津巴布韦GreatDyke是世界上最大的层状镁铁质-超镁铁质侵入体之一，也是世界上铬和铂族元素（PGE）重要经济矿床的主要赋矿岩体之一。大量的研究主要集中在主矿体上的成因研究，但缺少对镁铁质与超镁铁质接触带中细脉铬铁矿的研究。
UniversityofNorthCarolinaatPembrok的ChaumbaandMusa（）在TheCanadianMineralogist期刊发表了“DifferentialcrustalrotationanditscontrolongiantoreclustersalongtheeasternmarginofTibet”（津巴布韦GreatDyke的Shurugwi副室Unki矿区镁铁质层序与超镁铁质层序接触部位铬铁矿细脉的地球化学特征）研究文章。该研究主要是比较在镁铁质和超镁铁质层序之间接触处发育的铬铁矿细脉中的铬铁矿成分与GreatDyke中其余铬铁矿层中的铬铁矿成分。进而评估哪种成因模型最适合解释所研究的铬铁矿细脉的成因。
地质背景简述
GreatDyke沿NNE方向延伸，穿过太古宙津巴布韦克拉通的花岗岩、片麻岩和绿岩带（图1a）。两个主要的腔室，北部和南部腔室（图1b）。GreatDyke是一个向斜构造，岩层向中轴向内倾斜。在深部，GreatDyke有一个类似堤坝的馈线，这被解释为在某些地方与深部岩浆室相连。GreatDyke各层的纵剖面缓缓地向每个舱室的中心倾斜，形成一个整体的船状结构。
根据岩石化学特征，GreatDyke在地层上细分为上部镁铁质层序和下部超镁铁质层序（图1c）。在Darwendale分室中，镁铁质层序的最大厚度为m，作为残余物保存在每个分室的中心（图1b），并已被广泛侵蚀。镁铁质层序和超镁铁质层序的上层可能已经延伸出GreatDyke的当前边缘数公里，这些横向延伸被认为已经被完全侵蚀。所有亚室中的超镁铁质层序分为以纯橄榄岩和方辉橄榄岩为主的下纯橄榄岩序列（m）和以方辉橄榄岩和斜方辉石为主的上辉石岩序列（m）（图1c）。
图1(a）太古代津巴布韦克拉通内GreatDyke位置的地图；(b）Satellite岩脉、主要断裂模式和与GreatDyke相关的断层、岩浆副室；(c）Unki矿区的地层剖面图
然而，在辉石岩序列中，旋回单元是从基底铬铁岩层（并非总是存在），经过纯橄榄岩、方辉橄榄岩和橄榄石斜方辉石岩层，到顶部发育良好的斜方辉石岩层（图1c），旋回单元被认为是由岩浆反复注入，然后分馏和分异形成的。在GreatDyke的所有三个腔室中，辉石岩序列的最顶部旋回单元1和2在地层学上相似。
铬铁矿出现在硅酸盐中的三种不同环境中：（1）在上覆镁铁质层序的辉长岩中，（2）在镁铁质和超镁铁质层序的辉长岩接触处，以及（3）在形成下伏超镁铁质层序的辉石和橄榄石晶体中。
Unki矿铬铁岩脉中与铬铁矿结晶有关的结构和成岩过程
图2a和b将GreatDyke中的铬铁矿、与津巴布韦太古宙克拉通绿岩带相关的铬铁矿以及某些选定层状镁铁质侵入体中的铬铁矿与本研究中的铬铁矿进行了比较。镁铁质和超镁铁质层序接触带铬铁矿的镁数[Mg#=·Mg2+/（Mg+Fe2+）]范围为37.8～46.4，而铬数[Cr#=·Cr3+/（Cr+Al3+）]范围为59.9～62.8；与所有GreatDyke样品相比，这些曲线都指向Mg#和Cr#的底端。
