青海尕林格矽卡岩铁多金属矿床富硼流体演化特征

Boron occurs abundantly in many hydrothermal deposits, but is scarcely found in skarn iron deposits. It is necessary to perform further research on boron resources and their relationships with skarn mineralisation. This research project will investigate the boron-bearing minerals developed in the Galinge skarn Fe deposit. Based on detailed field geological investigations, a comprehensive research program including mineragraphy, petrological geochemistry, mineral chemistry, and in-situ trace elemental and boron isotopic analyses will be employed to understand the content and spatial distribution of boron-bearing mineral assemblages, and reveal the thermodynamic constraints on the genesis of the boron-rich fluid. This project aims to provide significant scientific contributions to expose the enrichment and transportation mechanism of boron in hydrothermal systems, as well as an important framework to further study the relationship between boron and skarn mineralisation, the coupled theory of skarn deposition, and prospecting of strategic resources for the western "One Belt and One Road".

硼在许多与热液有关的矿床内都有大量出现，但在矽卡岩铁矿床中却少有报道。特别是对挥发分硼来源及与矽卡岩铁矿成矿作用间的关系有待深入研究。本申请拟以尕林格矽卡岩铁矿床内发育的富硼矿物（电气石、斧石和硼镁铁矿等）为研究对象，在查明矿床地质特征的基础上，采用矿相学、岩石地球化学、矿物化学、微区微量元素分析和硼同位素微区原位测试等手段和方法，查明不同含硼矽卡岩矿物组合含量特征和空间分布规律，重点探明矽卡岩成矿体系中富硼流体形成机制，建立富硼流体演化热动力学模型。本研究将为揭示挥发分硼在热液体系中的富集和迁移机理提供重要线索，为深入研究挥发分硼与矽卡岩铁矿成矿关系做好铺垫，有助于完善祁漫塔格成矿带内矽卡岩矿床成矿作用模型，为丰富矽卡岩成矿理论和西部“一带一路”战略资源开发提供科学依据。

了解矿物溶解和再沉淀过程对于建立矿石沉淀模型，特别是保存完好的单一矿物颗粒所记录的流体演化的复杂历史是非常重要的。我们结合了电子探针和激光等离子质谱扫面分析的约束了磁铁矿核-幔-边生长环带结构中微量元素的化学行为,重新刻画了结构变化所反映的溶解-再沉淀界面耦合(ICDR)和固体扩散(SSD)的过程。复杂的交代结构和非均一成分反映了磁铁矿晶体在成核后经历了3个生长和再结晶阶段。Zr, Hf, Nb, Ta, Th, REE和U化学成分剖面证明了次生磁铁矿内相互连接的孔隙体系建立确保了流体和元素在反应界面上的运移和扩散，与ICDR控制的扩散模型相一致。对晶体的详细分析揭示了其他可能与ICDR有关的现象，包括孔隙中非晶态Si-Al-Mg-Fe物质的存在，催化增强磁铁矿生长的铈异常，和赤铁矿包裹体存在支撑了非氧化还原的赤铁矿化作用作为孔隙形成的必要条件。在核部内部出现的重结晶和钛铁矿出溶现象，意味着有少量孔隙水参与的SSD过程促进了重结晶部分Ti4+向外流动，从而导致重结晶外部出溶钛铁矿达到再平衡。这些机制共供了磁铁矿结构和元素记录的物理化学条件变化所影响的主导运移和动力学过程的完整图像。