王 偉，王敏芳,2，郭曉南，魏克濤，柯于富，胡明月，劉 坤

(1. 中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院，湖北武漢 430074;2. 地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國地質(zhì)大學(xué))，湖北武漢 430074;3. 湖北省地質(zhì)局第一地質(zhì)大隊(duì)，湖北大冶 435100; 4. 國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心，北京 100037)

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鄂東南礦集區(qū)鐵山鐵礦床中磁鐵礦元素地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義

王 偉1，王敏芳1,2，郭曉南1，魏克濤3，柯于富3，胡明月4，劉 坤1

(1. 中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院，湖北武漢 430074;2. 地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國地質(zhì)大學(xué))，湖北武漢 430074;3. 湖北省地質(zhì)局第一地質(zhì)大隊(duì)，湖北大冶 435100; 4. 國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心，北京 100037)

中國東部中生代經(jīng)受由擠壓向伸展的構(gòu)造轉(zhuǎn)換，為中酸性巖漿的運(yùn)移和上侵提供了構(gòu)造通道和空間，因此湖北東南部鐵山鐵礦床的成礦作用與燕山中晚期的中酸性巖漿侵入作用關(guān)系密切。許多學(xué)者對(duì)鐵山鐵礦床的礦床地質(zhì)特征、成礦流體性質(zhì)、控礦構(gòu)造等問題進(jìn)行了相應(yīng)的研究，但對(duì)成礦物質(zhì)來源、礦床成因、成礦流體溫度、以及太平洋板塊俯沖背景等的認(rèn)識(shí)缺乏地球化學(xué)依據(jù)。本文在詳細(xì)研究鐵山鐵礦床成礦地質(zhì)背景和總結(jié)前人有關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，通過電子探針和LA-ICP-MS原位分析，研究了該地區(qū)的磁鐵礦元素的地球化學(xué)特征，認(rèn)為鐵山鐵礦床主要存在鎂矽卡巖型和巖漿—熱液復(fù)合型兩種礦床成因類型，其成礦物質(zhì)主要來源于殼?；烊苄蛶r漿。這些研究為深入闡明鄂東南礦集區(qū)鐵礦床成礦規(guī)律提供了新的地球化學(xué)依據(jù)。

磁鐵礦 地球化學(xué) 成礦物質(zhì)來源 鐵山鐵礦床

Wang Wei, Wang Min-fang, Guo Xiao-nan, Wei Ke-tao, Ke Yu-fu, Hu Ming-yue, Liu Kun. Geochemical characteristics of magnetite elements in the Tieshan iron deposit in southeastern Hubei Province and geological implications [J]. Geology and Exploration, 2015, 51(3):0451-0465.

1 引言

長(zhǎng)江中下游多金屬成礦帶是中國東部著名成礦帶之一，鄂東南礦集區(qū)位于成礦帶的西段，礦集區(qū)內(nèi)以Fe、Cu礦產(chǎn)為主，其次為Au、W、Mo等，礦床類型主要有矽卡巖型和矽卡巖—斑巖復(fù)合型(劉蘊(yùn)光等，2012;王敏芳等，2009;Wang Metal.，2009, 2014)。區(qū)內(nèi)出露從古生代到中、新生代地層，三疊紀(jì)大冶組碳酸鹽巖、蒲圻組砂頁巖，侏羅紀(jì)武昌組含煤砂頁巖和自流井組砂質(zhì)碎屑巖、靈鄉(xiāng)組和大寺組火山巖及火山碎屑巖分布廣泛。其中，三疊紀(jì)大冶組大理巖和蒲圻組砂頁巖為區(qū)內(nèi)矽卡巖型鐵銅礦最重要的賦礦圍巖(謝桂青等，2008a)。鐵山鐵礦床是鄂東南礦集區(qū)最為重要的鐵銅礦床之一，位于大冶市西北方向15 km處，礦區(qū)地理坐標(biāo)為東經(jīng)114°54′43″，北緯30°13′10″。前人對(duì)鐵山鐵礦床的地質(zhì)特征、礦石組構(gòu)特點(diǎn)、成礦期次等方面進(jìn)行了相應(yīng)的研究工作，但對(duì)利用磁鐵礦礦物微量元素地球化學(xué)特征分析鐵山鐵礦床的成礦物質(zhì)來源及巖漿演化過程，還未開展相應(yīng)工作。

磁鐵礦是廣泛存在于自然界的金屬礦物，在不同成因類型的礦床中，磁鐵礦一般都具有礦物標(biāo)型特征。前人研究表明，利用磁鐵礦礦物中的稀土元素特征可以示蹤物質(zhì)來源(江少卿等，2013)，并能對(duì)礦床的成因起到指示作用(Dupuisetal.，2011；段超等，2012； Nold J Letal.，2014)。因此，利用磁鐵礦的主微量元素和稀土元素地球化學(xué)特征，可以有效反映成礦作用的某些過程(蘇玉平等，2005；毛光武等，2013)、成礦物質(zhì)來源(楊守業(yè)等，2000)和礦床成因類型(楊富全等，2007；楊合群等，2013)等問題。本文以鐵山鐵礦床中磁鐵礦為研究對(duì)象，在野外實(shí)地觀測(cè)、采樣及室內(nèi)巖相學(xué)、礦相學(xué)研究分析的基礎(chǔ)上，對(duì)磁鐵礦礦物的元素地球化學(xué)特征進(jìn)行了測(cè)試和分析，探討了鐵山磁鐵礦礦床成礦物質(zhì)來源以及礦床成因問題，為進(jìn)一步研究鄂東南礦集區(qū)具相似地質(zhì)背景的同類型礦床的成礦物質(zhì)來源、成礦流體演化特征及礦床成因提供具有借鑒意義的基礎(chǔ)資料。

2 區(qū)域地質(zhì)背景

鄂東南礦集區(qū)位于揚(yáng)子板塊北緣，秦嶺—大別造山帶和華北板塊南側(cè)，西北界為襄樊—廣濟(jì)斷裂，斷裂以北為大別造山帶，以南為長(zhǎng)江中下游西段；東北界為郯廬斷裂，斷裂以西為大別造山帶和華北板塊，以東為長(zhǎng)江中下游中東段；南界為陽新—常州斷裂，以北為長(zhǎng)江中下游地段，以南為揚(yáng)子板塊，內(nèi)部發(fā)育沿江分布的斷裂帶以及北西向斷裂(圖1)(瞿泓瀅等，2012a)。鄂東南地區(qū)NWW向褶皺和斷裂為本區(qū)最主要的控礦構(gòu)造，近南北向褶皺和斷裂發(fā)育較差。該區(qū)巖漿巖主要為燕山期，與銅鐵礦產(chǎn)有關(guān)的多期次侵入的復(fù)式巖體規(guī)模不等，其中主要的自北向南依次有程潮、鐵山、金山店、雞冠嘴、銅綠山、銅山口等巖體(丁麗雪等，2013)(圖1)。

