-
蛇绿岩铬铁矿在成矿后普遍遭受了不同程度的热液蚀变和/或变质作用改造，其中高铝型豆荚状铬铁矿床的蚀变尤为强烈（Barnes, 2000；González Jiménez et al., 2015；El Dien et al., 2019；Eslami et al., 2021；Liu et al., 2023）。研究表明，在含水流体作用下的变质过程中，铬铁矿可与粒间硅酸盐矿物发生阳离子交换，导致Al2O3和MgO的丢失，进而富集Cr2O3和FeO，最终被铁铬铁矿或铬磁铁矿取代（Wylie et al., 1987；Melini et al., 2005；2009；González Jiménez et al., 2009；Mukherjee et al., 2010）。然而，关于控制蚀变铬铁矿形成的变质过程，仍存在争议。
早期认为，蚀变铬铁矿是蛇纹石化超基性岩在从绿片岩相到角闪岩相的进变质过程中，由原生铬铁矿的核部与磁铁矿的边部反应后形成（Bliss et al., 1975；Barnes, 2000）；形成的蚀变铬铁矿富Fe2+和Fe3+且显著富集微量元素Zn、Co、Mn和Ni（Barnes, 2000；Singh et al., 2013）。但是，近些年，Gervilla等（2012）、Colás等（2014）和Yu等（2019）指出，蚀变铬铁矿是在从榴辉岩相到角闪岩相退变质作用过程中形成的；蚀变过程受流体氧逸度控制：在还原性流体作用下，铬铁矿与橄榄石反应生成绿泥石和富Fe2+的多孔铬铁矿，后期氧化流体溶解多孔铬铁矿孔隙中的绿泥石并带入大量Fe3+进而形成铬磁铁矿。在退变质作用过程中，微量元素亦会发生迁移，形成的蚀变铬铁矿会显著富集Zn、Co、Mn而强烈亏损Ga、Sc、Ni。
新疆萨尔托海蛇绿岩是中亚造山带西南缘西准噶尔达拉布特蛇绿岩带的重要组成部分，产出有中国储量最大的高铝型豆荚状铬铁矿床。萨尔托海铬铁矿矿体与围岩地幔橄榄岩遭受了强烈的变质作用和流体改造：围岩纯橄岩和方辉橄榄岩基本完全蚀变为蛇纹岩、滑石碳酸盐岩及石英菱镁岩等，且矿体中发育结构和化学成分各异的蚀变铬铁矿（Qiu et al., 2018）。以前的研究主要集中在镁铁-超镁铁质岩石的年代学及岩石地球化学、达拉布特蛇绿岩带的侵位时限和铬铁矿床的成因及母岩浆性质（田亚洲等, 2015a；Qiu et al., 2018；Zhu et al., 2022），而对橄榄岩中蚀变铬铁矿的形成过程（包括蚀变热液性质和变质条件）缺少系统的研究。因此，本文通过分析萨尔托海原生及蚀变铬铁矿的显微结构和元素组成，旨在探讨蚀变铬铁矿的形成过程。
1区域地质背景萨尔托海铬铁矿床位于中亚造山带西南缘西准噶尔地区北部。中亚造山带是世界上最大且最复杂的显生宙增生型造山带（Sengör et al., 1993；Windley et al., 2007；Wilhem et al.,2012；Wakita, 2013；Xiao et al., 2013），西准噶尔地区位于中亚造山带西南缘，是西伯利亚板块、哈萨克斯坦板块与塔里木板块共同作用形成的古生代增生造山带（Xiao et al., 2008; Zhu et al., 2013）；其中发育多条蛇绿混杂岩带，如唐巴勒、玛依勒、洪古勒楞、克拉玛依和达拉布特蛇绿岩带（图1a~b）。蛇绿岩局部被复理石建造（由粉砂岩、泥岩、凝灰岩和硅质岩组成）所覆盖，二者变形强烈。蛇绿岩上部被泥盆纪—石炭纪火山沉积岩系不整合覆盖，而后被晚石炭世—早二叠世的花岗岩体和基性岩脉侵入。
达拉布特蛇绿岩带是西准噶尔地区最大的蛇绿岩带，其断续出露于达拉布特断裂北部，被认为是中亚造山带古亚洲洋盆的扩张、俯冲、闭合和消减过程的产物（Wan et al., 2018；李海等, 2021）。达拉布特蛇绿岩由方辉橄榄岩、纯橄岩、硅质岩、辉长岩、枕状玄武岩以及深海放射虫硅质岩组成（Zhang et al., 2018）。大多数方辉橄榄岩发生热液蚀变形成蛇纹岩或者滑石-碳酸盐岩，或局部被改造为石英菱镁岩；石英菱镁岩呈透镜体，一般与蛇纹岩和玄武岩在构造上并列（Qiu et al., 2018；Zhu et al., 2019），冯益民（1986）根据岩芯中的放射虫化石，认为达拉布特蛇绿岩带的形成年龄为早泥盆世。基于达拉布特蛇绿岩带北部木哈塔依岩体中的玄武岩锆石U-Pb定年结果（（392.5±2.9）Ma），田亚洲等（2015b）认为其形成于中泥盆世。前人对达拉布特蛇绿岩形成的构造背景进行了大量研究，提出了多种认识：如俯冲作用相关的弧前（Zhu et al., 2021；2022）和弧后盆地（田亚洲, 2015a；Yang et al., 2012），洋中脊（雷敏等, 2008），残余洋盆（Zhang et al., 2011；李海等, 2021）。近年来，基于洋岛玄武岩的发现，也有学者提出了地幔柱的相关认识（Yang et al., 2015）。
萨尔托海铬铁矿区位于达拉布特蛇绿岩带北东部萨尔托海蛇绿岩中，萨尔托海蛇绿岩位于达拉布特断裂带西北侧约6 km，蛇绿岩主要由地幔橄榄岩、玄武岩、基性熔岩和硅质岩组成，局部可见橄长岩、橄榄辉长岩、辉长岩岩脉侵入岩体中。萨尔托海铬铁矿矿体的分布主要与纯橄岩密切相关，大部分矿体产于纯橄岩中，向外为方辉橄榄岩。规模大的纯橄岩岩相带中，主矿体通常位于中下部纯橄岩中，次要矿体位于上部方辉橄榄岩中（田亚洲, 2019）。
2矿床地质萨尔托海铬铁矿矿区共有26个矿群，各矿群规模大小不一，含矿性相差悬殊。矿群在平面上呈带状展布，各矿群长度多在150~550 m之间，个别为90 m、740 m，延伸多在55~160 m间，少数210~350 m（田亚洲等, 2019）。矿体在矿带中具有成群出现，分段集中、尖灭再现的特点（图2）。矿体的形态均不规则，主要为豆荚状、透镜状、囊状、似脉状等。区内矿体的走向、倾向与岩体的走向、倾向基本一致，所有矿体倾向均为北西向，矿体走向主要为30°~50°及54°~84°两组，一般各矿体长6~20 m，厚度1~8 m。
矿石类型主要为致密块状矿石和浸染状矿石2大类，矿石矿物成分主要为铬尖晶石，矿石以中粗粒半自形结构为主，粒度范围约1.5~5.0 mm，常见2~4 mm，中细粒结构次之；脉石矿物则以绿泥石为主，随绿泥石含量的增加，即铬铁矿/硅酸盐比值的降低，铬尖晶石的蚀变程度也趋于增加。块状铬铁岩（＞80%铬铁矿）中主要为原生铬尖晶石，稠密浸染铬铁岩（＞60%铬铁矿）则以多孔铬铁矿为主，浸染状铬铁矿（30%~60%铬铁矿）和稀疏浸染状铬铁矿（10%~30%铬铁矿）中分别蚀变形成多孔铁铬铁矿和均质铁铬铁矿。并且矿体与围岩间常有厚几厘米到数十厘米的特征“绿泥石壳”，与围岩界限明显（杨念等, 2016）。
矿体直接围岩主要为纯橄岩和方辉橄榄岩，其次为辉长岩、橄长岩。围岩发生强烈蛇纹石化、滑石化、碳酸盐化，蚀变为蛇纹岩，其次为滑石-碳酸盐岩等。蛇纹岩主要组成矿物为纤维片状蛇纹石，其次为菱镁矿、滑石、白云石、绿泥石、磁铁矿以及少量铬铁矿（＜5%）以副矿物形式存在（图3a~d）。部分蛇纹岩中网脉状特征明显，脉状条带为蛇纹石及绿泥石，网脉间隙为菱镁矿和滑石（图3d）。滑石-碳酸盐岩具片状构造，极细粒滑石颗粒（60%~70%）平行定向排列，呈片状，菱镁矿（20%~25%）以斑晶形式分布于滑石颗粒中，部分菱镁矿可见成分分带，还可见少量的铬铁矿、磁铁矿、绿泥石、白云石等零散分布于滑石颗粒间（图3e、f）。
3样品采集与实验方法
本文所研究的7件代表性样品采自萨尔托海铬铁矿床，其中6件采自25矿群，1件采自26矿群（图2），所有样品制成薄片，用于显微结构观察和成分分析测试。
使用偏光显微镜和扫描电子显微镜在背散射电子（BSE）模式下对抛光的薄片进行岩相学观察。利用位于中国科学院地质与地球物理研究所Gemini 450场发射扫描电镜，采集BSE图像和能量色散X射线光谱（EDS）数据。矿物原位主量元素含量分析在武汉上谱分析科技有限责任公司的JXA-8230电子探针上完成，分析条件：加速电压15 kV，探针束流10 nA，铬铁矿分析束斑直径为1 μm，绿泥石分析束斑直径为3 μm。数据校正采用ZAF方法。校正标样为天然矿物和合成材料，包括：铬透辉石（Mg，Cr）、CaSi2O6（Ca）、蔷薇辉石MnSiO3（Mn）、橄榄石（Mg, Fe）2SiO4（Mg）、钾长石KAlSi3O8（K）、镁铝榴石Mg3Al2Si3O12（Al）、钠长石NaAlSi3O8（Na）、金红石TiO2（Ti）、石英SiO2（Si）、闪锌矿ZnS（Zn）、铬单标（Cr）、钒单标（V）、镍单标（Ni）。铬铁矿和绿泥石的主量元素组成分别列于表1和表2。
铬铁矿微量元素含量原位分析在中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化重点实验室完成。实验采用激光剥蚀仪器为193 nmArF准分子激光系统，ICP-MS为Agilent 7500a Q-ICP-MS。激光剥蚀时，以He气作为剥蚀物质的载气，以提高烧蚀气溶胶的传输效率。采样方式为单点剥蚀，激光能量密度约为4.5 J/cm2，束斑直径为32~44 μm，频率为5 Hz。每测定6~10个样品点测定一组国际标样NIST610、ARM-1和BCR-2G。每个点分析前设定吹扫时间20 s，气体背景采集时间为7~10 s，信号采集时间为50 s。分馏校正和数据结果计算采用麦考瑞大学GLITTER 4.0，元素浓度选用ARM-1作为外标，NIST610、BCR-2G为辅标，在GLITTER 4.0中选用Al2O3作为内标。
