长江中下游成矿带玢岩铁矿研究新进展及对矿床成因的启示

长江中下游成矿带的宁芜和庐枞火山岩盆地中发育了大量与早白垩世(约130 Ma)陆相火山-侵入岩有关的玢岩铁矿。这类矿床的特征为具有磁铁矿-磷灰石-阳起石(透辉石)矿物组合,在国际上一般被称为铁氧化物-磷灰石型(Iron Oxide-Apatite, IOA)或基鲁纳型(Kiruna-type)矿床。玢岩铁矿的概念自20世纪70年代提出以来,其成因就一直存在争议,主要有矿浆、岩浆热液及矿浆-热液过渡的观点。近年来的高精度年代学揭示出宁芜和庐枞盆地内玢岩铁矿在约130 Ma集中爆发成矿。矿物学、岩石学及地球化学的综合研究表明成矿物质主要来源于次火山岩体,且成矿早期流体具有高温(550~780 ℃)和超高盐度(可达90% NaCl_eq)的特点。这些特点与成矿岩体及周围火山岩在成矿早阶段发育大规模钠质蚀变相吻合;但同时S-Sr等同位素和流体包裹体成分分析表明在铁成矿过程中还有外来壳源(如膏盐层物质)流体的加入。一些研究工作还表明玢岩铁矿与夕卡岩型铁矿具有相似的热液蚀变演化过程,暗示两者或许存在某些成因联系,很可能是相似流体与不同性质围岩及在不同温度下水岩交代产物。这些新的证据为探讨玢岩铁矿的成矿作用过程和成因机制提供了新的制约,也带来了新问题。本文从成岩成矿年代学、成矿物质来源、成矿早期流体性质、玢岩铁矿与夕卡岩铁矿及其外围新发现的金铜矿化的成因联系等角度,对近年来长江中下游成矿带玢岩铁矿研究的主要新进展进行初步总结。当前IOA型矿床的成因研究成为国际上矿床学研究的一个热点,除了长期争论的矿浆成因和岩浆热液成因,最近提出多个了岩浆-热液复合成矿模型,如岩浆磁铁矿-气泡悬浮模型及富水铁熔体的上升、脱气和侵位成因模型。将IOA型矿床成因争论的焦点逐渐聚焦在岩浆到岩浆后(岩浆热液)阶段,铁质究竟是以含铁岩浆热液、铁矿浆 (Fe-O或P-Ca-Fe-O),还是岩浆磁铁矿微晶或其他未知的形式来富集成矿的,还有待进一步研究,文章对以上的新模型进行简要介绍和评述,并与长江中下游的矿床进行对比。     

滇中武定迤纳厂铁铜矿床磁铁矿元素地球化学特征及其成矿意义

武定迤纳厂矿床位于我国云南省中部,在大地位置上处于扬子板块西缘,康滇地轴云南段,是滇中具有代表性的元古代铁-铜-金-稀土矿床.其矿化作用分为岩浆气液期、交代成矿期、热液成矿期和成矿后热液期4个期次,其中前3个期次是铁成矿的主要期次,分别以角砾状磁铁矿、浸染状磁铁矿和粗粒脉状磁铁矿为代表.各类磁铁矿含有一定量的SiO2、Cr2O3、Al2O3、MgO等,角砾状磁铁矿石的主元素成分与铁成分比值最高,其次为浸染状磁铁矿,最低为脉状磁铁矿.不同类型的磁铁矿微量元素变化很大,浸染状磁铁矿稀土配分具四重效应,角砾状磁铁矿和粗粒脉状磁铁矿稀土配分为右倾型.成矿早期磁铁矿的形成受岩浆作用影响强烈,含铁的岩浆导致围岩碎裂,形成了早期角砾状矿石;交代成矿期的铁质主要源于岩浆演化晚期分异形成的富铁流体,富铁流体与围岩发生强烈的物质交换,导致大量铁质沉淀;随着矿化作用的进行,热液作用逐渐增强,加之外界流体的逐渐加入,对之前形成的磁铁矿进行改造,使其具有热液成因的表象特征.从矿物成分体现出的矿床成因上看,该矿床属于岩浆隐爆-交代型成因,与世界知名的IOCG型矿床有相似之处.     