該區(qū)重要的礦床類型和典型礦床包括：“大冶式”大型高品位矽卡巖型鐵礦床(如鐵山、金山店、程潮)、斑巖—矽卡巖型銅鉬礦床(銅山口和豐山洞)、矽卡巖型銅金礦床(雞籠山、雞冠嘴)、矽卡巖型銅鎢礦床(阮家灣)和全國最大的矽卡巖型銅礦床(銅綠山)，這些礦床均屬于與燕山期中酸性侵入巖有關(guān)的成礦系列。區(qū)內(nèi)的構(gòu)造變形主要由印支—燕山期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所形成，印支期形成一系列褶皺束和疊瓦式的逆沖滑覆構(gòu)造帶，主要表現(xiàn)為NWW向至EW向走向的弧形褶皺及逆沖斷裂，上覆以滑片；燕山期形成NNE向的隆坳帶，疊加褶皺、斷裂，并綴以箕式盆地(瞿泓瀅等，2012b)。

3 礦床地質(zhì)特征

大冶鐵山鐵礦床位于燕山期鐵山巖體南緣中段的接觸帶上，與下三疊統(tǒng)大冶群的大理巖或白云質(zhì)大理巖接觸斷裂復(fù)合，NWW向斷裂接觸帶是大冶鐵礦的主要控礦構(gòu)造。礦床由6個(gè)礦體組成，從東至西依次為尖山、獅子山、象鼻山、尖林山、龍洞、鐵門坎等礦體，走向NWW，總長(zhǎng)4300m，其中尖林山礦體為盲礦體(圖2)。礦體沿接觸帶展布，產(chǎn)狀隨接觸帶的轉(zhuǎn)折而變化。

圖1 長(zhǎng)江中下游成礦帶區(qū)域地質(zhì)略圖(據(jù)謝桂青等，2008a，修改)Fig. 1 Sketch map of main metallogenic provinces and deposits in the Middle and Lower Yangtze River mineralization belt(modified after Xie et al., 2008a) XGF-襄樊-廣濟(jì)斷裂；YCF-陽新-常州斷裂；TLF-郯廬斷裂 XGF-Xiangfan-Guangji fault; YCF-Yangxin-Changzhou fault; TLF-Tanlu fault

鐵山巖體是燕山期多期次巖漿活動(dòng)形成的復(fù)式巖體(錢晶等，2013)。鐵山巖體的巖性主要為中細(xì)粒含石英閃長(zhǎng)巖、中粒黑云母透輝石閃長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖和斑狀含石英閃長(zhǎng)巖。石英閃長(zhǎng)巖由斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英、角閃石、黑云母以及磷灰石、榍石、磁鐵礦等組成。

圍巖蝕變主要有矽卡巖化、鈉化、鉀化、碳酸鹽化、綠泥石化和蒙脫石化等，前三種蝕變與礦化關(guān)系密切，且在黑云母透輝石閃長(zhǎng)巖分布地段發(fā)育較強(qiáng)烈(薛清波等，2006)。礦床范圍內(nèi)多數(shù)地段礦體與圍巖呈截然接觸，僅在黑云母透輝石閃長(zhǎng)巖地段出現(xiàn)礦體與圍巖的漸變浸染狀礦石帶(石準(zhǔn)立等，1983)。

礦石結(jié)構(gòu)主要有網(wǎng)脈狀結(jié)構(gòu)、溶蝕邊結(jié)構(gòu)、鑲邊結(jié)構(gòu)、共結(jié)邊結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造類型主要為塊狀磁鐵礦礦石，其次為角礫狀浸染狀磁鐵礦礦石。金屬礦物主要有磁鐵礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、銅藍(lán)、斑銅礦等，非金屬礦物主要有石榴子石、透輝石、鈉長(zhǎng)石、綠簾石等。

圖2 鐵山鐵礦床地質(zhì)略圖(據(jù)薛清潑等，2006，修改)Fig. 2 Geological map of the Tieshan iron deposit (modified after Xue et al., 2006) 1-第四系；2-大冶群七段白云質(zhì)大理巖; 3-大冶群六段白云質(zhì)大理巖; 4-大冶群五段大理巖; 5-大冶群四段含角巖條帶大理巖; 6-大治群三段含石榴石條帶大理巖; 7-大治群二段含角巖條帶大理巖; 8-大治群一段泥質(zhì)灰?guī)r; 9-硅質(zhì)巖、角巖; 10-含石英閃長(zhǎng)巖; 11-正長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖; 12-輝石閃長(zhǎng)巖; 13-中細(xì)粒含石英閃長(zhǎng)巖; 14-閃長(zhǎng)玢巖; 15-煌斑巖; 16-花 崗斑巖; 17-矽卡巖; 18-礦體; 19-斷層；20-采樣點(diǎn) 1-Quaternary;2-dolomitic marble(T1d7); 3-dolomitic marble(T1d6); 4-marble(T1d5); 5-brecciated strip marble(T1d4); 6-garnet bearing strip marble(T1d3); 7-brecciated strip marble(T1d2); 8-argillaceous limestone(T1d1); 9-silicalite,hornstone;10-quartz bearing diorite;11-syenodiorite;12-augite diorite;13-medium fine grained quartz diorite;14-diorite-porphyrite;15-lam prophyre;16-granite porphyry;17-skarn;18-ore body;19-fault；20-sample site

4 樣品采集及測(cè)試方法

本次研究樣品采自鐵山鐵礦床象鼻山和尖山兩個(gè)礦段，共計(jì)4件樣品，其中采自象鼻山礦段樣品2件(TS2、TS5)，采自尖山礦段樣品2件(TS10、TS17)。象鼻山和尖山磁鐵礦樣品均為致密塊狀構(gòu)造。室內(nèi)巖相學(xué)、礦相學(xué)觀察，發(fā)現(xiàn)在磁鐵礦礦石中可見磁鐵礦交代透輝石矽卡巖，說明磁鐵礦形成于矽卡巖之后，這種矽卡巖為含礦矽卡巖。另外，在中細(xì)粒含石英閃長(zhǎng)巖和黑云母輝石閃長(zhǎng)巖體內(nèi)，沿裂隙亦有矽卡巖發(fā)育，呈脈狀、網(wǎng)脈狀，主要礦物有鈣鐵榴石、鈣鋁榴石、透輝石、金云母等，磁鐵礦礦化非常微弱，從空間上與主礦體不相鄰，故稱為不含礦矽卡巖(趙愛醒等，1990)。

