攀西地區(qū)道坪子鐵礦床地球化學(xué)特征及成因分析

孫 騰， 魯顯松， 周曉寧， 劉文浩， 王 健， 曾令高， 范 川

(1.湖北省地質(zhì)調(diào)查院，湖北 武漢 430034; 2.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)，湖北 武漢 430074；3.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 第九地質(zhì)大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830000)

攀西(攀枝花—西昌)地區(qū)是峨眉山大火成巖省(ELIP)的重要組成部分，因產(chǎn)出大量世界級的巖漿型釩鈦磁鐵礦礦床而聞名于世。攀西地區(qū)平川一帶同樣受控于晚二疊世大規(guī)模幔源鎂鐵質(zhì)—超鎂鐵質(zhì)巖漿作用，但因產(chǎn)出一系列低鈦氧化鐵礦床而逐漸受到學(xué)者關(guān)注[1-9]。

平川地區(qū)廣泛發(fā)育玄武巖、輝長巖、蘇長輝長巖、二輝橄欖巖等鎂鐵質(zhì)—超鎂鐵質(zhì)巖漿巖，并形成了與上述巖漿巖有緊密成因聯(lián)系的鐵礦床(點(diǎn))，其中以礦山梁子、爛紙廠和道坪子三個鐵礦床最具代表性(圖1)。礦山梁子鐵礦床是區(qū)內(nèi)規(guī)模最大的鐵礦床(1)攀西地質(zhì)大隊(duì)，四川省鹽源縣礦山梁子鐵礦區(qū)礦山梁子礦段詳細(xì)勘探地質(zhì)報(bào)告，1982。，以礦石品位高(90%的礦石Fe品位>55%)、礦物組合簡單、熱液蝕變不發(fā)育為特征，礦體貫入下二疊統(tǒng)地層、峨眉山玄武巖和苦橄巖脈中。爛紙廠鐵礦床是峨眉山玄武巖建造中查明的首例中型規(guī)模以上鐵礦床(2)四川省冶金地質(zhì)勘查院，四川省鹽源縣平川鐵礦爛紙廠礦段勘探報(bào)告，2010。，礦體呈層狀賦存于峨眉山玄武巖組下段。道坪子鐵礦床緊鄰礦山梁子鐵礦床北部，礦床規(guī)模為小型，礦體呈脈狀賦存于輝長巖體與碳酸鹽巖接觸帶，熱液蝕變十分發(fā)育。

圖1 平川地區(qū)大地構(gòu)造位置及區(qū)域地質(zhì)簡圖(A圖據(jù)參考文獻(xiàn)[11]，B圖據(jù)參考文獻(xiàn)[12])Fig.1 Geotectonic position and regional geological map of Pingchuan area1.三疊系；2.中二疊統(tǒng)；3.峨眉山玄武巖組上段；4.峨眉山玄武巖組中段；5.峨眉山玄武巖組下段；6.下二疊統(tǒng)；7.石炭系；8.泥盆系德石群；9.志留系；10.下奧陶統(tǒng)；11.下寒武統(tǒng)；12.上震旦統(tǒng)燈影組；13.二輝橄欖巖；14.蘇長輝長巖；15.輝長巖；16.苦橄(玢)巖；17.輝綠輝長巖；18.閃長巖；19.斷層；20.外來地質(zhì)體；21.鐵礦體。

前人對礦山梁子、爛紙廠鐵礦床開展了不少研究，認(rèn)為礦山梁子、爛紙廠鐵礦床分別為礦漿貫入成因和火山噴發(fā)—沉積成因，成礦與低鈦玄武巖(低鈦輝長巖)有關(guān)，鐵質(zhì)可能由低鈦玄武質(zhì)巖漿在結(jié)晶分異或液態(tài)不混溶作用下分離而來[3-7]；精確測定了區(qū)內(nèi)與成礦有關(guān)的輝長巖、蘇長輝長巖和二輝橄欖巖的鋯石U-Pb年齡為～260 Ma[7-9]。根據(jù)礦體空間分布特征及其與巖漿巖的穿插關(guān)系來看，道坪子、爛紙廠、礦山梁子三個鐵礦床先后成礦，成礦時(shí)間和區(qū)內(nèi)大規(guī)模巖漿活動時(shí)間(～260 Ma)相近，顯示該區(qū)爆發(fā)式成巖成礦的特點(diǎn)。對于道坪子鐵礦床開展的研究較少，未系統(tǒng)總結(jié)礦床地質(zhì)特征并論證其成因機(jī)制。

