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第16卷 第4期 2004年12月 北 京 地 质 BEIJ ING GEOLOGY Vol116 No14 December. 2004 橄榄岩与榴辉岩中的一种金属合金 张仲明 杨经绥 白文吉 陈方远 戎 合 国土资源部大陆动力学重点实验室,北京 100037 摘要对江苏东海橄榄岩与榴辉岩中部分矿物的初步测试分析,发现其中存在一种金属矿 物。其矿物结构与镍纹石近似。推测该矿物为具地幔特征的铁镁质残留物。 关键词铁铬镍合金;橄榄岩;榴辉岩 中图分类号 P578. 1 2 ; P588. 12 5 文献标识码 A 文章编号 100721903 2004 0420014216 收稿日期2004210215 本文由国土资源部重大基础项目MLR2001CCB00900 中国大陆科学钻探CCSD工程科学研究项目资助. 1 概述 鲁东2苏北地区沿荣城至连云港一带,分布着数以千计的规模不等的由榴辉岩2石榴二辉橄 榄岩相伴组成的混杂岩块。其中以东海岩块较大图1 ,它的西侧为大别2苏鲁超高压变质带及 郯2庐断裂带,围岩为太古代胶南群沭边组黑云母斜长片麻岩。岩块群走向与围岩大体协 调[1]。 榴辉岩的主要矿物有石榴子石 45 ～75 、 单斜辉石 20 ～50 、 金红石 5 ～20 , 图1 取样位置示意图 和微量矿物。除金刚石[2 ,7]、柯石英[3]、碳硅 石、 斜锆石和铁纹石外,又发现一种铁铬 镍[4]合金。石榴二辉橄榄岩中主要组成矿物 橄榄石 40 ～60 、斜方辉石20 、单斜 辉石5 、石榴子石15 、金云母 5 ～ 10 和微量自然金、自然铬、自然铁等单 质元素,也含有硅铁[5]及铁铬镍合金呈包 体形式赋存在黄铁矿中 图 2 。 图2 黄铁矿中包裹体二次电子图像 1.铁铬镍合金粒径2085μ m 2.黄铁矿 2 金属合金特征 2. 1 物理特征 该合金为钢灰色,圆粒状,强金属光泽,粒径0. 2mm,反光镜下显亮白2淡黄色, 无多色性,无内反射,未见节理和双晶。实测反射率波长λ为43. 29～56. 01 。选 择样品的平整面经电子扫描显示三组分分布均匀。 2. 2 化学特征 经电子探针分析该矿物的主要化学成分是铁、铬、镍,含量共占总量的99 左右,微 量元素锰、硅、铝、钛含量各占总量的0. 02～0. 49 表 1 。矿物平均化学式为Fe0. 71 Cr0. 20Ni0. 09,推测该化学式应为Fe7Cr2Ni。其中铬的含量较高16. 52～20. 09wt ,是 可与标准镍纹石矿物区别的主要元素。 表1 Fe7Cr2Ni合金电子探针分析结果wt 序号样号AlSiTiCrMnFeNi总量矿物分子式 1Dc2121///20. 09/70. 319. 1799. 57Fe0. 70Cr0. 21Ni0. 09 2Cp62721/0. 49/18. 27/71. 638. 7099. 09Fe0. 72Cr0. 19Ni0. 08 3Cp322240. 080. 290. 0316. 610. 2370. 9110. 3298. 47Fe0. 72Cr0. 18Ni0. 09 4Cp322240. 120. 290. 0216. 520. 3371. 7910. 2999. 36Fe0. 72Cr0. 18Ni0. 09 Dc2121样取自地表新鲜榴辉岩样品, 2～4号为蛇纹石化石榴二辉橄榄岩。分析单位 1 , 3 , 4号样由矿产资源所周剑 雄采用探针测试工作条件 JXA 8000R型电流210 - 8A 束斑直径0. 001 mm采用纯金属标样 Fe , Cr , Ni。2号 样由CCSD中国大陆科学钻探微区构造实验室陈方远采用牛津公司INCA能谱仪测试工作电压20kV ,工作距离 15mm ,束斑直径1μ m 。 2. 3 能谱分析 图3中谱线表明该矿物主要由Fe、Cr和Ni元素组成。 2. 4 XRD分析 对Dc2121进行的X2射线粉末衍射分析并与JCPDS 粉末衍射标准联合委员会卡片 对比表2 ,它相似于232029镍纹石[ γ 2 Fe , Ni ]结构,属等轴晶系。按实测粉末图 51第16卷 北 京 地 质 计算出晶胞参数为3. 5892≅,略小于卡片a 3. 596≅ , 空间群为Fm3m ,Z 4 ,化 学结构式 Fe0. 70Cr0. 21Ni0. 09。 3 讨论 3. 1 与已知矿物对比 XRD分析表明,存在于东海混杂岩块中的Fe7Cr2 Ni 自然合金 , 在结构上与镍纹石 相似,但有铬的新端员组分。与粉晶图谱上最接近的矿物是JCPDS23521489 , Chromium Cobalt Molybdenum Nikel Ni2Cr2Co2Mo ,但该人工合成物相不含铁。与自然界其它相似 矿物对比表3 ,在结构上与本样相同而在成分上则差别明显。因此,该自然合金应是与 [ γ 2 Fe , Ni ]组分不同的新变种矿物。 表3 本样粉晶数据与其它相似矿物相关数据比较 样品晶系晶胞参数粉晶数据晶体化学式物理性质 2. 074 100 球粒状钢灰色金属光泽 Dc2121等轴晶系a 3. 589≅1. 795 30Fe7Cr2NiDx 7. 92 Z 41. 269 10反射率中等 2. 08 100 球粒状钢灰色金属光泽 γ 2 Fe , Ni等轴晶系a 3. 596≅1. 80 80Fe2NiDx 8. 19 23 20297Z 41. 27 50 2. 07 100 条纹状,锡白色,强金属光泽 镍纹石等轴晶系3a 3. 592≅1. 78 5Fe2Ni比重 7. 8～8. 2 广西陨石Z 21. 26 7 Ni2Cr2Co2Mo2. 081 100 人工合金等轴晶系a 3. 608≅1. 806 25Ni2Cr2Co2MoDx 8. 155 Z 11. 275 18 标题中“本样”指Dc2121。 