峨眉山大火成岩省钒钛磁铁矿矿床成矿机制的流体组成制约

Integrated C-H-O,He-Ne-Ar and Sr-Nd isotopes and fluid composition will be used to evaluate the sources and processes involved in the formation of the world-class unique magmatic Fe-Ti-V oxide deposits in the Emeishan Large Igneous Province. Olivine, pyroxene, plagioclase, apatite and Fe-Ti-V oxides from three representative deposits (Panzhihua, Hongge and Taihe) will be analyzed for volatile composition and C-H-O-He-Ne-Ar-Nd isotopes. These data, together with data obtained from the associated picrites and basalts, will be used to desciper the nature of the source mantle, the origin of primary fluids in the ore-forming magmatic systems, and to calculate the proportions of mantle, crust and atmosphere etc. endmembers, and the role of magma differentiation such as crustal contamination, fractional crystallization and liquid immiscibility in ore genesis. The results from such a new, integrated approache will shed new light on the genetic relationship between Fe-Ti-V oxide ore formation and plume-related continental basaltic magmatism.

峨眉山大火成岩省钒钛磁铁矿矿床成矿作用中流体具有重要的作用，其成矿方式及流体来源需要岩石和流体地球化学综合制约。本申请项目以峨眉山大火成岩省钒钛磁铁矿矿床成矿控制因素的流体多元同位素制约为研究目标。选择攀枝花、红格和太和三个不同类型钒钛磁铁矿矿床，对比溢流玄武岩，分析不同成矿层位的橄榄石（玄武岩斑晶）、辉石、斜长石、磷灰石和钒钛磁铁矿等的流体化学组成、C-H-O、He-Ne-Ar与Sr-Nd多元同位素组成，确定成矿岩浆起源、结晶分异和壳源（围岩）混染过程中流体的组成、性质及变化特征，计算流体中地幔、地壳、大气等不同端元组分的比例，判别钒钛磁铁矿形成过程中分离结晶作用和Fe-Ti氧化物熔体不混溶作用的贡献，探讨钒钛磁铁矿富集成矿的机制及控制因素。相关成果为认识峨眉山地幔柱岩浆演化规律、成矿作用提供基础资料。

本项目利用流体组成及多元同位素的手段对峨眉山大火成岩省钒钛磁铁矿矿床成矿机制进行了研究，取得了如下认识：1）峨眉山大火成岩省的原始岩浆具有相对富H2O、弱还原的流体特征。苦橄岩3He/4He= 0.01-0.66Ra；白马和太和层状侵入体3He/4He= 0.66-1.96Ra；朱布侵入体3He/4He= 0.92-1.05Ra。碳同位素和稀有气体同位素组成表明峨眉山大火成岩省苦橄岩和钒钛磁铁矿矿床成矿过程中存在俯冲洋壳物质的贡献；C-Sr-Nd- Hf-He-Ar同位素研究表明地壳混染和流体加入是造成朱布岩浆中硫化物熔离的关键控制因素。2）红格、攀枝花和太和侵入体SIMS锆石U-Pb年龄分别为257±3 Ma、257.6±2.1Ma和263.3±2.2Ma；锆石εHf(t) 分别为 3.08~4.68、4.60~6.33和9.28~9.81；δ18O变化范围分别为5.77-6.45‰、5.49-6.10‰和3.68-4.47‰；研究表明太和侵入体起源于相对亏损的地幔，主要是受到俯冲的再循环的蚀变洋壳物质的混染；攀枝花和红格侵入体起源于相对富集的地幔，受到碳酸盐地壳物质的混染程度较高。3）白马侵入体(87Sr/86Sr)i = 0.704232~ 0.704855；εNd(t) = 1.40~3.94，表明白马岩体母岩浆经历了10%-30%的围岩硅质大理岩的混染。4）朱家包包苦橄质岩墙的围岩是水镁石大理岩。橄榄石斑晶Fo含量变化为79-91mol%。最富Mg的橄榄石斑晶（Fo 89-91）出现在岩墙的边部，并含未溶解的方解石。苦橄质岩墙δ26Mg= −0.32‰ ~ −0.19‰，大理岩δ26Mg=−1.95‰ ~ −1.04‰。苦橄质岩墙中碳酸盐δ13CPDB= −3.1‰ ~ 0.6‰；δ18OSMOW= 16.3‰ ~18.6‰；大理岩中碳酸盐δ13CPDB= −0.1‰ ~ 0.7‰；δ18OSMOW= 19.1‰ ~ 22.4‰。玄武质岩浆混染碳酸盐岩能造成与磁铁矿共存的橄榄石中富Mg的特征，钒钛磁铁矿的形成可能是玄武质岩浆与大理岩围岩相互作用造成的。该基金项目同时对其它构造环境的镁铁-超镁铁质侵入体进行了对比研究。上述研究成果为进一步探讨峨眉山大火成岩省钒钛磁铁矿矿床成矿岩浆作用及成矿因素以及不同构造环境的镁铁-超镁铁质岩成矿作用具有重要的科学意义。