4铬铁矿矿物学萨尔托海蛇绿岩铬铁矿矿石构造类型多样，除典型的豆荚状构造外，还可见致密块状、稠密浸染-稀疏浸染状、条带状、反豆状等。依据Gervilla等（2012）和铬铁矿的显微组构特征，萨尔托海铬铁岩中的铬铁矿可分为4类：①原生铬尖晶石；②多孔铬铁矿；③多孔铁铬铁矿；④均质铁铬铁矿（图4）。
原生铬尖晶石：仅有少部分完全未发生蚀变存在于致密块状铬铁岩中（图4a、b），多数边部发生部分蚀变形成多孔铬铁矿。铬尖晶石呈红褐色，完全未蚀变的铬尖晶石颗粒粒度较大，约0.5~3.0 mm，呈半自形-他形，发育破碎结构。部分可见橄榄石、单斜辉石、韭闪石等矿物包裹体，粒间硅酸盐矿物主要为透绿泥石，其次可见少量的闪石族矿物以及镍黄铁矿等硫化物。
多孔铬铁矿：呈不规则交代边包裹原生铬尖晶石，孔洞发育，绿泥石充填其中。此类铬铁矿多见于稠密浸染-块状铬铁岩（＞60%铬铁矿）中（图4c、d），矿物颗粒的粒度较小，约0.05~0.20 mm，破碎结构发育，粒间硅酸盐矿物主要为斜绿泥石、其次还可见少量的蛇纹石、水镁石、硫化物等。
多孔铁铬铁矿：矿物破碎且多角，呈多孔状，孔隙被绿泥石填充（图4e、f）。多孔铬铁矿主要分布在浸染状铬铁矿（30%~60%铬铁矿）中，单个颗粒约0.2~1.0 mm，粒间硅酸盐主要为叶绿泥石。
均质铁铬铁矿：随蚀变作用进行，多孔铁铬铁矿边部逐渐向均质铁铬铁矿转变，孔隙消失，均质铬铁矿颗粒呈不规则多角状，粒径小于0.2 mm，主要见于稀疏浸染状铬铁矿（10%~30%铬铁矿）中，粒间硅酸盐矿物仍主要为叶绿泥石。但值得注意的是萨尔托海铬铁矿中并未见到单独的完全均质铁铬铁矿，仅在多孔铁铬铁矿边部作为增生边出现（图4g、h）。
5结 果5.1 主量成分萨尔托海铬铁矿床的各类铬铁矿主量成分分析结果见表1和图5a。
原生铬尖晶石的Cr#=47.41~50.74，Mg#=68.80~73.00，Fe3+/(Fe2++Fe3+)=0.12~0.22。相对于原生铬尖晶石，边部多孔铬铁矿Cr#值（74.03~87.29）明显升高、Mg#值显著降低（39.09~61.98）、Fe3+/(Fe2++Fe3+)值（0.11~0.22）变化不明显。
多孔铁铬铁矿的成分变化范围为：Cr#=81.45~91.74，Mg#=30.54~38.81，Fe3+/(Fe2++Fe3+)=0.37~0.45；相较于前2类铬铁矿，其Fe3+/(Fe2++Fe3+)值显著增加。
均质铁铬铁矿的Cr#高达95.71~97.32，Mg#较低，为24.49~28.17，Fe3+/(Fe2++Fe3+)值也更高，为0.47~0.53。相比于多孔铁铬铁矿，其Fe2O3含量显著增加，逐渐向磁铁矿转化。
从原生铬尖晶石→多孔铬铁矿→多孔铁铬铁矿→均质铁铬铁矿，Al2O3、MgO含量、Mg/(Mg+Fe2+)值递减，TFeO和Fe3+/(Fe2++Fe3+)值大体上呈增高趋势（图5b）。从多孔铬铁矿→多孔铁铬铁矿→均质铁铬铁矿，随着Mg#值降低，w(NiO)显著升高，分别为0.02%~0.11%、0.07%~0.29%和0.20%~0.51%（图5c）。从原生铬尖晶石→多孔铬铁矿→多孔铁铬铁矿，随着Mg#值的降低，w(MnO)持续增加，分别为0.19%~0.26%、0.33%~0.51%和0.94%~1.40%；而从多孔铁铬铁矿→均质铁铬铁矿，w(MnO)无明显变化（分别为0.94%~1.40%和1.10%~1.30%）（图5d）。w(V2O3)变化范围为0.05%~0.25%，几乎不随铬铁矿蚀变发生变化（表1）。
萨尔托海铬铁矿床的各类铬铁矿粒间绿泥石主量成分分析结果见表2和图6。不同蚀变结构类型的铬铁矿的粒间绿泥石成分略有差异。原生铬尖晶石的绿泥石以透绿泥石为主，多孔铬铁矿的绿泥石则以斜绿泥石为主，随蚀变加强，多孔铁铬铁矿或均质铁铬铁矿的粒间绿泥石主要为叶绿泥石。
5.2 微量元素不同结构类型铬铁矿微量元素组成见表3。由图7可知，随Cr#值升高，其中二价阳离子Zn、Co、Mn和Ni从多孔铬铁矿（w(Zn)=207×10-6~638×10-6、w(Co)=104×10-6~309×10-6、w(Mn)=492×10-6~1585×10-6、w(Ni)=505×10-6~1333×10-6）到多孔铁铬铁矿（w(Zn)=965×10-6~1826×10-6、w(Co)=462×10-6~489×10-6、w(Mn)=5166×10-6~8249×10-6、w(Ni)=1014×10-6~2403×10-6）显著增加。从多孔铬铁矿→多孔铁铬铁矿→均质铁铬铁矿，随着Cr#值的升高，非二价阳离子Ga含量逐渐降低（图7g），w(Ga)分别为18×10-6~48×10-6、6×10-6~20×10-6和1×10-6~8×10-6；w(Sc)也呈现出类似的变化规律（图7h）。
相对于其他类型铬铁矿，均质铁铬铁矿的Cr#值极高（Cr#=95~97）且主量元素成分相对均一，但其各微量元素含量的变化范围极大（w(Zn)=158×10-6~1057×10-6、w(Co)=133×10-6~845×10-6、w(Mn)=968×10-6~6534×10-6、w(Ni)=543×10-6~3076×10-6）（图7a~d）。总体而言，均质铁铬铁矿的上述各微量元素的平均含量要低于多孔铁铬铁矿（图7a~d）。
图8显示了不同结构类型铬铁矿蛛网图，分析的铬铁矿成分标准化于东太平洋海隆洋中脊玄武岩的铬铁矿的成分，元素以Pagé等(2009)提出的元素顺序排列。原生铬尖晶石和多孔铬铁矿交代边的配分曲线相对“平坦”，二者均显示Ni和Sc的负异常，但多孔铬铁矿的负异常更明显，显示出Zn、Co、Mn、和V的略微富集（图8a、b）。相比之下，多孔铁铬铁矿具有微弱的Ni正异常，并显示出显著的Zn、Co和Mn的“M型”正异常（图8c）。均质铁铬铁矿中的Sc表现出最明显的负异常；相较于多孔铬铁矿，其Ni的正异常更明显，不同于多孔铁铬铁矿的Zn、Co、Mn“M型”正异常的是，其Co的正异常明显增强；另外，其Ga-Ti段的斜率较其他3类铬铁矿明显增大，表明均质铁铬铁矿中的Ga和Ti的含量差异很大（图7f、g，图8c）。
6讨 论6.1 还原流体作用下多孔铁铬铁矿的形成及元素迁移第一阶段中，原生铬尖晶石边部被多孔铬铁矿交代，多孔铬铁矿的Cr#值显著升高，Mg#值降低。Gervilla等（2012）认为在第一阶段中围岩纯橄岩中橄榄石的水化释放出大量的H2，而后与O2反应形成水，进而导致体系相对还原（Bach et al., 2006；Klein et al.,2014）。在还原环境下，原生铬尖晶石与粒间共生的橄榄石在流体作用下发生Mg2+和Fe2+的交换，铬尖晶石释放Al2O3和部分MgO，从而富集Cr2O3和FeO，形成铬铁矿和绿泥石、水镁石等新生蚀变矿物（Gervilla et al., 2012; Mellini et al., 2005; Proenza et al., 2004），反应过程式如下：
4(Mg0.7Fe0.3)CrAlO4+6Mg2SiO4+12H2O→2Mg5AlSi3AlO10(OH)8+2(Fe0.6-0.5Mg0.4-0.5)Cr2O4+4Mg(OH)2(1)
即，铬尖晶石+橄榄石+低硅流体→绿泥石+铬铁矿+水镁石
随蚀变作用的持续进行，原生铬尖晶石发生完全蚀变形成多孔铁铬铁矿。多孔铁铬铁矿具有比多孔铬铁矿更高的Cr#值、更低的Mg#值和更高的Fe3+含量，但整体上Fe3+含量小于Fe2+。多孔铁铬铁矿的粒间硅酸盐矿物中未见水镁石，水镁石在蚀变过程中的稳定性主要受控于流体中的二氧化硅活性，水镁石的消失表明此时的流体具有更高的硅活度。并且，在粒间硅酸盐矿物中也未见到闪石，同样也表明流体中的二氧化硅活度较高（Frost et al., 2007; Gervilla et al., 2012）。原生铬尖晶石完全蚀变的反应过程如下：
4(Mg0.7Fe0.3)CrAlO4+4Mg2SiO4+2SiO2+8H2O→2Mg5AlSi3AlO10(OH)8+2(Fe0.6Mg0.4) Cr2O4(2)
即，铬尖晶石+橄榄石+高硅流体→绿泥石+铁铬铁矿
由图5e可见，从原生铬尖晶石到多孔铬铁矿，Cr2O3明显富集，晶体尺寸并未发生改变，但出现绿泥石充填的孔洞：故而推测铬铁矿颗粒出现质量损失。但此时流体性质相对还原，并没有大量的Fe3+进入铬铁矿中的八面体位置。并且原生铬尖晶石和多孔铬铁矿分布于稠密浸染-块状矿石中，绿泥石/铬铁矿的值低，绿泥石无法容纳大量反应出的Cr3+；因此，质量损失过程中，原生铬尖晶石中的Cr3+倾向进入多孔铬铁矿占据八面体中原先Al3+的位置，造成Cr2O3含量明显增加。但从多孔铬铁矿到多孔铁铬铁矿，Cr2O3的含量逐渐减少。导致该规律的出现是因为Fe3+取代了Cr3+在铬铁矿中的八面体位置，被取代的Cr3+进入到粒间绿泥石并占据其八面体位置中的Al3+。这一过程也被“绿泥石能谱色散图中存在高Cr谱峰（w(Cr2O3)=2.3%）”证明（Yu et al., 2019）。
