李 俊,劉 函,茍正彬,崔浩杰

(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心,四川 成都 610081;2.成都理工大學(xué),四川 成都610059)

拉薩地塊在白堊紀(jì)同時(shí)遭受雅魯藏布江大洋北向俯沖和班公湖-怒江大洋南向俯沖的雙重影響,中北岡底斯巖漿作用強(qiáng)烈,早白堊世岡底斯成礦帶是中生代最為重要的鐵銅多金屬成礦階段。隨著近年來(lái)地質(zhì)調(diào)查和找礦工作的開(kāi)展,在岡底斯成礦帶西段陸續(xù)發(fā)現(xiàn)以尼雄、隆格爾、落布勒、敵布錯(cuò)、大架夏瑪、餓阿次爾等為代表的一批早白堊世與巖漿作用及巖漿期后熱液作用有關(guān)的鐵礦床。尼雄礦田作為岡底斯成礦帶西段早白堊世Fe-Cu多金屬成礦作用的典型代表,前人對(duì)礦床地質(zhì)特征、巖漿源區(qū)及動(dòng)力學(xué)機(jī)制、成巖成礦時(shí)代等方面做了較多研究[1-5],但由于缺乏系統(tǒng)的礦物學(xué)研究,導(dǎo)致對(duì)其成礦作用的認(rèn)識(shí)尚不清晰。

磁鐵礦屬于尖晶石族礦物,具有“反”尖晶石結(jié)構(gòu),其通用化學(xué)式為XY2O4。其中X為四面體位置(四次配位),常為Fe2+或Mg2+、Ni2+、Mn2+、Co2+、Zn2+等二價(jià)金屬離子占據(jù),Y為八面體位置(六次配位),常為Fe3+或Al3+、Fe3+、Cr3+、V3+、Mn3+、Ga3+等三價(jià)金屬離子占據(jù),在一定的替代機(jī)制下,Si4+、Ti4+四價(jià)離子也能進(jìn)入礦物晶格。由于其特殊的“反”尖晶石結(jié)構(gòu)導(dǎo)致Fe3+能同時(shí)占據(jù)四面體和八面體位置(X和Y),有效離子半徑分別是0.49和0.65。而Fe2+僅占據(jù)八面體位置,有效離子半徑0.78,其化學(xué)式為Fe3+[Fe2+Fe3+]O4。研究認(rèn)為,電荷的平衡以及離子半徑等因素是控制磁鐵礦中微量元素分配行為的首要因素[6]。由于晶體結(jié)構(gòu)和離子半徑的近似,尖晶石族各礦物之間也常存在類(lèi)質(zhì)同象置換現(xiàn)象[7],也會(huì)導(dǎo)致礦物元素組分的變化。磁鐵礦作為多種巖漿和熱液鐵礦床(如BIF、巖漿型、矽卡巖型等)的重要礦石礦物,晶格中賦存有Cr、Co、Ni、Al、Ti、V、Si、Ca、Mn、Mg等一系列微量元素,這些元素含量往往受到晶體化學(xué)、溫度(如Ti含量主要受溫度控制)、硫逸度、氧逸度(V、Cr受氧逸度影響)、流體成分、再平衡過(guò)程以及圍巖反應(yīng)等多方面因素的影響[8-10]。特別是礦床中的金屬硫化物和氧化物(黃鐵礦、黃銅礦、磁鐵礦、方鉛礦等),其多于成礦巖漿或含礦流體中直接沉淀,礦物中元素含量對(duì)成礦環(huán)境和礦物成因均有較好的指示作用[7,11]。磁鐵礦中微量元素可以間接反映成礦溫度、氧化還原態(tài)等豐富的成礦信息[12-13]和成礦作用過(guò)程[14-15]。在矽卡巖型礦床中接觸交代作用對(duì)磁鐵礦組分存在明顯影響,如果圍巖富含鎂質(zhì),則經(jīng)歷交代過(guò)程形成的磁鐵礦也相對(duì)富鎂[16]。因此,本文以尼雄礦田勘查程度最高的滾糾鐵礦床為研究目標(biāo),選擇重要礦石礦物磁鐵礦,通過(guò)電子探針(EPMA)和離子質(zhì)譜(ICP-MS)等測(cè)試手段研究磁鐵礦的成分特征,并初步研究磁鐵礦成分變化的規(guī)律性、可能影響磁鐵礦成分的因素等問(wèn)題,進(jìn)一步認(rèn)識(shí)礦物組分對(duì)礦床成礦過(guò)程的指示作用,探討滾糾鐵礦的成礦物質(zhì)來(lái)源和礦床成因機(jī)制。