河北承德黑山铁矿床热液成矿特征及流体包裹体研究

黑山大型钒钛磁铁矿矿床产于大庙斜长岩杂岩体中,是承德地区最重要的"大庙式"岩浆型铁矿床。笔者在矿区野外地质观察过程中发现,穿插于斜长岩中的铁磷矿脉、磁铁矿硫化物矿脉有热液成矿作用的显示,表明黑山铁矿床成因除传统认为的岩浆期结晶、熔离、矿浆贯入成矿作用外,还有热液期的成矿作用发生。本文对热液成矿期铁磷矿石中磷灰石和矿化蚀变石英中的流体包裹体进行了显微测温和激光拉曼光谱分析。结果表明,磷灰石中原生包裹体可以分为气液两相包裹体、含子矿物包裹体、含液态CO2三相包裹体、单液相、单气相包裹体5类,均一温度主要集中于180～420℃,盐度主要集中于6.2%～38.9%NaCleq,流体包裹体气相成分主要为CO2、N2和CH4,液相成分主要为H2O,固相成分主要为方解石、石盐、白云石及铁氧化物子矿物。石英中流体包裹体类型和成分与磷灰石中的类似,但固相成分未发现石盐和不透明金属子矿物,均一温度变化于149～422℃,盐度变化于5.7%～22.9%NaCleq。成矿流体为CaCl2-NaCl-H2O-CO2体系,均一温度和盐度呈现正相关连续渐变的特征。铁磷矿石的磷灰石中原生包裹体为流体包裹体,盐度高,子矿物种类复杂,组成中富含CO2和CH4等,这些特征显示成矿流体以岩浆热液为主;成矿机理可能与大气降水对岩浆热液的稀释有关。     

智利卡门铁矿床磁铁矿元素地球化学特征及矿床成因意义

卡门铁矿床位于智利著名的中生代铁-铜-金成矿带内,本文根据矿石组构和矿物共生特征将卡门铁矿床成矿期次划分为硅化阶段、磁铁矿阶段、黄铜矿阶段和晚期热液脉阶段4个阶段。卡门铁矿床磁铁矿有两种类型:含硫化物块状磁铁矿、与阳起石共生磁铁矿,以含硫化物块状磁铁矿为主。电子探针研究表明,该矿床与阳起石共生磁铁矿的Fe O_T含量略高于含硫化物块状磁铁矿;整体上来看,磁铁矿的Fe O_T与Si O_2、Al_2O_3、Mg O呈负相关关系。激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)微量元素成分分析表明,卡门磁铁矿轻稀土元素亏损,重稀土元素富集且分馏程度相对较大;Co、Ni元素含量高,与夕卡岩型磁铁矿较为接近,但Ni/Co比值变化较大,与夕卡岩型有明显差异,说明卡门磁铁矿与典型夕卡岩成因的磁铁矿存在一定差别,同时较高的Ni/Co比值反映了其成因与深源物质有关。卡门铁矿床磁铁矿Ti O_2-Al_2O_3-(Mg O+Mn O)三角图表明该矿床具有热液交代特征,与夕卡岩相关;(Ca+Al+Mn)-(Ti+V)成因判别图也显示该矿床有夕卡岩型铁矿特征,但同时也与IOCG型矿床有一定的相似性,这进一步证明卡门铁矿床可能并非典型的夕卡岩矿床,其成矿可能与铁氧化物铜金(IOCG)型成矿过程岩浆热液活动密切相关,这与卡门铁矿床处于智利IOCG成矿带的地质事实一致。     

