內(nèi)蒙古黃崗梁鐵多金屬礦床磁鐵礦地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義

尤詩祥，陳可，張毓策，李永順，劉忠法

(1.中南大學(xué)有色金屬成礦預(yù)測與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測教育部重點實驗室， 湖南 長沙 410083； 2.中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院， 湖南 長沙 410083)

0 引言

大興安嶺南段地區(qū)處于東西向古生代古亞洲構(gòu)造成礦域與北北東向中新生代濱西太平洋構(gòu)造成礦域強(qiáng)烈疊加、復(fù)合部位，區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造作用復(fù)雜，巖漿活動強(qiáng)烈，成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，是我國北方地區(qū)重要的鉛、鋅、銅、銀、鉬、鎢、鐵、錫多金屬礦集區(qū)。黃崗梁礦床是大興安嶺南段鐵錫多金屬成礦亞帶的重要組成部分，同時也是我國長江以北最大的矽卡巖型鐵錫多金屬礦床。前人對該礦床做了大量的研究工作，主要集中于巖體成因(Zhou et al., 2012;Zhai et al., 2014)、成礦流體來源(Mei et al., 2015；王莉娟等，2001)、成礦物質(zhì)來源(Zhai et al., 2014；王莉娟等，2001)、單礦物微量元素(Mei et al., 2018；徐卓彬等，2017)、成巖和成礦年齡(Zhai et al., 2014；趙一鳴等，1997a；周振華等，2010；徐佳佳和賴勇，2015；要梅娟等，2016)、礦床成因類型(Zhai et al., 2014；葉杰等，2002；王長明等，2007；周振華，2011)、礦物蝕變特征(周振華，2011；梅微等，2020)等方面進(jìn)行了相關(guān)研究。但對于該礦床不同類型磁鐵礦缺乏較為詳細(xì)的主微量成分分析，對該礦床成因方面的爭議主要是由于礦床內(nèi)層狀或似層狀礦體的產(chǎn)出，部分學(xué)者認(rèn)為層狀矽卡巖的產(chǎn)生可能是由于礦床內(nèi)的褶皺和層間滑脫構(gòu)造導(dǎo)致(陳可等，2021；張?zhí)鞐澋龋?021)。目前存在的礦床成因爭議有噴流沉積礦床成因(葉杰等，2002；王長明等，2007)、巖漿熱液矽卡巖型礦床成因(Zhai et al., 2014；周振華等，2010)和噴流沉積與巖漿熱液的復(fù)合成礦(要梅娟等，2016)。

礦物微區(qū)地球化學(xué)特征越來越多的應(yīng)用于成礦流體、成礦物理化學(xué)條件及成礦物質(zhì)富集過程研究。相對于傳統(tǒng)的分析方法，電子探針(EMPA)和激光剝蝕電感耦合等離子質(zhì)譜(LA-ICP-MS)測試技術(shù)以其較強(qiáng)的空間分辨率、抗干擾能力、較低的檢測限等優(yōu)勢受到科研工作者的廣泛應(yīng)用(Chen et al., 2020；胡明月等，2008；邱檢生等，2009；賈澤榮，2009；張樂駿等，2011；袁繼海等，2011；薛生升等，2019；高陽等，2019；鄧平等，2021)。磁鐵礦作為鐵礦床中最常見的礦石礦物，在多種地質(zhì)環(huán)境中均有產(chǎn)出，其地球化學(xué)特征對于其成因有較好的指示意義(Dupuis and Beaudoin, 2011；徐國風(fēng)和邵潔漣，1980；林師整，1982；陳光遠(yuǎn)，1987)。盡管磁鐵礦微區(qū)地球化學(xué)特征研究尚在嘗試階段，但是已經(jīng)取得了一些研究成果(Chen et al., 2020；段超等，2012)，為不同成礦作用中磁鐵礦的成因厘定提供了新的技術(shù)。