1 區(qū)域地質(zhì)

滾糾鐵礦地處岡底斯陸塊中北部(圖1a),北距班公湖-怒江縫合帶150 km,南距雅魯藏布江縫合帶100km,大地構(gòu)造位置處于隆格爾-工布江達(dá)巖漿弧,屬于岡底斯銅金多金屬成礦帶西段,是措勤-申扎鐵銅多金屬成礦帶的重要組成部分。以元古界念青唐古拉巖群片巖、片麻巖和混合巖作為古老基底的岡底斯地塊,蓋層主體地層為一套古生界—中生界海陸交互的淺海碳酸鹽巖和碎屑巖建造。受南北兩側(cè)雅魯藏布江大洋和班公湖-怒江大洋先后相向俯沖的影響,岡底斯多期次巖漿活動(dòng)表現(xiàn)出明顯的火山-巖漿弧特征,主要表現(xiàn)為洋陸轉(zhuǎn)換階段的晚侏羅世—早白堊世(154~100 Ma)、晚白堊世(100~65Ma)、陸陸碰撞階段的喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)(65~40Ma)和喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)晚期殼源鉀質(zhì)火山巖和埃達(dá)克質(zhì)含礦斑巖[17]。

2 礦床地質(zhì)

滾糾鐵礦位于措勤縣城南東約60km,達(dá)中型鐵礦規(guī)模(333+334資源量超5000萬(wàn)噸)。礦床出露地層較簡(jiǎn)單,主要為中二疊統(tǒng)下拉組生物碎屑灰?guī)r、亮晶灰?guī)r、微晶灰?guī)r和灰質(zhì)白云巖,上二疊統(tǒng)敵布錯(cuò)組粉砂巖、含礫長(zhǎng)石石英砂巖、巖屑砂巖和第四系松散堆積物(圖1b),其中下拉組碳酸鹽巖和敵布錯(cuò)組碎屑巖是最主要的賦礦圍巖。礦區(qū)構(gòu)造總體以北西西、北西向斷裂為主,是重要的導(dǎo)巖控礦構(gòu)造,近南北向斷裂為次要構(gòu)造,對(duì)礦體起后期破壞作用。礦區(qū)早白堊世中酸性巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈,其中以花崗閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖與成礦關(guān)系最為密切。

滾糾鐵礦中礦體在空間上主體受侵入巖與圍巖的接觸帶控制明顯,少量礦體發(fā)育于圍巖層間破碎帶和巖體內(nèi)部裂隙中。礦體多呈條帶狀、透鏡狀、似層狀產(chǎn)出,走向近平行于主斷裂方向(NWW、NW),其中以接觸帶內(nèi)發(fā)育的KT4和KT6為主礦體。礦石類(lèi)型主要為致密塊狀磁鐵礦(圖2a)、角礫狀磁鐵礦石、致密塊狀磁赤鐵礦石、浸染狀黃鐵礦石和蜂窩狀褐鐵礦石為主;礦石結(jié)構(gòu)可見(jiàn)有半自形-它形結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、粒狀變晶結(jié)構(gòu)等。脈石礦物主要為石榴子石、透輝石、綠簾石、紅柱石、蛇紋石、綠泥石、方解石和石英等。在巖體內(nèi)外接觸帶普遍發(fā)育強(qiáng)烈的接觸交代變質(zhì)現(xiàn)象,蝕變帶寬度數(shù)十米至百米不等,常見(jiàn)矽卡巖化(圖2b)、角巖化、硅化、綠簾石化(圖2c)、大理巖化(圖2d)、綠泥石化等。

圖1 滾糾鐵礦床大地構(gòu)造位置圖(a)及礦區(qū)地質(zhì)圖(b)Fig.1 Tectonic setting(a)and geological map(b)of the Gunjiu iron deposit

通過(guò)在礦區(qū)內(nèi)巖體接觸帶和礦體等剝露面開(kāi)展詳實(shí)調(diào)查工作和部分鉆孔巖心觀察采樣研究,結(jié)合顯微鏡下礦物共生組合特征、穿插關(guān)系,按照時(shí)間順序先后和成礦溫度的高低,將滾糾鐵礦成礦過(guò)程中主要礦物形成期次劃分如下(圖3)。