宁芜矿集区凹山铁矿床磁铁矿元素地球化学特征及其对成矿作用的制约

凹山铁矿床是一个典型的玢岩型铁矿床,成矿过程具有多阶段的特征,是宁芜矿集区凹山矿田成矿作用演化的典型代表。本次研究工作,在详细的野外地质调查研究和室内研究的基础上,将主要矿石矿物磁铁矿的形成划分为4个世代,分别为浸染状磁铁矿、角砾状磁铁矿、粗粒脉状磁铁矿和伟晶状磁铁矿,它们是四个成矿阶段的产物。电子探针和LA-ICP-MS原位分析表明,随着成矿作用的演化,磁铁矿主量元素中Ti、Mn、V含量变化微弱,Al、Mg含量增高;微量元素中Ga、Sn及高场强元素Zr、Hf、Nd、Ta含量变化较小;从角砾状矿石到伟晶状矿石Co含量逐渐增高、Sc含量逐渐降低。根据以上成矿各阶段中磁铁矿成分的变化,并结合前人研究成果得出,凹山铁矿床作为一个高温气液充填矿床,其成矿物质主要来自于岩浆演化晚期形成的高温富铁流体。在成矿过程中磁铁矿具有同源连续演化的特征,其中隐爆作用诱发了大规模铁沉淀,并为成矿提供了空间,形成了早期的浸染状和角砾状矿石;成矿过程中流体成分不断变化,后期大量挥发份的累积和外源流体的逐渐加入,形成了伟晶状矿石并使得磁铁矿具有了热液成因的特征。     

磁铁矿-磷灰石型铁矿的实验模拟研究进展与展望

磁铁矿-磷灰石(IOA)型铁矿,或称基鲁纳型(Kiruna)铁矿,或称陆相火山岩型铁矿,在时空上常常与碱性-钙碱性的(次)火山岩有着紧密联系。该类型矿床在世界范围内广泛产出,发育特征的磁铁矿-磷灰石-阳起石矿物组合,但其成因还存在广泛争议。文章介绍并归纳了成岩成矿实验在IOA型矿床相关的岩浆原生过程方面取得的最新进展,包括液态不混溶作用、岩浆磁铁矿-气泡悬浮模式和阳起石岩浆成因的实验验证,探讨了磁铁矿以及磷灰石通过液态不混溶作用和气泡悬浮完成超常富集形成铁矿浆的可能性。在此基础上,指出了相关实验目前尚存在的问题及未来的研究方向。     

铁氧化物氧同位素示踪原理及其在铁矿成因研究中的应用

铁氧化物(以磁铁矿和赤铁矿最为常见)是铁矿床中最主要的含铁矿物,其氧同位素地球化学对于铁矿的成因研究具有重要意义。本文在总结了铁氧化物氧同位素分馏理论、不同成因类型铁矿形成过程的基础上,对世界主要类型铁矿铁氧化物的氧同位素组成特征和分馏规律进行了总结,并以新疆智博、查岗诺尔、备战海相火山岩型铁矿为例,开展了磁铁矿氧同位素地球化学研究。结果发现,这些铁矿中磁铁矿氧同位素组成δ18OSMOW集中在1‰～3‰之间,表明其形成于岩浆作用主导的高温岩浆/岩浆-热液环境,后期低温热液作用对铁的成矿作用影响有限。     

西天山智博铁矿床黄铁矿成分特征及硫同位素研究

智博大型磁铁矿床位于新疆西天山阿吾拉勒铁铜成矿带东段,主要矿石矿物为磁铁矿,主要共生金属矿物为黄铁矿。文章通过对黄铁矿进行矿物成因研究来推测矿床成因及特征。本次研究选择2个成矿期的矿石及围岩中的黄铁矿进行电子探针及硫同位素研究。电子探针数据显示岩浆期黄铁矿w(Co)平均为4703×10~(-6),大于热液期w(Co)(735.71×10~(-6)),Co/Ni比值(平均18.53)也大于热液期黄铁矿Co/Ni比值(平均0.96);S/Se比值多数集中于1000～8000之间。部分Co/Ni、Se/Te、S/Se比值落入热液成因范围内,暗示了热液流体参与成矿的可能性。而Co-Co/Ni图解显示岩浆期矿石和热液期矿石具有一定的继承性。黄铁矿中δ~(34)S值介于-1.2‰和0.3‰之间,表明硫主要来源于幔源硫。智博铁矿床矿石主要为岩浆成因,但岩浆期后热液及其他热液流体也参与了晚阶段的成矿作用。     