道坪子鐵礦床成礦地質(zhì)特征與平川地區(qū)其它低鈦氧化鐵礦床不同，查明其成因是厘清平川地區(qū)低鈦氧化鐵成礦作用過程的重要一環(huán)。因此本文對道坪子鐵礦床進(jìn)行細(xì)致的地質(zhì)與礦物地球化學(xué)研究，初步探索其礦床成因，為后續(xù)研究打下一定基礎(chǔ)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

道坪子鐵礦床位于青藏高原東緣，大地構(gòu)造位置屬上揚(yáng)子地臺西緣之鹽源—麗江逆沖帶，東側(cè)緊靠康滇斷隆帶[10-12]。箐河深大斷裂是鹽源—麗江逆沖帶與康滇斷隆帶的分界線，其西盤廣泛發(fā)育近SN-NNE向展布的斷裂和較開闊褶皺，控制了區(qū)域晚二疊世大規(guī)模鎂鐵質(zhì)—超鎂鐵質(zhì)巖漿及鐵成礦活動，道坪子、礦山梁子、苦蕎地、爛紙廠、牛廠、干溝等鐵礦床(點(diǎn))即分布于該斷裂帶。

區(qū)域巖漿活動以海西期為主，發(fā)育峨眉山玄武巖與鎂鐵質(zhì)—超鎂鐵質(zhì)侵入巖。玄武巖總厚度超過3 900 m，巖性為致密塊狀玄武巖、杏仁狀玄武巖、玄武質(zhì)角礫巖和凝灰?guī)r等，在其下段致密塊狀玄武巖與玄武質(zhì)角礫巖之間發(fā)育爛紙廠鐵礦床。區(qū)內(nèi)由北向南分布有大板山、牦牛山、大杉樹等侵入巖體。大板山巖體規(guī)模最大，出露面積約38.5 km2，傾向NWW，傾角45°～63°，由輝長巖、蘇長輝長巖和二輝橄欖巖依次侵位復(fù)合而成，輝長巖與志留系地層接觸帶發(fā)育道坪子鐵礦。大板山巖體和大杉樹巖體的輝長巖下部可見浸染狀磁鐵礦化[13]。輝綠輝長巖、苦橄(玢)巖、閃長巖等巖脈零星分布，其中苦橄(玢)巖脈在礦山梁子一帶較為集中，構(gòu)成礦山梁子鐵礦床部分礦體的圍巖。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)主要出露志留系和石炭系，走向?yàn)镹NE向，與大板山巖體呈侵入接觸或斷層接觸關(guān)系(圖2)。中志留統(tǒng)稗子田群巖性為虎皮灰?guī)r、細(xì)層紋灰?guī)r，靠近巖體的部分普遍發(fā)生大理巖化。上志留統(tǒng)中槽組主要發(fā)育泥質(zhì)粉砂巖、粘土質(zhì)頁巖。中石炭統(tǒng)威寧組主要發(fā)育硅質(zhì)巖、含炭砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r和含硅質(zhì)條帶灰?guī)r。

圖2 道坪子鐵礦床地質(zhì)簡圖Fig.2 Geological map of Daopingzi iron mining area1.中石炭統(tǒng)威寧組；2.上志留統(tǒng)中槽組；3.中志留統(tǒng)稗子田群；4.(輝綠)輝長巖；5.斜長巖；6.鐵礦體及編號；7.構(gòu)造破碎帶；8.斷層及編號；9.剖面及編號。

礦區(qū)構(gòu)造較簡單，主要發(fā)育NE-NNE向和NW向斷裂。F20、F21、F22、F23和F24等斷裂為成礦前斷裂，可能為大板山巖體侵入造成的層間滑動斷層，走向NNE，傾向NWW，傾角40°～60°，寬度0.5～2 m不等，常見基性巖脈順斷層充填。F101斷裂為成礦后斷裂，為NW向糯米溝斷裂的次級斷裂，造成地層、巖脈和成礦前斷裂形跡的錯斷。