(1)矽卡巖期:該時(shí)期為矽卡巖礦物形成的主要階段,成礦溫度較高,表現(xiàn)為鈣、鎂、鐵、鋁等與硅酸根離子結(jié)晶生成大量硅酸鹽礦物。

Ⅰ早期矽卡巖階段,以形成無(wú)水硅酸鹽礦物石榴子石(圖4a)和透輝石為特征,構(gòu)成接觸帶分布廣泛的石榴子石矽卡巖、石榴子石透輝石矽卡巖。

Ⅱ晚期矽卡巖階段,流體中的H2O開(kāi)始參與礦物形成,形成以綠簾石(圖4b)、金云母、陽(yáng)起石等為主的含水硅酸鹽礦物。

Ⅲ氧化物階段,是金屬氧化物形成的最主要階段,該階段磁鐵礦(圖4c)、赤鐵礦、磁赤鐵礦、穆磁鐵礦等鐵氧化物大量結(jié)晶沉淀,在磁鐵礦結(jié)晶末期伴隨有云母類(lèi)礦物的形成。

(2)退化蝕變期:該時(shí)期開(kāi)始形成黃鐵礦、黃銅礦等金屬硫化物(圖4d)和石英、方解石、綠泥石(圖4b)等脈石礦物,呈脈狀改造和穿插早期形成礦物,中低溫結(jié)晶礦物多見(jiàn)。

Ⅳ石英硫化物階段,該階段以石英和黃鐵礦等礦物的大量形成為特征,其中黃鐵礦多呈浸染狀、星點(diǎn)狀或脈狀產(chǎn)于早期形成的接觸帶矽卡巖和蝕變巖體內(nèi)部裂隙中,伴隨黃鐵礦和少量黃銅礦生成。石英則表現(xiàn)為細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀石英脈穿切蝕變巖石、礦石或者造成圍巖硅化蝕變。

Ⅴ碳酸鹽階段,該階段主要形成方解石、綠泥石、蛇紋石等低溫礦物。

(3)表生氧化成礦期:主成礦期的原生礦石遭受后期地表風(fēng)化和淋濾,形成褐鐵礦等氧化礦物,對(duì)礦體起次生富集或破壞作用。

3 磁鐵礦元素地球化學(xué)特征

3.1 樣品采集制備及分析

在野外地質(zhì)調(diào)查工作基礎(chǔ)上,分別于滾糾鐵礦探槽(TC01)和鉆孔(ZK10301、ZK7502等)采集能代表礦區(qū)成礦特征的礦石和鉆孔巖心樣品20余件,磨制探針片15件,能譜分析47個(gè)點(diǎn),制備了磁鐵礦單礦物ICP-MS分析樣品共9件。測(cè)試樣品的粉碎和挑選工作由廊坊區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所完成。先將樣品粉碎后用純凈水清洗干燥,再將樣品研磨至40~60目,經(jīng)過(guò)淘洗烘干在鏡下挑選達(dá)到足夠純度(>99%)的單礦物樣品。探針片制備工作由廊坊區(qū)域地質(zhì)調(diào)查所完成,探針片打磨拋光至厚度80μm,結(jié)合顯微鏡下觀察的共生關(guān)系、礦物形態(tài)等特征圈定目標(biāo)礦物的靶區(qū),最后于探針片表面噴涂碳膜以備分析。電子探針微區(qū)能譜分析(EPMA)是在自然資源部西南礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢查中心完成,分析儀器為JEOL公司生產(chǎn)的電子探針顯微分析儀(儀器型號(hào)JXA-8100)。測(cè)試條件為電流20 nA,加速電壓15 kV,攝譜時(shí)間10 sec,束斑直徑5μm。單礦物ICP-MS測(cè)試工作是由國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心完成,實(shí)驗(yàn)儀器型號(hào)為等離子質(zhì)譜X-series,實(shí)驗(yàn)方法采用酸溶法,實(shí)驗(yàn)嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)DZ/T0223-2001,分析誤差范圍<5%,檢測(cè)限值為0.05×10-6。

