类为IPGE，由Os、Ir、Ru元素组成; 另一类为PPGE，由Rh、Pt、Pd组成。IPGE与PPGE在岩浆演化过程中具有截然不同的地球化学行为:IPGE在地幔熔融的过程中倾向于赋存于地幔残留体中，具有相容元素的特征; PPGE在地幔熔融过程中更倾向于进入熔体当中，具有不相容元素的特征（Pattou et al.，1996; Zhou Meifu et al.，2005）。
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切里湖铬铁矿的铂族元素总量变化范围为207.29×10-9~971.10×10-9，Pd/Ir=0.01~0.13，Pt/Pd=3.00~18.57（表4）。图解显示切里湖铬铁矿具有比原始地幔更高的Ir值，Pt、Pd含量接近原始地幔（图9a、b），PGE（铂族元素）总量远高于原始地幔（图9d）; 且Pd/Ir、Pt/Pd之间呈正相关性（图9c），说明在熔融过程中IPGE更倾向进入铬铁矿中，Pd、Ir的分配系数要高于Pt（Borisov et al.，1995）。同时，图9指示切里湖、罗布莎、依拉山铬铁矿的铂族元素特征相似，表明三地铬铁矿可能具有相同成因。
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切里湖方辉橄榄岩的铂族元素总量变化范围为3.69×10-9~15.10×10-9，Pd/Ir=0.19~0.81，Pt/Pd=0.93~9.98; 切里湖纯橄岩的铂族元素总量变化范围为3.69×10-9~15.10×10-9，Pd/Ir=0.09~4.34，Pt/Pd=0.74~40.00（表4）。切里湖地幔橄榄岩中Ir、Pd、Pt及PGE总量低于原始地幔（图9a、b，c），Pd/Ir、Pt/Pd之间具有负相关性，证明切里湖岩体历经过不同程度的熔融过程。
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切里湖铬铁矿铂族元素原始地幔标准化配分模式图显示铬铁矿铂族元素含量接近原始地幔（图10），富集IPGE，亏损PPGE，呈强烈富集IPGE的右倾型特征。方辉橄榄岩及纯橄岩铂族元素含量低于原始地幔，呈平坦型的配分模式。切里湖铬铁矿与罗布莎铬铁矿具有相似的铂族元素配分模式则进一步佐证了二者成因的一致性。
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5 讨论
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5.1 切里湖铬铁矿的成因
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MgO可以作为反映地幔橄榄岩的亏损标志，其值随橄榄石的含量增加而增加，岩石的亏损程度也随之增高。地幔橄榄岩中MgO的含量是反映地幔亏损程度或地幔部分熔融程度的标志之一，MgO含量越高SiO2、Al2O3等易熔组分越容易进入熔体，使地幔亏损程度增高（Nicolas et al.，1983; Hartmann et al.，1993）。地幔橄榄岩的全岩地球化学分析表明Al2O3的含量为0.15%~0.39%，Mg#为89.1~91.1，切里湖地幔橄榄岩具有低Al2O3和高Mg#特征，证明岩体经历较高程度的部分熔融（Dick，1977; Dick et al.，1984）。图7a、b表明样品点位于深海地幔橄榄岩及弧前地幔橄榄岩区域交叠处，与罗布莎方辉橄榄岩相似，揭示二者岩体构造背景的相似性，即切里湖地幔橄榄岩同时具有深海橄榄岩及弧前地幔橄榄岩特征。同时，切里湖稀土元素配分模式图解指示方辉橄榄岩、纯橄岩曲线同时落在深海橄榄岩、弧前地幔橄榄岩范围内（图8a），富集LREE的配分模式也与班公湖-怒江缝合带东巧、依拉山、丁青等岩体地幔橄榄岩特征趋于相似（熊发挥等，2014; 董玉飞等，2019; 张然等，2019; 徐向珍等，2021），U、Pb同位素的正异常暗示切里湖地幔橄榄岩经历俯冲带板片的消减作用。据切里湖地幔橄榄岩的地球化学特征推测切里湖岩体的构造背景历经了由MOR至SSZ环境的多期次演化过程。
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图9 切里湖地幔橄榄岩及铬铁矿铂族元素图（原始地幔值据McDonough and Sun，1995; 罗布莎铬铁矿数据据熊发挥等，2014; 依拉山铬铁矿数据据张然等，2019）
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Fig.9 Platinum group element diagram of the peridotite and the chromitite in Qielihu (primitive mantle value after McDonough and Sun, 1995; Luobusa chromitites date after Xiong Fahui et al., 2014; Yilashan chromitites data after Zhang Ran et al., 2019)
