1416 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2014,30(5) 摘要黑谷田岩体产于峨眉山大火成岩省内带, 是一个小型含钒钛磁铁矿辉长岩体 与区内其它典型大型基性 超基性层状岩体具有多个旋回岩相的特征不同, 黑谷田层状岩体分为下部 上部两个岩相带 : 下部岩相带从底到顶依次为橄榄

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1 /2014/030(05) ActaPetrologicaSinica 岩石学报 峨眉山大火成岩省内带黑谷田含钒钛磁铁矿层状岩体 成因 1 陈列锰 1,2 易俊年 1 宋谢炎 1 于宋月 1,2 佘宇伟 1,2 颉炜 1,2 栾燕 3 向建新 CHENLieMeng 1,YIJunNian 1,2,SONGXieYan 1,YUSongYue 1,SHEYuWei 1,2,XIEWei 1,2,LUANYan 1,2 andxiangjianxin 3 1 中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室, 贵阳 中国科学院大学, 北京 攀钢集团矿业有限公司, 攀枝花 StateKeyLaboratoryofOreDepositGeochemistry,InstituteofGeochemistry,ChineseAcademyofSciences,Guiyang550002,China 2 UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China 3 MineLimitedCompanyofthePanzhihuaGroup,Panzhihua617000,China 收稿, 改回 ChenLM,YiJN,SongXY,YuSY,SheYW,XieW,LuanYandXiangJX 2014 PetrogenesisoftheHeigutianTi V magnetiteore bearinglayeredintrusion,theinnerzoneoftheemeishanlargeigneousprovince ActaPetrologicaSinica,30 (5): Abstract TheHeigutianintrusionisasmal scaledgabbroicintrusioncontainingti V magnetiteoxidesandislocatedinthecentral partoftheemeishanlargeigneousprovince Incontrasttoothertypicallargelayeredintrusionscharacterizedbyseveralcyclicunitsin apetrographiczone,theheigutianintrusionissubdividedintoalowerzoneandanupperzone Thelowerzoneconsistsofolivine pyroxenite,magnetitegabbro,apatitegabbroandmedium grainedgabbrofrom thebaseupward,whereastheupperzoneconsistsof primarilyfine grainedgabbro,anddemonstratesasharpcontactbetweenthesetwozones ThezirconSHRIMPU Pbagedatingresult displaysthattheheigutianintrusionwasintrudedat263±5ma,andmaybetheproductofthemainstageofplume relatedmagmatism at~260ma TheHeigutianintrusionshowsaclosegeneticrelationshiptotheEmeishanhigh Tibasalts,evidencedconsistentlybythe mineralasemblages(mainlybyclinopyroxene,plagioclase,magnetite,andsmalamountsofolivine,apatite),geochemicalfeatures (enrichedinfe 2 O 3,TiO 2,andP 2 O 5,highSm/YbandlowLa/Smratios),andlowinitial 87 Sr/ 86 Srratiosaswelashighε Nd (t) valuesinthemaficrocks Theaccumulationsequencesandgeochemicalfeaturesrevealthelowerzonewasresultedfromaccumulation ofolivine,clinopyroxene,magnetite,apatiteandplagioclasecrystalizedfromasinglepulseoffe Ti enrichmagma,whereastheupper zonewasgeneratedbyslightlyrapidcoolingconsolidationofanewinfluxofmagma However,boththelowerandupperzoneswere originatedfromthesameparentalmagmageneticalyrelatedtotheemeishanmantleplume Thelowerzonehaslowerinitial 87 Sr/ 86 Sr (0 7041~0 7051)andhigherε Nd (t)values(2 1~4 4)thantheupperzone(0 7050~0 7056,and0 6~1 3,respectively), suggestingthelaterhadexperiencedslightlymoreextensivecrustalcontaminationrelativetotheformer Onlytheolivinepyroxeniteand gabbrooccurinthelowerzonebutabsenceofgranitesandsynenites ThethickstratiformFe Tioxidelayersarelocatedattheconcave partofthebaseoftheheigutianintrusion TheseobservationsimplythattheHeigutianintrusionoccuredinamagmaplumbing system,andthefe Tioxidelayersresultedfrom couplingofgravitysetlingandsortingofthecrystalizedfe Tioxidesfrom Fe Ti enrichedmagmas ThediscoveryoftheHeigutianFe Tioxidebearingintrusionindicatesthatthesmal scaledintrusionscanalsobe verysignificanttargetstohostfe Tioxidedepositandshouldnotbeignoredduringexploration Keywords Heigutian;Layeredintrusion;Ti V magnetitedeposit;emeishanlargeigneousprovince;petrogenesis 本文受国家重点基础研究发展计划 (2012CB416804) 中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室项目 (SKLODG ZY ) 中国科学院国家外国专家局创新团队国际合作伙伴计划 陆内成矿作用研究团队 (KZZD EW TZ 20) 和国家自然科学基金项目 ( ) 联合资助. 第一作者简介 : 陈列锰, 男,1981 年生, 副研究员, 主要从事矿床地球化学研究,E mail:chenliemeng@vip.gyig.ac.cn 通讯作者 : 宋谢炎, 男,1962 年生, 研究员, 主要从事岩石与矿床地球化学研究,E mail:songxieyan@vip.gyig.ac.cn

