攀枝花V-Ti磁铁矿铁同位素特征及其对矿床成因的制约

攀枝花V-Ti磁铁矿矿床是世界闻名、中国最大的V-Ti磁铁矿矿床，也是我国钛、钒原材料重要生产基地。与世界上其他典型的含磁铁矿层状岩体上部成矿不同，攀枝花V-Ti磁铁矿主矿体存在于成矿岩体下部，为此人们对其成因进行了大量的研究，取得了一系列成果，但仍存在着分歧，争论的焦点在于岩浆演化过程中成矿阶段的确定。.Fe同位素是攀枝花V-Ti磁铁矿的成矿元素，已有研究表明岩浆结晶分异过程中，同一演化阶段结晶的不同矿物之间以及处于不同演化阶段的同种矿物之间，都存在着Fe同位素分馏，这使得根据岩（矿）体的Fe同位素组成变化特征来探讨矿床成因成为可能，同时也为攀枝花V-Ti磁铁矿矿床的成因研究提供了新的途径。.本项目通过测定岩（矿）体中不同层位Fe同位素组成，来刻画岩浆演化过程中Fe同位素分布特征，分析总结建立岩浆结晶分异过程中的Fe同位素演化规律。最后依据此演化规律，对矿床的成因进行制约。

近年来随着Fe同位素分析技术和测试精度的大幅提高，高温体系Fe同位素分馏的研究已经成为可能。本项目通过测定由镁铁质岩浆分离结晶形成的、具有典型层状构造和韵律结构的四川攀枝花含钒钛磁铁矿层状岩体的朱家包包矿段的全岩和单矿物样品的Fe同位素组成，来探究岩浆分离结晶过程中Fe同位素组成的变化规律和分馏机理。同时将成矿过程中Fe同位素分馏变化趋势与结晶分异和氧逸度的变化相结合，来制约矿床成因。主要取得了以下创新性的认识和结论：.1）首次系统报道了岩浆分离结晶过程中形成的镁铁质岩石、共生硅酸盐矿物（橄榄石、辉石、角闪石）和矿石矿物磁铁矿的Fe同位素组成分布特征。全岩δ57Fe分布范围0.10～0.28‰，平均组成0.18‰；橄榄石δ57Fe分布范围-0.79～-0.08‰，平均组成-0.42‰；辉石δ57Fe分布范围-0.36～0.15‰，平均组成-0.04‰；角闪石δ57Fe分布范围-0.03～0.29‰，平均组成0.14‰；磁铁矿δ57Fe分布范围0.14～0.65‰，平均组成0.35‰。全岩Fe同位素组成变化不大，共生单矿物的Fe同位素组成范围大于全岩。 .2）不同岩相带、不同韵律层、不同岩性岩石中的主要矿物具有相同的Fe同位素分布特征：δ57Fe (橄榄石)<δ57Fe (辉石)<δ57Fe（角闪石）<δ57Fe（磁铁矿）。这一规律性的分布特征揭示了岩浆过程中控制Fe同位素分馏的根本因素——岩浆体系的氧化还原状态。.3）对“镁铁质岩石中各共生矿物Fe同位素组成变化很大，全岩变化较小”这一现象，本研究首次进行了详细的阐释：基于高温岩浆演化体系中岩浆与结晶矿物之间不发生Fe同位素分馏，同时岩浆体系中Fe2+和Fe3+之间的氧化还原反应使得Fe同位素分馏时刻处于平衡，导致结晶分异过程中岩浆体系的Fe同位素组成变化不大。此分馏理论很好的阐释了全球范围内不同时代、地点、构造背景下形成的火成岩的Fe同位素组成变化不大的根本原因。.4）首次将成矿元素本身作为指示岩浆型铁矿床成因的参数。研究发现：将磁铁矿Fe同位素组成与结晶分异和氧逸度这两个控制矿床成因的关键因素结合起来，磁铁矿的Fe 同位素组成随着岩浆演化阶段的不同而呈现不同规律的变化。.5）研究初步构筑了Fe同位素示踪岩浆型矿床成矿作用过程的理论模型，为Fe同位素体系在同类矿床研究中的应用奠定了重要的理论基础。