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图10 切里湖铬铁矿与地幔橄榄岩的铂族元素球粒陨石标准化配分模式图（原始地幔值据McDonough and Sun，1995; 罗布莎铬铁矿值据Zhou et al.，2005）
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Fig.10 Chondrite-normalized distribution pattern of platinum groupelements between chromitite and mantle peridotite in Qielihu (primitive mantle value after McDonough and Sun, 1995; Luobusa chromitite value after Zhou et al., 2005)
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地幔橄榄岩中的橄榄石与熔体的平衡关系不会随水的加入而发生改变，因此橄榄石的Fo可作为判别地幔橄榄岩部分熔融程度的标志，Fo越高代表地幔部分熔融程度越高（Dick et al.，1995; Gaetani et al.，1998）。Fo值与NiO、MnO图解指示切里湖橄榄岩中的橄榄石同时具有深海橄榄岩及弧前地幔橄榄岩特征（图6），与班公湖-怒江缝合带中段东巧岩体相似特征，推测两岩体具有相似的成因背景; 同时橄榄岩尖晶石成分图解也表明切里湖地幔橄榄岩发生大于25%的部分熔融（图5），且样品均位于弧前地幔橄榄岩特征区域内，暗示铬尖晶石的产生与地幔橄榄岩发生的熔体交代作用相关。
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豆荚状铬铁矿根据化学组成不同可分为高铝（Cr#值为20~60）和高铬（Cr#值为60~80）两类（Thayer et al.，1970）。切里湖岩体矿物地球化学特征表明，切里湖铬铁矿属于高Cr型铬铁矿，且Cr#与Mg#之间呈负相关性（图5a），与典型的阿尔卑斯型超镁铁质岩相似（Leblanc，1980）。纯橄岩及方辉橄榄岩铬尖晶石图解显示样品主体落于玻安质岩石及弧前地幔橄榄岩区域之间（图5a），同时小部分样品分别具有玻安质岩石、地幔橄榄岩特征，表明岩体可能经历了多期次演化过程。玻安质熔体与方辉橄榄岩反应所致铬尖晶石中TiO2含量会随Cr#的增加而增加（Zhou Meifu et al.，1998），Cr#与TiO2成分图解（图5b）指示切里湖地幔橄榄岩及铬铁矿的铬尖晶石Cr#较高，偏离深海地幔橄榄岩区域，趋近于玻安岩的尖晶石成分范围。同时，地幔橄榄岩及铬铁矿尖晶石的Al2O3与TiO2图解同样指示切里湖地幔橄榄岩及铬铁矿的构造环境为SSZ环境（图5c），暗示切里湖蛇绿岩体可能具有俯冲带的弧前环境特征。
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通过铬尖晶石的化学成分可计算出平衡熔体的化学组成，铬铁矿平衡熔体的化学性质可以反映出切里湖地幔橄榄岩母岩浆的性质及成因（Mondal et al.，2006; Khedr et al.，2016）。铬铁矿的平衡熔体Al2O3、TiO2含量及FeO/MgO计算公式如下（Maurel et al.，1982; Mondal et al.，2006; Rollinson，2008; Zaccarini et al.，2011）:
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;
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其中Al#=Al/（Cr+Al+Fe3+），Fe#=Fe3+/（Cr+Al+Fe3+）。结果表明，熔体的Al2O3含量为12.59%~16.12%，TiO2含量为0.13%~0.27%，FeO/MgO为0.66~1.07。
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切里湖地幔橄榄岩及铬铁矿母岩浆成分图解显示，切里湖地幔橄榄岩及铬铁矿与雅鲁藏布江缝合带的罗布莎铬铁矿及纯橄岩平衡熔体主体均落在玻安岩范围内，小部分处于洋中脊玄武岩区域范围内（图11a）。平衡熔体TiO2-Al2O3图解也同样指示两岩体平衡熔体落在玻安质岩石范围内（图11b），反映罗布莎岩体和切里湖岩体具有相似的母岩浆特征。玻安质熔体具有高Cr和含水的特点，这使得尖晶石相对含铬辉石更早结晶，因此大量的富Cr尖晶石在此形成（Mondal et al.，2006）。
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图11 切里湖铬铁矿的母岩浆成分图解
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Fig.11 Diagrams of parent magma composition of chromitite in Qielihu