2 1416 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2014,30(5) 摘要黑谷田岩体产于峨眉山大火成岩省内带, 是一个小型含钒钛磁铁矿辉长岩体 与区内其它典型大型基性 超基性层状岩体具有多个旋回岩相的特征不同, 黑谷田层状岩体分为下部 上部两个岩相带 : 下部岩相带从底到顶依次为橄榄辉石岩 磁铁辉长岩 含磷灰石辉长岩和中粒辉长岩, 上部岩相带为细粒辉长岩, 二者呈突变接触关系 黑谷田岩体的锆石 SHRIMP U Pb 年龄为 263±5Ma, 表明其是 ~260Ma 峨眉山地幔柱岩浆主活动期的产物 岩石的矿物组合 ( 主要为单斜辉石 斜长石, 磁铁矿, 少量橄榄石等 ) 元素地球化学( 富 Fe 2 O 3 TiO 2 P 2 O 5, 高 Sm/Yb 及低 La/Sm) 及低的初始 87 Sr/ 86 Sr 值和亏损的 ε Nd (t) 值特征一致指示黑谷田岩体与峨眉山高 Ti 玄武岩具有密切的内在成因联系 岩体的岩相学及地球化学特征暗示下部岩相带是富 Fe Ti 岩浆侵入发生橄榄石 单斜辉石 磁铁矿 斜长石 磷灰石等矿物分离结晶 堆积固结的产物, 而上部岩相带是另一期岩浆上侵较为快速冷却固结的结果, 矿物堆晶作用不显著, 但是二者起源于相同的母岩浆 下部岩相带比上部岩相带具有相对低的初始 87 Sr/ 86 Sr 值 ( 分别为 ~ 和 ~0 7056) 和略高的 ε Nd (t) 值 ( 分别为 2 1~4 4 和 0 6~1 3), 表明后者比前者经历了稍微强烈的地壳物质同化混染 下部岩相带仅有橄榄辉石岩及辉长岩而缺少正长岩和花岗岩 以及较厚的氧化物矿体赋存在岩体底部下凹部位说明黑谷田钒钛磁铁矿形成于岩浆通道系统中, 磁铁矿在流动过程中由于重力作用堆积成矿 黑谷田含钒钛磁铁矿岩体的发现表明小型层状岩体也具有重要的 Fe Ti 氧化物成矿潜力, 在勘探找矿中不容忽视 关键词黑谷田 ; 层状岩体 ; 钒钛磁铁矿 ; 峨眉山大火成岩省 ; 成因中图法分类号 P581;P597 3;P 引言 峨眉山大火成岩省内带发育一系列基性 超基性层状岩体中赋存着具有巨大经济价值的含 Fe Ti 氧化物矿床 ( 图 1), 从北向南依次为太和 (Houetal,2012a;Sheetal, 2014) 白马 (Zhangetal,2012,2013) 新街 (Zhongetal, 2004,2011; 赵莉等,2006) 红格 (Zhongetal,2002;Baiet al,2012;luanetal,2014) 和攀枝花 ( 宋谢炎等,1999; Zhouetal,2005;Pangetal,2008a,b; 张晓琪等,2011; Songetal,2013) 前人对这些岩( 矿 ) 体成因机制开展了大量的研究, 取得的重要认识包括 :1 岩体的成岩 ( 矿 ) 年龄与峨眉山玄武岩主喷发年龄 (~260Ma) 一致, 是峨眉山地幔柱活动的产物 (Zhouetal,2002a,2008; 宋谢炎等,2005; Zhongetal,2005;ZhongandZhu,2006;Heetal,2007; Houetal,2012b,2013;Zhangetal,2014; 张招崇等, 2014);2 含钒钛磁铁矿层状岩体空间上与峨眉山高 Ti 玄武岩密切相连, 地球化学特征表明二者具有内在的成因联系 ; 岩体的母岩浆都为富 Fe Ti 的玄武质岩浆 (Xuetal,2003; 胡瑞忠等,2005; 宋谢炎等,2005;Qietal,2008;Zhouet al,2008;zhangetal,2009,2013,2014; 张招崇等, 2014), 是高 Ti 苦橄质岩浆在深部经过分离结晶作用形成的 (Zhangetal,2006;Zhongetal,2006; 张招崇等,2007; Houetal,2011,2012b,2013;Kamenetskyetal,2012; HowarthandPrevec,2013) 峨眉山大火成岩省内带 Fe Ti 氧化物成矿机制存在两种完全不同的观点 :1 Fe Ti 氧化物 硅酸盐熔体不混溶作用 (Zhouetal,2005,2013;Wangand Zhou,2013);2 Fe Ti 氧化物从玄武质岩浆中分离结晶堆积成矿 (Zhongetal,2005;Pangetal,2008a,b;Baietal, 2012) 近年来,Songetal (2013) 及其课题组通过系统对比和研究, 指出峨眉山大火成岩省内带的层状岩体成矿的关键控制因素包括 Fe Ti 氧化物从富铁钛的玄武质岩浆中较早 结晶 富 Fe Ti 岩浆频繁补充以及 Fe Ti 氧化物重力分选作用 (Zhangetal,2012;Songetal,2013;Sheetal,2014; Luanetal,2014) 与峨眉山大火成岩省内带大型含钒钛磁铁矿的基性 超基性层状岩体不同, 黑谷田是一个小型的含钒钛磁铁矿层状岩体, 该岩体的发现表明小型层状岩体也具有钒钛磁铁矿矿床的找矿潜力 本文通过对黑谷田层状岩体岩相学特征分析, 结合其锆石 SHRIMPU Pb 年代学 主量及微量元素地球化学及 Sr Nd 同位素研究, 系统探讨了岩体的成因机制 研究结果表明黑谷田岩体与攀枝花等含钒钛磁铁矿层状岩体一样, 都是峨眉山地幔柱主岩浆活动期的产物, 与峨眉山高 Ti 玄武岩具有内在成因联系 ; 岩体的上部和下部岩相带是两期岩浆侵入演化的产物, 并且只经历弱的围岩同化混染 这些研究对于更好认识峨眉山大火成岩省内带含钒钛磁铁矿层状岩体的成岩 ( 矿 ) 机制以及进一步明确找矿方向具有重要意义 2 区域地质背景及黑谷田层状岩体地质特征 峨眉山大火成岩省 (ELIP) 广泛分布于扬子板块西部三省 ( 云南 四川和贵州 ), 向南延伸至越南北部, 出露面积超过 50 万平方千米, 主要由峨眉山大陆溢流玄武岩 苦橄岩及镁铁 超镁铁质侵入岩 花岗岩和碱性岩组成 ( 图 1)( 张云湘等,1988; 从柏林,1988), 是晚二叠世 (~260Ma 左右 ) 峨眉山地幔柱活动的结果 (ChungandJahn,1995;Xuetal,2001;Zhouet al,2002b,zhangetal,2014; 张招崇等,2014) 峨眉山玄武岩根据其地球化学特征划分为高钛 (Ti/Y>500) 和低钛 (Ti/Y<500) 两个岩浆系列 : 高钛玄武岩在 ELIP 的内带和外带均有发育, 是石榴子石地幔发生低程度部分熔融 经历弱的地壳物质同化混染的产物 ; 低钛玄武岩主要分布在 ELIP 的内带, 是地幔高程度部分熔融 经历不同程度地壳物质同化混染的结果 (Xuetal,2001,2003;Xiaoetal,2004;Songetal,

