硅酸盐液态不混溶作用在Kiruna型铁矿形成过程中的作用

We will focus on the Abagong Kiruna-type P-Fe oxide deposit in Altay, Xinjiang. Based on the filed relation of the different lithologic units, we will homogenize the melt inclusions hosted in apatite from the P-rich rocks and ores from the deposit, and analyze the chemical composition of them. Then we will test whether the pairs could be immiscible by IHPV experiments. This will provide direct petrographic evidence for the formation of the Kiruna-type deposits. By using the mixture of rhyolite + iron ores with varying content of volatiles, as the parental magmas for the Abagong deposit, we will conduct the IHPV experiments to investigate the role of silicate liquid immiscibility in the formation of Abagong deposit. During the experiments, the temperature, pressure, oxygen fugacity and the variety and concentration of volatiles will be controlled. This will provide important constraints on the metallogensis of Kiruna-type iron oxide deposits in the view of phase equilibrium. On basis of the experiments, we will determine how does liquid immiscibility fractionate the major and trace elements partitioning between immiscible conjugates, to help us to better understand the behavior of elements (transportation and enrichment) during silicate liquid immiscibility.

以新疆阿巴宫基鲁纳型(Kiruna型)富磷铁矿为研究对象，在查明各类岩石单元地质关系的基础上，通过加热均一化的方式获取富磷岩石和矿石中熔融包裹体的化学组成，为成岩成矿作用提供直接的岩相学证据，使用实验岩石学的方法验证其能否真正以不混溶的形式稳定存在；以流纹岩+矿石以及不同比例的挥发份作为阿巴宫铁矿的母岩浆，使用内加热高压釜，控制温度、压力、氧逸度和挥发份种类和含量进行实验岩石学模拟，以检验液态不混溶作用在Kiruna型铁矿形成过程中的作用，从相平衡的角度为该类型铁矿的形成提出制约。以此为基础，进一步阐明元素在液态不混溶作用中的地球化学行为，为理解元素在此过程中的迁移和富集提供直接的证据。

岩浆系统铁钛钒磷矿床的成因研究具有重要的理论意义和社会经济价值。本项目在细致的野外工作的基础上，将自然样品和实验岩石学的研究手段相结合开展研究，以岩浆物理化学（包括热力学和化学动力学）为理论基础，以岩浆液态不混溶作用为切入点，精细地刻画了岩浆演化过程，在低钛体系内，实验证实了在高氧逸度和高水活度的情况下，液态不混溶作用可以产生无硅铁矿浆，另外，在含氟体系内，也可以产生类似的无硅铁矿浆，研究结果对全球磁铁矿+磷灰石矿床成因提供了重要的实验证据；高钛体系内的钒钛磁铁矿成矿原始岩浆的产生主要和源区存在辉石岩有关，实验证实高钛磁铁矿+磷灰石矿石在岩浆温度下并不是纯液相，矿石的形成需要岩浆分异过程。在这些实验结果的基础上，深入探讨了岩浆演化与成岩成矿之间的关系，揭示了岩浆型铁钛钒磷矿床（低钛的磁铁矿-磷灰石/萤石和高钛的磁铁矿-磷灰石体系）与液态不混溶作用之间的关系，以及富铁岩浆的产生与源区物质成分和部分熔融过程之间的关系。研究成果先后发表在Nature Communications、Geochimica et Cosmochimica Acta、Lithos和Gondwana Research等矿物学、岩石学和矿床学领域内的知名期刊上。