主量元素測(cè)試在中國地質(zhì)大學(xué)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(GPMR)的EPMA實(shí)驗(yàn)室完成，電子儀器型號(hào)為日本JXA-8100，工作加速電壓15kV，電流20nA，分析束直徑為10 μm，尋峰時(shí)間為10s。微量元素分析在國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心完成，采用激光剝蝕電感耦合等離子質(zhì)譜儀(LA-ICP-MS)，使用儀器為Thermo Element II等離子質(zhì)譜儀，激光剝蝕系統(tǒng)為New Wave UP-213，實(shí)驗(yàn)采用He作為剝蝕物質(zhì)的載氣，激光波長(zhǎng)213 nm，束斑40 μm，脈沖10 Hz，能量0.176 m/J，密度 23～25 J /cm2，測(cè)試過程中首先遮擋激光束，進(jìn)行空白背景采集15 s，然后進(jìn)行樣品連續(xù)剝蝕采集45 s，停止剝蝕后繼續(xù)清掃15s清洗進(jìn)樣系統(tǒng)，單點(diǎn)測(cè)試分析時(shí)間75 s。

5 磁鐵礦礦物元素地球化學(xué)特征

5.1 礦物化學(xué)組成特征

通過電子探針測(cè)試(表1)，可知象鼻山和尖山礦段磁鐵礦均富含MgO，貧TiO2。象鼻山MgO的含量明顯高于尖山MgO的含量，象鼻山wMgO=1.456%～3.393%,平均2.425%，尖山wMgO=0.298%～1.945%，平均1.122%。象鼻山礦段MgO含量高可能與該礦段圍巖為白云質(zhì)灰?guī)r有關(guān)，當(dāng)熱液流經(jīng)圍巖時(shí)，與圍巖發(fā)生交代作用，將圍巖中的Mg2+萃取到成礦流體中并發(fā)生運(yùn)移，使成礦流體中的Mg2+含量升高，進(jìn)而發(fā)生磁鐵礦沉淀時(shí)使得磁鐵礦中MgO含量升高。象鼻山磁鐵礦wNa2O= 0.002%～0.044%，含量低且變化范圍大，而尖山磁鐵礦wNa2O = 0.015%～0.166%，其含量明顯高于象鼻山且變化范圍相對(duì)集中。象鼻山磁鐵礦wK2O = 0.002%～0.044%，尖山磁鐵礦wK2O = 0.018%～0.122%。

由此而知，鐵山鐵礦床的磁鐵礦中Na2O和K2O的低含量，表明鐵山巖體中可能存在堿性長(zhǎng)石的晶出，造成成礦流體中Na2O和K2O的含量較低。通過對(duì)鐵山礦床主量元素的對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)象鼻山和尖山礦段的磁鐵礦的主量元素存在顯著差別(圖3)，這與不同礦段的成礦作用是否有關(guān)？如何相關(guān)？這些將在后文論述。

前人研究表明，磁鐵礦可以形成于各種地質(zhì)環(huán)境中，其化學(xué)成分的變化對(duì)磁鐵礦地球化學(xué)形成過程有著重要的指示意義。因此，前人通過對(duì)磁鐵礦單礦物化學(xué)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，建立了磁鐵礦的MgO-TiO2-Al2O3成因圖解(圖4)。

鐵山鐵礦床磁鐵礦在TiO2-Al2O3-MgO成因圖解中(圖4)，主要集中于Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅺ區(qū)域。象鼻山磁鐵礦由于相對(duì)富MgO低TiO2，均處于鎂矽卡巖型成因區(qū)域；尖山磁鐵礦集中分布于熱液型和過渡型區(qū)域，這與鏡下觀察發(fā)現(xiàn)尖山礦段樣品出現(xiàn)輕微赤鐵礦化相吻合。同時(shí)，前人研究表明，在尖山礦段近礦的大理巖中，發(fā)現(xiàn)了大量熔融包裹體，并且發(fā)現(xiàn)熔融包裹體的大理巖中存在一些具有巖漿性質(zhì)的地質(zhì)證據(jù)(汪勁草等，2006)，由此我們推測(cè)形成尖山磁鐵礦的流體可能部分與幔源巖漿有關(guān)。尖山磁鐵礦的成因可能是早期巖漿貫入與后期熱液接觸交代復(fù)合型。在石英-硫化物期，尖山磁鐵礦經(jīng)后期熱液疊加改造，致使大量黃銅礦、黃鐵礦等疊加在早期磁鐵礦成礦階段之上，多呈斑點(diǎn)狀散布于塊狀磁鐵礦中，這與野外采集標(biāo)本時(shí)所發(fā)現(xiàn)尖山礦段的磁鐵礦礦石中含有較多硫化物現(xiàn)象相一致。

5.2 礦物微量化學(xué)組成特征

鐵山鐵礦床磁鐵礦中Nb和Ta，Hf和Zr均具有明顯的正相關(guān)關(guān)系(圖5a，5b)。Nb和Ta在金紅石中是高度相容元素，在巖漿結(jié)晶分異過程中Nb和Ta會(huì)優(yōu)先進(jìn)入金紅石的晶格中，而鐵山鐵礦床中Ta的低含量并非是由于幔源巖漿中金紅石的結(jié)晶分異造成的，因?yàn)樵阼F山鐵礦床微量元素蛛網(wǎng)圖上并沒有顯示Ta的負(fù)異常，而是正異常(圖6)，因此可以排除由于金紅石結(jié)晶分異作用而造成在成礦流體中Ta含量低的可能性，而Ta的正異常則可能與幔源巖漿的復(fù)雜演化有關(guān)。

象鼻山和尖山高場(chǎng)強(qiáng)元素Zr、Hf、Nb、Ta的含量變化較小(圖5a，5b)。w(Sn)為(2.257～7.577)×10-6，w(Ga)為(2.407～17.955)×10-6(表2)，象鼻山和尖山不同礦段樣品的親硫元素組合Zn、Ge含量值差異較大(圖7)，從象鼻山到尖山礦段w(Zn)為(168.425～379.965)×10-6，平均值為274.195×10-6；w(Ge)為(4.761～8.046)×10-6，平均值為6.404×10-6，w(Ni)為(8.038～53.686)×10-6，平均值為30.862×10-6。象鼻山磁鐵礦中V的平均含量為128.954×10-6；尖山磁鐵礦中V的平均含量為168.678×10-6。在親鐵元素組合中，V的含量明顯高于其它親鐵元素含量(圖7)，這與V經(jīng)常以類質(zhì)同象形式存在于磁鐵礦中有關(guān)。