因此本文在前人工作的基礎(chǔ)上，擬通過電子探針(EMPA)和激光剝蝕電感耦合等離子質(zhì)譜(LA-ICP-MS)測試技術(shù)來獲得更加精細(xì)的磁鐵礦主微量元素含量，對三個采區(qū)不同類型磁鐵礦的元素組成特征進(jìn)行更加詳細(xì)的分析，分析各類型磁鐵礦形成溫度和氧逸度的變化趨勢，探討黃崗梁礦床成因。

1 地質(zhì)特征

1.1 區(qū)域地質(zhì)

黃崗梁鐵多金屬礦床在大地構(gòu)造位置上位于大興安嶺南段，內(nèi)蒙古東南部。該區(qū)北部、東部、南部分別被賀根山斷裂、嫩江斷裂、西拉木倫斷裂控制，區(qū)域內(nèi)斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，與各期褶皺構(gòu)造緊密伴生，是重要的控巖、控礦構(gòu)造(圖1)。大興安嶺地區(qū)位于東西向古生代古亞洲構(gòu)造成礦域與北北東向中新生代濱西太平洋構(gòu)造成礦域強(qiáng)烈疊加、復(fù)合、轉(zhuǎn)換的部位(劉建明等，2004)，在大地構(gòu)造上位于中朝(華北)準(zhǔn)地臺與西伯利亞地臺之間的中亞—蒙古地槽褶皺區(qū)(古亞洲巨型造山帶)的東部。中生代時，受到濱西太平洋和蒙古—鄂霍茨克洋的強(qiáng)烈影響，導(dǎo)致構(gòu)造—巖漿—銅多金屬成礦作用被分為前中生代(古亞洲)和中生代(濱西太平洋)兩大時段(域)(趙一鳴等，1997b)。二疊系和侏羅系地層為該研究區(qū)最重要的地層，在研究區(qū)及其所在的成礦帶廣泛分布，其中二疊紀(jì)地層為主要的含礦地層，區(qū)內(nèi)多個礦化點均產(chǎn)于此。大興安嶺南段巖漿活動強(qiáng)烈，中生代花崗巖為主要侵入巖體，并在該區(qū)域內(nèi)廣泛出露。大興安嶺主要成礦帶中發(fā)育大量礦床，包括黃崗梁鐵錫礦、大井銀鉛鋅銅礦和拜倫達(dá)壩銀鉛鋅礦床等。花崗巖主要形成于燕山早期和燕山晚期兩個巖漿階段(肖慶輝等，2005)，相隔135 Ma。燕山早期可分為兩個亞階段：早期亞階段和晚期亞階段，同位素確定的邊界在160 Ma。除燕山期巖漿活動外，還有少量海西期的巖漿活動，主要分布在大興安嶺主山脊的西北部(劉建明等，2004)。

圖1 中國東北區(qū)域構(gòu)造分區(qū)(a)及大興安嶺南段區(qū)域地質(zhì)簡圖(b)(據(jù)梅微等，2020)

1.2 礦床地質(zhì)

