辽宁弓长岭铁矿床磁铁富矿成因的年代学及单矿物微量元素地球化学约束

The Gongchangling iron deposit located in the Anshan-Benxi area of Liaoning Province is a large-scale BIFs-type iron deposit, and the No.2 mining area of the Gongchangling iron deposit is famous for the production of high-grade iron ore. However, as to the formation age and genesis of the high-grade iron ore, they are still unsolved problems which have been hotly debated. In this project, the Pb-stepwise leaching experiment will be carried out to obtain the formation age of BIFs (low-grade iron ore) and high-grade iron ore, as well as the metamorphic age of the wall-rock of high-grade iron ore. And the chemical composition of magnetite from BIFs and high-grade iron ore, and garnet from wall-rock of high-grade iron ore will be measured by in-situ LA-ICP-MS analysis, the geochemical characteristics of magnetite from BIFs will be compared to that from high-grade iron ore, and the minor element distribution of garnet will be ascertained. These results will provide new evidences to the genesis of high-grade iron ore by comparing the formation age of BIFs and high-grade iron ore with the metamorphic age of the wall-rock of high-grade iron ore, and the geochemical characteristics of single minerals. This research will not only deepen the understanding of the genesis of high-grade iron ore in the Gongchangling No.2 mining area, but also have valuable reference to the research on BIFs-related high-grade iron ore in other area of China.

弓长岭铁矿床是辽宁鞍本地区大型BIFs型铁矿，其中弓长岭铁矿床二矿区以产出磁铁富矿而闻名，但关于该区磁铁富矿的形成时代及成因机制目前还存在较大争议。本项目拟采用单矿物逐级酸淋滤Pb-Pb等时线法，分别对条带状铁建造（贫矿）、磁铁富矿、富矿围岩进行年代学研究，以期获得条带状铁建造、磁铁富矿的形成时代，以及围岩的变质作用时代；同时借助LA-ICP-MS技术对条带状铁建造和富铁矿石中的磁铁矿，及富矿围岩中的石榴石进行分析，对比两类磁铁矿微量元素组成异同，并进一步查明石榴石的微量元素分布特征；最后，通过对比条带状铁建造、磁铁富矿的形成时代，以及围岩的变质作用时代，结合单矿物的元素地球化学研究，为弓长岭铁矿床二矿区磁铁富矿成因提供约束。本项目的研究不仅可以深化对弓长岭铁矿床二矿区磁铁富矿成因的认识，而且对我国其它与BIFs相关的富铁矿的研究具有重要借鉴意义。

弓长岭铁矿床二矿区的富铁矿作为我国唯一的大型沉积变质型磁铁富矿，长期以来关于其成因存在原始沉积、热液改造和菱铁矿变质分解等三种不同观点，目前越来越多的研究倾向于热液改造成因，但关于热液的性质有混合岩化和变质热液两种不同认识。本项目拟通过对弓长岭铁矿床二矿区条带状铁建造、富铁矿石及其围岩的单矿物逐级酸淋滤Pb-Pb等时线法年代学研究，并结合条带状铁建造及富铁矿石中的磁铁矿、富矿围岩中的石榴石等单矿物的元素地球化学研究，探讨该区富铁矿石的形成机制。在项目执行过程中，首先采用fsLA-MC-ICP-MS方法对条带状铁建造和磁铁富矿石中的磁铁矿，以及富矿围岩中的石榴石进行原位Pb同位素分析，发现大部分样品的Pb含量普遍较低，并不适合进行Pb同位素分析。近年来对该区条带状铁建造形成时代（2528±10Ma）及富铁矿石的年龄（1840±7Ma）已有较好的约束。因此我们结合近年来相关方面的研究进展，并改变研究思路，采用Sm-Nd等时线法获得了富矿围岩的变质作用时代为1888±77Ma，但富铁矿石Sm-Nd同位素数据点散乱，未获得等时线年龄；采用锆石LA-ICP-MS方法获得了该区混合花岗岩的形成时代为2478±36Ma；使用近年来发展迅速的LA-MC-ICP-MS原位S同位素分析方法，发现条带状铁建造和富铁矿石中的δ34S均分布在0值附近，并且富铁矿石相对富集重硫；通过对石榴石及不同类型磁铁矿的LA-ICP-MS原位微量元素组成研究发现，石榴石的微量元素Ti、V、Co等从边部到核部具有规律性变化，条带状铁建造中矿物共生组合对磁铁矿的微量元素组成具有重要影响，同时对比条带状铁建造及富铁矿石中磁铁矿的微量元素组成，结合年代学证据及硫同位素特征，认为该区富铁矿石为变质热液改造条带状铁建造而成。