湖北程潮铁矿成矿物质来源的地球化学制约

湖北程潮矿区岩浆活动主要分为早期的闪长岩期和晚期的花岗岩期,岩浆侵入发生在燕山期中晚期。程潮铁矿成矿作用与燕山期中晚期岩浆岩侵入密切相关,岩浆是成矿物质的主要来源。成矿期主要分为早期的磁铁矿期和晚期的金属硫化物期,早期的磁铁矿期是主成矿期。稀土元素地球化学特征表明闪长岩类岩石与磁铁矿矿石的REE、LREE配分模式存在很明显的互补关系,花岗岩与金属硫化物矿石含量亦为互补关系。花岗岩和金属硫化物矿石中Eu中度—强烈亏损,这是由早期闪长岩类岩石结晶和磁铁矿石矿化引起的。此外,微量元素地球化学特征表明闪长岩类岩石富含的亲硫元素Cr,是由于早期的磁铁矿矿化导致Fe3+从岩浆中析出;花岗岩富亲铁元素Co、N i的含量与晚期的金属硫化物矿化联系紧密。微量元素和稀土元素地球化学特征表明程潮矿区的成矿物质来源主要是闪长岩,与鄂东南其他矽卡岩型铁矿床一致,这对总结鄂东南区域成矿规律有重要意义。

鄂东南矿集区程潮大型矽卡岩铁矿的花岗质岩与成矿关系探讨

程潮铁矿床位于鄂东南矿集区鄂城岩体南缘,矿体主要产于花岗质岩与大理岩或花岗质岩与闪长质岩的接触带附近。矿区矽卡岩和花岗质岩与矿体的接触关系密切。稀土元素分析结果表明:石榴子石、绿帘石和磁铁矿矿石的稀土元素配分模式具有右倾、轻稀土富集、Eu正异常和Ce无明显异常的特点,显示它们具有相同的来源,并且是在一种高温、高氧逸度、Eu较富集的流体环境中形成的;花岗质岩与矽卡岩、矿体在稀土元素组成特征方面具有相似性,暗示它们具有成因联系。结合地质特征和稀土元素化学特征可知,程潮铁矿的花岗质岩与矽卡岩和矿体在时间、空间和成因上都有着密切的联系。

鄂东南程潮铁矿构造控矿特征及找矿方向

程潮铁矿为鄂东南地区典型的矽卡岩型矿床,控矿构造表现为接触热动力变质构造、接触面构造和各种断裂、裂隙的叠加复合控矿。矿体主要赋存于花岗岩与围岩接触面由陡变缓的部位,产在向岩体一侧凹进的近南北向向形凹槽中。根据岩体与围岩接触面向深部延伸推测:E14勘探线～0勘探线之间近南北向"脊"线两侧,以及W27勘探线以西,尤其是W49～W59勘探线部位,具备有利于成矿的地层和构造条件,找矿前景良好。