在早期低硅还原性流体的作用下，形成的多孔铬铁矿的微量元素配分型式与原生铬尖晶石基本一致，仅Ni和Sc出现了显著亏损，Zn、Co、Mn表现为轻微富集（图8b）。在图7a~f中，也观察到从原生铬尖晶石到多孔铬铁矿微量元素含量并未发生明显的增加或减少，只是各元素的含量变化范围增大，这可能暗示还原性流体在交代原生铬尖晶石的初期并没有微量元素的广泛带入带出，只是造成了多孔铬铁矿边部范围内的元素活化、迁移（Colas et al., 2014）。在高硅还原流体作用下形成的多孔铁铬铁矿微量元素发生显著变化，Zn、Co、Mn这些二价阳离子含量明显增加（图6a~c），并在微量元素蛛网图（图8c）中显示出明显的“M型”正异常。Zn在铬铁矿中的富集完全是次生的，原生铬尖晶石中的Zn的含量一般极低，只有历经变质后铬铁矿中的Zn才会显著富集（Singh et al., 2013）。由此，笔者推测多孔铁铬铁矿中的Zn源自邻近橄榄石：在流体的作用下，橄榄石蚀变过程中释放晶格中的Zn，并随Fe2+进入铬铁矿晶格中占据四面体位置。Mn、Co和Zn具有相似的地球化学行为特征（Pagé et al., 2009; Singh et al., 2013），表明Mn和Co也均在变质过程中引入（Wylie et al., 1987; Barnes, 2000）。其次，Mn、Co和Zn在蚀变铬铁矿中的富集程度也取决于元素在寄主矿物中的相容性，这些橄榄石释放出来的二价元素不易进入到绿泥石晶格中，因此更倾向于在多孔铁铬铁矿中富集（Barra et al., 2014）。
Ga、Sc等非二价阳离子会占据原生铬尖晶石中的八面体位置。因此，其与Cr#和Fe3+一样，不受铬铁矿和橄榄石之间亚固相线相互作用的影响，也不具备氧化还原依赖性（Paktunc et al., 1995）。从原生铬尖晶石到多孔铬铁矿再到多孔铁铬铁矿，Ga、Sc的含量逐渐减少（图7g、h，图8c），它们可能是在变质蚀变过程中进入了绿泥石晶格，这些元素在硅酸盐矿物中的扩散系数很低（Scowen et al., 1991），但其具有与Al相似的地球化学行为，可以类质同象或层间吸附等方式进入绿泥石（Dare, 2009; Yu et al., 2019）。从原生铬尖晶石到多孔铬铁矿再到多孔铁铬铁矿，Ni含量先降低再升高（图7d）。Ni在橄榄石中为高度相容元素，含量较高，在流体作用过程中，橄榄石与铬铁矿反应形成绿泥石，随着反应的进行，橄榄石和铬铁矿中的Ni重新分配到硫化物/砷化物中，从而在粒间形成大颗粒的镍黄铁矿等（Righter et al., 2006; Wijbrans et al., 2015）。相对于尖晶石相，Ni在富磁铁矿相中具有更好的相容性（Kd尖晶石/磁铁矿＜0.6）；因此，在蚀变作用后期，硅酸盐矿物蚀变出来的Ni更易进入到相对于铬铁矿更富Fe3+的铁铬铁矿中（Bliss et al., 1975; Colás et al., 2016; Yu et al., 2019）。在蚀变过程中，除Fe2+进入到铬铁矿中，还有少量的Fe3+也会进入到铬铁矿的八面体点位；V和Ti会伴随Fe3+进入到铁铬铁矿晶格中并占据八面体位置，从而导致多孔铁铬铁矿的V和Ti含量有所增加（图7e、f；Righter et al., 2006）。
6.2 氧化流体作用下均质铁铬铁矿的形成及元素迁移当围岩纯橄岩和铬铁岩中的橄榄石被反应消耗殆尽，体系的f(O2)增加，向氧化环境方向转变（Allen et al., 2003; Bach et al., 2004; Alt et al., 2007）。氧逸度逐渐升高的氧化流体渗透进入富集Cr和Fe2+的次生多孔铁铬铁矿中，溶解孔洞中的绿泥石，并形成Fe3+含量高于Fe2+的无孔均质铁铬铁矿（Gervilla et al., 2012）。相较于其他3类铬铁矿，均质铁铬铁矿的结构和成分发生显著变化：孔洞消失；Cr2O3含量下降，Fe3+/(Fe2++Fe3+)比值显著增加且Fe3+＞Fe2+，但TFeO的含量增加。该过程的化学反应如下：
(Fe0.6Mg0.4)Cr2O4+Fe3O4+Fluid→(Fe0.8Mg0.2)CrFeO4（3）
即铁铬铁矿+磁铁矿+氧化流体→铬磁铁矿
由于氧化性流体带入Fe3+和Fe2+是以“渗入多孔铬铁矿的孔隙、溶解绿泥石消除孔隙结构”的方式进行，所以，这一反应更容易在铬铁矿颗粒的边缘和裂隙进行，而流体扩散至颗粒内部比较困难（Yu et al., 2019）。故而，本次在蚀变铬铁矿中并未见到单个的均质铁铬铁矿颗粒，仅发现其形成于多孔铁铬铁矿的边部。另外，图5a显示，氧化阶段形成的均质铁铬铁矿并没有达到形成铬磁铁矿所需的高Fe3+含量，蚀变过程只促进了多孔铁铬铁矿中磁铁矿成分的增加，表明氧化流体对铬铁矿的蚀变并不彻底。由图8c、d可知，相对于多孔铬铁矿，均质铁铬铁矿的微量元素配分模式发生显著变化，表明氧化流体渗入时改变了先前蚀变铬铁矿的地球化学指纹（Colas et al., 2014）。Ga、Sc含量的降低可能是进入到粒间绿泥石中（Dare, 2009; Liu et al., 2023）。由于较多的Fe3+进入晶体结构，引起了Fe2+和Fe3+的重新有序排列，进而导致了与Fe2+价态一致的Zn、Co和Mn等二价元素在均质铁铬铁矿中的重新分布。同时，由于Zn2+、Co2+和Mn2+无法取代晶体结构中的四面体位置，这些元素的含量因此有所降低（Gervilla et al., 2012; Banerjee et al., 2023）。
6.3 萨尔托海铬铁矿床变质作用在含水条件下，蛇绿岩地幔橄榄岩中的铬铁矿往往容易受到变质作用的影响（Merlini et al., 2009; Karipi et al., 2007; González-Jiménez et al., 2009; Gervilla et al., 2012; Roy et al., 2023; Banerjee et al., 2023）。蚀变铬铁矿的成分变化（特别是其Mg#值）主要受变质程度的控制，绿片岩相变质条件下蚀变铬铁矿Mg#值一般为30~70，而角闪岩相变质条件下蚀变铬铁矿Mg#值＜35（Barnes, 2000）。萨尔托海多孔铬铁矿的Mg#=68.80~71.36，大致指示绿片岩相变质范围，多孔铁铬铁矿与均质铁铬铁矿的Mg#分别为30.54~38.81和24.49~28.17，显示出角闪岩相变质的成分特征。此外，不同于低变质程度的多孔铬铁矿，多孔铁铬铁矿和均质铁铬铁矿的Cr#值（分别为81.45~91.74和95.71~97.32）和Fe3+/(Fe2++Fe3+)值（分别为0.37~0.45和0.47~0.53）均较高，亦表现出经历角闪岩相变质的铬铁矿成分特征（Barnes, 2000; Roy et al., 2022）。在角闪岩相变质范围内，铬铁矿颗粒通常被磁铁矿广泛替换（Yu et al., 2019）。从多孔铬铁矿到多孔铁铬铁矿和均质铁铬铁矿，成分上表现出逐渐向磁铁矿过渡的趋势（图5a），也说明了铬铁矿历经了角闪岩相变质(Yu et al., 2019)。
多孔铁铬铁矿的微量元素蛛网图明显不同于原生铬尖晶石和多孔铬铁矿（图8a~c），表明变质条件发生显著变化。多孔铁铬铁矿明显的“M型”“Zn-Co-Mn”正异常（图8c），以及与绿泥石结晶相伴随的阳离子交换导致的Ga和Sc的强烈亏损（图8c），证明了角闪岩相变质过程的存在（Colas et al., 2014）。从原生铬尖晶石到多孔铬铁矿，以及从多孔铁铬铁矿到均质铁铬铁矿，Ga与（Zn+Co+Mn）呈现出两段斜率不同的相关关系（图9），亦表明铬铁矿经历了变质相的改变（Colas et al., 2014）。蛇纹石-绿泥石-菱镁矿-绿帘石的特征矿物组合也证明岩石经历过绿片岩-角闪岩相变质作用（图3b、f）。
铬铁矿-磁铁矿对的三价离子（Cr-Al-Fe3+）成分可以有效指示铬铁矿的变质程度。铬铁矿和磁铁矿与Fo=90的橄榄石平衡时的Cr-Al-Fe3+三元图（Sack et al., 1991）明确了尖晶石的稳定范围，以及不同变质相尖晶石的成分分布特征；该成分场记录了尖晶石成分随变质程度的变化而变化（Evans et al., 1975; Suita et al., 1996; Barnes et al., 2001）。铬铁矿和磁铁矿端元在600℃存在完全固溶体，600℃以下混溶空间迅速扩大（图10b）。在本研究中，由于蚀变的铬铁矿颗粒基本与Fo=90的橄榄石平衡（图10a）；因此，蚀变铬铁矿颗粒均位于这个混溶间隙内。由Cr-Al-Fe3+三元图（图10b）可知，蚀变铬铁矿的变质温度大致由500℃演化到550℃，位于由绿片岩相过渡到角闪岩相变质温度范围内。上述铬铁矿蚀变过程中的主微量元素含量及温度变化一同支持了萨尔托海铬铁矿经历了由绿片岩相到角闪岩相的进变质过程（图11）。
7结 论本次研究共识别出结构和化学成分不同的铬铁矿有4类，分别为：①原生铬尖晶石；②多孔铬铁矿；③多孔铁铬铁矿；④均质铁铬铁矿。
铬铁矿的结构和成分变化规律表明，萨尔托海铬铁矿历经了两阶段的后期流体交代和变质改造作用：第一阶段，在绿片岩相低硅还原流体的作用下，原生铬尖晶石蚀变形成多孔铬铁矿；随蚀变进一步进行，在角闪岩相下，多孔铬铁矿与橄榄石在高硅还原流体作用下，形成具Zn-Co-Mn的“M”型正异常和Ga、Sc的强烈亏损特征的多孔铁铬铁矿，Cr、Al、Fe3+成分表明2种变质条件的温度范围为500~550℃。第二阶段，在氧化流体作用下，多孔铁铬铁矿的孔隙消失，形成富Fe3+均质铁铬铁矿，且氧化流体完全改变了先前微量元素的地球化学指纹，导致Zn、Mn、Ga和Sc等元素含量的降低。
