李建威、赵新福教授团队提出玢岩型铁矿床成矿新机制

  地大新闻网讯 （通讯员 曾丽平）近日，我校资源学院、地质过程与矿产资源国家重点实验室李建威教授带领的“矿床学”研究团队，联合澳大利亚学者，在国际著名综合性期刊《科学进展》（Science Advances）上发表研究论文《富铁高盐熔流体在基鲁纳型铁氧化物—磷灰石型矿床中成矿作用》（The role of iron-rich hydrosaline liquids in the formation of Kiruna-type iron oxide-apatite deposits），提出了一种新的玢岩型铁矿床成矿机制。论文第一作者为资源学院、地质过程与矿产资源国家重点实验室博士后曾丽平博士，通讯作者为赵新福教授。

 我国是全球最大的钢铁生产国和消耗国，但长期以来富铁矿石的供应依赖进口，对外依存度常年居高不下。在这种形势下，开展富铁矿成矿理论的创新研究，为富铁矿找矿突破提供重要的理论指导和科技支撑，成为我国矿床学家的一项重要任务。

 玢岩型铁矿床是我国富铁矿石最重要的来源之一。该类型矿床以磁铁矿—磷灰石—透辉石/阳起石矿物组合、极高的形成温度（>600℃）和很浅的形成深度为显著特征。但关于该类型矿床的成因，长期存在岩浆液态不混溶形成铁矿浆和热液交代沉淀成矿两种截然不同的观点，提出的成因模型包括岩浆不混溶铁熔体模型、硫酸盐（碳酸盐）熔体模型、磁铁矿—气泡悬浮模型、岩浆热液交代作用模型等。

图1 玢岩铁矿中普遍存在的高盐熔流体包裹体和主要子晶（A-B）及单个高盐熔流体包裹体的LA-ICP-MS剥蚀信号图（C），Salt-盐类矿物; Di-透辉石; V-气泡

 长江中下游成矿带是全球最大的玢岩型铁矿床成矿带之一。研究团队对该成矿带宁芜和庐枞矿集区典型的玢岩型铁矿床开展了长期研究，发现该类矿床普遍发育超高温（>800℃）和超高盐度（>90wt.%NaClequiv.）流体包裹体（图 1），将其对应的成矿流体命名为高盐熔流体（hydrosaline liquid），揭示了这种熔流体的物理化学性质不同于传统意义上以水为主的热液流体（aqueous fluid）。研究团队发现高盐熔流体具有很强的搬运铁的能力（图 1C），并可与围岩发生强烈的水—岩相互作用，形成广泛的钠化蚀变和交代作用。

图2 玢岩铁矿的高盐熔流体成矿模型

 基于系统的矿床学、矿物学、流体包裹体和同位素地球化学研究，研究团队提出了一个全新的成矿模型（图 2）：起源于交代地幔的高氯/水比（Cl/H2O）闪长质岩浆侵位到地壳浅部时发生高温高盐熔流体出溶作用，较轻的高盐熔流体在玢岩体的顶部聚集或运移到其他有利位置（如玢岩与围岩的接触带和断裂带），并与围岩发生强烈的水岩反应，形成以钠长石和方柱石为代表的钠化蚀变和浸染状磁铁矿；同时，巨量高温高盐熔流体的聚集导致围岩发生热液角砾岩化，在此过程中高盐熔流体迅速减压和降温，并在裂隙和断裂带中充填，导致其中的铁氧化物快速过饱和沉淀，形成脉状、角砾状及块状等充填构造矿石。

 该研究为理解玢岩型铁矿床的成矿过程和成矿机理提供了新的视角，对矿床学研究和未来的资源勘查具有重要启示意义。

 该研究受到科技部国家重点研发计划项目（2023YFF0804200）、国家自然科学基金委创新研究群体项目（42321001）、教育部高等学校学科创新引智基地项目（B20045）、国家自然科学基金项目（41822203, 41972074, 42103064）及中国博士后科学基金项目（2022M712951）联合资助。

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk2174