宁芜凹山矿田玢岩铁矿成矿过程研究：磁铁矿、磷灰石微区微量元素及同位素特征的证据

The Ningwu ore district is one of the most important iron ore districts in the Middle-Lower Yangtze River polymetallic ore belt. It is the birthplace of the famous “porphyrite iron deposit” model, which provided important guidance for research and exploration of this type iron deposit in MLYRB and continental volcanic metallogenic area. The ore-forming process has been controversial due to the constraints of the previous testing technology. The iron deposit formed from magmatic evolution or from hydrothermal leaching on consolidation diorite porphyrite rocks has not been revealed. In this study, the in situ trace elements and in situ Sr-Nd isotopes analyses will be carried out on the magnetite and apatite in different mineralization stages of the iron deposits in Washan ore field, by LA(-MC)-LCP-MS dating. Through the direct metallogeny indication information study from the ore and gangue minerals, reveal the ore-forming process and mechanism of Washan ore field. This study will deepen the porphyrite iron deposit research and provide new content to the model of porphyrite iron deposit.

宁芜矿集区是长江中下游多金属成矿带中最重要的铁矿矿集区之一，前人根据其地质地球化学特征建立了著名的“玢岩铁矿”模型，为该地区及陆相火山岩地区铁矿床的研究和寻找提供了重要的指导。受早期测试方法技术的制约，玢岩铁矿成矿演化过程一直存在争议：其形成于岩浆演化还是后期热液对已固结闪长玢岩的淋滤富集。本申请将在详细的野外地质调查及以往研究工作的基础上，采用激光剥蚀多接收等离子质谱新技术，对凹山矿田典型玢岩铁矿床（凹山、高村、和尚桥铁矿矿床）中各矿化阶段的磁铁矿及其共生矿物磷灰石进行微区微量元素和微区Sr、Nd同位素的测试研究。通过对各矿化阶段矿石及脉石矿物本身携带的成矿信息的直接研究，来揭示凹山矿田玢岩铁矿的成矿过程和机制。这项工作将深化玢岩铁矿研究，为玢岩铁矿模式注入新的内容。

铁氧化物-磷灰石矿床（玢岩铁矿，IOA型矿床）是全球铁矿资源重要的供给矿床类型之一，受到国内外科研和矿产开采工作者的广泛关注。对铁氧化物-磷灰石矿床的研究争议主要集中在矿床成因上，即岩浆成因或者热液成因。作为一类具有多阶段成矿作用的矿床，IOA型矿床很难用热液或者矿浆成因予以简单概括，需要动态的看待成矿作用。宁芜矿集区是中国东部长江中下游多金属成矿带中重要的铁矿矿集区，发育有大型的铁氧化物-磷灰石（IOA）矿床。在凹山矿田发育的铁矿床多具有多阶段成矿的特征，为精细的成矿过程研究提供了条件。本文通过对IOA型矿床不同成矿阶段磁铁矿、磷灰石微区微量元素的微区测试分析以及He-Ar同位素和硫同位素特征的分析研究，揭示出不同矿床各阶段磁铁矿源区相似，Fe质来源于岩浆热液，可能与安山质岩浆不混溶作用有关，磁铁矿沉淀于高温热液环境。磁铁矿在从早到晚不同的成矿阶段中表现出具有岩浆成因特征到热液成因特征演化的规律。其中，地层物质的逐渐加入，特别是膏盐层的存在，对成矿过程具有重要的控制作用。根据以上认识我们提出了一个新的成矿过程的模型：1）不混溶作用的发生，使得原始岩浆形成了富铁流体和富硅流体，富铁流体与已固结的岩体发生水岩反应，使得固结的闪长玢岩发生浸染状矿化，并伴随广泛的钠长石化等蚀变。2）已固结岩浆的冷凝收缩，形成的裂隙使得在固液相分界带聚集的富含Fe质的流体的压力突然降低，引发了隐爆作用，形成了隐爆角砾岩。角砾岩中的胶结物以磁铁矿为主，含有少量的磷灰石和阳起石。伴随着矿物的结晶，流体通道被封闭。3）侵入岩浆继续发生着相似的成矿流体富集过程，但铁质含量下降，大气水和沉积岩的组份增多。当聚集的富铁流体压力突破了静岩压力之后，裂隙开始发育，沿着裂隙形成的网脉状磁铁矿-阳起石脉以及磁铁矿-磷灰石-阳起石脉大量发育。此后液态岩浆依然发育着冷凝和分异的过程，形成了黄铁矿-石英脉和方解石脉等。