致谢感谢中国科学院地质与地球物理研究所的原江燕和许蕾老师、武汉上谱分析科技有限责任公司在测试分析过程中提供了指导和帮助！感谢课题组成员在野外工作和论文编写阶段过程中给予的指导和帮助！衷心感谢匿名审稿人耐心细致的审阅提供了许多宝贵的修改意见与建议！
表1萨尔托海不同结构类型铬铁矿主量元素成分表（w(B)/%）Table 1Major composition of different types of chromite in the Sartohay (w(B)/%)样品号
类型
SiO2
TiO2
Al2O3
Cr2O3
FeO
MnO
MgO
NiO
CaO
Na2O
ZnO
V2O3
总和
Fe3+
Fe2+
Mg#
Cr#
Fe3+/(Cr+
Al+Fe3+)
Fe3+/
(Fe3++Fe2+)
22SE-25
原生铬尖晶石
0.01
0.19
28.19
40.05
13.42
0.24
16.36
0.24
0
0
0.03
0.12
98.85
0.06
0.27
72.89
48.80
0.03
0.19
22SE-25
原生铬尖晶石
0.01
0.26
28.30
39.95
14.02
0.18
16.00
0.20
0
0.02
0.11
0.14
99.19
0.06
0.29
71.21
48.64
0.03
0.18
22SE-25
原生铬尖晶石
0
0.23
28.52
39.51
13.74
0.23
16.16
0.27
0
0.05
0
0.09
98.8
0.07
0.27
72.31
48.17
0.03
0.20
22SE-25
原生铬尖晶石
0.03
0.22
27.96
40.15
13.69
0.21
16.26
0.20
0
0.01
0.13
0.09
98.95
0.07
0.27
72.47
49.07
0.03
0.20
22SE-25
原生铬尖晶石
0
0.23
28.45
39.71
13.41
0.19
16.01
0.20
0.02
0
0.11
0.18
98.51
0.05
0.28
71.60
48.35
0.03
0.16
22SE-25
原生铬尖晶石
0.04
0.16
28.31
39.10
13.88
0.17
16.34
0.29
0.03
0.01
0.02
0.20
98.55
0.08
0.27
73.00
48.09
0.04
0.22
22SE-25
原生铬尖晶石
0.07
0.25
28.11
39.56
13.36
0.20
16.07
0.30
0.01
0
0.01
0.17
98.11
0.06
0.28
71.97
48.56
0.03
0.17
SE26-42
原生铬尖晶石
0.02
0.20
27.23
41.02
13.91
0.17
15.89
0.20
0
0.03
0.09
0.18
98.94
0.06
0.28
71.32
50.26
0.03
0.18
SE26-42
原生铬尖晶石
0
0.16
27.70
40.83
13.77
0.22
15.84
0.13
0
0
0.03
0.17
98.85
0.05
0.29
70.79
49.72
0.03
0.15
SE26-42
原生铬尖晶石
0.08
0.23
27.18
40.57
14.34
0.24
15.56
0.20
0
0
0.15
0.24
98.79
0.06
0.30
69.88
50.03
0.03
0.17
SE26-42
原生铬尖晶石
0.02
0.24
27.31
40.98
14.13
0.18
16.06
0.15
0.01
0.07
0.07
0.16
99.38
0.07
0.28
71.86
50.16
0.04
0.21
SE26-42
原生铬尖晶石
0.05
0.25
27.28
41.25
14.05
0.27
15.78
0.06
0.01
0
0
0.15
99.15
0.05
0.30
70.18
50.35
0.03
0.15
SE26-42
原生铬尖晶石
0
0.25
27.75
40.71
13.51
0.22
15.79
0.19
0
0
0.19
0.19
98.80
0.05
0.29
70.83
49.59
0.02
0.14
22SE-24
原生铬尖晶石
0
0.21
27.54
40.82
14.67
0.27
15.83
0.19
0
0
0.03
0.11
99.66
0.07
0.29
70.41
49.86
0.04
0.19
22SE-24
原生铬尖晶石
0.04
0.17
27.27
40.66
14.64
0.23
15.35
0.20
0.04
0
0
0.12
98.72
0.06
0.31
69.04
50.01
0.03
0.16
22SE-24
原生铬尖晶石
0.10
0.21
26.47
40.64
15.01
0.22
15.37
0.26
0.18
0
0.03
0.16
98.64
0.08
0.30
69.59
50.74
0.04
0.20
22SE-24
原生铬尖晶石
0.02
0.28
26.98
41.20
14.47
0.24
15.43
0.11
0.05
0.02
0
0.08
98.90
0.06
0.31
69.29
50.60
0.03
0.16
22SE-24
原生铬尖晶石
0.06
0.19
27.67
40.73
14.14
0.23
15.30
0.18
0
0.02
0
0.15
98.67
0.04
0.31
68.76
49.68
0.02
0.12
22SE-24
原生铬尖晶石
0.01
0.23
28.05
41.01
14.11
0.24
15.52
0.17
0.01
0.01
0.01
0.14
99.52
0.04
0.31
69.12
49.51
0.02
0.12
22SE-24
原生铬尖晶石
0.02
0.18
27.77
40.28
14.63
0.25
15.31
0.22
0.04
0.01
0.07
0.19
98.95
0.06
0.31
68.88
49.32
0.03
0.16
22SE-24
原生铬尖晶石
0
0.16
27.70
40.09
14.37
0.25
15.47
0.16
0.01
0
0
0.16
98.38
0.06
0.30
69.66
49.26
0.03
0.16
22SE-24
原生铬尖晶石
0
0.22
27.00
40.32
14.82
0.25
15.38
0.23
0
0
0.21
0.19
98.60
0.07
0.30
69.65
50.05
0.04
0.19
22SE-24
原生铬尖晶石
0
0.18
27.35
41.11
14.54
0.19
15.46
0.18
0
0.01
0.05
0.16
99.21
0.06
0.30
69.27
50.21
0.03
0.16
22SE-24
原生铬尖晶石
0
0.24
27.37
40.77
14.64
0.26
15.32
0.18
0
0.01
0.01
0.18
98.97
0.06
0.31
68.80
49.98
0.03
0.15
注：比值单位为1。续表1-1Continued Table1-1样品号
类型
SiO2
TiO2
Al2O3
Cr2O3
FeO
MnO
MgO
NiO
CaO
Na2O
ZnO
V2O3
总和
Fe3+
Fe2+
Mg#
Cr#
Fe3+/(Cr+
Al+Fe3+)
Fe3+/
(Fe3++Fe2+)
22SE-243
原生铬尖晶石
0.07
0.16
26.97
40.56
14.35
0.25
15.46
0.29
0.01
0.02
0.03
0.14
98.29
0.07
0.30
70.08
50.22
0.03
0.18
22SE-20
原生铬尖晶石
0
0.28
28.66
40.20
13.97
0.19
15.94
0.13
0
0
0.03
0.15
99.55
0.05
0.30
70.28
48.48
0.02
0.14
22SE-20
原生铬尖晶石
0.01
0.18
28.68
40.28
13.69
0.27
16.15
0.12
0
0
0.04
0.19
99.59
0.05
0.28
71.36
48.51
0.03
0.16
22SE-20
原生铬尖晶石
0.03
0.19
29.15
39.17
14.04
0.20
15.99
0.17
0
0
0.16
0.11
99.20
0.06
0.29
70.92
47.41
0.03
0.17
22SE-13
原生铬尖晶石
0.04
0.28
27.12
41.07
13.98
0.23
15.94
0.20
0.02
0
0
0.16
99.02
0.06
0.29
71.09
50.40
0.03
0.17
22SE-13
原生铬尖晶石
0.01
0.17
27.64
40.80
14.56
0.23
15.81
0.15
0.03
0
0.15
0.16
99.70
0.07
0.29
70.46
49.76
0.03
0.19
22SE-24
多孔铬铁矿
0.04
0.37
9.00
57.05
24.04
0.42
7.95
0.11
0.04
0.02
0.01
0.20
99.23
0.09
0.59
40.41
80.97
0.05
0.13
22SE-24
多孔铬铁矿
0.08
0.21