礦床出露地層以二疊系和侏羅系為主，除表面覆蓋的第四系外，出露地層由南向北分別為下二疊統(tǒng)青鳳山組中—上段板巖、下二疊統(tǒng)大石寨組下段砂巖、下二疊統(tǒng)大石寨組上段安山巖、下二疊統(tǒng)黃崗梁組下段大理巖、下二疊統(tǒng)黃崗梁組上段粉砂巖、上二疊統(tǒng)林西組砂板巖和侏羅系砂巖、灰?guī)r、酸性凝灰?guī)r(圖2)。黃崗梁組大理巖與矽卡巖形成有密切的成因聯(lián)系，由于構(gòu)造和地層的影響，礦體賦存在以大石寨組和黃崗梁組為主的地層中。礦床內(nèi)斷裂十分發(fā)育，在不同構(gòu)造運(yùn)動的影響下，形成了以北東向斷裂為主的控巖、控礦斷裂，北西向斷裂次之，東西向斷裂少量存在的斷裂組合。黃崗梁鐵多金屬礦床的形成與燕山早期巖漿的劇烈運(yùn)動密切相關(guān)，巖漿侵入地層形成巖株狀的鉀長花崗巖，由于礦區(qū)構(gòu)造和地層產(chǎn)狀的影響，原本在地層底部連成一片的巖漿在侵入地層時沿北東向形成多個侵入巖體。前人測得礦區(qū)輝鉬礦Re-Os等時線年齡為(135.3±0.9)Ma(周振華等，2010)與徐佳佳和賴勇(2015)對礦區(qū)內(nèi)巖體鋯石定年所得到的成巖年齡(140.4±0.3)Ma和(142.3±0.4)Ma在誤差范圍內(nèi)一致，表明礦區(qū)內(nèi)成巖和成礦密切相關(guān)。在NE方向斷裂的控制下，礦體主要產(chǎn)于大致方向為NE方向展布的矽卡巖中，并主要形成5個采區(qū)，Ⅰ、Ⅲ采區(qū)作為礦床內(nèi)主要的采區(qū)，分別產(chǎn)出于巖體與安山巖和大理巖、鈣凝灰質(zhì)粉砂巖接觸形成的矽卡巖中。V采區(qū)所在矽卡巖主要包括安山巖和大理巖兩種巖性，并受到F7、F8、F2的斷裂控制。

圖2 黃崗梁鐵多金屬礦床地質(zhì)圖(據(jù)梅微等，2020)

Ⅰ-V-Ⅲ采區(qū)在空間分布上具有差異性，同一礦體中礦石類型多樣，按構(gòu)造來分采區(qū)內(nèi)磁鐵礦類型大致相同，均存在塊狀、條帶狀、浸染狀和斑雜狀等。但在礦物種類方面，各區(qū)存在顯著差異，Ⅰ區(qū)金屬礦物主要為磁鐵礦，部分含有少量鏡鐵礦，非金屬礦物主要包括石榴子石、輝石、黑云母、方解石等(圖3a、b、d)；Ⅲ區(qū)金屬礦物主要為磁鐵礦、錫石，次要金屬礦物為黃銅礦、黃鐵礦、毒砂、閃鋅礦、輝鉬礦和赤鐵礦等，非金屬礦物主要包括石榴子石、輝石、符山石、綠簾石、綠泥石、黑云母、螢石、石英和方解石等(圖3e、f、h)；V區(qū)金屬礦物主要為磁鐵礦，次要礦物為黃銅礦、毒砂、閃鋅礦等，非金屬礦物主要包括透輝石、方解石、石英等(圖3i)。主要礦化與中生代花崗巖密切相關(guān)，為含鉀長石花崗巖和花崗斑巖。依據(jù)前人的研究(梅微等，2020)，黃崗梁鐵多金屬礦床的熱液活動主要分為四個階段：進(jìn)變質(zhì)矽卡巖階段(I)、退變質(zhì)矽卡巖階段(Ⅱ)、氧化物階段(Ⅲ)以及硫化物階段(Ⅳ)(圖4)

圖3 黃崗梁礦床磁鐵礦手標(biāo)本和鏡下照片(含背散射)

圖4 礦物生成順序表

2 樣品及分析方法

本文以黃崗梁Ⅰ、Ⅲ和V采區(qū)作為主要研究區(qū)，共從中選用了8件不同礦段不同采樣位置的新鮮磁鐵礦樣品。綜合野外地質(zhì)調(diào)查和室內(nèi)資料的分析，依據(jù)詳細(xì)的巖相學(xué)觀察，對Ⅰ、Ⅲ和V采區(qū)進(jìn)行對比分析。其中HGL-45、HGL-122T、HGL-230取自Ⅰ區(qū)，HGL-17、HGL-195T、HGL-199、HGL-220取自Ⅲ區(qū)，HGL-310取自V區(qū)(表1)。根據(jù)礦物組合和結(jié)構(gòu)將磁鐵礦分類，Ⅰ區(qū)可分為M-Ⅰ-1、M-Ⅰ-2a、M-Ⅰ-2b和M-Ⅰ-3四種類型；Ⅲ區(qū)可分為M-Ⅲ-1，M-Ⅲ-2，M-Ⅲ-3和M-Ⅲ-4四種類型，M-Ⅲ-3條帶狀磁鐵礦穿插M-Ⅲ-2浸染狀磁鐵礦；V區(qū)主要為M-V型磁鐵礦。