圖3 鐵山鐵礦床磁鐵礦主量元素成分特征Fig. 3 Binary plots of major elements in magnetite from Tieshan iron deposit

圖4 磁鐵礦TiO2-Al2O3- MgO成因分類圖解(底圖據(jù)應(yīng)立娟等, 2006)Fig. 4 TiO2-Al2O3-MgO magnetite genetic classification diagram(after Ying et al., 2006) Ⅰ-花崗巖區(qū)；Ⅱ-玄武巖區(qū)；Ⅲ-輝長(zhǎng)巖區(qū)；Ⅳ-橄欖巖區(qū)；Ⅵ-金伯利巖區(qū)；Ⅶ-熱液型及鈣矽卡巖型(虛線以上主要為深成熱液型，以下為熱液型及矽卡巖型)；Ⅷ-熱液型，鎂矽卡巖型；Ⅸ-沉積變質(zhì)，熱液疊加型；X-碳酸鹽巖區(qū)；Ⅺ-過渡區(qū)；V1-角閃巖區(qū)；V2-閃長(zhǎng)巖區(qū) Ⅰ-granite; Ⅱ-basalt; Ⅲ-gabbro; Ⅳ-peridotite; Ⅵ-kimberlite; Ⅶ -hydrothermal Ca-skarn(the dotted line above is katathermal solution origin, the dotted line below is hydrothermal and skarn origin); Ⅷ-hydrothermal origin, Mg-skarn origin; Ⅸ-diagenetic megamorphism, hydrothermal overprited; X-carbonate; Ⅺ-transition; V1-am- phibolite; V2-diorite

圖5 鐵山鐵礦床磁鐵礦微量元素特征Fig. 5 Binary plots of trace elements in magnetite from the Tieshan iron deposit

圖6 鐵山鐵礦床磁鐵礦微量元素蛛網(wǎng)圖(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Thompson,1982)Fig. 6 Spider diagram of trace elements in magnetite from the Tieshan iron deposit (normalized values after Thompson, 1982)

Dupuis和Beaudoin利用磁鐵礦的(Ca+Al+Mn)-(Ti+V)，進(jìn)行了磁鐵礦的成因分類圖解(圖8)。圖上可知，鐵山鐵礦床主要集中于矽卡巖型礦床成因區(qū)域。但有兩個(gè)點(diǎn)落到矽卡巖礦床區(qū)域之外，主要是因?yàn)橄蟊巧降V段的圍巖是白云質(zhì)灰?guī)r,具高M(jìn)g低Ca的特點(diǎn)(wCaO= 0.001%～0.199%,wMgO=1.456%～3.393%)。在接觸雙交代過程中，象鼻山成礦流體中Al(wAl2O3= 0.147%～0.505%)、Fe、Si向外遷出，圍巖中Ca 、Mg向成礦流體方向遷入，致使象鼻山達(dá)到平衡狀態(tài)的成礦溶液中Ca+Al+Mn的含量較之尖山而言，整體含量偏低(圖8)。鐵山磁鐵礦具有高V低Ti的特點(diǎn)，微量元素w(V)為(16.431～241.476)×10-6，w(Ti)為(0.019～0.024)×10-6。研究表明巖漿成因高鈦磁鐵礦的TiO2的含量大于4.5%(林師整，1982)，巖漿成因磁鐵礦Ti和V含量具有顯著正相關(guān)關(guān)系。盡管在微量元素蛛網(wǎng)圖上象鼻山和尖山磁鐵礦中的高場(chǎng)強(qiáng)元素Ti具備明顯負(fù)異常特征，但蛛網(wǎng)圖上Ta卻顯示正異常，因此可以進(jìn)一步排除幔源巖漿中金紅石的結(jié)晶分異使Ti進(jìn)入其晶格內(nèi)，而造成成礦流體中低Ti的可能性。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，鐵山鐵礦床尖山磁鐵礦中Ti4+與Fe3+呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖9a)，尖山磁鐵礦低Ti的真正原因可能是磁鐵礦中的Ti4+與Fe3+發(fā)生類質(zhì)同象作用的結(jié)果。象鼻山磁鐵礦同樣具有高V低Ti特征，但圖9a上象鼻山磁鐵礦中Ti4+與Fe3+相關(guān)性不顯著，表明象鼻山磁鐵礦Ti的低含量并非是Ti4+與Fe3+發(fā)生類質(zhì)同象作用的結(jié)果，其真正原因可能是象鼻山磁鐵礦Ti4+與Mg2+之間發(fā)生類質(zhì)同象作用的結(jié)果(圖9b)。前人通過對(duì)鐵山鐵礦床各礦段δS34以及Rb/Sr同位素等時(shí)線計(jì)算等方法證明了成礦物質(zhì)來源于地幔；尖山礦體δO18≈5.7‰，象鼻山礦體δO18=6.09‰～8.8‰，兩者δO18變化不大，說明象鼻山和尖山礦體具有相同的物質(zhì)來源(陳運(yùn)軒，1997)。此外，象鼻山和尖山磁鐵礦的高場(chǎng)強(qiáng)元素Zr、Hf、Ta整體含量變化范圍較小，且其較小的變化具有連續(xù)緊密的線性關(guān)系。高場(chǎng)強(qiáng)元素的較小變化以及Ti元素的相對(duì)穩(wěn)定，表明象鼻山和尖山磁鐵礦具有一致的成礦物質(zhì)來源。