圖2 滾糾鐵礦床典型巖石、礦石特征Fig.2 Pictures showing the characteristics of the representative ores and rocks in the Gunjiu iron deposit

圖3 滾糾鐵礦主要礦物生成順序Fig.3 Mineral sequences indicated by the Gunjiu iron deposit

圖4 滾糾鐵礦床典型礦物顯微鏡下照片F(xiàn)ig.4 Photomicrographs of the representative minerals in the Gunjiu iron deposit

3.2 測(cè)試分析結(jié)果

由磁鐵礦ICP-MS稀土、微量元素分析結(jié)果(表1、表2)可以看出,磁鐵礦含Rb、Nb、Sc、U、V、Ti、Co、Ni、Cr等元素。磁鐵礦∑REE含量極低,范圍為0.56×10-6~1.49×10-6,其中Eu、Tb、Tm、Lu含量均低于儀器檢測(cè)限。礦物中w(Ti)偏低,w(Ti)集中于66.30×10-6~160.00×10-6;w(Cs)和w(U)較高,w(Cs)和w(U)分別集中于0.16×10-6~0.86×10-6以及0.06×10-6~0.49×10-6;w(Ni)為4.07×10-6~13.90×10-6;w(Co)為22.60×10-6~37.14×10-6;w(V)值較低(4.65×10-6~15.70×10-6);w(Cr)變化較大,含量0.59×10-6~14.2×10-6;w(Ba)偏低,w(Ba)為2.49×10-6~10.00×10-6;w(Zn)為136×10-6~368×10-6。

磁鐵礦電子探針測(cè)試分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。磁鐵礦單礦物組分以TFeO為主,w(TFeO)為88.07%~90.20%,另外還有SiO2、MnO、TiO2、Al2O3、MgO、Na2O、K2O、CaO、Cr2O3等。w(SiO2)較高,且變化較大(0.10%~1.44%)。w(TiO2)最高為0.57%,最低至0.01%,多集中于0.05%~0.16%。礦物中w(MgO)和w(CaO)變化較大,w(MgO)值變化于0.04%~0.87%,w(CaO)值變化于0.03%~0.35%。w(Al2O3)為0.16%~0.78%,平均含量為0.41%,w(MnO)值較穩(wěn)定,多集中于0.11%~0.44%。礦物中w(V2O3)低于檢測(cè)限0.1‰,w(Cr2O3)多集中于0.01%~0.06%,部分低于檢測(cè)限0.1‰。礦物中w(K2O)和w(Na2O)較低,w(K2O)平均為0.02%,w(Na2O)平均為0.03%。

表1 磁鐵礦稀土元素測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果表(×10-6)Table 1 REE analyses(10-6)of magnetite from the Gunjiu iron deposit

4 討論

4.1 溫度和氧逸度因素

溫度是控制礦物形成過(guò)程中微量元素行為的重要因素[8,18]。Ti作為磁鐵礦中最常見(jiàn)的元素,其在高溫環(huán)境下常以鈦尖晶石-磁鐵礦固溶體的形式置換Fe3+(2Fe3+= Ti4++Fe2+)進(jìn)入礦物晶格[19]。由于Ti元素在流體中不易溶解的性質(zhì),導(dǎo)致熱液系統(tǒng)中磁鐵礦中的鈦含量完全由溫度控制[20],Ti在磁鐵礦礦物中含量與溫度呈正相關(guān),溫度越高鈦含量越高。滾糾鐵礦矽卡巖礦物主要為鈣鐵榴石、次透輝石、透輝石等,這不僅表示其為典型氧化型礦床[21],同時(shí)還指示矽卡巖階段的成礦流體為高溫和高氧逸度環(huán)境[22]。采自滾糾鐵礦中的磁鐵礦w(Ti)含量變化范圍較小(集中于66.30×10-6~160.00×10-6),指示礦床中鐵礦化階段的成礦溫度相對(duì)較穩(wěn)定。礦區(qū)接觸帶內(nèi)鈣鐵榴石、黃鐵礦伴生石英等礦物流體包裹體均一溫度分別是462~558℃,256~337℃[23],而磁鐵礦形成介于干矽卡巖階段和石英硫化物階段之間,表明礦區(qū)鐵礦化階段為中高溫成礦,磁鐵礦成礦溫度大致限定在300~450℃。

?

