攀枝花层状侵入体中矿物微观结构和微量元素对成矿过程的指示
大火成岩省中与地幔柱活动有关的层状侵入体，是研究岩浆演化过程的重要窗口。同时，赋存着大规模钒钛磁铁矿的层状侵入体，也是揭示岩浆分异过程中Fe-Ti-V元素富集过程的重要研究对象。 本文在野外地质调查的基础上，在兰家火山矿区采集了一套地质样品，代表攀枝花层状侵入体下部的含矿岩体。在光学显微镜观察的基础上，主要运用扫描电子显微镜，并结合电子探针、聚焦离子束-扫描电子显微镜和高分辨透射电子显微镜等先进手段，观察和表征了微米至纳米尺度矿物的微观结构特征，同时获得了不同微观结构中矿物原位微区成分特征，结合多种地质温压计约束了形成出溶结构的物理化学条件。在电子探针成分数据的基础上，运用激光剥蚀等离子体质谱仪获得矿物原位微区微量元素成分数据。以主要矿物的微观结构特征和微量元素特征为突破口，结合结晶学、矿物学、岩石学和地球化学的理论，分析讨论了研究区岩浆演化过程中的热事件的作用方式，获得了以下认识: (1)矿物微观结构中广泛出现的出溶结构包括:透辉石主晶出溶斜顽辉石片晶和Fe-Ti氧化物片晶，粒状钛磁铁矿出溶钛铁矿和镁尖晶石，以及富矿石中钛铁矿出溶赤铁矿等，代表了岩浆演化过程中结晶分异和亚固相再平衡过程。另外，陨硫铁中磁黄铁矿片晶可能代表硫化物的固相转变过程。 (2)根据最佳相边界理论，计算得到透辉石主晶中斜顽辉石片晶的出溶压力为～2GPa;根据两个地质温度计得到其出溶温度为1030-1100℃。根据得到的压力和温度条件，认为在下地壳岩浆房中岩浆从橄榄岩中继承了透辉石-斜顽辉石出溶结构;随后在同一个岩浆房＜1100℃时透辉石出溶Fe-Ti氧化物片晶;在上地壳岩浆房＜450℃时Fe-Ti氧化物片晶中形成钛铁矿+铁尖晶石亚固相出溶体。 (3)矿物的微观结构特征记录了由于岩浆分批注入引发的热事件对先结晶矿物的叠加改造。硅酸盐、氧化物、硫化物之间矿物边界上都存在固相改造特征。在二次熔体径迹中，单斜辉石分别与钛磁铁矿和斜长石形成后成合晶结构，细粒橄榄石具有较高的Fo值，都是热事件形成的二次熔体的结晶产物。 (4)含水和含钾矿物的出现，无Ti磁铁矿的产出，针状和镶边状硫化物，以及硅酸盐和氧化物的交代假象结构、蠕虫状结构和发育的孔隙，都记录了层状侵入体岩浆期后的热液流体活动。 (5)从岩石微量元素标准化的矿物微量元素点分析数据，以及矿物共生组合原位微区面分析结果中都可以看出，微量元素在硅酸盐-氧化物-硫化物矿物相之间的分配规律，指示了岩浆演化的过程和叠加作用的影响。钛磁铁矿中高场强元素之间强烈的正相关关系，说明岩浆来源于同一个深部岩浆房。但是，单斜辉石、橄榄石和钛磁铁矿中过渡金属元素之间形成不同的子趋势，表明侵入体经历了多次岩浆补充。由于岩浆补充引发了矿物中强烈的再平衡过程，导致钛铁矿中过渡金属元素形成不同的子趋势。 综上所述，从矿物微观结构和微量元素的研究结果中可以看出，形成攀枝花层状侵入体下部含矿岩体的岩浆起源于同一个深部岩浆房，并在浅部岩浆房中经历了多次岩浆补充过程。岩浆补充和岩浆期后热液流体活动改造了原生矿物的微观结构和微量元素特征，但是几乎没有影响矿石品位。 本研究从矿物微观结构和微量元素特征的角度出发，加深了对层状侵入体成岩过程的认识，丰富了在深部岩浆演化过程中矿物学的研究内容，进一步完善了攀枝花层状侵入体成矿过程的模型。同时，获得的矿物微观结构特征和微量元素数据，在钒钛磁铁矿工艺矿物学的研究和应用中也有重要的参考价值。
钒钛磁铁矿;成矿规律;层状侵入体;岩浆分异过程
东北大学
博士
矿产普查与勘探
黄菲
2018
中文
P618.610.1
2021-09-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）