表1 樣品采樣位置表

礦物成分的電子探針定量分析是在武漢微束檢測科技有限公司顯微學(xué)與顯微分析實驗室配備有5道波譜儀的JEOLJXA-8230電子探針下完成的。樣品按照嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)在測試前鍍上厚度均勻，約為20 nm的碳膜。測試條件為加速電壓20 kV，加速電流20 nA，束斑直徑1 μm。K、P、Fe、Ca、Na、Mg、Al、Si、Ti、Cr、V、Ni、Mn元素特征峰的測量時間為10 s，上下背景的測量時間分別是峰測量時間的一半。TiKβ峰對VKα峰的干擾及VKβ峰對CrKα峰的干擾進(jìn)行了重疊峰校正。測試元素所用的標(biāo)樣及所測元素為：微斜長石(K)、磷灰石(P)、金紅石(Ti)、透輝石(Mg,Ca)、鎂鋁榴石(Al)、橄欖石(Si)、赤鐵礦(Fe)、錳單質(zhì)(Mn)、鉻單質(zhì)(Cr)、釩單質(zhì)(V)、鎳單質(zhì)(Ni)。

磁鐵礦原位微區(qū)主微量元素含量在廣州市拓巖檢測技術(shù)有限公司利LA-ICP-MS完成。實驗室采用NWR193UC激光剝蝕系統(tǒng)，該系統(tǒng)由NWR193 nm ArF準(zhǔn)分子激光器和光學(xué)系統(tǒng)組成，ICP-MS型號為iCAPRQ。激光剝蝕過程中采用氦氣作載氣，激光剝蝕系統(tǒng)配置有信號平滑裝置。本次分析的激光束斑、能量和頻率分別為30 μm、3.5 J/cm2和6 Hz。單礦物微量元素含量處理中采用玻璃標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(NIST610、NIST612和GSE-2G)進(jìn)行多外標(biāo)無內(nèi)標(biāo)校正。每個時間分辨分析數(shù)據(jù)包括大約30 s空白信號和40 s樣品信號。對分析數(shù)據(jù)的離線處理(包括對樣品和空白信號的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量)采用軟件ICPMSDataCal完成。

3 測試結(jié)果

3.1 磁鐵礦的結(jié)構(gòu)及類型

在背散射圖像上，Ⅰ區(qū)M-Ⅰ-2磁鐵礦顯示出明暗兩種類型，其中較暗的M-Ⅰ-2a型磁鐵礦表面較光滑，孔隙較少，M-Ⅰ-2b型磁鐵礦表面孔隙較多，在背散射下顯示出較亮的光澤，顆粒填充物存在錫石，方解石和透輝石等(圖3c)。Ⅲ區(qū)M-Ⅲ-2型磁鐵礦在背散射圖像上明顯顯示出三種類型磁鐵礦(圖3f)，從里到外亮度逐漸變暗，分別為M-Ⅲ-2a、M-Ⅲ-2b、M-Ⅲ-2c。M-Ⅲ-2a型磁鐵礦顆粒較大，表面較光滑，顆粒填充物主要有鈣鋁榴石、毒砂和黃銅礦；M-Ⅲ-2b型磁鐵礦顆粒較小，表面麻點較多，并包含乳滴狀黃銅礦；M-Ⅲ-2c型磁鐵礦顆粒較小，呈自形到半自形結(jié)構(gòu)。M-Ⅲ-1型磁鐵礦背散射圖像下顯示出明顯的震蕩環(huán)帶(圖3e)。其余類型磁鐵礦在背散射圖像上無明顯變化，亮度均一(圖3)。