10.94
54.88
23.82
0.51
7.99
0
0.04
0
0.10
0.25
98.82
0.08
0.59
40.53
77.10
0.04
0.12
22SE-24
多孔铬铁矿
0.01
0.36
10.54
55.36
23.32
0.35
8.74
0.04
0.06
0
0.16
0.22
99.16
0.10
0.56
43.92
77.89
0.05
0.15
22SE-24
多孔铬铁矿
0.25
0.26
10.57
55.91
22.68
0.40
9.10
0.10
0.06
0.04
0.12
0.17
99.64
0.09
0.54
45.44
78.02
0.05
0.14
22SE-24
多孔铬铁矿
0.10
0.26
6.02
59.50
23.93
0.43
7.99
0.05
0.06
0
0.19
0.17
98.70
0.11
0.58
41.47
86.89
0.06
0.16
22SE-24
多孔铬铁矿
0.17
0.30
8.71
56.27
24.08
0.38
8.28
0.06
0.04
0
0.17
0.17
98.62
0.11
0.58
42.13
81.25
0.05
0.16
22SE-24
多孔铬铁矿
0.07
0.31
10
56.39
22.20
0.40
8.88
0.10
0.01
0
0.10
0.18
98.63
0.08
0.55
44.90
79.10
0.04
0.12
22SE-24
多孔铬铁矿
0.29
0.29
11.13
55.44
22.81
0.36
8.82
0.07
0.06
0
0.14
0.18
99.58
0.07
0.56
43.67
76.97
0.04
0.11
22SE-24
多孔铬铁矿
0.28
0.23
11.49
56.08
22.03
0.46
9.53
0.06
0.06
0
0.09
0.17
100.47
0.07
0.53
46.65
76.61
0.04
0.12
22SE-24
多孔铬铁矿
0.21
0.25
5.99
59.21
25.05
0.41
7.61
0.04
0.03
0
0.11
0.24
99.16
0.11
0.61
39.14
86.91
0.06
0.16
22SE-24
多孔铬铁矿
0.16
0.37
7.36
58.13
23.59
0.43
8.05
0.08
0.04
0.02
0.10
0.19
98.52
0.09
0.58
41.40
84.12
0.05
0.14
22SE-24
多孔铬铁矿
0.07
0.41
9.91
55.79
23.93
0.39
8.68
0.07
0.01
0
0.08
0.23
99.56
0.10
0.56
43.36
79.06
0.05
0.16
22SE-20
多孔铬铁矿
0.39
0.30
10.55
57.49
17.24
0.36
12.93
0.05
0.03
0
0.09
0.15
99.57
0.08
0.38
61.98
78.53
0.04
0.18
22SE-20
多孔铬铁矿
0.40
0.28
12.47
53.00
21.51
0.35
11.40
0.09
0.06
0
0.14
0.17
99.87
0.13
0.45
54.77
74.03
0.07
0.22
22SE-13
多孔铬铁矿
0.81
0.29
8.13
57.74
23.72
0.36
8.88
0.03
0.05
0.01
0.05
0.18
100.24
0.08
0.58
43.34
82.65
0.04
0.13
22SE-13
多孔铬铁矿
0.13
0.20
7.48
59.22
24.06
0.33
7.91
0.02
0.11
0.06
0.23
0.28
100.02
0.10
0.58
40.59
84.16
0.05
0.14
22SE-13
多孔铬铁矿
0.27
0.28
5.85
59.87
24.92
0.43
7.65
0.05
0.02
0
0.08
0.15
99.57
0.10
0.61
39.09
87.29
0.05
0.15
22SE-13
多孔铬铁矿
0.11
0.32
7.98
58.98
23.52
0.38
8.38
0
0.04
0.02
0.14
0.16
100.03
0.09
0.57
42.28
83.21
0.04
0.13
注：比值单位为1。续表1-2Continued Table1-2样品号
类型
SiO2
TiO2
Al2O3
Cr2O3
FeO
MnO
MgO
NiO
CaO
Na2O
ZnO
V2O3
总和
Fe3+
Fe2+
Mg#
Cr#
Fe3+/(Cr+
Al+Fe3+)
Fe3+/
(Fe3++Fe2+)
22SE-11
多孔铁铬铁矿
0.27
0.22
7.39
48.34
32.65
1.21
7.23
0.13
0.01
0
0.20
0.09
97.75
0.35
0.60
38.38
81.45
0.18
0.37
22SE-11
多孔铁铬铁矿
0
0.26
2.71
44.79
42.07
1.34
5.47
0.25
0.01
0
0.09
0.18
97.16
0.60
0.66
30.54
91.74
0.30
0.47
22SE-11
多孔铁铬铁矿
0.15
0.16
4.76
50.55
34.68
1.40
6.36
0.07
0.02
0.09
0.18
0.23
98.64
0.39
0.62
34.82
87.69
0.20
0.39
22SE-11
多孔铁铬铁矿
0.09
0.22
5.74
48.05
35.08
1.17
6.85
0.08
0
0.02
0.11
0.16
97.58
0.42
0.61
36.93
84.88
0.21
0.41
22SE-11
多孔铁铬铁矿
0.07
0.22
4.93
48.35
36.23
1.16
6.33
0.13
0.11
0.08
0.20
0.14
97.96
0.44
0.62
34.76
86.80
0.22
0.42
22SE-11
多孔铁铬铁矿
0.18
0.22
6.18
47.60
33.92
1.17
7.12
0.18
0.11
0.04
0.38
0.14
97.24
0.41
0.58
38.81
83.78
0.21
0.41
22SE-11
多孔铁铬铁矿
0.02
0.25
6.00
46.69
36.42
1.10
7.05
0.09
0
0.01
0.07
0.15
97.86
0.45
0.60
37.66
83.92
0.23
0.43
22SE-11
多孔铁铬铁矿
0.02
0.26
3.87
46.20
39.99
1.42
5.62
0.29
0.01
0
0.14
0.15
97.97
0.53
0.66
31.11
88.91
0.27
0.45
22SE-8
多孔铁铬铁矿
0.02
0.11
4.56
55.57
32.83
1.05
6.31
0.10
0.01
0.06
0.12
0.24
100.98
0.30
0.64
33.58
89.10
0.15
0.32
22SE-8
多孔铁铬铁矿
0.06
0.21
8.23
47.08
34.79
1.04
7.39
0.08
0.02
0
0.10
0.14
99.13
0.39
0.60
38.44
79.33
0.20
0.39
22SE-8
多孔铁铬铁矿
0.04
0.16
8.56
46.94
34.40
0.91
7.34
0.11
0.01
0
0.15
0.25
98.86
0.38
0.60
38.24
78.62
0.19
0.39
22SE-8
多孔铁铬铁矿
0.05
0.29
2.37
46.40
39.77
1.35
6.80
0.14
0.04
0
0.13
0.19
97.53
0.58
0.60
37.36
92.93
0.29
0.49
22SE-8
均质铁铬铁矿
0.05
0.22
0.76
41.13
49.02
1.14
5.07
0.38
0.02
0
0
0.21
98.00
0.78
0.69
28.17
97.32
0.39
0.53
22SE-8
均质铁铬铁矿
0.06
0.17
0.82
41.46
49.11
1.22
4.34
0.39
0.07
0.02
0.01
0.19
97.87
0.76
0.72
24.49
97.12
0.39
0.51
22SE-8
均质铁铬铁矿
0.12
0.12
1.26
43.15
45.09
1.15
5.36
0.32
0
0
0.13
0.12
96.81
0.69
0.67
30.11
95.84
0.35
0.51
22SE-8
均质铁铬铁矿
0.09
0.14
1.13
38.29
50.94
1.11
4.32
0.51
0
0.02
0.01
0.11
96.67
0.83
0.72
24.58
95.79
0.42
0.54
22SE-8
均质铁铬铁矿
0.07
0.19
1.38
46.04
42.64
1.33
4.91
0.21
0
0.01
0.20
0.19
97.17
0.60
0.69
27.77
95.71
0.30
0.47