輝長巖在礦區(qū)大面積出露，巖性以輝綠輝長巖、中細(xì)粒輝長巖為主。輝長巖多呈巖舌狀、巖枝狀、巖脈狀侵入志留系、石炭系地層中，常卷入地層捕擄體。局部見斜長巖脈穿插輝長巖，苦橄巖脈順層貫入地層中。

2.2 礦體地質(zhì)特征

道坪子鐵礦床已探明3個礦體，分布于F101斷裂以北地段，由南向北分別編號為Ⅴ-2、Ⅴ-1、Ⅴ-3，均賦存于輝長巖與中志留系稗子田群接觸帶中(圖3)。三個礦體呈NNE向展布，出露標(biāo)高2 610～2 730 m，主要呈脈狀、透鏡狀產(chǎn)出，長160～400 m，傾向延伸160～360 m，厚1.06～18.70 m，品位ω(TFe)=23.86%～57.66%?？傮w上，礦體Ⅴ-2延伸大且較穩(wěn)定，品位較高；礦體Ⅴ-1、Ⅴ-3產(chǎn)于內(nèi)接觸帶，延伸不大且不穩(wěn)定，品位較低。

圖3 道坪子鐵礦床10#勘探線剖面圖Fig.3 The 10# line profile of Daopingzi iron deposit1.中石炭統(tǒng)威寧組；2.上志留統(tǒng)中槽組；3.中志留統(tǒng)稗子田群；4.殘坡積物；5.灰?guī)r；6.大理巖；7.(輝綠)輝長巖；8.斷層及編號；9.構(gòu)造破碎帶；10.鐵礦體及編號；11.鉆孔。

Ⅴ-2礦體是規(guī)模最大的一個，該礦體賦存于輝長巖與碳酸鹽巖接觸帶(圖4-a)，蝕變大理巖和蝕變輝長巖分別構(gòu)成其頂、底板，可見礦體中殘留蝕變輝長巖(圖4-b)。礦體形態(tài)較規(guī)則，呈脈狀、透鏡狀產(chǎn)出，長340 m，傾向延伸470 m，厚3.58～16.55 m，平均厚度為9.10 m。礦體地表出露標(biāo)高2 610～2 640 m，走向NNE向，傾向NWW，傾角49°～55°，在傾向方向上見分支復(fù)合現(xiàn)象，向深部逐漸變窄。礦石具塊狀、浸染狀、條帶狀構(gòu)造(圖4-c)，品位ω(TFe)=29.48%～66.63%，平均為44.04%，另平均含S 0.975%、P 0.074%。礦石中的金屬礦物主要為磁鐵礦，其次為黃鐵礦、磁黃鐵礦及少量黃銅礦、赤鐵礦、褐鐵礦等；非金屬礦物主要為金云母、蛇紋石、方解石，少量陽起石、綠泥石、透輝石、磷灰石等。

2.3 圍巖蝕變

道坪子鐵礦床是平川鐵礦帶圍巖蝕變最發(fā)育的地段，主要蝕變類型有金云母化、蛇紋石化、透輝石化、透閃石化、陽起石化、綠泥石化、綠簾石化、黃鐵礦化、方解石化、硅化等。蝕變帶展布方向與礦體一致，厚度為0～60 m，蝕變帶厚度大致與礦體厚度呈正相關(guān)關(guān)系。通過巖芯和地表觀察，將蝕變帶分為4個蝕變帶，即蛇紋石化大理巖帶、金云母—蛇紋石—磁鐵礦化帶、金云母—透閃石化輝長巖帶和綠簾石—陽起石—透輝石化輝長巖帶，各分帶漸變過渡，礦體賦存于金云母—蛇紋石—磁鐵礦化帶中。在平面上，蝕變強(qiáng)度總體由南向北逐漸減弱，暗示成礦熱液可能由南向北運(yùn)移而來。