3 陈列锰等 峨眉山大火成岩省内带黑谷田含钒钛磁铁矿层状岩体成因 ４７ 图 峨眉山大火成岩省内带峨眉山大火成岩省内带含 Ｆ Ｔ氧化物层状岩体及含 Ｎ Ｃ硫化物基性 超基性岩体分布示意图 据 据攀西地质大队 ９ ８ ４① Ｓ ２ ９ ２ ３ 黑谷田层状岩体年龄为本次研究得到 其它各岩体年龄数据引自 Ｚ ２ ２ ２ ５ ２ ８ Ｚ Ｚ ２ ６ 及 Ｙ ２ ４ Ｆ Ｓ ｍ ｍ ｗ ｙ Ｆ Ｔ ｘ ｍ ｍ Ｎ Ｃ ＰＧＥ Ｅｍ ｖ ｍ Ｓ ２ ９ ２ ３ Ａ Ｈ ｙ ｍ ｙ ｍｚ ２ ２ ２ ５ ２ ８ Ｚ Ｚ ２ ６ Ｙ ２ ４ ２ ９ 其中 一般认为高钛玄武岩与大型的含 Ｆ Ｔ氧化物 些学者对此提出不同的认识 认为它们之间不存在特定的联 层状岩体 如攀枝花 白马 红格 太和等岩体 具有密切的成 系 Ｐ ２ ８ Ｓ ２ ９ Ｈ 因联系 而低钛玄武岩主要与小型的含 Ｎ Ｃ硫化物基性 超 ２ 基性侵入体 力马河 朱布 金宝山 杨柳坪和白马寨等岩体 黑谷田含钒钛磁铁矿层状岩体产于 ＥＬＩ Ｐ内带 位于攀 ５ 宋谢炎等 ２ ５ Ｓ 有关 图 胡瑞忠等 ２ ｋ ｍ 图 黑谷田岩体长约 ３ｋ ｍ 宽 ２ 枝花岩体以北约 ５ ２ ６ Ｔ ２ ７ ２ ９ Ｚ ２ ８ 但亦有一 ２ｋ ｍ 呈 ＮＥＥ走向 倾向北 倾角 ５ ７ 岩体底板与二 ① 攀西地质大队 ９ ８４ 攀枝花 西昌地区钒钛磁铁矿共生矿成矿规律与预测研究报告

4 Ａ Ｐ Ｓ 岩石学报 ２ ４ ３ ５ ４８ 图 ２ 黑谷田含钒钛磁铁矿层状岩体矿区地质及岩相剖面示意图 据四川省煤田地质工程勘察设计院 ２ ① 图中标记 Ｚｋ ７ ＨＧ ５ 及线段 ＡＢ代表采样位置 Ｆ ２ Ｓ ｍ ｍ Ｈ Ｆ Ｔ Ｖ ｘ ｙ ｍ Ｔ Ｚｋ ７ ＨＧ ５ ＡＢ ｍ 叠纪正长岩呈断层接触 顶板为峨眉山玄武岩 图 ２ 据四川 灰石辉长岩结构特征相似 二者主要差别表现在前者几乎不 省煤田地质工程勘察设计院 ２ 岩体被近 Ｎ Ｓ向断层 ５ 图 ３ 上述岩石结构特征表明矿物 含磷灰石 错断 分为东 西两段 Ｆ Ｔ氧化物矿体主要赋存于东段岩 结晶早晚顺序为 铬铁矿 橄榄石 单斜辉石 单斜辉石 体底部 图 ２ 根据岩体最近勘探资料 结合本次研究采集 斜长石 Ｆ Ｔ氧化物 单斜辉石 斜长石 磷灰石 上部 的样品特征 将黑谷田岩体划分下部 上部两个岩相带 前者 岩相带细粒辉长岩主要由单斜辉石 ４ ６ 和斜长石 主要由中粗粒的橄榄辉石岩及辉长岩组成 后者为细粒辉长 ３ ５ ５ ５ 组成 并且含量少量 Ｆ Ｔ氧化物 ２ ６ 岩 二者呈突变接触关系 图 ３ 单斜辉石和斜长石均呈半自形 他形 细粒结构 粒 下部岩相带从底部往顶部依次为中粗粒结构的橄榄辉 径大部分小于 ５ｍｍ 二者紧密堆积 矿物结构关系暗示单 石岩 磁铁辉长岩 含磷灰石辉长岩及中粒辉长岩 图 ２ 斜辉石和斜长石近同时结晶 部分样品可见中粒结构斜长 ８ 和橄榄石 ５ 橄榄辉石岩主要由单斜辉石 ６ 石斑晶 呈自形结构 长柱状 与细粒单斜辉石与斜长石堆 ３ 组成 含少量斜长石 ２ ５ Ｆ Ｔ氧化物 Ｔ氧化物填隙在单斜辉石和斜长石颗粒 积 不规则状 Ｆ ５ 及微量的铬铁矿 ２ 和硫化物 ５ 图 ３ 之间 橄榄石多为自形 半自形粒状 中粒 中粗粒结构 粒径在 ２ ８ｍｍ之间 部分橄榄石包含有细粒的浑圆状铬铁矿颗粒 图 ３ 单斜辉石多为自形 半自形柱状 与橄榄石紧密堆积形 成堆晶结构 或者包含颗粒较小的橄榄石形成包橄结构 磁 铁矿辉长岩可见明显的磁铁矿和斜长石定向排列 图 ３ 含有大量磁铁矿 ４ ７ 和钛铁矿 ５ ２ 为主 要特征 以及含有 ５ 不等的硅酸盐矿物 主要为单 斜辉石和斜长石 及微量的硫化物 图 ３ 磁铁矿 呈自形粒状 粒径在 ３ｍｍ之间 钛铁矿呈半自形 他形粒 状 粒径在 ２ｍｍ之间 磷灰石辉长岩以单斜辉石 ３ ５ 为主 含较多磷灰石 ３ ６ 和斜长石 ３ ３ 采样及分析方法 本研究样品采自岩体西段钻孔 ２ ２件 包括上部岩相带 的细粒辉长岩及下部岩相带的中粒辉长岩和含磷灰石辉长 岩 由于西段岩体含矿性较差 本研究同时采集了岩体东段 下部岩相带的橄榄辉石岩和磁铁辉长岩样品 件 样品经 颚式破碎机破碎 用玛瑙研磨仪研磨至 ２ 目 此外 采集 下部岩相带中约 ５ ｋ 中粒辉长岩样品 送廊坊地质诚信服 务公司进行锆石挑选 锆石 Ｕ Ｐ年龄分析在北京离子探针中心完成 分析仪 ８ 及 Ｆ Ｔ氧化物 图 ３ 中粒辉长岩与磷 ① 四川省煤田地质工程勘察设计院 ２ 四川省米易县黑谷田钒钛磁铁矿普查报告 内部资料

