攀西地区白马镁铁质层状侵入体及钒钛磁铁矿矿床成因

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	攀西地区白马镁铁质层状侵入体及钒钛磁铁矿矿床成因
	张晓琪
导师	宋谢炎
	2013
学位授予单位	中国科学院研究生院
学位授予地点	北京
学位名称	博士
学位专业	矿物学、岩石学、矿床学
关键词	峨眉大火成岩省攀西地区白马基性层状侵入体钛铁氧化物岩浆多次贯入硫化物熔离高钛玄武岩
摘要	四川二叠纪白马基性层状侵入体位于中国西南部峨眉大火成岩省内带。岩体西倾，南北向长约24千米，厚约2千米。根据岩石的矿物组成和结构构造可将白马岩体划分为两个主要岩相带：含厚层钒钛磁铁矿矿层的下部岩相带（LZ）和含磷灰石的上部橄长岩、辉长岩岩相带（UZ）。其中LZ又可以进一步划分为LZa和LZb。根据岩石结构及磁铁矿矿物成分判断，白马岩体的矿物结晶序列为：富Cr的钛磁铁矿 ? 斜长石（An67-54）+富Cr的钛磁铁矿 ? 橄榄石（Fo74-55）+钛铁氧化物+斜长石±富Cr的钛磁铁矿 ? 斜长石+橄榄石+钛磁铁矿+单斜辉石 ? 斜长石+橄榄石+钛磁铁矿+单斜辉石+磷灰石。白马岩体较低的橄榄石牌号和在单斜辉石中大量钛铁氧化物出溶现象，暗示白马岩体的母岩浆是强烈演化的富铁、钛的岩浆。通过MELTS热力学软件模拟计算得到，在对氧封闭的体系下，原始的苦橄质岩浆经过大量硅酸盐矿物结晶分异（~61%），可以形成富铁、钛，高氧逸度的残余岩浆。当这种残余岩浆上升到地壳浅部时，钛铁氧化物可以是较早结晶的矿物相。白马岩体中橄榄石普遍具有较低的CaO含量（0.02-0.08 wt%），并且MELTS模拟得到的浅部岩浆房中结晶的橄榄石和斜长石牌号吻合的比较好，暗示富钙围岩同化混染可能并不是造成白马岩体氧逸度升高，钛铁氧化物较早结晶的必要条件。岩体底部LZa中三次较明显的全岩Cr含量突变，伴随斜长石An牌号的突变暗示，岩体底部至少经历了三次较原始的富Cr的岩浆沿岩浆房底部贯入。频繁地富铁、钛岩浆贯入及重力结晶分异是导致白马岩体底部形成厚层钒钛磁铁矿的关键。白马岩体大部分样品具有较高的Cu/Pd 比值（1.9×106 - 6.1×104）和较低的Pd/Zr 比值（<0.1），这些特征暗示白马岩体的母岩浆经历了早期硫化物熔离。所有样品均具有略低的(87Sr/86Sr)(260Ma)值（0.7047-0.7052）和正εNd（260Ma）值（+1.3~+3.1），暗示陆壳混染在白马岩体成岩过程中影响不大。幔源的δ34S特征（0.6‰~2.7‰）及较原始地幔低的S/Se比值（714~2240）暗示没有外界S加入。PGE原始地幔标准化曲线特征结合MELTS计算得到，硅酸盐矿物高程度结晶分异（~59%）是导致白马岩体的原始岩浆在深部发生硫化物熔离的主要原因。白马岩体中IPGE与PPGE良好的线性相关关系，以及PGE与全岩V、Cr、S良好的线性相关关系说明硫化物是控制PGE分配的主要矿物。全岩S与Cr、FeOT+TiO2和V良好的相关性，结合MELTS模拟计算得到，白马岩体的母岩浆在浅部岩浆房发生了二次硫化物熔离，而钛铁氧化物早期结晶分异导致的岩浆中Fe2+大量降低，是导致硫化物发生二次熔离的原因。白马岩体的PGE原始地幔标准化曲线与攀西地区内部的高钛玄武岩PGE原始地幔标准化曲线吻合较好，暗示两者是同源的，两者经历了相同的岩浆演化路线。白马岩体的母岩浆是原始岩浆达到硫饱和之后侵位的，而峨眉山高钛玄武岩的母岩浆则是在原始岩浆达到硫饱和之前即喷出或侵入浅部。白马岩体LZa中三个富Cr，高An牌号的样品显示出铂族元素略富集的特征，暗示岩体底部新贯入的较原始的岩浆，在上侵过程中可能吸收了残留在岩浆通道中的硫化物。地球化学特征显示，攀西地区外部的高钛玄武岩较攀西地区内部的高钛玄武岩演化程度更高。
其他摘要	The Permian Baima mafic layered intrusion is located in the central part of the Emeishan Large Igneous Province (ELIP), SW China. The N-S striking intrusion is ~24 km long and ~2 km thick and dips to the west. Based on variations in modal proportions and cumulus mineral assemblages, the intrusion from the base to the top is simply subdivided into a Lower Zone (LZ) with most of the economic magnetite layers, and an Upper Zone (UZ) with apatite-bearing troctolite and gabbro. The LZ can be further subdivided into LZa and LZb. Based on the rock textures and magnetite compositions, we suggest that, the general crystallization sequence order is: high-Cr titanomagnetite ? plagioclase (An67-54) + high-Cr titanomagnetite ? olivine (Fo74-55) + Fe-Ti oxide + plagioclase ± high-Cr titanomagnetite ? plagioclase + olivine + Fe-Ti oxide + clinopyroxene ? plagioaclase + olivine + Fe-Ti oxide + clinopyroxene + apatite. Relatively low olivine forsterite content and abundant ilmenite exsolution lamellae in clinopryroxene indicate that the Baima parental magma is a highly evolved Fe-Ti-rich magma. Via MELTs model, it demonstrates that under a closed to oxygen system, extensive silicate mineral fractionation (~61%) of a picritic magma might lead to Fe and Ti enrichment and oxygen fugacity elevation in the residual magma. When such Fe-Ti-rich magma ascends to the shallower Baima intrusion, the Fe-Ti oxides may become an early liquidus phase. Well-matched olivine and plagioclase model composition with microprobe results, combined with relatively low CaO content in olivine (0.02-0.08 wt%) indicate that wall-rock contamination does not play an important role on oxygen fugacity elevation and the early crystallization of Fe-Ti oxides. Several reversals in whole-rock Cr and plagioclase An contents in the LZa illustrate that multiple recharges of such Fe-Ti-rich magma mainly occurred along the lower part of the Baima magma chamber. Frequent Fe-Ti-rich magma replenishment and gravitational sorting and settling are crucial for formatting thick stratiform Fe-Ti oxide layers at the base of the Baima layered intrusion.
学科领域	矿床地球化学
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.gyig.ac.cn/handle/352002/5849
专题	研究生_研究生_学位论文
推荐引用方式 GB/T 7714	张晓琪. 攀西地区白马镁铁质层状侵入体及钒钛磁铁矿矿床成因[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2013.

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