2.4 成礦期次與成礦階段

根據(jù)不同礦化類型的野外穿插關(guān)系、礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造及礦物組合關(guān)系，將道坪子鐵礦床劃分為熱液期和表生期(圖5)。熱液期分為兩個成礦階段：①金云母—蛇紋石—磁鐵礦階段，該階段為主成礦階段，典型的共生礦物組合為金云母—蛇紋石—磁鐵礦組合，可見磁鐵礦脈沿輝長巖裂隙穿插交代(圖4-b)，磁鐵礦呈自形—半自形粒狀，粒徑0.01～1 mm，和金云母、蛇紋石、方解石、陽起石等礦物緊密共生，形成塊狀、浸染狀、條帶狀磁鐵礦化(圖4-c)；磁鐵礦可見星散狀微細(xì)粒自形—半自形尖晶石(圖4-d)；②黃鐵礦—磁黃鐵礦—方解石階段，該階段生成黃鐵礦—磁黃鐵礦—碳酸鹽組合，常見黃鐵礦交代硅酸鹽、磁鐵礦、方解石等礦物(圖4-e)，磁黃鐵礦包裹半自形磁鐵礦和黃鐵礦并被黃銅礦交代(圖4-f)。表生期主要在礦體露頭，近地表形成鐵帽和氧化礦，在磁鐵礦顆粒邊緣和內(nèi)部裂隙普遍發(fā)育赤鐵礦化、褐鐵礦化，方解石膠結(jié)磁鐵礦和黃鐵礦的現(xiàn)象也十分發(fā)育。

圖4 道坪子鐵礦床典型礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造及礦物組合特征Fig.4 Typical ore structure and mineral assemblage of Daopingzi iron deposit(a).鐵礦體賦存于輝長巖與大理巖接觸帶；(b).金云母—蛇紋石—磁鐵礦脈體穿插交代輝長巖；(c).塊狀、浸染狀、條帶狀鐵礦石；(d).尖晶石呈星點(diǎn)狀分布于磁鐵礦中；(e).黃鐵礦交代磁鐵礦和硅酸鹽礦物；(f).磁黃鐵礦包裹半自形磁鐵礦和黃鐵礦，并被黃銅礦交代。

圖5 道坪子鐵礦床成礦期次及礦物生成順序Fig.5 Metallogenic stages and mineral forming sequence ofDaopingzi iron deposit

3 樣品測試與分析結(jié)果

3.1 采樣及測試方法

本次研究在道坪子鐵礦床平硐PD1內(nèi)采集了4塊V-2礦體的鐵礦石，其中2塊稠密浸染狀鐵礦石具金云母—蛇紋石—磁鐵礦組合，挑出2件磁鐵礦單礦物樣用于微量(含稀土)元素分析，制備1件探針片用于主量元素電子探針分析；2塊稀疏浸染狀鐵礦石中可見方解石呈散落的小團(tuán)塊狀和磁鐵礦、黃鐵礦共生，挑出2件方解石單礦物樣進(jìn)行C-O同位素分析。另在道坪子鐵礦床巖芯中采集3塊新鮮輝長巖，巖性為細(xì)粒輝長巖、中粗粒輝長巖，磁鐵礦呈浸染狀均勻分布，目視磁鐵礦含量在15%左右，挑出3件磁鐵礦單礦物樣用于微量(含稀土)元素分析。

磁鐵礦主量元素分析在武漢理工大學(xué)材料研究與測試中心完成，采用電子探針分析，分析儀器為JXA-8230。磁鐵礦微量元素在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試研究中心完成，采用ICP-MS法，分析儀器為HR-ICP-MS(ElementⅠ)。方解石C-O同位素分析在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試研究中心完成，采用磷酸法，分析儀器為MAT-253質(zhì)譜儀。δ13C、δ18O的測試結(jié)果均以V-PDB為標(biāo)準(zhǔn)給出，精度優(yōu)于±0.02‰，采用公式δ18OSMOW=1.030 91×δ18OPDB+30.91計(jì)算出δ18OSMOW。