在鐵山鐵礦床磁鐵礦微量元素蛛網(wǎng)圖上(圖6)，象鼻山和尖山磁鐵礦的微量元素分布型形式基本相似。表現(xiàn)為Ti、P、Ba等元素強(qiáng)烈負(fù)異常，大離子親石元素Rb及高場(chǎng)強(qiáng)元素Ta、Hf出現(xiàn)強(qiáng)烈正異常。大離子親石元素Sr在斜長(zhǎng)石中表現(xiàn)為高度相容性，若巖漿在結(jié)晶分異過程中有大量斜長(zhǎng)石晶出，微量元素蛛網(wǎng)圖上會(huì)表現(xiàn)出Sr明顯負(fù)異常，然而鐵山鐵礦床磁鐵礦并未出現(xiàn)Sr的負(fù)異常(圖6)，象鼻山磁鐵礦Rb/Sr值為0～0.4，Sm/Nd值為0.1～0.9；尖山磁鐵礦Rb/Sr值為0.05～0.35，Sm/Nd值為0～0.8。因此，鐵山鐵礦床磁鐵礦具有低Rb/Sr比值、低Sm/Nd比值，且變化范圍小的特點(diǎn)(表2、表3)，反映了成礦流體中Sr和Nd含量均較高，因而可以進(jìn)一步排除巖漿結(jié)晶分異過程中存在大量斜長(zhǎng)石晶出的可能性，結(jié)合微量元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化豐度圖上Eu的微弱負(fù)異常特征(圖10)，可以推斷鐵山鐵礦床成礦熱液演化分異過程中只可能出現(xiàn)少量斜長(zhǎng)石的晶出。

表2 鐵山鐵礦床磁鐵礦樣品微量元素測(cè)試成分特征表(×10-6)Table 2 Trace elements analysis of magnetite from the Tieshan iron deposit (×10-6)

5.3 礦物稀土元素特征

稀土元素測(cè)試結(jié)果見表3，象鼻山磁鐵礦w(ΣREE)為(1.458～4.284)×10-6，尖山磁鐵礦w(ΣREE)為(6.283～6.396)×10-6，尖山磁鐵礦稀土元素總量明顯高于象鼻山磁鐵礦。象鼻山和尖山磁鐵礦均表現(xiàn)為輕微右傾型(圖10)，表明磁鐵礦富集輕稀土(LREE)。LREE/HREE值在3.239～12.279之間，輕、重稀土元素間均發(fā)生了分餾作用，表現(xiàn)為(Gd/Yb)N=0.202～0.831，(La/Yb)N=2.138～7.104。象鼻山磁鐵礦樣品TS2和TS5的Eu異常表現(xiàn)不一致，而尖山礦段采集的兩件磁鐵礦樣品Eu均表現(xiàn)負(fù)異常(Eu/Eu*=0.830～0.817)，其原因可能是巖漿結(jié)晶分異過程中有少量斜長(zhǎng)石晶出造成的。此外，象鼻山磁鐵礦表現(xiàn)輕微Ce負(fù)異常，Ce/Ce*為0.486～0.937，尖山磁鐵礦Ce/Ce*為0.882～0.985(表3)。

表3 鐵山鐵礦床磁鐵礦樣品稀土元素含量(×10-6)Table 3 Rare earth element contents of magnetite from the Tieshan iron deposit (×10-6)

象鼻山磁鐵礦LREE/HREE為3.239～5.570，(Gd/Yb)N為0.202～0.831，(La/Yb)N為2.138～3.169，Eu/Eu*為0.550～0.959，表明輕稀土元素比較富集、重稀土內(nèi)部分餾度比較高、總體上呈向右傾的稀土配分模式。鐵山磁鐵礦重稀土元素Er、Tm、Yb、Lu等的虧損程度較低(圖10)，造成輕、重稀土元素雖發(fā)生分餾，但分餾程度相對(duì)較低。趙勁松等(2007)認(rèn)為，Eu異常的峰值越高，則氧化程度越強(qiáng)。而象鼻山磁鐵礦TS5中Eu出現(xiàn)負(fù)異常，反映了氧逸度較低，還原程度較強(qiáng)的地質(zhì)環(huán)境。而象鼻山礦段樣品TS2未顯示Eu負(fù)異常，其原因可能是受不同期次后期熱液疊加改造的影響，掩蓋了早期巖漿熱液中Eu負(fù)異常的結(jié)果。國外有關(guān)學(xué)者研究表明，高溫條件是決定成礦流體中是否出現(xiàn)Eu正異常的重要條件，而象鼻山和尖山礦段的大部分磁鐵礦均顯示Eu負(fù)異常。一般認(rèn)為在成巖成礦過程中，隨著溫度的降低，磁鐵礦都是從高Ti到低Ti方向演化，而象鼻山和尖山磁鐵礦的Ti表現(xiàn)出不同程度的負(fù)異常(圖6、圖9)，這些都表明了象鼻山磁鐵礦可能是在中低溫條件下成礦。尖山磁鐵礦為巖漿—熱液接觸交代復(fù)合型礦床，因此尖山磁鐵礦可能是在高溫向中溫轉(zhuǎn)換階段成礦。

圖7 鐵山鐵礦床磁鐵礦微量元素變化曲線圖Fig.7 Curves of trace elements of magnetite from the Tieshan iron deposit

圖8 磁鐵礦(Ca+Al+Mn)-(Ti+V)成因分類 圖解(底圖據(jù)Dupuis et al.，2011)Fig. 8 (Ca+Al+Mn)-(Ti+V) magnetite genetic classi- fication diagram (base diagram from Dupuis et al.，2011)

圖9 鐵山鐵礦床磁鐵礦Ti4+-Fe3+-Mg2+變化趨勢(shì)圖Fig. 9 Trend diagrams of trace elements in magnetite from the Tieshan iron deposit

Ce屬于變價(jià)元素，分別有Ce3+和Ce4+兩種價(jià)態(tài)，在還原條件下，Ce可呈Ce3+，并以Ce3+的形式釋放到水體中，形成Ce的負(fù)異常。象鼻山磁鐵礦TS2出現(xiàn)Ce負(fù)異，表明了TS2曾長(zhǎng)期處于還原環(huán)境，這與象鼻山磁鐵礦TS5中Eu負(fù)異常所表明的結(jié)果相一致，都反映了象鼻山磁鐵礦的形成初期處于還原狀態(tài)。丁振舉等(2003)認(rèn)為礦石中Ce的相對(duì)虧損，也是成礦熱液中Ce相對(duì)虧損的表現(xiàn)，這是由于海水的加入引起的。象鼻山和尖山磁鐵礦普遍出現(xiàn)Ce負(fù)異?，F(xiàn)象(表3)，表明鐵山磁鐵礦成礦流體中海水的加入可能與中生代晚侏羅至早白堊紀(jì)古太平洋板塊的俯沖作用有關(guān)。尖山磁鐵礦(La/Sm)N為5.202～7.724，較象鼻山磁鐵礦輕稀土元素組內(nèi)分異作用更為強(qiáng)烈，尖山磁鐵礦重稀土內(nèi)部發(fā)生分異,(Gd/Yb)N為0.514～0.653。尖山磁鐵礦w(ΣREE)為12.679×10-6，LREE/HREE為9.464～12.279，(La/Yb)N為7.038～7.104，Eu/Eu*為0.817～0.830，反映輕稀土元素比較富集，輕、重稀土之間的分餾程度相對(duì)較低，與象鼻山磁鐵礦輕、重稀土分餾成因模式一致。象鼻山和尖山磁鐵礦具有相似的稀土元素配分模式，表明兩礦體具有相同的地質(zhì)構(gòu)造背景和成礦物質(zhì)來源。

