磁鐵礦-磷灰石型鐵礦的實驗模擬研究進展與展望
發(fā)布時間：2021-06-16 06:17
磁鐵礦-磷灰石（IOA）型鐵礦,或稱基魯納型（Kiruna）鐵礦,或稱陸相火山巖型鐵礦,在時空上常常與堿性-鈣堿性的（次）火山巖有著緊密聯(lián)系。該類型礦床在世界范圍內(nèi)廣泛產(chǎn)出,發(fā)育特征的磁鐵礦-磷灰石-陽起石礦物組合,但其成因還存在廣泛爭議。文章介紹并歸納了成巖成礦實驗在IOA型礦床相關(guān)的巖漿原生過程方面取得的最新進展,包括液態(tài)不混溶作用、巖漿磁鐵礦-氣泡懸浮模式和陽起石巖漿成因的實驗驗證,探討了磁鐵礦以及磷灰石通過液態(tài)不混溶作用和氣泡懸浮完成超常富集形成鐵礦漿的可能性。在此基礎上,指出了相關(guān)實驗目前尚存在的問題及未來的研究方向。
【文章來源】：礦床地質(zhì). 2020,39(04)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：8 頁
【部分圖文】：
鐵氧化物被Fe-Ca-P熔體包裹形成鐵礦漿（1020℃，具體實驗細節(jié)詳見Hou et al.,2018)
既然如此，考慮到礦石中往往不同程度富磷，那么鐵礦漿會不會是以熔融態(tài)的磷灰石-磁鐵礦的形式存在呢？實際上，巖漿體系的液態(tài)不混溶實驗所產(chǎn)生的富鐵相基本都是富磷的（Ryerson et al.,1978;Naslund,1983;李九玲等,1986;袁家錚,1990;Longhi,1990;Hess et al.,1975;Rutherford et al.,1974;Dixon et al.,1979;Philpotts et al.,1983;Bogaerts et al.,2006;Veksler et al.,2007;Charlier et al.,2012），但是富鐵相除了富磷以外，還含有至少20%的SiO2(Wang et al.,2017），此成分與磁鐵礦+磷灰石成分仍相去甚遠。雖然Philpotts(1967)的實驗（圖1b）在磁鐵礦-磷灰石-閃長巖體系中獲得了不混溶的磁鐵礦+磷灰石成分熔體，但是實驗溫度高達1420℃，依然遠高于玄武巖的液相線溫度，所以類似鐵氧化物熔體，很難將實驗結(jié)果外推到地質(zhì)環(huán)境中。最近，Hou等(2018)針對IOA成礦體系，進行了含氟、水和硫的復雜體系實驗，溫度和壓力條件是最接近自然界可發(fā)生的條件，即壓力為100 MPa，溫度為1000～1040℃。在不同條件下，實驗分別獲得了2種基本不含硅的不混溶的富鐵磷熔體，一種是基本接近礦石組分的Fe-Ca-P-O熔體；另一種是Fe-P-O熔體。這些熔體的礦物親濕性都很好，實驗產(chǎn)物中磁鐵礦和磷灰石都優(yōu)先被其包裹（圖2），形成的熔體-礦物混合物的化學成分可以解釋不同品位礦石的形成。特別是Fe-P-O熔體，與Xie等(2019)在拉科鐵礦塊狀礦石中磁鐵礦粒間發(fā)現(xiàn)的鐵的磷酸鹽（Fe phosphate）的成分基本是一致的，與Mungall等(2018)的實驗獲得的鐵的磷酸鹽熔體成分也是非常類似的。因此，上述2種熔體與磁鐵礦和磷灰石以不同比例的混合形成鐵礦漿可以解釋絕大部分IOA礦石的形成。值得指出的是，實驗結(jié)果還表明，氟是非常重要的揮發(fā)分，它不但可以降低系統(tǒng)的固相線溫度，延長巖漿演化的時間，更可以通過與熔體中鋁的結(jié)合提高鐵的活度，使不混溶富鐵相中鐵的含量進一步增大，所形成的氟磷灰石也與IOA型礦床的實際情況是一致的。另外一個重要發(fā)現(xiàn)是當不混溶作用發(fā)生后，水優(yōu)先富集在富硅熔體中，這與前人推斷的富鐵熔體富水是不同的（Lester et al.,2013;Tornos et al.,2016;2017），但這恰好與巖漿巖廣泛發(fā)育的熱液蝕變是一致的。圖2 鐵氧化物被Fe-Ca-P熔體包裹形成鐵礦漿（1020℃，具體實驗細節(jié)詳見Hou et al.,2018)
然而，由于目前沒有實驗表明磁鐵礦和磷灰石會在含水巖漿中同時以最早的液相線礦物出現(xiàn)，故無法形成磁鐵礦+磷灰石-氣泡懸浮對。所以雖然這個模式可以用來解釋一些貧磷灰石IOA型礦床的形成，但是仍然無法用來解釋磁鐵礦和磷灰石的同步富集，也無法解釋El Laco塊狀磁鐵礦礦石粒間鐵的磷酸鹽的產(chǎn)出（Mungall et al.,2018）。3 陽起石的巖漿成因?qū)嶒烌炞C
【參考文獻】：
期刊論文
[1]長江中下游地區(qū)鐵、銅等成礦規(guī)律研究[J]. 翟裕生,姚書振,林新多,金福全,周珣若,萬天豐,周宗桂. 礦床地質(zhì). 1992(01)