3.2 分析結(jié)果

磁鐵礦電子探針分析結(jié)果見表1。道坪子鐵礦床的磁鐵礦(后文稱道坪子磁鐵礦)FeO、MgO、Al2O3含量較高，ω(FeO)為90.238%～91.999%，平均為91.070%；ω(MgO)為1.474%～2.074%，平均為1.757%；ω(Al2O3)為0.192%～1.151%，平均為0.588%。磁鐵礦含有少量TiO2、MnO、V2O3，其中ω(TiO2)為0.203%～0.519%，平均為0.368%；ω(MnO)為0.211%～0.309%，平均為0.244%；ω(V2O3)為0.033%～0.175%，平均為0.104%。磁鐵礦中其它主量元素含量很低，部分元素含量處于檢出限以下。與礦山梁子鐵礦床的磁鐵礦(后文稱礦山梁子磁鐵礦)相比，道坪子磁鐵礦中MgO、Al2O3、TiO2含量普遍要高一個數(shù)量級，其它主量元素含量差別不大。

表1 道坪子鐵礦床磁鐵礦電子探針分析結(jié)果(單位：%)Table 1 Electron probe analysis results of magnetite from Daopingzi iron deposit

磁鐵礦微量、稀土元素分析結(jié)果見表2。道坪子磁鐵礦微量元素含量較低，大多低于原始地幔含量，相對富集Th、Ta、Pb、Zr、Hf等元素，與新鮮輝長巖中的磁鐵礦(后文稱輝長巖磁鐵礦)組成特征相近，具有相似的微量元素配分曲線；與礦山梁子磁鐵礦相比，配分曲線差異較大，微量元素總含量也更低(圖6)。道坪子磁鐵礦稀土元素總量較低，∑REE為1.5×10-6～1.9×10-6，和輝長巖磁鐵礦(∑REE=1.8×10-6～3.4×10-6)相近，但遠(yuǎn)低于礦山梁子磁鐵礦和輝長巖磁鐵礦[5-7]。道坪子磁鐵礦輕重稀土元素比值LREE/HREE為12.4～18.4，LaN/YbN為5.9～25.4，介于輝長巖磁鐵礦(LREE/HREE=7.1～10.2，LaN/YbN=9.8～10.7)和礦山梁子磁鐵礦(LREE/HREE=9.9～36.5，LaN/YbN=11.0～75.6)之間，輕稀土元素較重稀土元素富集。δEu為1.09～1.36，δCe為0.96，表現(xiàn)為弱正Eu異常，無明顯Ce異常，與輝長巖磁鐵礦相似(δEu=0.91～1.90，δCe=0.72～0.99)。由圖7可知，道坪子磁鐵礦和輝長巖磁鐵礦具有相似的稀土元素配分曲線，均為右傾的輕稀土富集型，稀土元素含量都小于原始地幔且無顯著分異，說明兩種磁鐵礦具有親緣性。

表2 道坪子鐵礦床磁鐵礦微量(稀土)元素分析結(jié)果(單位：10-6)Table 2 Trace elements analysis results of magnetite fromDaopingzi iron deposit

圖6 道坪子磁鐵礦與輝長巖磁鐵礦微量元素標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖Fig.3 Trace elements normalize cobweb diagrams ofDaopingzi magnetite and gabbro magnetite

圖7 道坪子磁鐵礦與輝長巖磁鐵礦稀土元素配分曲線Fig.7 REE partition curve of Daopingzi magnetite and gabbro magnetite

方解石C-O同位素測試結(jié)果見表3。方解石δ13CPDB=-6.0‰～-4.9‰，δ18OSMOW=17.2‰～17.7‰，在碳酸鹽礦物δ13CPDB-δ18OSMOW圖解(圖8)中，數(shù)據(jù)點(diǎn)落在海相碳酸鹽巖區(qū)域偏左位置，說明碳可能來源于巖漿來源熱液對碳酸鹽巖的交代溶解。

表3 道坪子鐵礦床方解石C-O同位素分析結(jié)果Table 3 C-O isotopic analysis results of calcite from Daopingzi iron deposit

圖8 道坪子鐵礦床方解石C-O同位素組成圖(底圖據(jù)參考文獻(xiàn)[14])Fig.8 C-O isotopic composition of calcite from Daopingzi iron deposit