氧逸度被認(rèn)為是控制礦物中元素含量的另一種重要因素。研究表明,氧逸度會(huì)在一定程度上影響磁鐵礦中V、Cr等變價(jià)元素的含量,這些元素的行為可以用來(lái)反映礦物形成過(guò)程中氧逸度的相對(duì)變化[8]。例如V的價(jià)態(tài)包括V3+、V4+、V5+,但V3+由于離子半徑的因素與磁鐵礦相容性最高而成為最主導(dǎo)的陽(yáng)離子[24-25]。由于V的價(jià)態(tài)對(duì)于氧逸度變化非常敏感,fO2的微弱上升都可將V3+轉(zhuǎn)換為V4+導(dǎo)致釩元素在礦物中相容性變差而含量降低,因此磁鐵礦樣品中V含量的減少能夠反映成礦過(guò)程中fO2的增加。從滾糾鐵礦中磁鐵礦樣品Ti-V+Cr協(xié)變圖(圖5)可以看出,隨著Ti含量的降低即溫度的下降,V+Cr也表現(xiàn)出一定的下降趨勢(shì)即fO2上升,可能指示了礦床鐵礦化階段隨成礦的進(jìn)行,氧逸度有一定程度的上升。另外,熱液系統(tǒng)中磁鐵礦的V含量不僅受氧逸度控制,也同樣受溫度的影響而表現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系[24-25],因而Nadoll等(2014)提出了關(guān)于成礦溫度的Ti+V-Al+Mn圖解[8](圖6),滾糾鐵礦磁鐵礦數(shù)據(jù)在圖解中顯示礦物成礦溫度下降對(duì)于礦物組分(Al、Mn)的變化存在較明顯的制約。

圖5 滾糾鐵礦磁鐵礦Ti-(V+Cr)協(xié)變圖Fig.5 Ti vs.(V+Cr)diagram of magnetite from the Gunjiu iron deposit

4.2 熱液活動(dòng)對(duì)磁鐵礦元素分配行為的影響

表3 磁鐵礦電子探針測(cè)試數(shù)據(jù)Table 3 Major element analyses(w B%)of magnetite from the Gunjiu iron deposit

斑巖型、矽卡巖型熱液礦床在成礦過(guò)程中大多均經(jīng)歷多期次的熱液活動(dòng),熱液在析出和運(yùn)移過(guò)程中與圍巖發(fā)生水巖反應(yīng)和熱液蝕變。雖然由于熱液活動(dòng)和圍巖的復(fù)雜性,目前礦物/流體間元素的分配行為還缺乏大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)量化準(zhǔn)確限定,但大量研究表明,熱液磁鐵礦的成分通常被認(rèn)為是受多種因素的影響,包括成礦流體、礦石流體的物理化學(xué)參數(shù)(如溫度,壓力,冷卻速率,氧逸度,硫逸度、再平衡過(guò)程、晶體結(jié)構(gòu))、水巖反應(yīng)和共生礦物等[10]。在矽卡巖系統(tǒng),流體-巖石相互作用和母巖影響甚至被認(rèn)為是磁鐵礦地球化學(xué)元素變化的主要控制因素[8]。

圖6 滾糾鐵礦磁鐵礦(Ti+V)-(Al+Mn)協(xié)變圖Fig.6 (Ti+V)vs.(Al+Mn)diagram of magnetite from the Gunjiu iron deposit

來(lái)自滾糾鐵礦的磁鐵礦主量元素協(xié)和關(guān)系見(jiàn)圖7。前人研究證明,TiO2在磁鐵礦中普遍存在,其含量與形成的溫度、壓力密切相關(guān),無(wú)論在成巖作用或是成礦作用過(guò)程中,隨著溫度和壓力的降低,磁鐵礦單礦物TiO2組分含量都是向從高到低方向演化,反映出其對(duì)不同地質(zhì)作用具有明顯的專(zhuān)屬性[26]。通常認(rèn)為,巖漿熱液較富集Si、Al、Na、K、F和Cl等組分,而圍巖碳酸鹽巖等富集Ca、Mg和Mn[26]。滾糾鐵礦磁鐵礦w(TiO2)與w(CaO+MgO)、w(Na2O+K2O)表現(xiàn)出明顯線性正相關(guān)關(guān)系(圖7b、圖7c),隨w(TiO2)的減少(即溫度、壓力的降低),礦物中的Ca、Mg、Na、K等元素含量表現(xiàn)了明顯相關(guān)性,充分表明在成礦過(guò)程中溫度和壓力等環(huán)境參數(shù)對(duì)于成礦氣液流體的物質(zhì)交代置換的約束。而w(Fe2O3T)與w(SiO2)呈明顯的反相關(guān)關(guān)系(圖7a),隨礦物中硅質(zhì)減少Fe含量增加,表明偏基性環(huán)境可能更適合磁鐵礦形成。