新疆西天山智博铁矿床地球化学及同位素特征

智博铁矿位于新疆西天山阿吾拉勒铁成矿带东段,矿体以层状、似层状、透镜状产出于下石炭统大哈拉军山组玄武质安山岩中。智博铁矿成矿作用主要划分为岩(矿)浆期和热液期2个成矿期次,包括3个成矿阶段:磁铁矿+透辉石阶段、磁铁矿+绿帘石+钾长石阶段和石英+硫化物+碳酸盐阶段。智博铁矿地球化学特征表明,其成矿构造背景为早石炭世南天山洋向伊犁板块俯冲形成的岛弧环境;火山岩与磁铁矿石具有相同的物质来源,均来源于受俯冲带流体交代的亏损地幔楔部分熔融形成的玄武质岩浆。智博铁矿为岩浆(主要)-热液(次要)复合型矿床,受俯冲流体交代的亏损地幔楔部分熔融形成富铁的玄武质岩浆,岩浆沿深大断裂上侵形成早期火山岩,上侵过程中由于物理化学条件的改变在不混溶作用下形成铁矿浆,铁矿浆侵入早期火山岩地层形成岩浆期磁铁矿体;后期富铁的岩浆或矿浆热液使围岩发生矿化与蚀变,形成热液期磁铁矿体。     

新疆阿尔泰蒙库铁矿成矿作用特征

蒙库铁矿是新疆规模最大的铁矿床,其成矿过程及成因复杂.据蒙库铁矿床不同地段矿体主要矿物共生组合情况、形成先后顺序及相互穿插关系,结合显微镜下矿石或矿化岩石的结构构造特征,总结了蒙库铁矿成矿作用特征.蒙库铁矿经历3个成矿期:海相火山沉积成矿期、区域变质成矿期和热液交代成矿期.区域变质成矿期包括浸染状-条带状磁铁矿阶段、块状磁铁矿阶段.热液交代成矿期包括钙硅酸盐交代阶段、硫化物阶段和方解石石英脉阶段.区域变质期是铁的重要成矿期,热液交代期是铜矿化期.据此,认为蒙库铁矿属喷流沉积-区域变质-热液交代多期多成因叠加的铁矿床.     

庐枞盆地龙桥铁矿床中菱铁矿的地质特征和成因意义

龙桥铁矿床是庐枞火山岩盆地中的一个大型的铁矿床,多年来对其矿床成因的认识存在较大的争论.文章在野外地质研究工作的基础上,通过对矿床中菱铁矿的岩矿分析鉴定和电子探针测试,确定了矿床纹层状矿石中的菱铁矿为沉积成因.通过对菱铁矿的产出特征分析,并结合龙桥铁矿床的部分地质地球化学研究成果,认为在该矿床形成过程中,早期沉积形成了纹层状的菱铁矿层,在燕山期的岩浆热事件中,部分沉积菱铁矿被交代形成了磁铁矿和具有残余骸晶结构等一系列矿石交代组构特征的矿物.纹层状矿石既具有沉积特征,也具有热液改造特征,证实了矿床的形成存在早期(三叠纪)的沉积成矿(菱铁矿)作用和晚期(燕山期)的热液成矿(磁铁矿)作用.菱铁矿的研究为进一步确定龙桥铁矿床的成因提供了新的佐证.     

西天山查岗诺尔铁矿矿床地质特征及矿床成因研究

查岗诺尔铁矿区位于西天山伊犁地块东北缘博罗科努山系的主脊线上,属中天山北缘活动陆缘带.该矿区位于破火山口的西北缘,矿体产状受火山穹窿构造的制约.赋矿围岩为下石炭统大哈拉军山组安山岩及安山质火山碎屑岩.该矿床的成矿期可划分为矿浆期和热液期,隐爆作用伴随成矿全过程.矿浆成矿期形成了浮渣状、斑点状、致密块状、贯入角砾岩状和阴...     