[2]梅山鐵礦礦石類型及成因——高溫實驗結(jié)果探討[J]. 袁家錚. 現(xiàn)代地質(zhì). 1990(04)
[3]論火山-淺成礦漿鐵礦床[J]. 宋學信,陳毓川,盛繼福,艾永德. 地質(zhì)學報. 1981(01)
本文編號：3232539
【文章來源】：礦床地質(zhì). 2020,39(04)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：8 頁
【部分圖文】：
鐵氧化物被Fe-Ca-P熔體包裹形成鐵礦漿（1020℃，具體實驗細節(jié)詳見Hou et al.,2018)
既然如此，考慮到礦石中往往不同程度富磷，那么鐵礦漿會不會是以熔融態(tài)的磷灰石-磁鐵礦的形式存在呢？實際上，巖漿體系的液態(tài)不混溶實驗所產(chǎn)生的富鐵相基本都是富磷的（Ryerson et al.,1978;Naslund,1983;李九玲等,1986;袁家錚,1990;Longhi,1990;Hess et al.,1975;Rutherford et al.,1974;Dixon et al.,1979;Philpotts et al.,1983;Bogaerts et al.,2006;Veksler et al.,2007;Charlier et al.,2012），但是富鐵相除了富磷以外，還含有至少20%的SiO2(Wang et al.,2017），此成分與磁鐵礦+磷灰石成分仍相去甚遠。雖然Philpotts(1967)的實驗（圖1b）在磁鐵礦-磷灰石-閃長巖體系中獲得了不混溶的磁鐵礦+磷灰石成分熔體，但是實驗溫度高達1420℃，依然遠高于玄武巖的液相線溫度，所以類似鐵氧化物熔體，很難將實驗結(jié)果外推到地質(zhì)環(huán)境中。最近，Hou等(2018)針對IOA成礦體系，進行了含氟、水和硫的復雜體系實驗，溫度和壓力條件是最接近自然界可發(fā)生的條件，即壓力為100 MPa，溫度為1000～1040℃。在不同條件下，實驗分別獲得了2種基本不含硅的不混溶的富鐵磷熔體，一種是基本接近礦石組分的Fe-Ca-P-O熔體；另一種是Fe-P-O熔體。這些熔體的礦物親濕性都很好，實驗產(chǎn)物中磁鐵礦和磷灰石都優(yōu)先被其包裹（圖2），形成的熔體-礦物混合物的化學成分可以解釋不同品位礦石的形成。特別是Fe-P-O熔體，與Xie等(2019)在拉科鐵礦塊狀礦石中磁鐵礦粒間發(fā)現(xiàn)的鐵的磷酸鹽（Fe phosphate）的成分基本是一致的，與Mungall等(2018)的實驗獲得的鐵的磷酸鹽熔體成分也是非常類似的。因此，上述2種熔體與磁鐵礦和磷灰石以不同比例的混合形成鐵礦漿可以解釋絕大部分IOA礦石的形成。值得指出的是，實驗結(jié)果還表明，氟是非常重要的揮發(fā)分，它不但可以降低系統(tǒng)的固相線溫度，延長巖漿演化的時間，更可以通過與熔體中鋁的結(jié)合提高鐵的活度，使不混溶富鐵相中鐵的含量進一步增大，所形成的氟磷灰石也與IOA型礦床的實際情況是一致的。另外一個重要發(fā)現(xiàn)是當不混溶作用發(fā)生后，水優(yōu)先富集在富硅熔體中，這與前人推斷的富鐵熔體富水是不同的（Lester et al.,2013;Tornos et al.,2016;2017），但這恰好與巖漿巖廣泛發(fā)育的熱液蝕變是一致的。圖2 鐵氧化物被Fe-Ca-P熔體包裹形成鐵礦漿（1020℃，具體實驗細節(jié)詳見Hou et al.,2018)
然而，由于目前沒有實驗表明磁鐵礦和磷灰石會在含水巖漿中同時以最早的液相線礦物出現(xiàn)，故無法形成磁鐵礦+磷灰石-氣泡懸浮對。所以雖然這個模式可以用來解釋一些貧磷灰石IOA型礦床的形成，但是仍然無法用來解釋磁鐵礦和磷灰石的同步富集，也無法解釋El Laco塊狀磁鐵礦礦石粒間鐵的磷酸鹽的產(chǎn)出（Mungall et al.,2018）。3 陽起石的巖漿成因?qū)嶒烌炞C
【參考文獻】：
期刊論文
[1]長江中下游地區(qū)鐵、銅等成礦規(guī)律研究[J]. 翟裕生,姚書振,林新多,金福全,周珣若,萬天豐,周宗桂. 礦床地質(zhì). 1992(01)
[2]梅山鐵礦礦石類型及成因——高溫實驗結(jié)果探討[J]. 袁家錚. 現(xiàn)代地質(zhì). 1990(04)
[3]論火山-淺成礦漿鐵礦床[J]. 宋學信,陳毓川,盛繼福,艾永德. 地質(zhì)學報. 1981(01)
本文編號：3232539
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