扬子北缘新元古代毕机沟层状岩体成因的矿物学约束

Layered intrusions with Fe-Ti oxide mineralization mainly formed in intraplate extensional or mantle plume environments, and have important indicative significance of tectonic setting. There are different understandings about the tectonic settings of Neoproterozoic Hannan Complex in the northern margin of the Yangtze Block. Fe-Ti oxide-bearing Bijigou layered intrusion in this area provides an unique opportunity to disscuss the tectonic setting of the Hannan Complex. We are going to carry a project that is aim to investigate the petrogenesis of the Bijigou intrusion via in-situ analysis of major elements, trace elements and isotopic compositions of different minerals. We will identify the nature of mantle source of the Bijigou intrusion by zircon Hf-O isotopic compositions, discuss the tectonic setting and oxygen fugacity and temperature of the parental magma by compositional variations of olivine, clinopyroxene, apatite and Fe-Ti oxides, investigate the magma evolving processes by Sr isotopic variations of the plagioclase. The final goals are proposing a genetic model for the Bijigou layered intrusion and related Fe-Ti oxide mineralization, and discussing the internal relations between the petrogenesis of the Bijigou intrusion and the tectonic framework of the northern margin of the Yangtze Block in the Neoproterozoic.

赋含钒钛磁铁矿床的层状岩体多形成在板内拉张或地幔柱环境中，被认为具有重要的构造指示意义。扬子北缘新元古代汉南杂岩带的构造背景一直存在不同认识，位于该杂岩带的赋含钒钛磁铁矿床的毕机沟层状岩体为探究其形成的构造背景提供了独特的研究窗口。本项目拟以毕机沟层状岩体为研究对象，通过对不同矿物的主量、微量和同位素组成进行原位分析，研究毕机沟岩体的成因：利用锆石Hf-O同位素组成探讨地幔源区性质；查明主要组成矿物橄榄石、单斜辉石、磷灰石和铁钛氧化物的成分和在整个岩体中的变化特征，探讨岩体形成的构造环境以及母岩浆的氧逸度和温度；查明斜长石的Sr同位素变化特征，探讨岩浆成分演化。在此基础上，建立毕机沟层状岩体及其赋含钒钛磁铁矿的成因模式，探讨毕机沟岩体的形成与扬子北缘新元古代构造格架的内在联系。

本课题按照任务书的要求，进行了毕机沟层状岩体中主要硅酸盐矿物、磷灰石和铁钛氧化物的原位成分分析，同时根据项目进展的需要，对钻孔样品进行了全岩主微量元素分析，并对磷灰石和单斜辉石进行了粒度分析，探讨了毕机沟层状岩体冷凝过程中岩浆成分的变化和堆晶岩的成因，初步建立了该岩体的成因模式。主要取得以下进展：.（1）本次研究对目前毕机沟层状岩体最深的钻孔进行了系统岩芯采样，查明岩体自下而上由橄榄石堆晶转变为橄榄石和斜长石堆晶继而转变为斜长石和辉石堆晶，矿体主要赋存在橄榄石堆晶岩之上，含磷灰石层位于岩体上部，与矿体关系密切；.（2）矿体中硅酸盐矿物明显发育叶理化，表明含矿层中发生了比较强烈的压实作用，其原因是堆晶矿物中出现大量密度远大于硅酸盐矿物的铁钛氧化物，同时粒间熔体的排出主要是压实作用引起的，而在磷灰石-磁铁矿辉长苏长岩带下部岩石中磷灰石的粒度分析结果表明此时压实作用并不强烈，粒间熔体的排出主要通过成分对流作用进行，因为该带在形成时粒间熔体密度由于铁钛氧化物的分离而低于主体岩浆。.（3）磷灰石-磁铁矿辉长苏长岩带中磷灰石自下而上稀土元素含量逐渐升高，我们认为是由于trapped liquid shift effect引起的，通过磷灰石和全岩Nb、Ta含量得到该带下部粒间熔体比例为~8%，对与之平衡的磷灰石REE含量改造并不明显，而上部粒间熔体比例为~22%，使磷灰石中REE含量明显升高。该部分研究成果已完成论文撰写，准备投稿至Contributions to Mineralogy and Petrology。