河北大庙岩体型斜长岩中Fe-Ti-P矿床的微区矿物学研究

河北大庙Fe-Ti－P矿床是中国唯一赋存于岩体型斜长岩中的岩浆型Fe-Ti氧化物和磷灰石矿床。该矿床由不连续发育在斜长岩中的透镜状、豆荚状块状矿体和苏长岩中的浸染状矿石组成，大量磷灰石与Fe-Ti氧化物伴生。目前研究中存在的主要问题是：1）Fe-Ti氧化物和磷灰石的结晶条件；2）磷灰石结晶对Fe-Ti氧化物形成的影响；3）控制不同类型矿石形成的主要因素。本项目拟在已有工作基础上，开展细致的矿物结构和化学成分研究；利用LA-(MC)-ICPMS原位分析技术，测定不同类型矿石中斜长石、辉石、Fe-Ti氧化物和磷灰石的微量元素和Sr-Nd同位素，结合岩相学和熔融/流体包裹体研究、矿物主量元素和全岩地球化学组成，研究大庙Fe-Ti－P矿床中Fe-Ti氧化物和磷灰石结晶之间的成因关系，探讨不同类型矿石的富集机制。这项研究对理解岩浆型Fe-Ti－P矿床的成因有理论意义，也能为找矿勘探工作提供指导作用。

元古宙岩体型斜长岩是斜长石（巨晶）>90%的岩浆岩，常常赋存有大量Fe-Ti-（P）矿石，包括仅由铁钛氧化物（磁铁矿、钛铁矿或金红石）和磷灰石组成的铁钛磷灰岩（nelsonite），是世界上Fe、Ti、P的重要来源。因此，对斜长岩及赋存矿床的成因研究有助于理解元古宙时期壳-幔属性及其相互过程、了解特殊矿石的富集过程及指导找矿。然而，目前为止对它们的成因依然存有争议。河北大庙斜长岩体是中国唯一岩体型斜长岩，赋存有大量Fe-Ti-P矿石（铁钛磷灰岩）和Fe-Ti矿石，它们呈透镜状、席状、不规则状等产出，磷灰石含量在Fe-Ti-P矿石中变化很大（10-90%），不同于世界上其它同类矿床中铁钛磷灰岩（其磷灰石含量为30%左右）。本项目通过详细的野外和显微观察以及全岩和矿物（磷灰石、磁铁矿、辉石、斜长石）的主、微量成分分析，并借助斜长石巨晶原位MC-LA-ICP-MS Sr同位素分析，对大庙斜长岩体及其Fe-Ti-(P)矿石的成因进行了详细研究。本研究获得以下重要结论：1）本研究首次发现斜长岩中斜长石巨晶中从核至边87Sr/86Sr呈韵律环带变化，并论证了斜长岩的形成是由于幔源玄武质岩浆底侵于富铝下地壳底部并强烈混染下地壳物质而导致斜长石的大量结晶；2）推测岩体型斜长岩仅出现于元古宙的原因可能与当时地壳属性有关（相比现代地壳更富铝、钠）；3）首次提出了不混熔铁钛磷灰质矿浆（nelsonitic melt）的概念。Fe-Ti和Fe-Ti-P矿石均是堆晶岩，是由不混溶的铁钛磷灰质矿浆在演化分异过程中经钛磁铁矿和磷灰石堆晶形成；4）计算的铁钛磷灰质熔体的成分为~52.0 wt.% Fe2O3t, 18.5 wt.% CaO, 14.2 wt.% P2O5, 8.7 wt.% TiO2, 4.0 wt.% Al2O3 and 1.1 wt.% MgO以及少量SiO2, K2O, Na2O and F。高挥发分（如P，F等）含量可能对不混溶有促进作用；5）与铁钛磷灰质熔体共轭的不混熔熔体为纹长苏长岩（mangerite；~50 wt.% SiO2），成分模拟显示不混溶发生时的岩浆成分为~44 wt.% SiO2, ~21 wt.% Fe2O3t, ~3.0 wt.% TiO2, ~3.0 wt.% K2O and ~2.6 wt.% P2O5。