6 討論

6.1 成礦物質(zhì)來源

鐵山鐵礦床位于長(zhǎng)江中下游成礦帶，磁鐵礦中稀土元素Ce普遍具負(fù)異常(表3，圖10)，當(dāng)成礦過程處于缺氧環(huán)境時(shí)，Ce被活化并以Ce3+的形式釋放到水體中，導(dǎo)致礦化沉積物中呈Ce的負(fù)異常(De Baaretal.,1985; 楊興蓮等，2008；曾紅等，2014)。鐵山磁鐵礦Ce的普遍負(fù)異常可能與海水加入有關(guān)，從微量元素地球化學(xué)角度佐證了前人研究認(rèn)為的中生代古太平洋板塊高速斜向俯沖到大陸板塊之下(董樹文等，2011；周濤發(fā)等，2012；常印佛等，2012)，進(jìn)而引發(fā)玄武巖漿底侵作用。當(dāng)太平洋板塊俯沖到一定深度，由于溫度和壓力的逐漸增大，下插洋殼過渡為榴輝巖相，榴輝巖中常含有金紅石，而金紅石高度富集Nb、Ta、Zr、Hf、Ti等元素(Zacketal,2002; 陳振宇等，2006)，但由于榴輝巖拆沉與軟流圈地幔上升的相向運(yùn)動(dòng)造成巨厚榴輝巖外緣發(fā)生部分熔融并混入軟流圈地幔中，同時(shí)，榴輝巖邊緣的部分金紅石可能發(fā)生部分熔融而進(jìn)入上升軟流圈地幔中，造成早期成礦流體中具有相對(duì)較高的Ta、Zr、Hf、Ti含量。但是Ta、Zr、Hf、Ti作為高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSE)，在流體中的地球化學(xué)行為具有高度的一致性(劉勇勝等，1998；高長(zhǎng)貴等，2008)。而鐵山鐵礦床磁鐵礦中卻出現(xiàn)了Ta、Zr、Hf與Ti解耦的現(xiàn)象(圖6)，經(jīng)磁鐵礦礦物元素相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)造成高場(chǎng)強(qiáng)元素解耦的原因在于雖然早期成礦流體中也含有較高的Ti含量，但在鐵山鐵礦床成礦流體運(yùn)移過程中高Ti成礦流體中Ti4+與Fe3+、Ti4+與Mg2+之間發(fā)生了類質(zhì)同象作用，致使后期成礦流體中的Ti含量大大降低(圖9)。這也就不難解釋本應(yīng)具有一致活動(dòng)性的高場(chǎng)強(qiáng)元素Ta、Zr、Hf與Ti之間會(huì)發(fā)生解耦的原因了。

圖10 鐵山鐵礦床磁鐵礦稀土元素球粒隕石 標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)Fig. 10 Chondrite-normalized REE patterns in magnetite from the Tieshan iron deposit (Chondrite values after Sun and McDonough, 1989)

鄂東南地區(qū)中酸性侵入巖中經(jīng)常發(fā)育有中基性的巖石包體(馬昌前,1994; 謝桂青等，2008b；瞿泓瀅等,2012d)，表明中酸性巖漿侵位時(shí)普遍存在幔源巖漿活動(dòng)。中基性包體與中酸性寄主巖的母巖漿為高溫巖漿，同樣表明該地區(qū)高溫巖漿可能是底侵的幔源玄武質(zhì)巖漿加熱、熔融下地殼的產(chǎn)物。結(jié)合前人通過對(duì)鄂東南礦集區(qū)地層及巖相條件研究發(fā)現(xiàn)，地層為礦床提供成礦物質(zhì)的潛力不大(周濤發(fā)等，2000；謝桂青等，2013)，同時(shí)，根據(jù)巖漿巖和礦石稀土配分模式、同位素及巖漿黑云母化學(xué)參數(shù)特征判斷，成礦物質(zhì)來源與巖漿源密切相關(guān)(王瑜等，2007)，地球化學(xué)模型也顯示鄂東南地區(qū)侵入體發(fā)生同化混染作用，混有2%～3%的下地殼物質(zhì)(Xieetal., 2008)。因此鐵山鐵礦床成礦物質(zhì)的主要來源為古太平洋板塊俯沖誘發(fā)的殼幔相互作用下形成的中酸性巖漿。

6.2 成礦構(gòu)造環(huán)境

鄂東南礦集區(qū)侵入巖是成礦物質(zhì)的主要來源，但其成因和構(gòu)造背景的研究較為薄弱，長(zhǎng)江中下游地區(qū)在中生代晚侏羅至早白堊紀(jì)期間經(jīng)歷了重要的構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換，主構(gòu)造格局由近EW向轉(zhuǎn)換為NE-NNE向(任紀(jì)舜等，1999；周濤發(fā)等，2008)。很多學(xué)者強(qiáng)調(diào)，中生代大規(guī)模的火山-侵入作用和成礦作用主要發(fā)生在大陸伸展-地殼減薄期，長(zhǎng)江中下游地區(qū)成礦帶是由于受到古太平洋板塊俯沖作用的影響(李文達(dá)等，1998；陳江峰等，2005)，而導(dǎo)致區(qū)內(nèi)巖漿作用和成礦作用的發(fā)生。但也有學(xué)者認(rèn)為長(zhǎng)江中下游地區(qū)中生代巖漿活動(dòng)與古太平洋板塊的俯沖無關(guān)(王元龍等，2001；Wangetal.,2006)。對(duì)鄂東南礦集區(qū)中生代成礦構(gòu)造環(huán)境的演化過程大致有三種觀點(diǎn)：(1) 由于增厚下地殼拆沉作用而引發(fā)玄武質(zhì)巖漿與地幔橄欖巖反應(yīng)生成成礦巖漿(Athertonetal.,1993;張旗等，2001a; Xuetal.2002)。(2) 古太平洋洋殼俯沖到大陸板塊之下，進(jìn)而熔融交代地幔楔而形成成礦巖漿(Defantetal., 1990)。(3) 古太平洋洋殼俯沖到深部產(chǎn)生榴輝巖相變而誘發(fā)拆沉作用，進(jìn)而誘發(fā)殼幔相互作用(Lietal.,1993;Castilloetal., 1999；毛景文等，2003)。

