中科院科學家在攀枝花超大型釩鈦磁鐵礦礦床成因研究中獲進展

自然界及岩石學實驗中產生的共軛富Fe和富Si熔體通常被認為與岩漿不混溶作用有關。不混溶兩相熔體的分離可以很好地解釋拉斑玄武質岩漿演化過程中出現的Daly間斷，以及層狀岩體頂部的酸性岩等現象。早期實驗岩石學研究表明，不混溶作用可發生在玄武質岩漿演化的晚期階段（＜1040℃，對應於＞90-95%的分離結晶）。而新的實驗研究結果表明，不混溶作用也可以發生在岩漿演化的較早階段（＞1100℃，對應於＜50-60%的分離結晶）。岩漿演化早期發生的不混溶作用，對解釋層狀岩體中大量鐵鈦氧化物的富集有重要意義。但玄武質岩漿演化過程中不混熔的兩相熔體如何分離，以及大量富Fe熔體如何聚集一直缺乏深入研究。

我國西南部的攀枝花岩體，岩體體積較小（厚～2km，出露面積～30km2），但賦存超大型釩鈦磁鐵礦礦床（礦石儲量13.3億噸），是探討玄武質岩漿演化過程鐵富集機制的理想對象。近日，中國科學院科學家團隊——廣州地球化學研究所岩漿作用與成礦學科組博士研究生王坤、研究員王焰，與同位素地球化學國家重點實驗室研究員任鍾元合作，在攀枝花岩體中部帶～500m厚的淺色輝長岩的磷灰石中，發現共存的富Fe和富Si熔體包裹體，發現了攀枝花岩漿房演化過程中發生過岩漿不混溶作用的直接證據。他們在岩體下部帶富礦層位發現了富鐵鈦鈣的礦物交生體結構，指示岩漿不混溶作用發生後，富Si熔體向上遷移，從而導致殘留富Fe熔體與周圍的堆晶礦物產生了化學不平衡。基於岩體冷凝時間、磷灰石中熔融包裹體的尺寸及成分的數值模擬計算表明，富Si熔體在攀枝花的整個岩漿房尺度發生了大規模的遷移。據此，該研究提出了岩漿房演化過程中鐵富集成礦的模型，即高鈦玄武質岩漿經歷一定程度的分離結晶後，粒間熔體發生不混溶作用產生共軛的富Si和富Fe熔體，由於密度差異，富Si熔體向上遷移導致岩漿房上部相對富Si和下部相對富Fe，這種成分分層的岩漿房最終固結形成了攀枝花岩體上部的淺色輝長岩和下部帶的暗色輝長岩及厚層鐵鈦氧化物礦石。

相關研究成果發表在地學領域期刊Contributions to Mineralogy and Petrology上。該研究得到了中科院戰略性先導科技專項（B類）、國家自然科學基金的資助。

圖1.磷灰石中不混溶的兩相熔體包裹體

圖2.攀枝花岩漿房演化造成大量鐵鈦氧化物富集的過程示意圖

（來源：中國科學院）

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