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（a）—熔体FeO/MgO-Al2O3图解（据Barnes et al.，2001）;（b）—熔体TiO2-Al2O3图解（据Derbyshire et al.，2019）; 罗布莎蛇绿岩数据引自Xu Xiangzhen et al.（2011）、Zhou Meifu et al.（2014）、Zhang Pengfei et al.（2021）和Zhang Chang et al.（2020）
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(a) —Plot of FeO/MgO versus Al2O3 (after Barnes et al., 2001) ; (b) —plot of TiO2 versus Al2O3 (after Derbyshire et al., 2019) ; Luobusa ophiolite data from Xu Xiangzhen et al. (2011) , Zhou Meifu et al. (2014) , Zhang Pengfei et al. (2021) and Zhang Chang et al. (2020)
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豆荚状铬铁矿中铂族元素（PGE）可作为其形成演化的指示剂，切里湖铬铁矿相对原始地幔明显富集IPGE（Os、Ir、Ru）和Rh，具有右倾型铂族元素配分模式（图10）。图10显示，切里湖铬铁矿铂族元素曲线与罗布莎铬铁矿铂族元素含量范围相似，同时罗布莎铬铁矿为典型的高Cr型豆荚状铬铁矿（熊发挥等，2014），且铬铁矿中的铂族元素是受铬尖晶石及包裹体中铂族矿物控制的（Page et al.，2012）。铬铁矿的成因与铂族元素的配分模式息息相关，具有相容元素特征的IPGE，在熔融过程中优先从熔体中分离出来保留在残余地幔中，而Pt、Pd大部分富集于晚期熔体中，IPGE相较于PPGE在铬铁矿中具有更高的分配系数（Borisov et al.，1995），因此铂族元素可指示铬铁矿母岩及岩浆性质。切里湖铬铁矿PGE元素丰度与罗布莎、班公湖-怒江缝合带其他岩体丰度并不相同，这指示铬铁矿形成过程历经不同性质的熔体，Pd/Ir与Pt/Pt*之间并无明确关系，表明铬铁矿形成时的熔体并非同一地幔来源（Rollinson et al.，2015; Uysal et al.，2018），而是地幔多阶段熔融的结果。结合铬铁矿母岩浆成分图解（图11）可推测切里湖铬铁矿母岩浆的主要类型为玻安质熔体，熔融过程中可能有玄武质熔体参与。结合尖晶石的电子探针数据分析，可以认为切里湖铬铁矿的成因为玻安质熔体与地幔橄榄岩反应生成。
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地幔橄榄岩中铬尖晶石的氧逸度可以精准的判别地幔橄榄岩的形成背景。利用切里湖的方辉橄榄岩、纯橄岩及铬铁矿中尖晶石的化学成分可进行氧逸度的计算，基于地幔橄榄岩Ol-Sp矿物对的电子探针分析计算的数值（Ballhaus et al.，1990，1991）。公式如下:
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式中，T为温度，单位为K; P为压力，单位为GPa; =Fe2+/（Mg+Fe2+）（Ol为橄榄石）; =Fe2+/（Mg+Fe2+）（Sp为尖晶石）; =Fe3+/（Fe3++Fe2+）; =Al/（Fe3++Al+Cr）。
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值以相对于FMQ（橄铁铝石-磁铁矿-石英）缓冲对单位表示，其中Δlg（FMQ）表示给定温度和压力条件下，实际氧逸度与FMQ缓冲对所代表的氧逸度之间的差值（Parkison and Pearce，1998; Dare et al.，2009）。经计算得切里湖铬铁矿的Δlg（FMQ）的分布范围为-1.05~-0.09; 方辉橄榄岩Δlg（FMQ）的分布范围为-1.97~-0.47; 纯橄岩Δlg（FMQ）的分布范围为-1.36~0.69。并根据已得到的Δlg（FMQ）数据进行分析显示，切里湖地幔橄榄岩、铬铁矿的氧逸度普遍要低于FMQ（图12），方辉橄榄岩与铬铁矿分布的位置相近，说明两者可能形成于相似的的氧逸度环境，暗示与熔体-岩石反应过程相关（Zhou Meifu et al.，1996）。同时，切里湖方辉橄榄岩和橄榄岩同时坐落MOR地幔-SSZ岩浆相互作用线上，表明方辉橄榄岩熔体（记录洋中脊或弧后盆地特征）和俯冲带熔体（记录较高值）发生了相互作用（Parkison and Pearce，1998; Dare et al.，2009; Uysal et al.，2012，2017）。且铬铁矿和纯橄岩显示出由MORB向SSZ型过渡的特征，证明切里湖地幔橄榄岩及铬铁矿的形成经历了多阶段的演化。近年来有学者认为地幔橄榄岩的形成于弧前初始俯冲环境，俯冲板块导致MORB-like熔体与俯冲壳源物质熔融形成熔/流体与地幔橄榄岩作用，形成新的地幔橄榄岩（钱丰等，2022），但在研究过程中，并未在切里湖岩体见到初始俯冲特征，结合前人资料，并通过切里湖地幔橄榄岩地球化学特征及氧逸度特征研究表明切里湖岩体形成经历两个阶段:早期的洋中脊环境，以及后期俯冲带环境的改造。