實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)表明玄武質(zhì)下地殼部分熔融形成的巖漿通常具有高Na2O(>4.3%)(Rappetal.,1995), 而鐵山成礦巖體主量元素Na2O含量的變化范圍較大(2.50%～6.53%)(Xieetal., 2008)。此外，拆沉下地殼上升過程中與地幔橄欖巖交代所產(chǎn)生的埃達(dá)克巖具有較高M(jìn)gO、Cr和Ni含量，如華北板塊源于拆沉下地殼的埃達(dá)克巖具有高M(jìn)gO(平均3.7%，可高達(dá)5.7%)、Cr(127×10-6～402×10-6)和Ni(82×10-6～311×10-6)(Gaoetal.,2004)。然而鐵山侵入巖體(MgO=0.09%～2.19%；Cr=2.93×10-6～87.8×10-6;Ni=2.47×10-6～52.5×10-6)(Xieetal., 2008),明顯與拆沉下地殼形成的埃達(dá)克巖的性質(zhì)不同。此外，大規(guī)模的下地殼增厚多僅見于碰撞造山作用，主要發(fā)生在碰撞造山帶(陳亮，1998)，長(zhǎng)江中下游地區(qū)早三疊紀(jì)之前一直為一個(gè)持續(xù)發(fā)育的坳陷槽，連續(xù)接受淺海相碳酸鹽和碎屑巖沉積。揚(yáng)子克拉通與華北克拉通在238～218Ma之間碰撞對(duì)接，強(qiáng)烈的陸內(nèi)碰撞造山作用便已開始(李曙光等，1997；Rowleyetal.,1997;宋傳中等，2010)，而包括鄂東南礦集區(qū)在內(nèi)的長(zhǎng)江中下游成礦帶大規(guī)模的巖漿侵入活動(dòng)發(fā)生在140Ma左右，若是由增厚下地殼拆沉誘發(fā)底辟玄武質(zhì)巖漿與地幔橄欖巖反應(yīng)，那么從碰撞拆沉到巖漿侵入的時(shí)間間隔不會(huì)長(zhǎng)達(dá)80～100Ma之久。因此，元素地球化學(xué)方面的證據(jù)顯示鄂東南地區(qū)侵入巖不太可能直接由拆沉下地殼部分熔融而成，因此第一種觀點(diǎn)存在的可能性不大。筆者認(rèn)為第二種觀點(diǎn)也有待商榷，原因在于若是由俯沖洋殼交代地幔楔而提供了主要成礦物質(zhì)來源，則具交代特征的地幔楔應(yīng)該表現(xiàn)為富集大離子親石元素的特征，由于成巖成礦過程具有繼承性，而鐵山象鼻山和尖山兩礦段的磁鐵礦樣品中除Rb外，其它大離子親石元素均未呈現(xiàn)正異常，因而不太可能是交代地幔楔熔融的結(jié)果。第三種觀點(diǎn)有其可取之處，長(zhǎng)江中下游成礦帶位于揚(yáng)子克拉通北緣，但其成礦地球動(dòng)力學(xué)與華北克拉通基本一致(Lietal., 2003;毛景文等，2003a)。當(dāng)洋殼下插到陸殼之下，俯沖洋殼極有可能在高溫高壓條件下由角閃巖相過渡為榴輝巖相。當(dāng)然,古太平洋板塊俯沖相變?yōu)榱褫x巖進(jìn)而拆沉的觀點(diǎn)僅是初步認(rèn)識(shí)，今后需要進(jìn)一步的地質(zhì)、地球化學(xué)和地球物理資料的支持。

晚侏羅世至早白堊世期間，古太平洋板塊俯沖至大陸板塊之下100～120 km左右，發(fā)生脫水并釋放出大量熱(毛建仁等，1990)。根據(jù)二輝石溫壓計(jì)計(jì)算輝石閃長(zhǎng)巖的平衡溫度和壓力分別為1108～1167℃和3～3.6Gpa(陶奎元等，1998)，由于溫度和壓力的驟然增大，俯沖的部分洋殼逐漸過渡為榴輝巖相。榴輝巖的密度(ρ=3.43g/cm3)較之上地幔橄欖巖密度(ρ=3.2g/cm3)大，由于密度大重力不穩(wěn)的原因有可能使下插洋殼發(fā)生拆沉作用(曾融生等，1996；高山等，2002)。之后軟流圈地幔的上升使長(zhǎng)江中下游構(gòu)造動(dòng)力體制由擠壓向拉張環(huán)境轉(zhuǎn)換(周濤發(fā)等，2008；常印佛等，2012)。當(dāng)古太平洋板塊繼續(xù)向大陸板塊之下進(jìn)行俯沖時(shí)，由于受到板片拉力作用的影響，會(huì)使前緣板片拉斷并發(fā)生板片撕裂形成板片構(gòu)造窗，其形成為軟流圈地幔上升置換巖石圈地幔開辟了空間。軟流圈地幔上升過程中會(huì)汲取大洋板片的脫水和釋放的熱量，并在上升減壓過程中發(fā)生較高程度的部分熔融作用，殼幔相互作用劇烈。因此，古太平洋板塊的俯沖為軟流圈能夠發(fā)生較高程度的部分熔融提供了重要的水和熱量來源，增強(qiáng)了殼幔相互作用的強(qiáng)度，加速了陸殼伸展和裂解作用的發(fā)生，巖漿繼續(xù)上侵使下地殼發(fā)生部分熔融，形成殼?；烊坌蛶r漿并逐漸向中酸性巖漿演化。