河北武安玉石洼铁矿中磁铁矿特征及其对铁矿床成因指示意义

夕卡岩铁矿床的成因一直以来备受争议,主要有接触交代和矿浆成因等模型。河北武安玉石洼铁矿是邯邢地区主要的夕卡岩铁矿之一,对矿区尖山剖面中的三类磁铁矿成分进行详细研究有助于解决此问题。产于剖面下部玉石洼铁矿主矿体中的磁铁矿以高Ti为特征,而在上部结晶灰岩中矿脉状中磁铁矿以高Si(w(SiO2)>1%)为特点,赋存于中部二长岩矿脉中的磁铁矿具有过渡的成分特征。通过对此三类磁铁矿中主量元素、微量元素研究发现,从下部玉石洼主矿体向上部结晶灰岩中的磁铁矿脉,磁铁矿具有Ti含量逐渐减少而Si、Mg含量逐渐增加的特征。高硅磁铁矿呈自形晶,与方解石平衡共生,其形成与流体有关,很可能是流体晶矿物。磁铁矿FeV/Ti判别图解显示下部玉石洼主矿体中部分磁铁矿具有岩浆成因,二长岩和结晶灰岩中的脉状矿石中磁铁矿具有热液成因,磁铁矿由下部到上部具有岩浆成因过渡为热液成因的连续过程。根据玉石洼矿区磁铁矿的这些特征,我们认为铁矿浆中含有大量流体,应该为“含铁熔体流体”,由于流体超压使“含铁熔体流体流”在岩浆通道中快速上升,至地壳浅部空间就位,在空间上由下部形成高温高Ti磁铁矿过渡为上部形成具有流体晶特征的高Si磁铁矿的岩浆通道成矿系统模型。     

西昆仑塔什库尔干地区赞坎铁矿床磁铁矿元素地球化学特征及其对成矿的制约

赞坎铁矿床是塔什库尔干地区一个典型的沉积变质型铁矿,具有多阶段成矿的特征,是塔什库尔干地区铁矿成矿作用演化的典型代表。文章将赞坎铁矿床主要矿石矿物磁铁矿的形成划分为3个世代,分别为条带状磁铁矿、浸染状磁铁矿和粗晶脉状或块状磁铁矿,分别代表3个成矿阶段的产物。电子探针和LAICP-MS原位分析表明,赞坎铁矿从条带状磁铁矿到粗晶块状磁铁矿随着磁铁矿的成矿演化主量元素中Al元素有减少的趋势,而Ti、Mn、Mg、V元素均具有增加的趋势;微量元素中Co、Nb、Hf、Ta等具有减少的趋势,Sc、Ga、Zr、Sn等元素具有增加的趋势。根据以上各成矿阶段中磁铁矿成分变化,并结合前人的研究成果发现,赞坎铁矿早期条带状磁铁矿与火山沉积作用有关,成矿后期特别是在粗晶块状和脉状磁铁矿阶段受岩浆热液影响明显,富铁矿有岩浆热液的参与。     

塔什库尔干地区赞坎铁矿矿物学特征与成因

赞坎铁矿石西昆仑成矿带近年来新发现的一处超大型铁矿床,矿区内广泛出露古元古代布伦阔勒变质岩层,矿体主要赋存于布伦阔勒岩群角闪斜长片岩和黑云石英片岩内部,部分产于霏细岩与黑云石英片岩接触带内。矿床由Ⅰ~Ⅶ号矿体组成,其中Ⅰ号和Ⅲ号矿体为主要矿体。根据矿石组构、矿物共生关系等特征,成矿过程可划分为早期沉积期、中期变质期及晚期岩浆热液期3个成矿期,其中,岩浆热液期可进一步划分为矽卡岩阶段、热液改造阶段和硫化物阶段。早期沉积期磁铁矿呈微细粒他形晶结构,被变质期石英颗粒包裹,以较低含量的TFeO、MgO、MnO和较高含量的TiO2、Al2O3为特征;中期变质期磁铁矿分布于条带状矿石内,他形晶粒状结构,与早期相比,TFeO、MgO、MnO等含量相对升高而TiO2、Al2O3等含量相对降低;晚期岩浆热液期矽卡岩阶段磁铁矿分布于块状矿石内,自形晶粒状结构,以相对富TFeO、MgO、MnO而贫TiO2、Al2O3为特征;晚期热液改造阶段磁铁矿分布于浸染状矿石中,半自形-自形粒状结构、交代残余结构为主,TFeO、Al2O3、TiO2、MnO等含量变化较大。认为赞坎铁矿是沉积变质型铁矿床,遭受后期岩浆热液作用交代改造。     