4.3 礦物及礦床成因

標(biāo)型礦物的元素地球化學(xué)特征一定程度上可以反映礦床的成礦物質(zhì)來(lái)源、成礦環(huán)境和礦床成因,前人研究普遍認(rèn)為磁鐵礦組分與其母源巖漿性質(zhì)有密切聯(lián)系。中酸性巖相關(guān)的磁鐵礦礦物中w(TiO2)明顯偏低(0.10%~0.80%),V2O3常含量極低,而與基性-超基性巖相關(guān)的磁鐵礦普遍具有中w(SiO2)極低、w(TiO2)較高(>0.5%)、w(V2O3)較高(>0.78%)等特征[27]。滾糾鐵礦床中磁鐵礦的w(SiO2)相對(duì)較高(平均0.41%),w(TiO2)主要集中于0.05%~0.13%,w(V2O3)含量極低(低于檢測(cè)限0.1‰),具有貧Ti、V,富Si的特征,具有典型中酸性巖漿相關(guān)磁鐵礦的元素特征。磁鐵礦的Ni、Co、Ti和V等元素含量及比值也常被作為研究礦床成因的重要指示劑[28-30]。普遍認(rèn)為巖漿型礦床的磁鐵礦w(Ni)較高(>100×10-6)、Ni/Co比值>1,而矽卡巖礦床中磁鐵礦鎳含量明顯偏低(均值約30×10-6)、Ni/Co比值<1。另外Ti/V比值在巖漿型和矽卡巖型兩類(lèi)礦床磁鐵礦中也存在差異,氣液交代成因磁鐵礦Ti/V比值多明顯大于巖漿成因磁鐵礦。滾糾鐵礦磁鐵礦微量元素中,Ni/Co比值均小于1(比值0.15~0.59),礦物中w(Ni)平均為8.98×10-6,含量遠(yuǎn)小于巖漿成因磁鐵礦(100×10-6~440×10-6)而與氣液交代成因磁鐵礦接近。磁鐵礦中Ti/V比值較大(比值6.71~25.52),與云南北衙金多金屬礦床中交代成因磁鐵礦(Ti/V比值5.0~16.9)基本一致[31]。

由于熱液活動(dòng)中流體易遷移的性質(zhì)[32],熱液成因的磁鐵礦往往ΣREE較低,且常具有HREE虧損、LREE相對(duì)富集的特征。例如新疆烏吐布拉克矽卡巖型鐵礦的磁鐵礦具有ΣREE較低,LREE相對(duì)富集的右傾型稀土元素配分模式[33]。瑞典北部的矽卡巖型鐵礦床中磁鐵礦稀土元素同樣顯示為配分曲線較平直、緩右傾,且分異程度較小,貧REE的特征[34]。滾糾鐵礦中,磁鐵礦∑REE較低(0.56×10-6~1.49×10-6),富集Cs、U,相對(duì)虧損Ba、Ti,LREE相對(duì)富集(LREE/HREE、(La/Sm)N和(La/Yb)N均大于1),MREE和HREE相對(duì)虧損(Eu、Tb、Ho、Tm、Lu低于檢測(cè)限0.05×10-6),REE分布型式與矽卡巖型磁鐵礦十分類(lèi)似。根據(jù)球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)[35],滾糾礦床磁鐵礦微量元素配分模式見(jiàn)圖8,微量元素方面特別是高場(chǎng)強(qiáng)元素(Zr、Hf、Nb、Ta)相同的特征顯示其具有一致的成礦物質(zhì)來(lái)源。

