罗河玢岩型铁矿床中Ti的超常富集-迁移机制及其对成矿作用的指示

Titanium is widely regarded as an immobile element. The mechanism of transportation and deposit of titanium in the ore-forming fluid has been poorly understood. Luohe iron deposit is located in the northwest of Lu-Zong volcanic basin, which is the largest iron deposit in the Middle-Lower Yangtze River Valley Metallogenic Belt. Titanite is widely developed in main mineralization-alteration stages and is a typical indicator mineral of iron mineralization in Luohe deposit. Titanite occurs as net-veined titanite-anhydrite-diopside assembly in the two depths of -800~-900m and -1500~-1600m. This study will choose titanite in Luohe iron deposit as the major objective. Analysis methods such as microprobe, La-ICP-Ms probe, fluid inclusion, stable isotope and U-Pb dating are used in order to elucidate the sources and conditions of ore-forming fluid which has transported and deposited titanium. The investigations will provide constraints on the geological processes of titanite and magnetite enrichment. This study will improve the understanding of porphyry iron deposit and find out constraining factors of titanium deposit in hydrothermal mineralization system. Besides, this study will guide exploration of porphyry iron deposit in the metallogenic Belt.

Ti在成矿流体系统中通常被认为是不活动元素，热液矿床中Ti的超常富集-迁移机制仍不十分清楚。长江中下游成矿带内庐枞盆地中罗河矿床，是成矿带内规模最大的玢岩型铁矿床。矿床主成矿阶段广泛发育热液成因榍石（CaTiSiO5），以榍石-硬石膏-磷灰石组合为特征，在矿床-800~-900m和-1500~-1600m两个不同深度稳定发育，局部榍石含量超过30%，TiO2含量超过6%，是铁矿化强度的重要指示矿物，具有鲜明的成矿特色，为研究成矿流体中Ti等元素迁移富集机制提供了理想的对象。本项目以罗河矿床中榍石为突破口，重点对榍石及相关矿物开展电子探针、La-ICP-MS微区微量元素和年代学等分析测试，研究Ti等元素在玢岩型铁矿床成矿流体系统中超常迁移富集的地质过程及其控制因素，为玢岩型矿床成因提供新的证据。研究结果将推动成矿流体中Ti地球化学相关研究，深化玢岩型铁矿床研究程度，并指导区域矿产勘探。

本项目选择长江中下游成矿带内庐枞盆地中规模最大的玢岩型铁矿床（磁铁矿-磷灰石型矿床）-罗河铁矿床为研究对象。重点开展了5个方面研究工作。1）矿床地质特征研究；2）成岩成矿时代研究；3）榍石和相关矿物微量元素特征、同位素特征研究；4）矿床成矿模式研究；5）区域成矿作用对比研究。. 通过项目研究工作，确定矿床深部新发现矿体和浅部矿体的赋矿围岩均为强烈蚀变的砖桥组火山岩（粗安岩-辉石粗安岩）。查明了罗河玢岩型矿床中不同类型，不同空间位置产出的榍石及共生矿物的矿物学、地球化学和年代学特征，阐明了玢岩型矿床成矿流体系统中钛和铁等元素的超常迁移富集机制。反演了罗河矿床成因及成矿地质过程，创新性提出了罗河矿床新的成矿模式。研究结果深化了玢岩型铁矿床研究程度，并为区域矿产勘探提供了理论指导。. 项目的主要成果：.1）通过榍石年代学和地球化学研究，确定矿床深部和浅部矿体中榍石的形成时代分别为130.0±0.8Ma和129.7±0.8Ma，形成时代相近。榍石微量元素特征指示成矿温度约700-800℃，成矿流体自深部向浅部氧逸度有所升高。两类榍石均具有岩浆榍石轻稀土富集的特征，Nd同位素特征均与赋矿围岩相似，表明深部和浅部矿体为同一成矿作用的产物。.2）矿床各阶段典型矿物SHRIMP原位C-O同位素特征表明，矿床至少经历了两期深部流体脉动作用，第二次热液脉动温度明显降低，持续时间较短，后期大气降水的大量加入是导致磁铁矿转变为黄铁矿硬石膏组合的关键因素。矿床磁铁矿微量元素具有矽卡岩和IOA型矿床的双重特征。综上所述，罗河铁矿床既不同于典型的矽卡岩型铁矿床，也与典型IOA矿床存在差异，在矿床浅部与斑岩型热液系统具有一定可比性，属于较为特殊的Fe-P-SO42-系统，是一种“非典型”IOA矿床。.3）项目开展了广泛的学术合作和学术交流，建成了一个具有国际视野矿床学科研团队。.4）已发表基金标注论文12篇（其中第一标注3篇），SCI论文10篇（其中第一标注3篇），还有两篇SCI论文（第一标注）已经在线发表。