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图12 切里湖地幔橄榄岩及铬铁矿的氧逸度图解（据Parkinson and Pearce，1998; Dare et al.，2009）
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Fig.12 Plot of Δlg (FMQ) vs. Cr# from the Qielihu chromitite and peridotite (after Parkinson and Pearce, 1998; Dare et al., 2009)
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5.2 切里湖铬铁矿及橄榄岩的构造意义
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切里湖岩体坐落于班公湖-怒江缝合带中段，其构造背景的研究对揭示班公湖-怒江蛇绿岩的起源具有重要意义。班公湖-怒江缝合带蛇绿岩的研究时间虽长、研究程度高，但其成因、时代、演化模式至今仍存争议，尤其对于俯冲方向，一些学者认为班怒洋盆向北俯冲至羌塘地块之下（Kapp et al.，2003; Guynn，2006），部分学者认为班怒洋盆向南俯冲至拉萨地块之下（潘桂棠等，2004; 朱弟成等，2006; Yu et al.，2021），还有部分学者认为它是向南北两侧进行双向俯冲（Zhu et al.，2011，2016）。由此可见，目前班公湖-怒江缝合带构造背景的争议仍较大。黄强太等（2015）对切里湖西南方位的的江错蛇绿岩辉长岩和辉绿岩展开区域地质构造和地球化学研究，认为江错蛇绿岩形成于SSZ环境之上的弧后盆地扩张脊环境; 卢雨潇等（2019）通过对蓬湖二辉橄榄岩的矿物学和岩石地球化学研究，认为蓬湖二辉橄榄岩形成于洋中脊环境，而后在板块聚集边缘发生洋内俯冲作用，形成SSZ型方辉橄榄岩; 叶培盛等（2004）、董玉飞等（2019）等通过矿物地球化学及全岩地球化学研究认为，东巧-安多蛇绿岩形成于洋盆扩张环境，并经历了俯冲消减作用，遭受俯冲带带来的熔体/流体改造; 觉翁、依拉山等多地班公湖-怒江蛇绿岩体的研究也证明其历经了MORB至SSZ的构造演化过程（Chen Yulu，2006; 张然等，2019）。本文通过切里湖地幔橄榄岩及铬铁矿的矿物学、全岩地球化学工作，展开对铬尖晶石、橄榄石的矿物学特征研究，结合铂族元素特征，发现切里湖地幔橄榄岩的构造演化具有多期性的特征。铂族元素特征及配分模式、铬尖晶石电子探针数据分析表明切里湖铬铁矿形成于俯冲带环境下玻安质熔体与岩石的反应。通过对罗布莎、东巧、依拉山等多地地球化学特征的对比，认为切里湖岩体形成经历两个阶段:早期的洋中脊环境，以及就位过程中SSZ环境的改造。与班公湖-怒江缝合带蓬湖、东巧、安多、觉翁、依拉山等多地岩体成因相同，为厘定班怒带构造背景提供新的制约。
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6 结论
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（1）切里湖蛇绿岩地幔橄榄岩主要由方辉橄榄岩组成，并含有少量纯橄岩。切里湖岩体铬铁矿中的铬尖晶石Cr#为65.53~75.82，平均值为68.87，属于高铬型铬铁矿，可能是由玻安质熔体与方辉橄榄岩反应结晶生成。通过对切里湖铬铁矿中尖晶石的母熔体的计算得到母熔体的Al2O3含量为12.59%~16.12%，TiO2含量为0.13%~0.27%，FeO/MgO为0.66~1.07，铬铁矿母岩浆的主要类型为玻安质熔体。
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（2）切里湖铬铁矿的铂族元素总量变化范围为207.29×10-9~971.10×10-9，富集IPGE，亏损PPGE。铬铁矿铂族元素配分模式呈强烈富集IPGE 的右倾型，方辉橄榄岩和纯橄岩呈平坦型的配分模式。切里湖铬铁矿铂族元素特征与罗布莎等高Cr型铬铁矿特征相似，推测具有相同成因，即由玻安质熔体与方辉橄榄岩反应生成。
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（3）切里湖地幔橄榄岩的地球化学分析表明，其具有深海地幔橄榄岩特征，并且通过地幔橄榄岩、铬铁矿的Δlg（FMQ）-Cr#图解进一步证实了切里湖地幔橄榄岩历经了多期次的构造演化。与雅鲁藏布江缝合带、班公湖-怒江缝合带等其他位置的蛇绿岩体相对比，具有相似的成因，即切里湖岩体形成于MOR环境，后期叠加多期次的俯冲消减作用。
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致谢:电子探针测试在中国地质科学院地质研究所自然资源部深地动力学重点实验室毛小红博士的帮助下完成; 论文撰写过程，孟元库教授、杨胜标博士、张霖原博士、郭东海等人提出了宝贵建议，在此致以诚挚的谢意。另外，感谢张鹏飞教授和连东洋老师为本文提供珍贵意见!