3.2 磁鐵礦元素地球化學(xué)

3.2.1 主量元素地球化學(xué)

不同類型磁鐵礦主量元素分析結(jié)果為Si、Ca、Na、K、Ti、Al、Fe、Mg、Mn、P、Cr、Ni和V，Ⅰ區(qū)磁鐵礦FeOT含量94.815%～99.852%，平均含量98.198%；SiO2含量0%～0.83%，平均含量0.228%；Al2O3含量0.004%～0.858%，平均含量0.233%；MgO含量0.013%～0.612%，平均含量0.217%；MnO含量0.156%～1.901%，平均含量0.577%；TiO2含量普遍低于檢測線，Cr2O3含量0.000%～0.029%，平均含量0.009%；K2O、P2O5、CaO、NiO、V2O3含量較少，絕大部分低于檢測線。Ⅲ區(qū)中M-Ⅲ-1類型磁鐵礦與三個采區(qū)所有類型磁鐵礦相比，表現(xiàn)出較低的Fe含量(FeOT<96%，平均含量94.445%)，較高的Si含量SiO2(1.936%～3.228%，平均含量2.619%)，同時也表現(xiàn)出較高的Ca含量CaO(0.413%～1.143%，平均含量0.77%)；Ⅲ區(qū)總體元素含量為，SiO2含量0.000%～3.228%，平均含量1.403%；Al2O3含量0.000%～0.569%，平均含量0.207%；MgO含量0.000%～0.652%，平均含量0.226%；MnO含量0.021%～1.05%，平均含量0.45%；Cr2O3含量0.000%～0.063%，平均含量0.011%；CaO含量0.000%～1.143%，平均含量0.346%；K2O含量0.000%～0.061%，平均含量0.019%；P2O5、NiO、V2O3含量較少。三個采區(qū)絕大部分磁鐵礦樣品具有低濃度的Ti含量(TiO2<0.1%)，而Ⅲ區(qū)M-Ⅲ-1型磁鐵礦表現(xiàn)出高Ti含量且具有較大的變化范圍(0.000%～1.581%)，從核部到邊部Ti含量逐漸減少，并趨近為0，同時Fe含量逐漸增加(圖5a)。礦區(qū)中磁鐵礦礦石Mg、Al、Ca和Si元素總體呈富集趨勢，與Fe呈負(fù)相關(guān)，與Ⅲ區(qū)其他類型磁鐵礦相比M-Ⅲ-1具有較高的Ca、Al、Si、Mg含量(圖5b)。V區(qū)磁鐵礦FeOT含量94.401%～99.408%，平均含量98.405%；SiO2含量0.000%～0.024%，平均含量0.012%；Al2O3含量0.229%～0.232%，平均含量0.231%；MgO含量0.345%～0.416%，平均含量0.381%；MnO含量0.575%～0.594%，平均含量0.585%；TiO2含量0.01%～0.03%，平均含量0.02%；K2O、P2O5、CaO、NiO、V2O3和Cr2O3含量較少，低于檢測線。

圖5 Fe-Ti(a)、Fe-(Ca+Al+Si+Mg)(b)相關(guān)性圖

3.2.2 微量元素地球化學(xué)

為了獲得EPMA無法檢測到但對磁鐵礦類型(如Cr、Ni、Co、Ga、Zn、Sn)鑒別特別重要的微量元素的信息，采用LA-ICP-MS在EPMA檢測到的相同位置進(jìn)行分析。采用EPMA法測定的磁鐵礦鐵濃度作為LA-ICP-MS法測定微量元素的內(nèi)標(biāo)，避免了在測定過程中可能存在的礦物夾雜物和污染。不同類型磁鐵礦的微量元素地球化學(xué)特征如下(圖6)：