5 陈列锰等 峨眉山大火成岩省内带黑谷田含钒钛磁铁矿层状岩体成因 ４９ 图 ３ 黑谷田含钒钛磁铁矿层状岩体矿物显微结构及手标本照片 依次分别为下部岩相带底部 橄榄辉石岩 往上 磁体辉长岩中磁铁矿和斜长石定向排列 手标本 磁体辉长岩 显微照片 含磷灰石辉长岩 及 顶部中粒辉长岩 为上部岩相带的细粒辉长岩 缩写 Ｏ 橄榄石 Ｃｘ 单斜辉石 Ｐ 斜长石 Ｍ 磁铁矿 Ｉ ｍ 钛铁 铬铁矿 Ａ 磷灰石 Ｏｘ Ｆ Ｔ氧化物 Ｓ 硫化物 矿 Ｃ Ｆ ３ Ｌ ｘ Ｈ Ｆ Ｔ Ｖ ｘ ｙ ｋ Ｐ ｖ ｙ ｘ ｙ ｍ ｍ ｍ ｍ ｍ ｍ ｗ Ｌ ｗ Ｚ ｖ ｙ ｍ ｗ Ｃｘ ｙ ｘ Ｐ Ｍ ｍ Ｉ ｍ ｍ Ｃ ｍ Ａ Ｏｘ Ｆ Ｔ ｘ Ｕ Ｚ Ｏ ｖ Ｓ 器为 Ｓ ＨＲＩ ＭＰＩ Ｉ二次离子探针 年龄校正所用标样为 ＴＥＭ 全岩主量元素分析送澳实分析检测 广州 有限公司采 ４ ７Ｍ Ｕ Ｔ Ｐ含量由标样 Ｍ２ ５ ７ ５ ６ ３Ｍ Ｕ ８ ４ 用 Ｘ荧光光谱法完成 三价铁和二价铁含量测定采用湿化 ｗ ２ 所设计的 ６ 来校正 数据处理采用 Ｌ 学方法分析 分析误差范围 ５ 全岩微量元素在中国 Ｓ ＱＵＩ Ｄ ３和 Ｉ Ｅｘ ２ ４ ９程 序 进 行 计 算 普 通 Ｐ用 科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室完成 ２ ４ ｋ Ｅ ｍ Ｓ ｘｅｌａｎｄｒｃ 电感耦合等离子 测试仪器为 Ｐ 如表 所示 体质谱仪 分析精度优于 具体方法见 Ｑ ２ Ｐ进行校正 具体分析方法见宋彪等 ２ ２ 分析结果

6 1420 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2014,30(5) 表 1 黑谷田岩体辉长岩中锆石 SHRIMPU Pb 年龄分析结果 Table1 SHRIMPU PbisotopicdataforzirconsfromtheHeigutiangabbro 测点号 206 Pb C Pb U Th 232 Th/ 238 U Pb / 206 Pb 207 Pb / 235 U Pb / 238 U ( 10-6 ) (%) ( 10-6 ) 年龄 (Ma) 误差 (Ma) 比值 ±1σ(%) 比值 ±1σ(%) 比值 ±1σ(%) HG ± HG ± HG ± HG ± HG ± HG ± HG ± HG ± HG ± HG ± HG ± HG ± HG ± HG ± HG ± HG ± HG ± 注 :Pb C 和 Pb 分别为普通 Pb 和放射性 Pb; 普通 Pb 用 204 Pb 校正普通铅 ;U Pb 年龄及同位素比值误差均为 1σ, 表中表示的误差为最后 2~3 位数字 样品主微量元素测试结果见表 2 Sr Nd 同位素分析在中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室测定, 分析仪器为 ThermoFisher 公司 TRITON 热离子质谱仪 Sr Nd 同位素的质量分馏分别基于 86 Sr/ 88 Sr= 和 146 Nd/ 144 Nd= 进行校正 国际标样 NBS Sr/ 88 Sr 的测试值为 ±7(n=40), 国际标样 JNdi Nd/ 144 Nd 测试值为 ±5(n= 40), 标样结果与文献报道值在误差范围内一致 ( 分别为 ±13 和 ±7) 分析结果如表 3 所示 4 分析结果 4 1 锆石 SHRIMPU Pb 定年 从分析结果 ( 表 1) 中可以得到锆石 U 含量在 ~ 之间,Th 含量在 ~ 之间, Th/U 比值为 0 62~1 15, 具有典型岩浆锆石的 Th/U 比值 (Wiliamsetal,1996;Hoskinetal,2000) 在谐和曲线年龄图中 ( 图 4), 样品数据点成群分布, 其 206 Pb/ 238 U 年龄的加权平均值为 263±5Ma(n=17,MSWD=0 92), 即黑谷田层状岩体侵位时代为晚二叠世 4 2 主量元素 如图 5 所示, 下部岩相带底部橄榄辉石岩富 MgO (15 3% ~20 4%) 及 CaO(10 9% ~13 2%), 贫 Fe 2 O 3 T ( 全 Fe 2 O 3,14 4% ~17 1%) TiO 2 (1 52% ~2 44%) 及 Al 2 O 3 (4 59% ~8 13%) 磁铁辉长岩以富 Fe 2 O 3 T (58 7% ~ 图 4 黑谷田层状岩体辉长岩 (HG11 50) 中锆石 SHRIMPU Pb 谐和曲线图 Fig.4 SHRIMPzirconU Pbconcordiadiagramofagabbro (HG11 50)fromtheHeigutianlayeredintrusion 66 6%) TiO 2 (13 6% ~15 1%), 贫 CaO(1 83% ~3 51%) 及 MgO(4 30% ~4 83%) 为主要特征 含磷灰石辉长岩及中粒辉长岩则富 Al 2 O 3 (8 15% ~12 3%) 及 CaO(8 37% ~ 12 8%), 贫 Fe 2 O T 3 (14 8% ~29 3%) TiO 2 (3 34% ~ 11 2%) 及 MgO(4 39% ~7 64%) 下部岩相带岩石的 Fe 2 O T 3 TiO 2 与 SiO 2 呈明显的负相关关系 相反, 除底部橄榄辉石岩外, 其它岩石的 Al 2 O 3 CaO 与 SiO 2 呈明显正相关性 ( 图 5a d) 主量元素之间的变化与 Fe Ti 氧化物岩体样品变化范围一致, 而与含 Ni Cu 硫化物岩体的差别显著 ( 图 5)