3摘自中国矿物志第1卷 2000和矿物X射线粉晶鉴定手册1978。 3. 2 形成环境分析 Fe7Cr2Ni合金寄主岩石2本区石榴石二辉橄榄岩,形成的温压范围为800～1371℃, 3. 5～4. 98 GPa ,其形成约在地幔100～150 km深部[1]。该金属合金与金刚石、自然金属 及多种合金等的共生特点和西藏罗布莎蛇绿岩带内铬铁矿矿体中的部分矿物组合近似[6], 它们具有地幔矿物特怔。 感谢国土资源部郑州矿产综合利用研究所李洪潮、郭保万、朱惠娟、田敏、张颖新等 在选矿实验中的友好合作,及本所张招崇和任留东等研究员对修改本稿给予的热情指导。 参考文献 [1]白文吉,周美付,胡旭峰,等. 1993.华北地块岩石圈构造演化与铁镁2超铁镁杂岩及矿化特征[M].北京地震 出版社. 41289. [2]杨经绥,许志琴,白文吉,等. 1999.苏鲁地区榴辉岩中发现金刚石[J ].地学前缘, 6 1 69. [3]索书田,杨启军,钟增球,等. 2003.含柯石英超高压榴辉岩的早期变形[J ].地质科技情报, 22 4 128. [4]张仲明,杨经绥,熊明,等. 2001.东海榴辉岩中发现未知Fe2Cr2Ni矿物[J ].岩石矿物学杂志, 20 1 101. 下转第28页 61张仲明,等橄榄岩与榴辉岩中的一种金属合金 第4期 等风化片麻岩,从而证实4. 0 m至5. 5 m为一孤石。由此可见,国家规范的强制性条文规 定的指标[122]是科学的,在很大程度上可避免孤石鉴别上的风险。 参考文献 [1]中华人民共和国建设部国家质量监督检验总局. 2002.岩土工程勘察规范GB5002122001 [M].北京中国建筑 工业出版社. [2]中华人民共和国建设部国家质量技术监督局. 1999.水利水电工程地质勘察规范 GB502872 99 [M].北京中 国计划出版社. Differentiation of Base rock, Ovum Gravel , and Boulder while Exploring to the Unit place of Diverse Ground SHEN Zhen1 Ll Cheng2wang1 SHEN Fei2 1. The geological engineering desighn research institute of Beijing , Beijing 101500 ; 2. Beijing zhenfei Decoration Engineering co. , Ltd , Beijing 100025 Abstract With a high requirement to differentiate base rack and ovum gravel in the unit place of diverse ground , comprehensive measures including basic sensational understanding , the state of exploring , and the feature of sample rock should be employed in distinguishing the char2 acter of rock sample and ect. , in order to improve the ratio of differentiation. Key words Exploring to the unit place of diverse ground , differentiation of base rock , ovum gravel , and boulder , the ratio of differentiation ; Discrimination of base rock and ovum gravel ; boulder while exploring in the unit place of many kinds of ground 上接第16页 [5]魏金生,郑子丽,陈思松. 1985.四方硅铁矿物的研究及其地质意义[J ].矿物学报, 5 2 1842186. [6]白文吉,周美付, P.T. Robinson ,等. 2000.西藏罗布莎豆荚状铬铁矿、金刚石及伴生矿物成因[M].北京地 震出版社. 51263. [7]陆永增. 1998.苏北超基性岩某些超高压变质特征[J ].江苏地质, 22 1 129. A metallic alloy from peridotite and eclogite ZHANG Zhong2ming YANGJing2sui BAI Wen2ji CHEN Fang2yuan RONG He Key Laboratory for Continental Dynamics , The Ministry of Land and Resources , Beijing 100037 Abstract Preliminary process and analyses of the peridotite and eclogite from Donghai , Jiangsu Province , show that there is a metallic alloy in these rocks. Their structure is similar to that of taenite. The occurrence of the alloy suggests that it is the mafic residue from the mantle materials. Key words Fe2Cr2Nialloy; peridotite ; eclogite 82沈振,等多相地貌单元场地勘察中基岩与卵砾石、孤石的鉴别 第4期