注：比值单位为1。表2萨尔托海不同类型铬铁矿粒间绿泥石主量成分（w(B)/%）Table 2Major composition of chlorite in different texture of chromite in the Sartohay (w(B)/%)点位
类型
SiO2
TiO2
Al2O3
Cr2O3
FeO
MnO
NiO
MgO
CaO
Na2O
K2O
V2O3
ZnO
总和
22SE-25
原生铬尖晶石
28.00
0
23.68
1.70
0.91
0
0.13
31.49
0
0.05
0
0
0
85.96
22SE-25
原生铬尖晶石
27.26
0
24.13
1.63
0.98
0.06
0.08
30.98
0.02
0.05
0.01
0.02
0.11
85.33
22SE-25
原生铬尖晶石
28.68
0
22.25
1.37
0.74
0.02
0.09
31.54
0
0.04
0.01
0.01
0.07
84.82
22SE-25
原生铬尖晶石
28.43
0
23.92
0.98
0.76
0.05
0.15
30.75
0.03
0.10
0.06
0.03
0.06
85.32
22SE-25
原生铬尖晶石
28.82
0.03
23.11
0.95
0.79
0.01
0.05
31.61
0
0.05
0.02
0.04
0
85.48
22SE-24
多孔铬铁矿
29.09
0
21.45
1.50
1.16
0.02
0.10
32.46
0
0.02
0.03
0.04
0.14
86.01
22SE-24
多孔铬铁矿
30.33
0
20.50
0.13
0.72
0.01
0.05
33.09
0.04
0.05
0.02
0
0
84.94
22SE-24
多孔铬铁矿
22.51
0
18.94
0.31
1.04
0
0.09
42.07
0.04
0.04
0.03
0.01
0
85.08
22SE-24
多孔铬铁矿
30.53
0.04
19.03
0.02
0.70
0.02
0.42
33.19
0.06
0.07
0.03
0.02
0.14
84.27
22SE-24
多孔铬铁矿
30.59
0
19.54
0.11
0.88
0
0.18
32.93
0
0
0.05
0
0
84.28
22SE-20
多孔铬铁矿
27.77
0.03
20.82
0.25
0.93
0
0.03
34.65
0
0.02
0
0
0.05
84.55
22SE-20
多孔铬铁矿
30.86
0
20.74
0.08
0.70
0.01
0.12
32.59
0
0.05
0.03
0.08
0
85.26
22SE-20
多孔铬铁矿
31.53
0
20.44
0
0.64
0
0.11
33.00
0.03
0.02
0
0.02
0.01
85.80
22SE-13
多孔铬铁矿
29.66
0.02
22.67
1.10
0.80
0
0.05
31.57
0
0
0.02
0.07
0.01
85.97
22SE-13
多孔铬铁矿
29.38
0
21.06
0.30
0.85
0.03
0.08
32.47
0.03
0
0.03
0.05
0.04
84.32
22SE-11
多孔铁铬铁矿
32.83
0.09
15.59
1.07
1.00
0.02
0.09
34.19
0
0.06
0.01
0
0.05
85.00
22SE-11
多孔铁铬铁矿
31.03
0
18.01
1.34
1.30
0.02
0.09
32.86
0
0
0.01
0.01
0.04
84.71
22SE-11
多孔铁铬铁矿
32.68
0
16.37
0.16
1.46
0.06
0.09
34.16
0.01
0.04
0
0.02
0.07
85.12
22SE-11
多孔铁铬铁矿
32.45
0
16.44
0.04
1.41
0.01
0.07
34.24
0.02
0.04
0
0
0
84.72
22SE-11
多孔铁铬铁矿
32.46
0.04
16.76
1.66
1.40
0
0.12
33.30
0
0.05
0.05
0
0.04
85.88
22SE-8
多孔-均质铁铬铁矿
31.79
0
18.05
0.11
0.86
0
0.04
33.45
0
0.01
0.01
0.02
0
84.34
22SE-8
多孔-均质铁铬铁矿
33.00
0
16.27
0.15
1.48
0.03
0.13
34.17
0
0.06
0
0.05
0
85.34
22SE-8
多孔-均质铁铬铁矿
32.78
0
16.20
0.06
1.48
0.03
0.08
34.32
0
0.03
0.01
0.03
0.07
85.09
22SE-8
多孔-均质铁铬铁矿
33.07
0.03
15.47
0.20
1.25
0.02
0.01
34.35
0
0.07
0.04
0
0.01
84.52
表3萨尔托海不同结构类型铬铁矿微量元素成分（w(B)/10-6）Table 3 Trace element composition of different types of chromite in the Sartohay(w(B)/10-6)点位
类型
Sc
Ti
V
Mn
Co
Ni
Zn
Ga
CHR-1
原生铬尖晶石
3.95
1153.27
822.69
832.75
183.21
1420.34
423.86
46.80
CHR-2
原生铬尖晶石
4.45
1210.27
784.61
794.26
163.94
1368.20
349.02
41.44
CHR-3
原生铬尖晶石
5.76
1320.70
910.36
921.04
188.64
1354.24
375.10
50.81
CHR-4
原生铬尖晶石
3.67
1278.88
885.52
827.46
192.24
1326.95
376.71
45.18
CHR-5
原生铬尖晶石
4.55
1549.66
882.49
885.84
176.77
1545.09
408.34
47.97
CHR-6
原生铬尖晶石
3.18
1485.88
893.09
848.34
179.78
1426.19
397.48
44.03
CHR-7
原生铬尖晶石
4.98
1221.36
909.88
881.04
198.40
1418.17
375.39
42.90
CHR-8
原生铬尖晶石
3.44
1227.65
930.20
906.68
177.08
1390.87
360.83
40.86
CHR-9
原生铬尖晶石
3.43
780.28
939.34
898.67
203.86
1270.31
405.45
44.04
CHR-10
原生铬尖晶石
3.80
909.02
943.61
942.97
194.21
1362.10
403.93
44.47
CHR-11
原生铬尖晶石
4.99
1201.83
909.73
935.41
191.04
1406.79
346.85
41.47
CHR-12
原生铬尖晶石
4.99
1352.37
913.92
886.63
179.17
1416.07
378.59
44.83
CHR-13
原生铬尖晶石
<2.19
1151.36
853.52
995.16
223.57
1215.75
456.23
46.23
CHR-15
原生铬尖晶石
3.09
1201.80
829.64
956.35
213.63
1168.41
424.46
45.36
CHR-17
原生铬尖晶石
<2.35
1226.36
856.90
937.76
206.60
1229.28
420.97
47.89
CHR-19
原生铬尖晶石
3.44
1262.45
848.95
962.63
207.50
1168.87
407.49
43.17
CHR-21
原生铬尖晶石
2.74
1211.99
856.29
955.82
208.11
1261.45
377.31
43.32
CHR-23
原生铬尖晶石
3.33
1222.50
889.77
973.09
217.83
1317.07
398.54
47.41
CHR-25
原生铬尖晶石
3.31
1205.18
905.22
1009.95
215.66
1320.39
402.64
42.97
CHR-27
原生铬尖晶石
<3.41
1242.34
893.65
1026.67
231.36
1271.11
409.89
58.27
CHR-29
原生铬尖晶石
<2.11
1231.54
858.78
969.56
197.15
1201.68
410.30
46.44
CHR-31
原生铬尖晶石
<2.60
1152.33
881.53
972.18
206.77
1080.30
417.07
48.43
CHR-33
原生铬尖晶石
2.14
1130.44
899.27
949.94
200.42
1206.83
395.45
53.92
CHR-37
原生铬尖晶石
3.35
1145.10
815.51
920.39
203.26
1246.55
374.66
43.52
CHR-14
多孔铬铁矿
2.16
1092.51
811.13
1397.36
263.07
506.56
545.46
36.05
CHR-16
多孔铬铁矿
<2.09
1155.64
872.41
1449.31