4 討論

4.1 磁鐵礦成因

不同類型磁鐵礦中的Al、Mg、Ca、Mn、Ti、Ni、Cr、V等元素組成存在差異，常利用上述元素組成特征進(jìn)行磁鐵礦成因類型的判別[15-23]。在磁鐵礦成因分析中采用較多的有林師整[16]提出的TiO2-Al2O3-(MgO+MnO)三角圖解、王順金提出的TiO2-Al2O3-MgO三角圖解[17]、陳光遠(yuǎn)等提出的TiO2-Al2O3-MgO三角圖解[18]。近年Dupuis和Beaudoin[19]提出的(Ca+Al+Mn)-(Ti+V)圖解逐漸成為國際上應(yīng)用最廣泛的磁鐵礦成因圖解，Wen G et al.[20]提出的V/Ti-Fe圖解充分考慮后期熱液交代對磁鐵礦化學(xué)組分的影響，可對磁鐵礦成因作出較為準(zhǔn)確的判斷。在TiO2-Al2O3-MgO圖解中，道坪子磁鐵礦樣品落入沉積變質(zhì)—接觸交代型區(qū)域(圖9-a)，指示成礦與熱液交代作用有關(guān)。在(Ca+Al+Mn)-(Ti+V)圖解中，道坪子磁鐵礦樣品落入斑巖型—矽卡巖型區(qū)域(圖9-b)，暗示成礦可能與巖漿熱液有關(guān)。在V/Ti-Fe圖解中，道坪子磁鐵礦樣品落入熱液磁鐵礦區(qū)域(圖9-c)，表明磁鐵礦為熱液成因。

圖9 道坪子鐵礦床磁鐵礦成因類型判別圖(底圖分別據(jù)參考文獻(xiàn)[18-20])Fig.9 Identification diagram of magnetite genetic types from Daopingzi iron deposit(a).Ⅰ-沉積變質(zhì)—接觸交代磁鐵礦，Ⅱa-超基性—基性—中性巖漿磁鐵礦，Ⅱb-酸性—堿性巖漿磁鐵礦,Ⅲ-堿性巖漿巖磁鐵礦；(c).Ⅰ-巖漿磁鐵礦，Ⅱ-熱液再平衡磁鐵礦，Ⅲ-熱液磁鐵礦。

磁鐵礦的Ni、Cr等元素含量比值也常被用作礦床成因的重要標(biāo)志[24]，Ni、Cr等相容元素在巖漿演化過程中的固—液分配系數(shù)較高，在不同溫度下具有不同的耦合行為，在高溫條件下Cr的溶解度更高，形成的巖漿巖型磁鐵礦Ni/Cr≤1；而在溫度相對低條件下Cr的溶解度更低，導(dǎo)致熱液成因磁鐵礦Ni/Cr≥1。區(qū)內(nèi)輝長巖磁鐵礦的Ni/Cr=0.26～1.09，處于巖漿巖型磁鐵礦比值范圍，與實(shí)際情況相吻合；礦山梁子磁鐵礦Ni/Cr值(0.08～0.57)均<1，進(jìn)一步佐證該礦床磁鐵礦為巖漿成因；而道坪子磁鐵礦Ni/Cr值(2.08～3.33)都>1，顯示出磁鐵礦為熱液成因。

