峨眉山大火成岩省含钒钛磁铁矿镁铁-超镁铁质侵入体中磷灰石主量元素地球化学特征及成岩成矿条件

峨眉山大火成岩省红格、攀枝花及太和镁铁-超镁铁质侵入体赋存有超大型Fe-Ti-V氧化物矿床,对其磷灰石主量元素地球化学特征的研究可以揭示其成岩成矿条件。红格、攀枝花及太和侵入体磷灰石晶体具有富F(0.94%~1.83%)、贫Cl(0.10%~0.66%)、贫SO_(3)(<0.25%)的特征。F含量与Cl含量呈负相关,与F/Cl比值呈正相关;而SO_(3)含量与F之间的相关性不明显。与攀枝花及太和侵入体含矿辉长岩样品中磷灰石晶体相比,红格侵入体含矿橄榄单斜辉石岩和单斜辉石岩样品中磷灰石晶体F含量和SO_(3)含量较高,Cl含量较低。根据磷灰石中卤素组分和硫含量可推算与之平衡的岩浆熔体中的相应值。研究表明攀枝花侵入体与磷灰石平衡的岩浆中Cl含量最高;红格母岩浆中S含量高于攀枝花及太和。红格侵入体单斜辉石岩与橄榄单斜辉石岩相比,Cl含量较低,表明红格侵入体中发生了脱气作用。由于不同侵入体磷灰石δCe与SO_(3)含量之间没有明显的相关性,因此峨眉山大火成岩省不同侵入体磷灰石中SO_(3)含量高低可能与熔体中的S含量相关。磷灰石F/Cl比值较高,揭示峨眉山大火成岩省地幔源区存在俯冲沉积物质的混入。

铁同位素分馏机理以及在镁铁-超镁铁质岩浆作用和成矿作用中的应用

镁铁-超镁铁质侵入体包含了大量来自地球深部的信息,与其具有成因联系的岩浆矿床具有重要的经济价值。铁作为直接参与成矿的元素,其同位素组成在示踪成矿物质来源与反演成矿过程方面有着天然的优势。近年来,随着MC-ICP-MS的出现与发展,诸多学者对镁铁-超镁铁质侵入体及相关的岩浆矿床开展了一系列铁同位素研究,并取得了重要的研究进展。本文通过总结镁铁-超镁铁质岩浆作用及成矿作用中铁同位素的组成,探讨了镁铁-超镁铁质侵入体中铁同位素的分馏机制。研究表明不同地质储库的铁同位素组成不同,其中球粒陨石代表地球最初始的铁同位素组成,其他岩体均因遭受不同程度的后期地质作用的改造而产生铁同位素分馏。铁同位素的分馏机制包括热力学平衡分馏和动力学分馏,在自然界矿物中,Fe3+形成的化学键一般强于Fe2+,因此富Fe3+的矿物相(如磁铁矿)相对于富Fe2+的矿物相(如磁黄铁矿、镍黄铁矿)更富集重同位素。多种动力学过程包括部分熔融、分离结晶、氧化还原过程和扩散等均会导致铁同位素产生动力学分馏。由于其独特的地球化学性质,铁同位素在与镁铁-超镁铁质侵入体相关的铜镍铂族元素硫化物矿床、钒钛磁铁矿矿床和铬铁矿矿床等领域有着非常广泛的应用及前景。与其他稳定同位素,如锂、硫、镁、镍同位素等相结合,可以有效地用来示踪沉积物质的同化作用,反演硫化物熔体冷凝结晶过程和揭示矿床成因。

金川Cu-Ni-PGE硫化物矿床成矿过程稀有气体同位素组成示踪

稀有气体同位素在示踪成矿作用流体来源方面具有独特优势。本文应用熔融质谱法测定了金川Cu-Ni-PGE硫化物矿床23个硅酸盐矿物和金属硫化物单矿物的He、Ne和Ar丰度和同位素组成。结果表明,硅酸盐矿物的3He/4He比值(0.239Ra)略低于硫化物(平均0.456Ra),且从橄榄石(平均0.291Ra)、斜方辉石(0.215Ra)到单斜辉石(0.174Ra)逐渐降低,20Ne/22Ne-21Ne/22Ne分布于MORB与大陆地壳演化线之间,扣除放射性成因4He*和40Ar*后橄榄石和辉石中3He/4He和40Ar/36Ar接近岩石圈地幔组成。He、Ne和Ar同位素组成示踪表明成矿岩浆中存在岩石圈地幔(SCLM)、地壳(CC)和大气饱和流体(ASW)三种端元成分,硫化物熔体的分离发生在岩浆结晶分异的早期。岩石圈地幔部分熔融形成的成矿初始岩浆经历了两阶段的演化。在深部岩浆房高温成矿岩浆同化围岩引入地壳混染组分,促使硫饱和及硫化物熔体的熔离,同时形成具有壳幔混合特征的混合岩浆组分(MC),上升至上部岩浆房后混入较高比例的大气饱和流体,进一步促使硫饱和及浸染状硫化物就地熔离堆积。