288.54
410.07
536.43
44.46
CHR-18
多孔铬铁矿
1.83
1146.70
829.91
1429.16
264.62
471.44
577.19
43.24
CHR-20
多孔铬铁矿
1.85
1073.45
825.85
1404.38
266.24
1037.73
562.68
43.07
CHR-22
多孔铬铁矿
2.12
1235.16
884.19
1542.79
290.43
505.48
568.11
40.75
CHR-24
多孔铬铁矿
1.09
1017.09
750.82
1319.51
260.69
490.32
498.39
34.85
CHR-26
多孔铬铁矿
3.04
1195.40
930.23
1547.87
306.25
504.71
576.92
41.25
CHR-28
多孔铬铁矿
2.81
1280.21
969.27
1585.79
309.29
564.41
638.84
43.21
CHR-30
多孔铬铁矿
2.81
1069.19
785.56
1266.13
248.17
314.73
472.32
33.85
CHR-32
多孔铬铁矿
2.38
1141.69
882.52
1347.70
282.13
331.07
548.70
48.04
CHR-34
多孔铬铁矿
3.46
757.65
632.87
834.11
187.23
1333.83
349.40
34.04
CHR-36
多孔铬铁矿
5.84
856.08
739.62
1056.26
233.34
322.01
393.95
36.01
CHR-38
多孔铬铁矿
<2.01
767.36
563.13
881.66
171.39
297.29
289.53
28.02
CHR-39
多孔铬铁矿
<0.93
482.24
353.57
492.76
104.64
367.37
207.61
18.40
CHR-40
多孔铬铁矿
<1.20
754.51
583.42
837.98
164.90
297.12
335.25
25.11
CHR-41
多孔铬铁矿
1.06
536.56
402.66
570.00
114.85
384.82
225.53
18.38
续表3Continued Table3点位
类型
Sc
Ti
V
Mn
Co
Ni
Zn
Ga
CHR-42
多孔铬铁矿
1.96
891.97
674.29
1156.76
220.61
424.50
398.02
30.11
CHR-43
多孔铁铬铁矿
<2.15
1218.94
944.83
6692.68
489.57
1992.87
1697.16
13.02
CHR-44
多孔铁铬铁矿
2.15
1155.39
903.80
6834.22
507.66
2101.04
1661.41
11.03
CHR-45
多孔铁铬铁矿
<2.99
1283.31
1042.69
7102.77
426.53
1582.28
1776.13
14.48
CHR-46
多孔铁铬铁矿
2.55
1212.36
883.33
5825.82
338.31
2140.52
1457.16
15.43
CHR-47
多孔铁铬铁矿
<2.23
1389.03
1125.02
7132.07
525.53
1722.34
1826.67
20.53
CHR-48
多孔铁铬铁矿
2.30
1196.63
980.03
8249.84
869.00
2403.87
1717.40
14.44
CHR-49
多孔铁铬铁矿
<1.82
1161.07
1084.49
5867.35
386.64
1014.96
1142.85
14.66
CHR-50
多孔铁铬铁矿
<2.65
958.25
1034.83
6147.34
357.13
1244.56
1109.78
8.98
CHR-51
多孔铁铬铁矿
<1.41
1033.57
1070.98
6284.82
383.54
1126.41
1052.06
7.91
CHR-52
多孔铁铬铁矿
<1.52
743.42
838.94
5166.69
325.11
1162.27
965.88
6.12
CHR-53
多孔铁铬铁矿
1.94
1257.80
1195.64
7176.97
462.38
1553.93
1312.91
13.73
CHR-55
均质铁铬铁矿
<0.50
388.45
434.24
3577.36
408.12
1207.40
549.20
3.98
CHR-56
均质铁铬铁矿
0.77
441.74
542.53
3991.49
504.52
2338.71
650.59
6.12
CHR-57
均质铁铬铁矿
1.17
577.04
646.79
4689.32
625.72
2703.01
706.59
7.25
CHR-58
均质铁铬铁矿
<0.226
113.41
133.87
968.48
133.65
543.86
158.00
1.85
CHR-59
均质铁铬铁矿
<1.66
668.66
744.67
5673.43
682.58
2591.46
895.03
6.34
CHR-60
均质铁铬铁矿
<1.28
718.13
816.68
6534.62
845.61
3076.03
1057.59
8.35
CHR-62
均质铁铬铁矿
<1.35
415.03
470.44
3460.04
493.44
1542.54
572.83
7.55
CHR-63
均质铁铬铁矿
<0.81
267.88
310.34
2255.79
320.44
1081.95
362.57
4.27
CHR-64
均质铁铬铁矿
<1.19
559.37
632.80
4975.70
652.54
2604.24
685.11
4.86
图1中亚造山带构造格架图（a）和西准噶尔地区地质简图（b）（修改自Yang et al., 2013）
Fig. 1 Tectonic sketch of the Central Asian Orogenic Belt (a) and simplified geological map of the West Junggar region (b)(modified from Yang et al., 2013)
图2萨尔托海铬铁矿矿区地质简图（基于新疆地矿局第七地质队提供资料修改）
Fig. 2 Simplified geological map of Sartohay chromitites ore district (modified from data provided by the Seventh Geological Team, Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Exploration)
图3萨尔托海蛇纹岩（a~b，d~e）和滑石-碳酸盐岩的（c，f）手标本及偏光显微照片Srp—蛇纹石；Mgs—菱镁矿；Chr—铬铁矿；Tlc—滑石；Chl—绿泥石
图3萨尔托海蛇纹岩（a~b，d~e）和滑石-碳酸盐岩的（c，f）手标本及偏光显微照片Srp—蛇纹石；Mgs—菱镁矿；Chr—铬铁矿；Tlc—滑石；Chl—绿泥石
Fig. 3 Photo and photomicrograph showing the serpentinite (a~b, d~e) and carbonate-talc schists (e, f) of the Sartohay ophioliteSrp— Serpentine; Mgs—Magnesite; Chr—Chromite; Tlc—Talc; Chl—Chlorite
图4萨尔托海不同结构类型铬铁矿手标本及BSE照片a.块状铬铁矿；b.原生铬尖晶石；c.稠密浸染状铬铁矿；d.原生铬尖晶石核部及多孔铬铁矿边部；e.浸染状铬铁矿；f.多孔铁铬铁矿；g.稀疏浸染状铬铁矿；h.多孔铁铬铁矿核部及均质铬铁矿边部
Fig. 4 The photos and backscattered images of different texture types of chromite in the Sartohaya. Massive chromitite; b. Primary Cr-spinel grains; c. Dense disseminated chromitite; d. The grains exhibit a core of primary Cr-spinel and rims of porous chromite; e. Disseminated chromitite; f. Porous porous chromite grains; g. Sparsely disseminated chromitite; h. The grains exhibit a core ofporous ferrous chromite and rims of porous chromite homogeneous porous chromite
图5萨尔托海各结构类型铬铁矿成分变化 a. Al-Cr-Fe3+三角图解（据Stevens, 1944；Evans et al., 1975）；b. Mg/（Mg+Fe2+）vs. Fe3+/（Fe3++Fe2+）；c. Mg/（Mg+Fe2+）vs.w(NiO)；d. Mg/（Mg+Fe2+）vs.w(MnO)；e. Mg/（Mg+Fe2+）vs.w(Cr2O3)