上述磁鐵礦地球化學(xué)特征均顯示道坪子磁鐵礦為熱液交代成因，在微觀層面與野外熱液蝕變發(fā)育的宏觀現(xiàn)象得到相互印證。

4.2 鐵質(zhì)來源

道坪子磁鐵礦與輝長巖磁鐵礦具有近乎一致的微量、稀土元素組成特征，與礦山梁子磁鐵礦則截然不同(圖6、圖7)，表明道坪子磁鐵礦和輝長巖磁鐵礦具有親緣性。結(jié)合道坪子磁鐵礦熱液交代成因，不難猜測形成道坪子磁鐵礦的鐵可能主要從輝長巖中交代析出。輝長巖磁鐵礦具有Th、Ta、Zr、Hf相對富集，Sr弱虧損，∑REE含量低，弱正Eu異常等特征，與其形成于巖漿結(jié)晶演化早階段有關(guān)。在玄武質(zhì)巖漿演化早階段以結(jié)晶分異作用為主，REE優(yōu)先結(jié)合到硅酸鹽礦物相中，意味著可能僅有少量REE進(jìn)入磁鐵礦礦物晶格，造成磁鐵礦REE含量較低，與輝長巖磁鐵礦實(shí)際特征(∑REE=1.8×10-6～3.4×10-6)相符；斜長石、輝石對Eu的分配系數(shù)截然相反，非等量的斜長石和輝石分離結(jié)晶會造成殘余熔體出現(xiàn)Eu正異?；駿u負(fù)異常，這可能是造成輝長巖磁鐵礦δEu有正有負(fù)(δEu=0.91～1.90)的原因。道坪子磁鐵礦繼承了輝長巖磁鐵礦微量元素的配分特征，其REE含量(∑REE=1.5×10-6～1.9×10-6)也略低于輝長巖磁鐵礦，具有弱正Eu異常(δEu=1.09～1.36)，因此道坪子磁鐵礦的鐵來源于輝長巖磁鐵礦的交代、遷移和富集是成立的。

道坪子磁鐵礦中含有少量MgO(1.474%～2.074%)、Al2O3(0.192%～1.151%)和TiO2(0.203%～0.519%)，與礦山梁子磁鐵礦幾乎不含Mg、Al、Ti(表1)明顯不同，與典型的接觸交代型磁鐵礦特征相似[15]，但Mg含量更高。筆者曾分析了礦區(qū)白云巖主量元素組成[5]，顯示白云巖富含MgO、CaO，相對貧TiO2、Al2O3、MnO等。方解石C-O同位素組成特征和強(qiáng)烈的圍巖蝕變現(xiàn)象，均指示碳酸鹽巖、輝長巖與成礦熱液發(fā)生了強(qiáng)烈的水巖相互作用。因此道坪子磁鐵礦的Ti、Al可能主要繼承自輝長巖，而Mg則來自于碳酸鹽巖地層和輝長巖。

4.3 成礦流體來源

道坪子鐵礦床為熱液交代成因，成礦熱液的來源和性質(zhì)對恢復(fù)成礦過程至關(guān)重要。筆者曾測定了道坪子磁鐵礦和礦山梁子磁鐵礦的群體包裹體成分[5]，結(jié)果顯示，兩類磁鐵礦的群體包裹體中陽離子以Ca2+、Mg2+、Na+為主，陰離子以Cl-、F-和C、S的酸根離子為主，氣相成分以富含H2O、CO2、O2、N2等氧化性氣體為特征；兩者氣相成分含量接近，但道坪子磁鐵礦的液相離子濃度低于礦山梁子一個數(shù)量級。以上說明兩礦床的成礦流體來源可能一致，但道坪子鐵礦床的成礦流體相對富含氣液，濃度相對較低。推測首先由低鈦玄武質(zhì)巖漿演化形成“統(tǒng)一鐵質(zhì)源區(qū)”，其濃度相對較低的富氣部分較早上升至輝長巖與上覆志留系接觸帶，交代輝長巖磁鐵礦形成道坪子磁鐵礦，而剩余部分演化為高濃度的鐵礦漿，形成礦山梁子磁鐵礦。

磁鐵礦Al、Mn、Mg、V、Ga、Sn等相容元素含量隨溫度降低而減少[21]，可通過相容元素的含量變化來判斷磁鐵礦形成溫度。在(Al+Mn)/(Ti+V)圖解(圖10)中，道坪子磁鐵礦樣品落在300℃分界線以上，與斑巖型、矽卡巖型等巖漿熱液型磁鐵礦相似；而礦山梁子磁鐵礦落入300 ℃分界線以下，說明道坪子磁鐵礦成礦溫度高于礦山梁子磁鐵礦，其成礦流體可能為高溫巖漿熱液。磁鐵礦的爆裂溫度可用于限定成礦上限[4-5]，道坪子磁鐵礦的爆裂溫度為405～438 ℃，礦山梁子磁鐵礦的爆裂溫度為313～417 ℃，進(jìn)一步證明道坪子磁鐵礦成礦溫度高于礦山梁子磁鐵礦。綜合來看，道坪子磁鐵礦成礦溫度可能為300～400 ℃，礦山梁子磁鐵礦成礦溫度則可能<300 ℃。