7 陈列锰等 : 峨眉山大火成岩省内带黑谷田含钒钛磁铁矿层状岩体成因 1421 表 2 黑谷田岩体岩石中主量 (wt%) 微量元素 ( 10-6 ) 含量分析结果 Table2 Majoroxide(wt%)andtraceelement( 10-6 )concentrationsoftherocksoftheheigutianintrusion 位置 地表 深度 (m) 样品号 HG11 41 HG11 42 HG11 43 HG11 44 HG11 45 HG11 31 HG11 32 HG11 36 HG11 37 HG11 38 岩性 橄榄辉石岩 磁铁辉长岩 SiO Al 2 O TiO T Fe 2 O MnO MgO CaO Na 2 O K 2 O P 2 O Total Sc V Cr Co Ni Cu La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Rb Sr Ba Y Nb Ta Zr Hf Th Ga La/Sm Sm/Yb 位置 ZK1702 深度 (m) 样品号 HG11 20 HG11 22 HG11 14 HG11 15 HG11 16 HG11 17 HG11 18 HG11 19 HG11 08 HG11 09 HG11 10 岩性含磷灰石辉长岩中粒辉长岩细粒辉长岩 SiO Al 2 O

8 1422 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2014,30(5) 续表 2 ContinuedTable2 位置 ZK1702 深度 (m) 样品号 HG11 20 HG11 22 HG11 14 HG11 15 HG11 16 HG11 17 HG11 18 HG11 19 HG11 08 HG11 09 HG11 10 岩性含磷灰石辉长岩中粒辉长岩细粒辉长岩 TiO T Fe 2 O MnO MgO CaO Na 2 O K 2 O P 2 O Total Sc V Cr Co Ni Cu La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Rb Sr Ba Y Nb Ta Zr Hf Th Ga La/Sm Sm/Yb 位置 ZK1702 深度 (m) 样品号 HG11 11 HG11 12 HG11 13 HG11 01 HG11 02 HG11 03 HG11 04 HG11 05 HG11 06 HG11 07 HG11 23 岩性 细粒辉长岩 SiO Al 2 O TiO T Fe 2 O

9 陈列锰等 : 峨眉山大火成岩省内带黑谷田含钒钛磁铁矿层状岩体成因 1423 续表 2 ContinuedTable2 位置 ZK1702 深度 (m) 样品号 HG11 11 HG11 12 HG11 13 HG11 01 HG11 02 HG11 03 HG11 04 HG11 05 HG11 06 HG11 07 HG11 23 岩性 细粒辉长岩 MnO MgO CaO Na 2 O K 2 O P 2 O Total Sc V Cr Co Ni Cu La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Rb Sr Ba Y Nb Ta Zr Hf Th Ga La/Sm Sm/Yb 与下部岩相带相比, 上部岩相带的细粒辉长岩的主量元素含量变化很小, 主要表现为富 SiO 2 (42 1% ~48 7%) Al 2 O 3 (12 3% ~14 7%), 贫 Fe 2 O T 3 (12 1% ~16 7%) TiO 2 (1 82% ~3 10%),CaO 及 MgO 的含量分别在 10 0% ~ 13 5% 及 6 34% ~9 74% 之间 ( 表 2 图 5) 这些主量元素与 SiO 2 (42 1% ~48 7%) 无明显的相关关系 ( 图 5) 4 3 微量及稀土元素 从微量元素元素原始地幔标准化图中 ( 图 6a c) 可以得到, 下部岩相带橄榄辉石岩以 Nb Ta 及 Ti 明显富集 Th 强烈 亏损为主要特征 磁铁辉长岩 及中粒辉长岩也表现为 Nb Ta Ti 明显富集及 Sr 弱正异常 Th 强烈亏损以及 Zr Hf 轻微亏损, 这些特征与攀枝花岩体下部岩相带的微量元素元素原始地幔标准化模式一致 ( 图 6a,b) 含磷灰石辉长岩则表现为明显的 P 正异常 Sr 负异常, 与攀枝花岩体上部岩相带含磷灰石辉长岩的微量元素标准化配分模式特征 (Songetal, 2013) 相似 上部岩相带细粒辉长岩出现 Eu Ti 微弱富集 Zr Hf 轻微亏损 以及 Th 强烈负异常, 此外, 部分样品出现弱的 Sr 正异常 ( 图 6c) 从稀土元素球粒陨石蛛网图中 ( 图 6d f) 可以发现, 下部

10 1424 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2014,30(5) 图 5 黑谷田层状岩体全岩 SiO 2 与 Fe 2 O T 3 TiO 2 Al 2 O 3 CaO MgO 二元相关图攀枝花岩体数据引自 Songetal (2013), 其它岩体数据引自 Zhouetal (2008) Fig.5 Plots ofsio 2 versus Fe 2 O T 3, TiO 2, Al 2 O 3, CaO, and MgO forthe whole rock ofthe Heigutian layered intrusion,respectively ThedataofthePanzhihuaintrusionareafterSongetal (2013);thedataofotherintrusionsareafterZhouetal (2008) 岩相带橄榄辉石岩出现微弱的中 REE 富集 重 REE 亏损 磁铁辉长岩及辉长岩的 REE 总量明显少于橄榄辉石岩, 整体表现为右倾趋势, 重 REE 亏损, 有弱的 Eu 正异常, 与攀枝花岩体下部岩相带的稀土元素标准化配分模式特征相似 (Songetal,2013) 含磷灰石辉长岩的 REE 总量明显高于其它岩石, 暗示 REE 主要富集在磷灰石中, 并且表现为明显的右倾 重 REE 亏损特征 上部岩相带细粒辉长岩的 REE 配分模式较为一致, 以 LREE 富集 HREE 亏损右倾为主要特征 4 4 Sr Nd 同位素 Sr Nd 同位素初始值以 263Ma 计算得到 ( 表 3) 尽管岩体全岩的初始 Sr 同位素比值 ( 87 Sr/ 86 Sr) 263Ma 较为均一, 但上部 下部岩相带存在一定差别 下部岩相带全岩的 ( 87 Sr/ 86 Sr) 263Ma 在 ~ 之间,ε Nd (263Ma) 值在 2 12~ ( 87 Sr/ 86 Sr) 263Ma 在 ~ 之间,ε Nd (263Ma) 值在 0 62~1 27 之间 从 ( 87 Sr/ 86 Sr) 263Ma 与 ε Nd (t) 相关图中可以看出, 黑谷田岩体的样品落在 ELIP 高 Ti 玄武岩投影区域内, 与攀枝花 白马 太和等含 Fe Ti 氧化物层状岩体的样品的投影范围一致 ( 图 7) 5 讨论 如前所述, 与峨眉山大火成岩省内带含 Fe Ti 氧化物层状岩体如攀枝花 白马 红格等相比, 黑谷田岩体的岩性简单且岩相旋回不发育, 下部 上部岩相带的岩石组合 元素及同位素地球化学差别明显, 表明二者成岩过程不同 以下我们主要探讨黑谷田岩体的成因机制 4 44 之间 ( 除 HG11 17 为 0 52 外 ); 而上部岩相带全岩的