圖6 磁鐵礦微量元素箱線圖

由于M-Ⅲ-2b和M-Ⅲ-2c型磁鐵礦顆粒較小，裂隙較發(fā)育，且充填有其它礦物顆?；蛐☆w粒包裹體，而激光剝蝕粒徑為30 μm，因此為避免雜質(zhì)顆粒的磁鐵礦微量元素測定的干擾，僅對礦區(qū)中的M-Ⅲ-2a型進(jìn)行微量元素的測定。Ⅰ區(qū)M-Ⅰ-1和M-Ⅰ-3型磁鐵礦具有相似的Mg (0.11%～0.42%)、Zn (0.30%～1.34%)、Ni (2.20×10-6～22.13×10-6)、V (5.34×10-6～16.05×10-6)和Ga (0～905.38×10-6)含量;M-Ⅰ-3型磁鐵礦具有較高濃度Al (0.27%～1.11%)、Ti (236.73×10-6～684.62×10-6)、Cr (0.00～14.47×10-6)和Co (10.69×10-6～15.22×10-6)含量。M-Ⅰ-2a和M-Ⅰ-2b型磁鐵礦微量元素地球化學(xué)特征較接近，但在Mg、Al、Mn、Ti、V、Zn、Ga等元素上表現(xiàn)出從M-Ⅰ-2a到M-Ⅰ-2b含量降低的趨勢，Co、Ni等元素含量升高。Ⅲ區(qū)M-Ⅲ-3型磁鐵礦Mg (0.01%～0.03%)、Mn (0.10%～0.11%)、Ti (0.00%～10.23×10-6)、V (0.06×10-6～0.91×10-6)、Zn (0.01%～0.02%)、Ni (0.26×10-6～0.83×10-6)等元素濃度較低，與該礦區(qū)其它類型磁鐵礦相比，M-Ⅲ-4型磁鐵礦具有較高的Ti (370.52×10-6～1649.08×10-6)、V (39.59×10-6～125.68×10-6)和Ga (25.84×10-6～45.94×10-6)濃度。V區(qū)磁鐵礦具有與Ⅰ區(qū)M-Ⅰ-1型磁鐵礦類似的地球化學(xué)特征Mg (0.39%～0.70%)、Al (0.32%～0.84%)、Ti (71.57×10-6～340.61×10-6)、Mn (0.65%～2.29%)、V (5.34×10-6～26.41×10-6)和Ni (2.21×10-6～62.72×10-6)含量，但Co (10.69×10-6～12.48×10-6)含量較高。

4 討論

4.1 物理化學(xué)條件

流體/巖漿的成分、溫度、氧和硫逸度、共生礦物特征、流體—巖石相互作用和硅質(zhì)活動可能在熱液/火成巖磁鐵礦的主微量元素?fù)饺胫邪l(fā)揮重要作用(Dare et al., 2014;Nadoll et al., 2015;Huang et al., 2019;Salazar et al., 2020)。本文主要討論溫度和氧逸度對磁鐵礦形成的控制作用。

4.1.1 溫度

溫度對磁鐵礦結(jié)構(gòu)的組成具有強(qiáng)烈的控制作用，Ti、V、Ga等元素在高溫作用下能進(jìn)入磁鐵礦晶格中(McIntire, 1963)。Ⅰ區(qū)M-Ⅰ-1和M-Ⅰ-3具有相似的Ti含量，M-Ⅰ-2a(b)的Ti含量較低，表明溫度逐漸下降(圖6)，低Ti含量的M-Ⅰ-2b表明其形成于較低溫度的成礦環(huán)境中。Ⅲ區(qū)M-Ⅲ-4型磁鐵礦Ti含量的異常升高可能是因為該磁鐵礦為原生磁鐵礦，被后期形成的硫化物交代溶蝕，并形成交代殘余結(jié)構(gòu)(圖3h)，同樣，較高濃度的V和Ga也表明該類型磁鐵礦形成溫度較高。高鈦磁鐵礦(M-Ⅲ-4)到低鈦磁鐵礦(M-Ⅲ-2和M-Ⅲ-3)鈦元素濃度的變化表明形成原生高溫磁鐵礦到與硫化物共生磁鐵礦流體的冷卻過程。M-V型磁鐵礦的Ti含量與Ⅰ區(qū)M-Ⅰ-1型Ti含量差別較小且具有較為相似的礦石結(jié)構(gòu)和主微量元素組成，表明其可能形成于同一成礦階段。三采區(qū)磁鐵礦中低含量V和Ga元素顯示三采區(qū)磁鐵礦均具有低溫?zé)嵋旱奶卣鳌?/p>