不同環(huán)境下形成的磁鐵礦的元素組分存在一定的差異,因而可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析大量礦物元素?cái)?shù)據(jù)的差異和規(guī)律制得的判別圖,用以將不同成礦環(huán)境和礦產(chǎn)類(lèi)型中形成的磁鐵礦區(qū)分開(kāi)來(lái)[7-8,27]。林師整統(tǒng)計(jì)分析了國(guó)內(nèi)外大量礦床的3000多個(gè)磁鐵礦單礦物數(shù)據(jù),將不同地質(zhì)環(huán)境中形成的磁鐵礦劃分為火山巖型、矽卡巖型、接觸交代型、巖漿型、副礦物型6種類(lèi)型[36]。Dupuis和Beaudoin進(jìn)一步將磁鐵礦劃分為條帶狀含鐵建造(BIF)、矽卡巖礦床(Skarn)、鐵氧化物銅金礦床(IOCG)、斑巖銅礦(porphyry Cu deposit)、基律納磷灰石-磁鐵礦礦床(Kiruna)、釩鈦磁鐵礦床(Fe-Ti,V)[7]。在TiO2-Al2O3-(MgO+MnO)圖中,滾糾鐵礦磁鐵礦元素?cái)?shù)據(jù)基本分布在矽卡巖型(V)和接觸交代型(IV)兩個(gè)區(qū)(圖9),而Ca+Al+Mn-Ti+V判別圖顯示,滾糾鐵礦磁鐵礦元素?cái)?shù)據(jù)均落在矽卡巖礦床(Skarn)區(qū)域內(nèi)(圖10)。這表明礦物成因判別圖解應(yīng)用在滾糾鐵礦床具有適用性,并印證了磁鐵礦可作為在礦物形成環(huán)境和礦床成因研究方面的重要指示礦物。

圖7 滾糾鐵礦磁鐵礦主量元素協(xié)變圖解Fig.7 Covariation diagram of major oxides in magnetite from the Gunjiu iron deposit

圖8 滾糾礦床磁鐵礦微量元素蛛網(wǎng)圖Fig.8 Trace element spidergram of magnetite from the Gunjiu iron deposit

圖9 磁鐵礦TiO2-Al2 O3-(MgO+MnO)三角成因圖解(據(jù)林師整,1982修改[36])1.交代型磁鐵礦;2.貫入型磁鐵礦;Ⅰ.副礦物型;Ⅱ.巖漿型;Ⅲ.火山巖型;Ⅳ.接觸交代型;Ⅴ.矽卡巖型;Ⅵ.沉積變質(zhì)型Fig.9 TiO2-Al2 O3-(MgO+MnO)diagram for the genetic interpretation of magnetite(modified from Lin Shizheng,1982)

5 結(jié)論

(1)滾糾鐵礦磁鐵礦具有w(SiO2)較高,w(TiO2)和w(V2O3)較低,∑REE含量較低,Ba、Ti相對(duì)虧損,Cs、U相對(duì)富集,Eu、Lu、Tb、Ho、Tm強(qiáng)烈虧損的特征。

(2)礦區(qū)鐵礦化階段為高氧逸度中高溫的環(huán)境,磁鐵礦中元素分配行為明顯受氧逸度、溫度及流體與圍巖交代活動(dòng)等因素的制約影響。

(3)標(biāo)型礦物磁鐵礦的礦物化學(xué)特征和標(biāo)型元素比值對(duì)于研究礦床成礦作用在滾糾鐵礦具有良好適用性,印證了磁鐵礦可作為在礦物形成環(huán)境和礦床成礦過(guò)程研究方面的重要指示礦物。

圖10 滾糾鐵礦磁鐵礦(Ti+V)-(Ca+Al+Mn)判別圖解(據(jù)Dupuis和Beaudoin,2011修改[7])BIF.條帶狀含鐵建造;Skarn.矽卡巖礦床;IOCG.鐵氧化物銅金礦床;Porphyry.斑巖銅礦;Kiruna.基律納磷灰石.磁鐵礦礦床;Fe-Ti,V.釩鈦磁鐵礦床Fig.10 (Ti+V)vs.(Ca+Al+Mn)diagram for the genetic interpretation of magnetite from the Gunjiu iron deposit(modified from Dupuis et al.,2011)

致謝:江西地質(zhì)調(diào)查院同仁在區(qū)內(nèi)勘查工作取得的成果對(duì)本文有很大幫助,同時(shí)感謝貴州地質(zhì)調(diào)查院曾禹人等對(duì)項(xiàng)目組區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作的大力支持。研究過(guò)程中得到了李?yuàn)^其研究員的幫助和指點(diǎn),在此一并感謝。