11 陈列锰等 : 峨眉山大火成岩省内带黑谷田含钒钛磁铁矿层状岩体成因 1425 表 3 黑谷田岩体岩石中 Sr Nd 同位素成分 Table3 SrandNdisotopiccompositionsoftherocksoftheHeigutianintrusion 样品号 岩性 Nd Sm ( 10-6 ) ( 10-6 ) ( ) 143 Nd Nd (2σ) Nd 144 ε Nd Nd (t) Rb Sr t ( 10-6 ) ( 10-6 ) ( ) 87 Sr Sr (2σ) Sr 86 Sr t HG11 41 橄榄辉石岩 HG11 42 橄榄辉石岩 HG11 43 橄榄辉石岩 HG11 44 橄榄辉石岩 HG11 45 橄榄辉石岩 HG11 20 含磷灰石辉长岩 HG11 22 含磷灰石辉长岩 HG11 15 中粒辉长岩 HG11 16 中粒辉长岩 HG11 17 中粒辉长岩 HG11 18 中粒辉长岩 HG11 19 细粒辉长岩 HG11 09 细粒辉长岩 HG11 11 细粒辉长岩 HG11 12 细粒辉长岩 HG11 01 细粒辉长岩 HG11 02 细粒辉长岩 HG11 03 细粒辉长岩 HG11 04 细粒辉长岩 HG11 06 细粒辉长岩 岩体侵位年龄及其与峨眉山地幔柱的联系确定岩体侵位年龄是探讨岩体成因机制的一个关键科学问题 已有大量的年代学研究表明峨眉山大火成岩省内带的含 Fe Ti 氧化物矿床大型层状岩体 ( 如攀枝花为 263± 3Ma,Zhouetal,2005; 红格岩体为 259±1 3Ma,Zhongand Zhu,2006; 白马岩体为 261±2Ma,Zhouetal,2008) 含 Ni Cu 硫化物矿床小型超基性岩体 ( 如力马河岩体 263±3Ma, 朱布岩体为 261±2Ma,Zhouetal,2008) 以及与之在空间上紧密伴生的碱性侵入岩和花岗岩 ( 白马花岗岩为 262± 2Ma,Shelnutetal,2009b) 的侵位年龄集中在 259~ 263Ma, 与峨眉山玄武岩主喷发年龄一致 (~260Ma,Zhouet al,2002b), 是峨眉山地幔柱活动的产物 但是, 也有个别小型岩体侵位年龄较晚, 如茨达超基性岩体 (243±0 8Ma, Luoetal,2013) 和安益碱性岩体 (245±3 5Ma,Yuetal, 2014), 可能代表了峨眉山大火成岩省岩浆活动的晚期阶段 本研究获得黑谷田层状岩体的中粒辉长岩中锆石 SHRIMPU Pb 年龄为 263±5Ma( 图 4), 与峨眉山大火成岩省内带含 Fe Ti 氧化物矿床大型层状岩体侵位年龄一致, 并且空间上与峨眉山玄武岩空间上密切共生 ( 图 2), 表明黑谷田岩体也是峨眉山地幔柱岩浆主活动期的产物 5 2 与峨眉山高钛玄武岩的成因联系峨眉山大火成岩省内带含 Fe Ti 氧化物层状岩体是峨眉山地幔柱活动导致石榴石二辉橄榄岩地幔经过低程度部分 熔融形成的高 Ti 苦橄质岩浆, 经历分离结晶 及微弱地壳物质同化混染堆积的产物 ; 而含 Ni Cu 硫化物基性 超基性岩体则是尖晶石二辉橄榄岩地幔经过高程度部分熔融产生的低 Ti 高镁玄武岩或苦橄质岩浆, 发生不同程度同化混染及分离结晶的结果 (Xuetal,2001;Xiaoetal,2004;Zhouetal, 2008;Songetal,2009) 如前所述, 黑谷田岩体侵入年龄也表明其是峨眉山地幔柱岩浆主活动期的产物 那么, 一个重要问题是该岩体与哪个系列的玄武岩具有内在成因联系? 黑谷田层状岩体主要以辉长岩 磁铁辉长岩为主, 含少量橄榄辉石岩, 并且赋存有 Fe Ti 氧化物矿体 岩体的岩石组合特征与峨眉山大火成岩省内带的典型的含 Fe Ti 氧化物层状岩体一致, 暗示二者可能具有相同性质的母岩浆 类似地, 黑谷田岩体与含 Fe Ti 氧化物层状岩体相同的主量元素演化趋势 以及与攀枝花岩体相似的微量元素 REE 标准化配分模式 ( 图 5 图 6), 一致表明黑谷田岩体可能与富 Fe 的高 Ti 玄武岩具有内在成因联系 与低 Ti 玄武岩相比, 高 Ti 玄武岩具有低的轻 REE/ 中 REE 比值及较高的中 REE/ 重 REE/ 比值 (Xuetal,2001,Xiaoetal,2004,Songetal, 2009,Heetal,2010), 因此, 利用 REE 比值可以讨论岩石成因类别 在 Sm/Yb La/Sm 图解中, 上部岩相带绝大部分未发生明显堆晶作用的样品 ( 见下文 节 ) 投影在高 Ti 玄武岩区域内, 而下部岩相带样品由于矿物发生堆晶 ( 见下文 节 ) 导致其 La/Sm 比值显著降低, 与攀枝花岩体的岩石投影范围相同 ( 图 8) 特别是, 黑谷田岩体样品在 ( 87 Sr/ 86 Sr) 263Ma 与 ε Nd (263Ma) 相关图上的投影区域与攀枝