圖10 道坪子鐵礦床磁鐵礦(Al+Mn)/(Ti+V)圖解(底圖據(jù)參考文獻(xiàn)[21])Fig.10 (Al+Mn)/(Ti+V) diagram of magnetite inDaopingzi iron deposit

綜上認(rèn)為，道坪子鐵礦床的成礦流體為高溫富氣的巖漿流體，可能和形成礦山梁子鐵礦床的鐵礦漿同源。

4.4 成礦過程

區(qū)內(nèi)礦山梁子、爛紙廠、道坪子等鐵礦床均為低鈦氧化鐵礦床，與晚二疊世低鈦玄武巖(低鈦輝長巖)有直接成因關(guān)系?！?60 Ma左右，攀西陸內(nèi)裂谷爆發(fā)了規(guī)模宏大的峨眉山玄武巖噴發(fā)—噴溢活動，在平川地區(qū)因上地殼物質(zhì)混染演化為低鈦玄武質(zhì)巖漿[25-27]?？赡苁芤簯B(tài)不混溶作用的影響，玄武質(zhì)巖漿在短時(shí)間內(nèi)(平川地區(qū)成巖與成礦均發(fā)生于～260 Ma)分離形成鎂鐵質(zhì)硅酸鹽巖漿和富鐵質(zhì)巖漿[7]，前者形成蘇長輝長巖(全鐵含量較輝長巖平均下降約4.51%)，后者為礦山梁子、爛紙廠、道坪子等鐵礦床的“統(tǒng)一鐵質(zhì)源區(qū)”，為成礦提供鐵、成礦流體等物質(zhì)?！敖y(tǒng)一鐵質(zhì)源區(qū)”中濃度較低的高溫(300～400 ℃)富氣部分較早上升至大板山巖體輝長巖與上覆志留系地層接觸帶，與輝長巖、碳酸鹽巖發(fā)生了強(qiáng)烈的水巖相互作用，交代輝長巖中早階段結(jié)晶形成的巖漿型磁鐵礦，形成道坪子熱液型磁鐵礦，伴隨發(fā)育強(qiáng)烈的圍巖蝕變，并且繼承了輝長巖磁鐵礦的微量元素組成。隨著高溫富氣熱液的散逸，“統(tǒng)一鐵質(zhì)源區(qū)”剩余部分演化為高濃度的鐵礦漿，在火山作用下先后形成噴發(fā)—沉積成因的爛紙廠鐵礦床和礦漿貫入成因的礦山梁子鐵礦床。

5 結(jié)論

(1) 道坪子磁鐵礦在TiO2-Al2O3-MgO圖解、(Ca+Al+Mn)-(Ti+V)圖解、V/Ti-Fe圖解等成因判別圖解中落入熱液成因磁鐵礦區(qū)域，Ni/Cr比值(2.08～3.33)>1，說明道坪子磁鐵礦為熱液交代成因，在微觀層面與野外熱液蝕變發(fā)育的宏觀現(xiàn)象得到相互印證。

(2) 道坪子磁鐵礦與輝長巖磁鐵礦具有近似的微量、稀土元素組成特征，相對富集Th、Ta、Zr、Hf，∑REE含量低(1.5×10-6～1.9×10-6)，具弱正Eu異常，說明道坪子鐵礦床的鐵可能主要來源于輝長巖磁鐵礦。

(3) 道坪子鐵礦床的成礦熱液與形成礦山梁子鐵礦床的鐵礦漿同源，可能源自于低鈦玄武質(zhì)巖漿演化形成的富鐵質(zhì)巖漿，為富鐵質(zhì)巖漿分離出的高溫(300～400 ℃)富氣熱液。

(4)道坪子鐵礦床是源于低鈦玄武質(zhì)巖漿的高溫富氣熱液與輝長巖相互作用的結(jié)果，為接觸交代型鐵礦床。

致謝：在論文撰寫過程中，中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心劉洪高級工程師提出了寶貴意見和建議，在此表示感謝。