4.1.2 氧逸度

元素V在流體中的存在形式主要為V3+、V4+和V5+，只有V3+才能進(jìn)入磁鐵礦的晶格中，元素價態(tài)的改變主要受到氧逸度的影響，導(dǎo)致元素在磁鐵礦中的分配系數(shù)發(fā)生改變(Liu et al., 2019)。V元素極易受到氧逸度的影響從而導(dǎo)致價態(tài)的上升或下降，氧逸度的增加會降低磁鐵礦中V元素的含量(Toplis and Corgne, 2002; Takeno, 2005)，因此其可作為磁鐵礦形成環(huán)境的指示元素。Ⅰ區(qū)M-Ⅰ-1和M-Ⅰ-3具有相似的V含量，M-Ⅰ-2a(b)磁鐵礦的V含量較低，說明隨著成礦過程的進(jìn)行，成礦流體中的氧逸度逐漸增加；Ⅲ區(qū)M-Ⅲ-4原生磁鐵礦的V含量較高，M-Ⅲ-2和M-Ⅲ-3中V含量逐漸降低表明該區(qū)后期氧逸度增高，低含量Ti和V，高含量Si為主的塊狀含硫化物磁鐵礦石表明硫化物階段時流體溫度較低，且氧逸度先升高后降低。M-V型磁鐵礦V(13.86×10-6～26.41×10-6)，與Ⅰ區(qū)M-Ⅰ-1型磁鐵礦V含量相近，表明V區(qū)具有與Ⅰ區(qū)早期成礦階段相似的氧逸度。

4.2 磁鐵礦和礦床成因

磁鐵礦作為副礦物和主要的金屬礦物，在各類地質(zhì)體中均有產(chǎn)出，其結(jié)構(gòu)內(nèi)的部分微量元素對磁鐵礦形成的環(huán)境具有良好的指示作用，因此受到了眾多學(xué)者的廣泛關(guān)注，并開展了大量的工作(徐國風(fēng)和邵潔漣，1980；林師整，1982；黃柯等，2017)。磁鐵礦作為該礦床中的主要金屬礦物，開展對其成因的研究工作可以進(jìn)一步為黃崗梁鐵多金屬礦床成因提供證據(jù)。林師整(1982)在徐國風(fēng)和邵潔漣(1980)的基礎(chǔ)上，對磁鐵礦進(jìn)行進(jìn)一步的劃分，結(jié)合約3000多組的磁鐵礦數(shù)據(jù)，總結(jié)出TiO2-Al2O3-(MgO+MnO)三角成因圖解，將磁鐵礦細(xì)分為侵入巖中副礦物型及巖漿型、火山巖型、接觸交代型、矽卡巖型和沉積變質(zhì)型。隨后，陳光遠(yuǎn)(1987)提出了磁鐵礦成因判別的TiO2-Al2O3-MgO三角圖解。隨著測試技術(shù)的發(fā)展，磁鐵礦的微量元素數(shù)據(jù)測定更加精細(xì)，特別激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜儀的出現(xiàn)，使得礦物原位微區(qū)元素的測定成為現(xiàn)實，且能以更低的檢測線來獲得更為精細(xì)的微量元素含量(Rusk et al., 2009; Chen et al., 2020)。同時，對磁鐵礦成因類型的劃分也進(jìn)一步發(fā)展，先是Dupuis and Beaudoin(2011)提出(Ca+Al+Mn)-(Ti+V)和Ni/(Al+Mn)-(Ti+V)圖解，隨后Dare et al. (2014)提出了區(qū)分巖漿巖型和熱液型磁鐵礦的Ni/Cr-Ti圖解，分析方法的提高結(jié)合新測試技術(shù)的提升，學(xué)者們提出了Ti-V圖解(Nadoll et al., 2015)。結(jié)合前人經(jīng)驗和適合的磁鐵礦成因圖解，將本次測得的三采區(qū)的磁鐵礦的電子探針數(shù)據(jù)投點到TiO2-Al2O3-(MgO+MnO)、(Ca+Al+Mn)-(Ti+V)和Ni/(Al+Mn)-(Ti+V)圖解中。TiO2-Al2O3-(MgO+MnO)圖解(圖7a)顯示樣品點主要落在矽卡巖區(qū)域，少部分落在變沉積巖型和火山巖型區(qū)域，而(Ca+Al+Mn)-(Ti+V)和Ni/(Al+Mn)-(Ti+V)(圖8)圖解中樣品點幾乎全部落在矽卡巖區(qū)域，三類圖解顯示出一致的結(jié)果。礦區(qū)內(nèi)磁鐵礦總體具有較低的TiO2含量(0.0%～0.8%),與熱液交代成因礦床的TiO2含量(0.107%～0.68%)具有相似性(圖7b)；部分M-Ⅲ-1類型磁鐵礦的樣品點TiO2含量(0.69%～1.58%)，與巖漿型成因磁鐵礦礦床中的TiO2含量(0.58%～2.97%)具有相似性(徐國風(fēng)和邵潔漣，1980)。綜合前人研究，可以確定的是，三采區(qū)礦體內(nèi)磁鐵礦主要為巖漿熱液—矽卡巖成因。