图2铬铁矿不同组分图解在图3a中，本次调查的铬铁矿化学不仅与GreatDyke其余部分的铬铁矿进行了比较，还与其他层状侵入体的铬铁矿以及不同构造环境的铬铁矿进行了比较。从该图可以看出，与各种构造环境中的大多数铬铁矿相比，接触带中的铬铁矿属于镁高度贫化的铬铁矿范围（图3a）。对于本研究中的样品，认为被程度很低地改造过，因为它们下降到了主要趋势的Al2O3浓度的低端（图3b）。因此，在冷却过程中，接触带铬铁矿细晶成分可能通过与截留液体的反应或通过与其他堆积和堆积后硅酸盐相的亚相线交换而略微改变。
图3根据Irvine（）和Bonaviaetal.（）的豆荚状和层状铬铁矿田的Cr#与Mg#值绘制的Unki矿接触带铬铁矿的成分；(b）Unki矿接触带铬铁矿样品三角分类图
接触带细脉铬铁矿成因模式
正辉石和斜辉石在镁铁质和超镁铁质层序之间的接触处显示出较低的Mn值（图4a）。注入新的岩浆脉冲后，锰不会分配到早期结晶的铬铁矿和辉石中，导致镁铁质-超镁铁质层序接触处的锰浓度较低（图4a）。图5显示了所调查岩石包中的平均Mg#。因此，铬和锰的行为被解释为与镁铁质-超镁铁质层序接触处新岩浆脉冲的分离结晶相一致。
（a）正辉石和斜辉石中Cr和Mn的平均浓度与穿过镁铁质和超镁铁质层序接触面的地层高度的关系图；(b）正辉石和斜辉石中Cr/Al与穿过镁铁质和超镁铁质层序接触面的地层高度的关系图
Prendergast和Wilson（）根据GreatDyke铬铁矿在旋回单元底部的位置，解释了GreatDyke中的铬铁矿层起源于岩浆脉冲多次补充到GreatDyke岩浆室。ChaumbaandMusa（）认为接触带铬铁矿细脉也有可能是由于从较深的副岩浆房将富含铬铁矿的基流引入下伏超镁铁质层序顶部的长石角闪二辉岩而形成的（图5）。Latypovetal.（）提出的铬铁矿饱和熔体可以通过岩浆上升期间的减压形成模型。这种补充GreatDyke岩浆室的大量铬铁矿饱和熔体不太可能是接触带铬铁矿细脉的成因（由于其厚度的可变性）（Latypovetal.）。但是这一过程可能产生了超镁铁质层序的铬铁岩层。就接触带铬铁矿而言，短暂的压力增加、交代过程、粘性颗粒偏析、反应性流体流动等模型也不适用于解释该细脉的形成，超镁铁质和斜长质岩浆的混合，或层离过程或压力增加，或这些过程的组合，可能才是其形成的原因。
图5大堤Shurugwi分室Unki矿区镁铁质层序-超镁铁质层序界面的地层，显示了铬铁矿细脉的位置
ChaumbaandMusa（）总结认为原始岩浆被注入一个被更进化的液体占据的腔室，由此产生的混合物将比腔室中的原始岩浆分化程度低，在Shurugwi次室接触带上方产生堆积的矿物铬铁矿脉，其特征是镁铁比高于铬铁矿脉下方出现的相应矿物。镁铁质层序中单斜辉石和斜方辉石中的Cr以及单斜辉石中的Mn也高于下伏超镁铁质层序中的Cr，并且这些层序中斜方辉石中的Cr/Al比率不同（图4）。因此，原始和演化岩浆的混合可以解释接触带铬铁矿的形成。
研究启示：一个大型矿床，不同部位矿层的成因可能不同。
论文相关信息：Chaumba,J.B.,Musa,C.T.,.GeochemistryofthechromititestringeratthecontactofthemaficsequenceandtheultramaficsequenceintheUnkiMinearea,ShurugwiSubchamberoftheGreatDyke,Zimbabwe.TheCanadianMineralogist,58(3):–.