Fig. 5 Compositional variations of different texture types of chromite in the Sartohaya. Al-Cr-Fe3+-based diagram (after Stevens, 1944; Evans et al., 1975); b. Mg/(Mg+Fe2+) vs. Fe3+/(Fe3++Fe2+); c. Mg/(Mg+Fe2+) vs.w(NiO);d. Mg/(Mg+Fe2+) vs.w(MnO); e. Mg/(Mg+Fe2+) vs.w(Cr2O3)
图6不同结构类型铬铁矿粒间绿泥石分类图（改自Hey, 1954）
Fig. 6 Classification diagram of chlorite in different texture of chromite (modified from Hey, 1954)
图7萨尔托海不同类型铬铁矿微量元素成分变化a. Cr#vs.w(Zn)；b. Cr#vs.w(Co)；c. Cr#vs.w(Mn)；d. Cr#vs.w(Ni)；e. Cr#vs.w(V)；f. Cr#vs.w(Ti)；g. Cr#vs.w(Ga)；h. Cr#vs.w(Sc)
Fig. 7 Trace element variations in chromite of different types of chromite from the Sartohay a. Cr#vs.w(Zn); b. Cr#vs.w(Co); c. Cr#vs.w(Mn); d. Cr#vs.w(Ni); e. Cr#vs.w(V)；f. Cr#vs.w(Ti); g. Cr#vs.w(Ga); h. Cr#vs.w(Sc)
图8萨尔托海各结构类型铬铁矿主微量元素蛛网图（分析成分标准化为MORB中铬铁矿成分，据Pagé et al., 2009）
Fig. 8 Spider diagram showing the major and trace elements of the different textures types of chromite from the studied Sartohay chromitites the analyzed compositions are normalized to the composition of chromite from MORB, after Pagé et al., 2009)
图9萨尔托海不同结构类型铬铁矿的Ga vs. (Zn+Co+Mn)图解
Fig. 9 Compositional variations of Ga vs. (Zn+Co+Mn) for the different types of chromite from the Sartohay
图10萨尔托海不同结构类型铬铁矿的Cr#vs. Mg#图解（a，据Kapsiotis, 2014）和Cr-Al-Fe3+图解（b，据Sack et al., 1991）
Fig. 10 Cr#vs. Mg#of different texture types of chromite in the Sartohay (a, after Kapsiotis, 2014); Al-Cr-Fe3+-based diagram(b, after Sack et al., 1991)
图11萨尔托海铬铁矿变质演化过程中两阶段蚀变过程的铬铁矿微观结构和化学（主量及微量元素）变化图解
Fig. 11 Diagrams illustrating the microstructural and chemical (major and trace elements) changes of chromite during the two-stage alteration processes in the metamorphic evolution of chromitites from the Sartohay
-
参考文献
摘要
新疆萨尔托海铬铁矿矿床经历了强烈后期热液蚀变作用，发育4类铬铁矿：① 原生铬尖晶石；② 多孔铬铁矿；③ 多孔铁铬铁矿；④ 均质铁铬铁矿。原生铬尖晶石结构均一，属高铝铬尖晶石。多孔铬铁矿呈交代边包裹原生铬尖晶石，具有较原生铬尖晶石明显更高的Cr#值和更低的Mg#值。多孔铁铬铁矿呈单一颗粒，比多孔铬铁矿具有更高的Cr#值和更低的Mg#值，且Fe2+含量明显增加。均质铁铬铁矿以增生边形式出现，其Fe3+含量最高。在MORB铬铁矿标准化蛛网图中，原生铬尖晶石的微量元素配分模式呈无明显异常的“平坦”型；而多孔铬铁矿表现出明显的Ni、Sc亏损和轻微的Zn、Co、Mn富集；多孔铁铬铁矿和均质铁铬铁矿则强烈富集Zn、Co、Mn、Ni而亏损Ga、Sc。结构和成分的变化特征表明，原生铬尖晶石经历了两阶段流体交代作用。第一阶段，原生铬尖晶石和橄榄石在低硅还原流体作用下反应形成多孔铬铁矿；随后，在高硅还原流体作用下，多孔铬铁矿与橄榄石反应形成多孔铁铬铁矿；第二阶段，多孔铁铬铁矿与富Fe3+的氧化性流体在角闪岩相下反应形成均质铁铬铁矿。
Abstract
The Sartohay chromite deposit in Xinjiang underwent intense late-stage hydrothermal alteration, resulting in the formation of four types of chromite:① Primary Cr-spinel;② Porous chromite;③ Porous ferrous chromite;④ Homogeneous ferrous chromite. The primary Cr-spinel shows a uniform texture, compositionally belonging to high-Al Cr-spinel. The porous chromite occurs as the irregular metasomatic rims that enclosed the primary Cr-spinel, having significantly increased Cr# and decreased Mg# values. The porous ferrous chromite appears as single grains, having higher Cr# values, lower Mg# values, and much higher Fe2+ contents than the porous chromite. Homogeneous ferrous chromite, which has the highest Fe3+ contents, typically appears as overgrown rims. In the MORB chromite normalized spider diagram, the trace element patterns of the primary chromite spinel are generally "flat" with no significant anomalies, while the porous chromite shows obvious depletion of Ni and Sc and slight enrichment of Zn, Co, and Mn. The porous ferrous chromite and homogeneous ferrous chromite are strongly enriched in Zn, Co, Mn and Ni, and depleted in Ga and Sc. These textural and compositional features suggest that the primary Cr-spinel has undergone a two-stage fluid-mediated alteration process. In the first stage, the primary Cr-spinel and olivine interact with reducing low-silica fluids to form porous chromite. Subsequently, porous chromite reacted with olivine to produce porous ferrous chromite in the presence of a high-silica-reducing fluid. During the second stage, the porous ferrous chromite interacted with ferrous oxidized fluids to form homogeneous ferrous chromite under amphibolite facies condition.