鄂东程潮铁矿床磁铁矿的微量元素组成及其矿床成因意义

程潮铁矿床是长江中下游成矿带最大的矽卡岩型铁矿床,位于鄂东南矿集区北缘,矿体主要产于鄂城杂岩体与下三叠统大冶组碳酸盐岩的接触带。本文报道程潮铁矿床不同产状磁铁矿的LA-ICPMS(激光剥蚀等离子体质谱)微量元素分析结果,以讨论磁铁矿的微量元素组成和变化规律及其与成矿环境的关系,为深入认识程潮铁矿床的矿床成因及成矿演化提供重要制约。研究结果显示,程潮铁矿床与成矿有关岩体(花岗岩)中的岩浆磁铁矿(副矿物)与内矽卡岩和外矽卡岩中的热液磁铁矿在显微结构和微量元素组成上具有显著差异。花岗岩中的磁铁矿不发育环带,也没有遭受后期热液的交代。内矽卡岩以发育具有振荡环带的富Si磁铁矿为特征,而外矽卡岩中的磁铁矿则以无明显环带的富Mg磁铁矿为主。内矽卡岩和外矽卡岩中的原生磁铁矿都遭受了广泛的热液交代作用而形成次生磁铁矿,即具有明显的磁铁矿溶解-再沉淀作用。与矽卡岩矿石中的热液磁铁矿相比,岩体中的副矿物磁铁矿具有高得多的V、Ti、Ni、Cr、Co及Ga等亲铁元素(相容元素)和较低的Si、Al、Mg、Sr及Ba等亲石元素(不相容元素)。这种岩浆副矿物磁铁矿和矿石矿物磁铁矿微量元素组成的系统差异表明,程潮铁矿床属于典型的矽卡岩型矿床,而非矿浆型铁矿。另一方面,内矽卡岩和外矽卡岩矿石中的原生磁铁矿也具有明显不同的微量元素组成:前者具有较高的V、Ti、Ni、Cr、Ga、Sr和Ba等,而后者具有较高的Sn、Zn、U和Sn/Ga、Zn/V及Co/Ni比值,表明外矽卡岩中的磁铁矿受地层围岩成分的影响较大,而内矽卡岩中的磁铁矿则更多地受岩浆流体组分的控制。对原生磁铁矿和次生磁铁矿微量元素的系统分析结果表明,在磁铁矿的溶解-再沉淀过程中,内矽卡岩中的次生磁铁矿相对原生磁铁矿具有显著不同的微量元素组成,前者的Si、Al、Mg、Ti、Sr及Ga等元素含量大大降低,而Zn、V、Mn、Pb、Th及U等元素含量则升高,Co、Ni、Sn及Ba等元素基本不变。外矽卡岩中的原生磁铁矿被交代形成次生磁铁矿时,Mg、Mn、Al、Zn及Co等元素发生丢失,Pb、U、Nb及Sr等元素发生富集,而Sn和Ga的含量基本不变。根据不同产状、不同结构和不同成因磁铁矿的微量元素分析可以得出以下认识:(1)程潮铁矿床属于典型的热液成因,矿区不存在矿浆型铁矿;(2)磁铁矿的溶解-再沉淀作用使大部分微量元素发生明显亏损,少部分元素发生富集,表明流体交代对磁铁矿的微量元素组成具有显著影响;(3)对磁铁矿微量元素组成的研究可为磁铁矿及矽卡岩型铁矿床的矿床成因和成矿演化提供重要信息;对磁铁矿的原位微量元素分析必须建立在详细的显微结构研究基础上,对发生过溶解-再沉淀作用的磁铁矿,需要分别对原生和次生磁铁矿区域进行高精度、高分辨率的微量元素分析,只有这样才能对磁铁矿及含磁铁矿矿床的成因进行正确的分析和认识。

程潮铁矿矿石微量元素因子分析

鄂东南程潮铁矿矿石微量元素R型因子分析结果表明,在程潮铁矿整个成矿过程中,首先经历了岩浆岩演化期的钠化和钾化阶段。在此阶段中,铁、铜等成矿物质初步富集,并伴随岩浆熔离作用进入到岩浆热液中。在含矿热液演化期又经历了早期的矽卡岩阶段,氧化物成矿阶段和硫化物成矿阶段。热液末期向碳酸盐阶段演化直至矿化作用结束,构成一个完整的岩浆热液成矿过程。

鄂东南地区程潮大型矽卡岩型铁矿区岩体成因探讨

湖北程潮铁矿是鄂东南矿集区内最大的矽卡岩型铁矿床。为了系统研究矿区内不同侵入体的成因,对程潮矿区内不同时代的侵入体进行了矿物学、地球化学和Sr-Nd-Pb同位素研究。矿区内花岗岩、石英二长斑岩、闪长岩中的黑云母成分特征暗示它们均为壳幔物质混合成因的镁质黑云母;与成矿相关的花岗岩、石英二长斑岩中原生黑云母矿物学成分显示出原始岩浆具有高氧逸度的特征,高氧逸度为磁铁矿的形成提供了有利条件。岩石地球化学特征研究表明,不同类型的岩石都具有富钾和准铝质的特征,富集Rb、Ba、K等大离子亲石元素和轻稀土元素,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素。矿区岩石的(87Sr/86Sr)i值为0.705 0~0.709 1,εNd(t)值为-14.16^-6.95,206 Pb/204 Pb值为17.636~18.919,207 Pb/204 Pb值为15.451~15.613,208Pb/204Pb值为37.833~39.556。矿物学、地球化学、Sr-Nd-Pb同位素特征暗示矿区岩体为富集地幔发生部分熔融并同化混染了不同比例下地壳物质的产物,早期闪长岩((140±1)Ma)比晚期花岗岩和石英二长斑岩((128±1)Ma)的源区有更多的地幔成分,花岗岩和石英二长斑岩与闪长岩具有相近的锆石饱和温度(平均值分别为783、788、765℃)。