6.3 對(duì)區(qū)域成礦的指示

近年來，研究表明鄂東南礦集區(qū)的成礦年齡與長(zhǎng)江中下游鐵銅金成礦帶的成礦年齡相似，毛景文等(2004)測(cè)得銅陵等礦集區(qū)輝鉬礦樣品的Re-Os年齡，認(rèn)為長(zhǎng)江中下游地區(qū)Cu-Mo-Au(Fe)礦床形成于134.7±2.2Ma～143.7±l.6Ma之間。金山店石英閃長(zhǎng)巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡加權(quán)平均值為128.6±0.88Ma，鐵山石英閃長(zhǎng)巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡加權(quán)平均值為138.9±0.96 Ma。兩大成礦區(qū)在成礦時(shí)代上表現(xiàn)出極為相似的等時(shí)性，可能是古太平洋板塊向亞歐大陸俯沖過程中，由于俯沖板片撕裂，導(dǎo)致軟流圈沿裂開處上涌，以至于發(fā)生殼幔相互作用。因而，長(zhǎng)江中下游成礦帶從西向東出現(xiàn)5個(gè)花崗巖集中區(qū)和與之有關(guān)的銅多金屬礦化區(qū)，依次為鄂東南礦集區(qū)、九瑞礦集區(qū)、安慶貴池礦集區(qū)、銅陵和寧蕪礦集區(qū)。研究表明，鄂東南地區(qū)矽卡巖鐵礦床和長(zhǎng)江中下游地區(qū)矽卡巖型銅多金屬礦床為同一期成礦事件，整理已有的礦床高精度測(cè)年結(jié)果表明長(zhǎng)江中下游地區(qū)存在兩期重要的成礦事件，時(shí)代集中于132～145Ma和123～125Ma(Xieetal.，2007)，但成礦地球動(dòng)力學(xué)背景需要進(jìn)一步研究。因此，通過對(duì)長(zhǎng)江中下游多個(gè)礦集區(qū)的成礦時(shí)代和成礦規(guī)律的總結(jié)，有利于在長(zhǎng)江中下游多金屬成礦帶中通過相似類比的方法，尋找地質(zhì)構(gòu)造背景相似的同種礦床類型。同時(shí)，也有利于通過礦床地質(zhì)特征求異的方法尋找新的礦床類型。

7 結(jié)論

通過對(duì)鐵山鐵礦床磁鐵礦樣品的野外系統(tǒng)采集到室內(nèi)鏡下礦石組構(gòu)的觀察和研究，綜合鐵山鐵礦床各礦段磁鐵礦的主微量和稀土元素地球化學(xué)特征分析，可初步得到如下認(rèn)識(shí)：

(1) 鐵山鐵礦床象鼻山和尖山磁鐵礦成因類型存在差異：象鼻山磁鐵礦為鎂矽卡巖型鐵礦，Ti4+與Mg2+發(fā)生類質(zhì)同象作用；尖山磁鐵礦為巖漿—熱液接觸交代復(fù)合型礦床，Ti4+與Fe3+發(fā)生類質(zhì)同象作用。結(jié)合象鼻山和尖山磁鐵礦不同成因類型，可以初步推斷象鼻山磁鐵礦可能是在中低溫條件下成礦，而尖山磁鐵礦可能是在高溫向中溫過渡階段成礦。

(2) 中生代晚侏羅-早白堊紀(jì)古太平洋板塊的俯沖引發(fā)軟流圈地幔上升，大洋板片的撕裂及構(gòu)造窗的形成為軟流圈地幔上升置換巖石圈地幔開辟了空間，進(jìn)而引發(fā)強(qiáng)烈的殼幔相互作用，形成殼?；烊坌蛶r漿，并在其向中酸性巖漿演化過程中形成了成礦物質(zhì)的主要來源。

(3) 長(zhǎng)江中下游多金屬成礦帶的形成與中生代中國東部構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換密切相關(guān)，軟流圈地幔上升過程中汲取大洋板片的脫水和釋放的熱量，并在上升減壓過程中發(fā)生較高程度的部分熔融作用，殼幔相互作用劇烈。因此，古太平洋板塊的俯沖為軟流圈能夠發(fā)生較高程度的部分熔融提供了重要的水和熱量來源，增強(qiáng)了殼幔相互作用的強(qiáng)度，加速了陸殼伸展和裂解作用的發(fā)生。

(4) 鐵山鐵礦床磁鐵礦中出現(xiàn)Ta、Zr、Hf與Ti解耦的原因在于鐵山鐵礦床成礦流體運(yùn)移過程中高Ti成礦流體中Ti4+與Fe3+、Ti4+與Mg2+之間發(fā)生了類質(zhì)同象作用，致使后期成礦流體中的Ti含量大大降低，因此會(huì)出現(xiàn)高場(chǎng)強(qiáng)元素之間的解耦現(xiàn)象。

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Geochemical Characteristics of Magnetite Elements in the Tieshan Iron Deposit in Southeastern Hubei Province and Geological Implications

WANG Wei1, WANG Min-fang1,2, GUO Xiao-nan1, WEI Ke-tao3, KE Yu-fu3, HU Ming-yue4, LIU Kun1

(1.FacultyofEarthResources,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan,Hubei430074;2.StateKeyLaboratoryofGeologicalProcessesandMineralResources,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan,Hubei430074;3.TheFirstGeologicalBrigadeofHubeiGeologicalBureau,Daye,Hubei435100;4.NationalResearchCenterforGeoanalysis,Beijing100037)

During Mesozoic, eastern China mainland experienced a transformation from compression to extension, which provided space and channels for migration of intermediate-acid magma. Therefore, metallogenesis of the Tieshan iron deposit in southeastern Hubei Province has close relationship with the intermediate-acid intrusion of the Middle-Late Yanshanian period in such a dynamic setting. Many researchers have studied geological characteristics, ore-forming fluid and ore-controlling structures of this iron deposit. However, their results on metallogenic material sources, genesis of the deposit, temperature of ore-forming fluid and the subduction model of the Pacific plate lack support of geochemical evidence. Based on detailed data of metallogenic geological background and previous work about petrological and geochemical evidence of the Tieshan iron deposit, this work performed in situ electron microprobe and LA-ICP-MS analysis of the magnetite elements in this area. The resultant geochemical characteristics of magnetite show that this iron deposit involves Mg-Skarn and magmatic-hydrothermal polygenetic genesis types. Its metallogenetic materials mainly emanated from mixed magma of crust and mantle. These insights provide new geochemical evidence for further elucidating the metallogenetic regularities of Fe-Cu deposits in southeastern Hubei Province.

magnetite, geochemistry, metallogenic material sources, Tieshan iron deposit

2014-05-26;[修改日期] 2015-01-01[[責(zé)任編輯]陳偉軍。

國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)41272097)、地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題(GPMR201006)、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金(項(xiàng)目編號(hào)CUG120702)、中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)SKJ2014010)聯(lián)合資助。

王偉(1989年—)，男，碩士研究生，礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)。E-mail: yt6757212@126.com。

王敏芳(1980年—)，女，副教授，碩士生導(dǎo)師，現(xiàn)從事礦床學(xué)教學(xué)和研究工作。 E-mail: wang_minfang@163.com。

P618.31

A

0495-5331(2015)03-0451-15