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摘要
切里湖蛇绿岩出露于班公湖-怒江缝合带中段,蕴含较为丰富的铬铁矿资源。蛇绿岩主要由蚀变地幔橄榄岩、辉长岩和辉绿岩组成,铬铁矿矿体呈透镜状分布在地幔橄榄岩内部。切里湖地幔橄榄岩橄榄石Fo(90.06~90.74)和铬尖晶石Cr#值(67.45~85.42)较高,全岩富集MgO、LREE和大离子亲石元素(LILEs,如Rb、Ba等),亏损Al2O3、CaO、高场强元素(HFSE,如Th、Ta、Ce、Nb)和PPGE(Rh、Pt、Pd),这些特征与缝合带其他地幔橄榄岩相似,指示它们具有深海地幔橄榄岩及弧前地幔橄榄岩特征,经历了早期高程度熔体抽取和晚期熔体交代过程。切里湖铬铁矿矿石具有致密块状和浸染状构造,包含磁铁矿、黄铜矿、方铅矿等多种包裹体。铬铁矿Cr#值为65.5~75.8,Mg#值为64.89~76.04,平衡熔体显示出玻安质熔体的亲缘性。与地幔橄榄岩相比,切里湖铬铁矿的IPGE与PPGE分馏更加明显,IPGE更加富集。地幔橄榄岩和铬铁矿Δlgfo2(FMQ)的相近,介于-1.97~0.69之间,表明两者起源于相同的构造背景。对比其他蛇绿岩,认为班公湖-怒江缝合带的蛇绿岩起源于大洋中脊环境,后受到了俯冲带的影响,显示多阶段演化过程。
Abstract
Qielihu ophiolite is located to the middle part of the Bangong-Nujiang suture which is rich in chromitite resources. Qielihu ophiolite is mainly composed of altered mantle peridotite, gabbro and diabase, and chromite orebodies are lenticular in the interior of mantle peridotite.The olivine Fo (90.06~90.74) and chromite Cr# (67.45~85.42) of the mantle peridotite from the Qielihu are relatively high, the whole rock is rich in MgO, LREE and large ion lithophile elements (such as Rb, Ba, etc.), and depleted in Al2O3,CaO, high field strength elements (such as Th, Ta, Ce, Nb) and PPGE (Rh, Pt, Pd). These characteristics are similar to other mantle peridotites in the Bangong-Nujiang suture zone, indicating that they have the characteristics of Abyssal mantle peridotite and Forearc mantle peridotite. Meantime, it has gone through the process of early high degree melt extraction and late melt metasomatism. The Qielihu chromitite ore has a dense massive and disseminated structure and contains many kinds of inclusions such as spinel, chalcopyrite, galena and so on. The Cr# value of chromitite is 65.5~75.8 and the Mg # value is 64.89~76.04. The equilibrium melt shows the affinity of vitreous melt. Compared with mantle peridotite, the IPGE and PPGE fractionation of Qielihu chromitite is more obvious. The Δlgfo2 (FMQ) values of mantle peridotite and chromitite are similar, ranging from -1.97 to 0.69, indicating that they are derived from the same tectonic setting. Compared with other ophiolites, it is considered that the ophiolite in the Bangong-Nujiang suture originated from the mid-ocean ridge environment and its formation experienced multi-stage evolution.
Keywords
Bangong-Nujiang suture zone ； mantle peridotite ； whole rock geochemistry ； ophiolite ； chromitite ； Qielihu