鄂东南程潮铁矿床花岗质岩和闪长岩的岩体时代、成因及地质意义——锆石年龄、地球化学和Hf同位素新证据

利用LA-ICP-MS锆石U-Pb法测得程潮矿区花岗岩成岩年龄为(128.8±0.5)Ma,石英二长斑岩成岩年龄为(128.3±0.5)Ma,闪长岩成岩年龄为(140.0±0.3)Ma,辉绿玢岩成岩年龄为(125.5±0.5)Ma,皆形成于早白垩世。地球化学分析结果显示:花岗质岩为高钾准铝质I型系列;闪长岩和辉绿玢岩为高钾钙碱性系列。各岩体的稀土元素总量较高,轻稀土强烈富集,轻、重稀土元素分异明显,无明显的负铕异常。花岗质岩的微量元素以富集Rb、Th、U、La等元素,贫Ba、Nb、Sr等元素为特点。闪长岩和辉绿玢岩具有相似的微量元素特征,表现为K、La、Nd富集和Ta、Nb、Sr、P、Ti亏损的特点。根据岩体的锆石Hf同位素组成和地球化学特征可知,程潮矿区各岩体可能是岩石圈地幔在部分熔融过程中,混入了不同数量古老下地壳物质的产物。矿区花岗质岩的成岩年龄与程潮Fe矿床的成矿年龄相近,暗示其与矿体有着密切的联系。

鄂东南地区鄂城岩体的时代、成因及其对成矿作用的指示

鄂城岩体位于鄂东南地区的最北部,是鄂东南地区的六大岩体之一.在该岩体的南缘接触带上产出了长江中下游地区最大的矽卡岩型铁矿床——程潮铁矿床.众多研究表明,程潮铁矿化与鄂城杂岩体的岩浆演化密切相关,然而目前对于成矿作用究竟是与花岗质岩还是闪长质岩有关仍存在争议.通过对鄂城杂岩体开展系统的锆石U-Pb年代学、元素地球化学和SrNd-Hf同位素研究,结果表明该岩体主要由花岗岩、石英二长岩、花岗斑岩以及小面积的闪长岩组成,最早侵位于140±1Ma(中粒闪长岩),之后依次侵位形成了细粒闪长岩(132±2Ma)、花岗斑岩(130±2Ma)、花岗岩(中细粒花岗岩129±2Ma,中粒花岗岩129±1Ma)和石英二长岩(129±1Ma).根据全岩地球化学特征,鄂城杂岩体的岩石组成大致可以分为两组:(1)花岗岩类,包括花岗岩、花岗斑岩和角闪石英二长岩,钾质,具有高SiO_2,低TiO_2、FeOt、MnO、MgO含量等特征;(2)闪长岩类,包括中、细粒闪长岩,钠质,具有低SiO_2,高TiO_2、FeOt、MnO、MgO含量等特征.这些岩石均富集轻稀土元素(LREE)和大离子亲石元素(LILE,如Rb、Th等),亏损高场强元素(HFSE,如Nb、P、Ti)等,且花岗岩类具明显的负Eu异常,而闪长岩类则无此特征.在同位素组成方面,鄂城花岗岩类具有较负的全岩ε_(Nd)(t)值(-11.7^-10.1)和锆石ε_(Hf)(t)值(-22.91^-9.83),闪长岩类则具有稍高的全岩ε_(Nd)(t)值(-7.6)和锆石ε_(Hf)(t)值(-12.04^-4.69).元素和同位素地球化学特征共同表明,鄂城花岗岩类属于高分异Ⅰ型花岗岩,且主要来源于古元古代基底物质的部分熔融作用,源区可能有少量幔源物质的加入;闪长岩类主要来源于富集岩石圈地幔,且经历了一定的分离结晶作用.年代学结果显示,鄂城花岗岩类和细粒闪长岩的侵位时间均与程潮铁矿床的主成矿期吻合.结合野外接触关系以及前人的研究,程潮铁矿化可能与上述两类岩石均密切相关.从整个鄂东南地区的成矿作用来看,随着岩浆源区壳源物质贡献的增大以及岩浆分异程度的增加,岩浆作用与铁矿化的关系也更加密切.