冀南邯邢地区中生代岩浆过程与铁成矿的成因矿物学解析

Mineral texture and zonings are the major records of magmatic processes, contain important information of the magmatic evolution and mineralization, and are the main study objects of magmatic processes. Previous research of skarn type iron deposit mainly concentrated on the study of ore bodies and alteration, lack the necessary understanding of magmatic processes on the iron enrichment mechanism, and ore-forming fluid/melt formation process. The skarn type iron deposit in Han-Xing area is the research object in this study, through detailed genetic mineralogical analysis of different mineral texture and zonings in intrusions related to mineralization, using zircon LA-ICP MS U-Pb analysis, Electron Probe Micro analysis, Scanning Electron Microscope such as various testing techniques and means, measure mineral chemical composition, geochemistry and isotope, calculate the physical-chemical condition changes of the magmatic processes, inverse the magmatic processes, conclude the mechanism of iron enrichment and ore-forming fluid/melt formation in magma evolution, establish the model of magma evolution and iron mineralization.

矿物结构和环带是岩浆作用过程的记录，包含岩浆演化与成矿的重要信息，是研究岩浆过程的主要研究对象。以往夕卡岩型铁矿成矿研究主要集中于对矿体及蚀变的研究，对于岩浆过程中铁质的富集机制，以及成矿流体/矿浆的形成过程缺乏必要了解。本次研究以邯邢地区夕卡岩型铁矿为研究对象，通过对不同成矿岩体中矿物结构和环带进行详细的成因矿物学分析，采用锆石LA-ICP MS U-Pb测年、电子探针微区分析、元素扫面、LA-ICP-MS原位分析等多种测试技术方法和手段，对矿物化学成分、岩石地球化学、同位素等进行精确测定，计算岩浆过程的物理-化学条件及其变化，反演岩浆演化过程，解析岩浆过程中铁质的富集机制和成矿流体/熔体的形成过程，建立研究区岩浆过程与铁成矿的模型。

本次研究以野外观察和室内岩相学研究作为基础，通过对冀南邯邢地区中生代侵入体及典型铁矿床进行详细的成因矿物学研究，揭示了岩浆作用过程及其物理化学条件变化对铁成矿的制约，探讨了在华北克拉通破坏背景下壳幔物质相互作用在矿物及其组合方面的记录和响应。对斜长石和角闪石的环带结构进行详细的元素扫面研究和线扫描分析，发现岩浆混合和结晶分异是本区岩浆作用的主要方式；对锆石进行详细的形态标型、成分标型和年代学研究，首次发现了227-394Ma的继承锆石，表明本地区存在晚古生代-早中生代的构造-岩浆事件；对符山岩体、矿山岩体和綦村岩体的成矿岩石进行详细的成因矿物学分析，表明邯邢地区存在两类不同的岩浆成矿系统，它们分别是角闪闪长岩-闪长岩成矿系统和闪长岩-二长岩成矿系统；在成岩-成矿过程中形成的暗色矿物中，高的Mg/Fe比有利于Fe最终富集成矿，是有利成矿的矿物学标识；继承锆石的大量出现表明变质基底参与了成岩成矿过程，提供了重要的成矿物质，是有利于成矿的矿物学标识；白涧铁矿磁铁矿的标型特征阐明，邯邢地球的夕卡岩型铁矿主要是通过富铁热液与围岩的交代作用形成，而非矿浆灌入成因；綦村岩体中斑状黑云母角闪闪长岩的成因矿物学研究表明，高氧逸度的铁镁质岩浆在中地壳曾经驻留，并发生了以角闪石为主的结晶分异，富含挥发分的分异岩浆在后期快速侵位形成高镁闪长岩和矽卡岩型铁矿；对崇义铁矿成矿岩体的斜长石和角闪石的环带结构，以及不同成因角闪石形成的物理化学条件研究表明，高的氧逸度和高的含水量是促进富铁流体与硅酸盐岩浆分离的有利因素，促进了夕卡岩型铁矿的形成。以上研究内容揭示了在华北克拉通破坏的背景下，以壳幔相互作用为主要机制的岩浆-热液成矿系统的成矿过程。