易门式铜矿床的多因复成成因

本文在概括易门铜矿区成矿地质背景及矿床地质特征的基础上 ,讨论了火山热水沉积作用、构造改造作用、岩浆叠加作用及地下热水再造作用与成矿的关系 ,认为易门式铜矿床为“裂谷成矿背景—火山热水沉积—构造改造富集—深源岩浆叠加—地下热水再造”型多因复成矿床 ,最终建立其成矿模式 ,为今后的找矿预测指明了找矿方向     

基于多源数据约束的成矿动力学模拟——以宁芜盆地钟姑矿田典型矿床为例

数据驱动是大数据分析的特点之一。成矿过程的数值模拟即采用数据驱动方式,在基本的物理化学方程及地质模型基础上,通过定量的手段,模拟不同阶段、不同条件下成矿系统的演化过程,从而能够更深入、直观的讨论各种地质要素对成矿系统的影响,验证已有的成矿理论,获得新的认识。姑山铁矿床和杨庄铁矿床是宁芜火山岩盆地钟姑矿田内的典型矿床。前人研究显示,杨庄铁矿床为典型的充填-接触交代型热液矿床,而姑山铁矿床目前在成因上仍存在争议,存在岩浆成因和热液成因等多种观点。为了更好的对比和了解姑山铁矿床和杨庄铁矿床的成因及成矿过程,本文基于多源数据的综合解译剖面,采用力-热耦合数值模拟方法对与热液矿床密切相关的扩容空间的形成机制和特点开展研究。模拟结果显示,姑山铁矿床和杨庄铁矿床可能分属不同的成因类型;随着岩体的逐渐冷却,杨庄铁矿床内岩体和地层接触带会出现明显的扩容空间,可为成矿流体的汇聚及矿质的沉淀提供良好的条件,有利于热液矿床的形成;而姑山铁矿床内岩体和地层接触带只有局部区域出现扩容空间,同时体应变数值较小且形态变化大,并不利于大规模的流体汇聚及矿质的沉淀,姑山铁矿床可能主要为岩浆成因,并受少量热液的叠加改造。     

重晶石成矿地质特征、成矿作用及成矿机制

重晶石全球范围内广泛分布,重晶石矿床具有形成时代多、元素来源复杂、成矿作用多样等特点,目前有关重晶石矿床的成因仍存在争议。文章系统分析前人的研究成果,厘定了不同类型的典型矿床、成矿时代规律,探讨了不同类型矿床中成矿元素来源、成矿作用及成矿机制。矿床类型方面,重晶石矿可分为沉积型、岩浆热液型、层控型、火山-沉积型和风化（残积）型,主要分布在特提斯成矿域和劳亚成矿域,其他地区主要是冈瓦纳成矿域和环太平洋成矿域,其中沉积型是最主要的成矿类型,占重晶石矿床的60%以上。成矿时代方面,重晶石的成矿时代主要为古生代和中生代,赋矿岩系以沉积岩为主,其次为岩浆岩。成矿物质来源方面,全球典型重晶石矿床中的S同位素和Sr同位素显示,成矿物质来源具有多源性、多样性、差异复合性等特点。成矿机制方面,重晶石的成矿机理复杂,具有多阶段性、多因素等特点。