12 1426 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2014,30(5) 图 6 黑谷田层状岩体微量元素标准化蛛网图和稀土元素标准化配分图 ( 标准化值据 SunandMcDonough,1989) 攀枝花岩体数据引自 Songetal (2013); 峨眉山高 Ti 和低 Ti 玄武岩数据引自 Xuetal (2001),Xiaoetal (2004),Songetal (2009),Heet al (2010) Fig.6 Primitivemantlenormalizedtraceelementpaternsandchondritenormalizedrareearthelementpaternsofrocksfrom the Heigutianlayeredintrusion(normalizationvaluesafterSunandMcDonough,1989) ThedataofthePanzhihuaintrusionareafterSongetal (2013);thedataoftheEmeishanlow Tiandhigh TibasaltsarefromXuetal (2001), Xiaoetal (2004),Songetal (2009)andHeetal (2010) 花 白马岩体及红格等含 Fe Ti 氧化物层状岩体等高度吻合, 落在高 Ti 玄武岩范围内, 而与低 Ti 玄武岩及其具有密切成岩联系的含 Ni Cu 硫化物基性 超基性岩体 ( 如力马河 金宝山岩体 ) 差异明显 ( 图 7) 黑谷田层状岩体的岩石组合 元素地球化学 及 Sr Nd 同位素特征一致表明黑谷田岩体与峨眉山高 Ti 玄武岩具有密切的内在成因联系 5 3 岩浆演化及成岩机制 下部岩相带岩相学研究表明黑谷田岩体下部岩相带从底部至顶部依次为橄榄辉石岩 磁铁辉长岩 含磷灰石辉长岩及中粒辉长岩 ( 图 2), 指示了橄榄石 单斜辉石 斜长石 Fe Ti 氧化物及磷灰石的堆晶作用是导致岩性变化的主要因素 如前所述, 岩石结构特征说明主要矿物结晶顺序为 : 铬铁矿 橄榄石 + 单斜辉石 单斜辉石 + 斜长石 +Fe Ti 氧化物 单斜辉 石 + 斜长石 + 磷灰石 这种堆晶作用也反映在 SiO 2 与主量元素的 Harker 图解中 ( 图 5), 导致 Fe 2 O T 3 TiO 2 与 SiO 2 呈明显的负相关关系,Al 2 O 3 CaO 与 SiO 2 呈明显正相关性, 以及橄榄辉石岩较高的 MgO CaO 含量 Ti 以及高场强元素如 Nb Ta 等分别是磁铁矿的强相容和中等相容元素, 而在单斜辉石 橄榄石 斜长石等矿物中为强不相容元素 相反,REE 是单斜辉石的中等不相容元素, 而在磁铁矿中为强不相容元素 因此, 单斜辉石堆晶导致岩体底部橄榄辉石岩比磁铁辉长岩含有较高的 REE 含量, 并且出现弱的中 REE 正异常 ; 而磁铁矿堆晶造成磁铁辉长岩表现出强烈的 Ti 正异常, 及弱的 Nb Ta 正异常 ( 图 6a,d) Sr Eu 是斜长石的相容元素, 因此, 斜长石堆晶使得二者在磁铁辉长岩 中粒辉长岩都表现出正异常 ( 图 6a,b,d,e) 类似地, 由于 REE 在磷灰石中为强相容元素 (Fujimaki,1986), 所以磷灰石堆晶导致含磷灰石辉长岩中具有最高的 REE 含量, 并因此造成 Sr 表现

13 陈列锰等 : 峨眉山大火成岩省内带黑谷田含钒钛磁铁矿层状岩体成因 1427 图 7 黑谷田层状岩体全岩初始 ( 86 Sr/ 87 Sr) 263Ma ε Nd (263Ma) 关系图含 Ni Cu 硫化物岩体数据引自 Taoetal (2007,2008); 含 Fe Ti 氧化物层状岩体数据引自 Zhouetal (2005,2008),Shelnutetal (2009b),Zhangetal (2009),Songetal (2013),Luanetal (2014),Sheetal (2014); 峨眉山高 Ti 和低 Ti 玄武岩数据引自 Xuetal (2001),Xiaoetal (2004),Songetal (2009),Heetal (2010) Fig.7 Plotoftheinitial( 86 Sr/ 87 Sr) 263Ma ratiosversusε Nd (263Ma)valuesofrocksfromtheHeigutianlayeredintrusion Thedataofthesulfide bearingintrusionsarefrom Taoetal (2007,2008);thedataoftheoxide bearingintrusionsrefertozhouetal (2005, 2008),Shelnutetal (2009b),Zhangetal (2009),Songetal (2013),Luanetal (2014),Sheetal (2014);ThedataofthePanzhihua intrusionareaftersongetal (2013);thedataoftheEmeishanlow Tiandhigh TibasaltsarefromXuetal (2001),Xiaoetal (2004),Songet al (2009)andHeetal (2010) 图 8 黑谷田层状岩体全岩 Sm/Yb 与 La/Sm 比值相关图攀枝花岩体数据引自 Songetal (2013); 峨眉山高 Ti 和低 Ti 玄武岩数据引自 Xuetal (2001),Xiaoetal (2004),Songetal (2009),Heetal (2010) Fig.8 PlotofSm/YbversusLa/Sm ratiosforthewhole rockoftheheigutianlayeredintrusion ThedataofthePanzhihuaintrusionareafterSongetal (2013); thedataoftheemeishanlow Tiandhigh Tibasaltsarefrom Xuet al (2001),Xiaoetal (2004),Songetal (2009)andHeet al (2010) 出弱的负异常 ( 图 6b,e) 下部岩相带一个重要的特征是岩体底部橄榄辉石岩具有高的 Cr Ni 含量, 特别是其中 Cr 的含量 ( ~ ) 远远高于磁铁辉长岩中的 Cr( ~ ) Cr 在铬铁矿中是强相容元素,D Chr/melt Cr (Cr 在铬铁矿与岩浆中的分配系数 ) 高达 500 (Pearceand Parkinson,1993) 橄榄辉石岩中 Cr 的富集可能由铬铁矿的分离结晶而导致的 橄榄辉石岩中铬铁矿通常被橄榄石包含其中 ( 图 3a), 说明铬铁矿早于橄榄石结晶 在 MgO 与 Cr 的相关图解中 ( 图 9a),Cr 与 MgO 呈明显的正相关关系表明铬铁矿与橄榄石堆晶造成橄榄辉石岩富集 Cr 元素 随着铬铁矿的分异, 残余岩浆中 Cr 含量强烈亏损, 导致之后结晶的磁铁矿中 Cr 含量偏低 类似地, 尽管 Ni 在橄榄石和磁铁矿中都为相容元素 (D Ol/melt Ni =1 35~13 6,D Mt/melt Ni =31~65, Nielsen,1992;Righteretal,2004), 橄榄石较早结晶堆积导致残余岩浆中 Ni 亏损, 因此, 底部橄榄辉石岩的 Ni 含量高于磁铁辉长岩 ( 图 9b) 相反, 由于 P 在橄榄石 单斜辉石及 Fe Ti 氧化物中都为不相容元素 (Jones,1995;Bindemanet al,1998), 随着这些矿物分离结晶的进行残余岩浆中 P 含