圖7 磁鐵礦TiO2-Al2O3-(MgO+MnO)三角圖解(a)(據(jù)林師整，1982)和Ti-Ni/Cr(b)(據(jù)Dare et al., 2014)

圖8 磁鐵礦(Ca+Al+Mn)-(Ti+V)(a)和Ni/(Al+Mn)-(Ti+V)(b)成因判別圖(據(jù)Dupuis and Beaudoin, 2011)

野外地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，礦體多產(chǎn)于矽卡巖內(nèi)，兩者產(chǎn)狀具有一致性。前文磁鐵礦成因圖解表明黃崗梁礦床內(nèi)磁鐵礦為矽卡巖成因，王莉娟等(2001)對礦床內(nèi)熔融包裹體的研究認(rèn)為巖漿參與了成礦過程并帶來了成礦物質(zhì)，Mei et al.(2015)對黃崗梁礦床H-O同位素的研究也說明早期成礦階段有巖漿熱液的參與，因此，認(rèn)為黃崗梁鐵多金屬礦床是與巖漿熱液活動有關(guān)的矽卡巖型礦床。

5 結(jié)論

(1)磁鐵礦地球化學(xué)特征表明，Ⅲ區(qū)礦體中存在高氧逸度和溫度下形成的磁鐵礦，并在后期被硫化物交代溶蝕；隨著成礦作用進(jìn)行，氧逸度表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢。Ⅰ、Ⅴ、Ⅲ采區(qū)礦體中磁鐵礦總體沿氧逸度和溫度降低的方向演化。

(2)TiO2-Al2O3-(MgO+MnO)、(Ca+Al+Mn)-(Ti+V)和Ni/(Al+Mn)-(Ti+V)圖解顯示，三個采區(qū)磁鐵礦為矽卡巖型磁鐵礦；Ti-Ni/Cr圖解及礦區(qū)中磁鐵礦存在的溶解—再沉淀現(xiàn)象表明三個采區(qū)磁鐵礦均為熱液來源。

(3)黃崗梁鐵多金屬礦床的巖相學(xué)特征、地質(zhì)特征和磁鐵礦的地球化學(xué)特征表明，該多金屬礦床屬于矽卡巖型礦床。

致謝本論文在發(fā)表過程中，編輯部老師及審稿人對本文提出了有益的修改意見，作者在此表示誠摯的謝意！