14 1428 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2014,30(5) 图 9 黑谷田层状岩体全岩 MgO 与 Cr Ni Y 以及 Sr 与 Ti/Y 比值二元相关图 Fig.9 PlotsofMgOversusCr,Ni,andY,SrversusTi/YratiosforthewholerockoftheHeigutianlayeredintrusion 量不断增大, 促使磷灰石结晶堆积 ( 图 9c) 下部岩相带岩性从底部到顶部简单变化且岩相旋回不发育, 以及不同岩石中 Cr Ni 及 P 等元素在变化特征表明这些岩石具有成因联系, 是同一期母岩浆侵入演化堆晶的产物 已有大量研究发现峨眉山大火成岩省内带含钒钛磁铁矿层状岩体经历不同程度的地壳同化混染 基于攀枝花岩体的 Sr Nd 同位素特征 (ε Nd (t)=0~4,( 87 Sr/ 86 Sr) t = ~0 7053),Zhouetal (2008) 和 Songetal (2013) 认为岩体母岩浆演化成岩过程中没有发生明显的地壳混染 类似地, 白马和太和岩体高的 ε Nd (t) 值 ( 分别为 1~5 及 0 3~ 3 6) 和低 ( 87 Sr/ 86 Sr) t 值 ( 分别为 ~ 及 ~0 7056) 也说明成岩时没有经历显著的地壳混染 (Zhouet al,2008) 相反, 红格岩体比其它岩体具有相对富集的 ε Nd (t) 值 (-2 8~-0 1) 和高的 ( 87 Sr/ 86 Sr) t 值 (0 7057~ ), 表明其经历了约 10% 的围岩变质砂岩同化混染 (Luanetal,2014) 黑谷田层状岩体下部岩相带各岩性非常低的 Th/Nb(0 01~0 08) Zr/Nb(3 07~8 68, 除一个样品为 13 3 外 ) 与 OIB 的这些元素比值相似 (Th/Nb=0 06, Zr/Nb=4 15;SunandMcDonough,1989), 暗示下部岩相带的同化混染作用并不显著 特别是, 岩石较亏损的 ε Nd (263Ma) 值 (2 12~4 44, 除 HG11 17 为 0 52 外 ) 和较低的 ( 87 Sr/ 86 Sr) 263Ma 值 (0 7041~0 7051) 一致说明母岩浆演化成岩过程中地壳同化混染作用并不强烈 上部岩相带与下部岩相带不同, 上部岩相带的除 3 个样品 (HG11 8, 9, 19) 含有少量中粒斜长石外, 其它岩石均为细粒辉长岩 上部岩相带局部与直接玄武岩接触 ( 图 2), 暗示岩浆房位置较浅 细粒辉石 斜长石及 Fe Ti 氧化物均匀的紧密堆积 ( 图 3f) 表明上部岩相带是岩浆侵入后快速降温 没有经历充分的分离结晶 尚未发生显著堆晶作用固结的产物 因此, 岩石的主量元素含量变化很小, 除个别样品表现弱的 Sr 正异常, 大部分样品的微量与稀土元素标准化蛛网图配分模式极其相似 ( 图 5 图 6) 在 MgO 与 Cr Ni 及 Y 等微量元素相关图解中, 上部岩相带的岩石中这些元素的含量落在下部岩相带不同岩性的样品之间 ( 图 9a c), 暗示上部细粒辉长岩并非下部岩相带残余岩浆演化分离结晶的产物, 而是不同期次的岩浆侵入演化的结果 上部岩相带细粒辉长岩的 Th/Nb(0 01~0 02) Zr/Nb (2 91~5 00) 比值很低, 暗示其成岩过程中也未经历强烈的地壳物质同化混染作用 然而, 与下部岩相带相比, 细粒辉长岩具有低的 ε Nd (263Ma) 值 (0 62~1 27) 及高的 ( 87 Sr/ 86 Sr) 263Ma 值 (0 7041~0 7051) 从 ( 87 Sr/ 86 Sr) 263Ma 与 ε Nd (263Ma) 相关图上得到, 上部岩相带岩石投影落在攀枝花 白马岩体与红格岩体之间, 表明上部岩相带成岩过程中经历了比下部岩相带相对较为强烈的围岩同化混染作用 5 4 Fe Ti 氧化物成矿机制及对找矿的指示意义最新研究表明峨眉山大火成岩省内带层状岩体 Fe Ti 氧化物成矿与岩浆通道系统密切关联, 含矿层状岩体可能处于

15 陈列锰等 : 峨眉山大火成岩省内带黑谷田含钒钛磁铁矿层状岩体成因 1429 大量玄武岩浆向上运移的通道部位 对攀枝花 白马 红格 太和等岩体的岩相学 矿物学 及元素地球化学的综合研究和对比, 表明 Fe Ti 氧化物是苦橄质岩浆在深部岩浆房经历硅酸岩矿物分离结晶形成高氧逸度富铁钛的玄武质岩浆上侵 磁铁矿较早分离结晶的产物 ; 钒钛磁铁矿矿层是岩浆通道内岩浆多次补充 流动过程 Fe Ti 氧化物经重力作用分选堆积等一系列过程的耦合 (Zhangetal,2012;Songetal, 2013;Luanetal,2014;Sheetal,2014) 黑谷田岩体下部岩相带从底部向上依次为橄榄辉石岩 磁铁辉石岩 含磷灰石辉长岩及中粒辉长岩 ( 图 2), 顶部未见峨眉山大火成岩省内岩浆演化晚期形成的正长岩和 / 或花岗岩 (Zhongetal,2011) 这种岩相特征表明黑谷田岩体处于岩浆通道系统上, 形成下部岩相带的残余岩浆通过岩浆通道运移到地表或其它地方 岩体底部的橄榄辉石岩与上覆的磁铁辉长岩之间的 Cr 和 Ni 含量以及二者与 MgO 的相关关系, 表明磁铁辉长岩是形成橄榄辉石岩之后的残余岩浆发生磁铁矿 ( 以及单斜辉石和 / 或斜长石 ) 分离结晶堆积的产物 由于下部岩相带成岩过程中没有经历明显的围岩同化混染作用 ( 见 5 3 1), 因此, 母岩浆发生橄榄石和单斜辉石的分离结晶可能导致残余岩浆在对氧封闭的体系下氧逸度逐渐升高, 促使 Fe Ti 氧化物从岩浆中分离结晶 峨眉山大火成岩省内带其它岩体 ( 如攀枝花 白马 ) 的 MELTS 模拟计算得到 Fe Ti 氧化物总是与硅酸盐矿物共结, 并且前者的量通常少于后者 (Zhangetal,2012;Songetal,2013) 黑谷田岩体磁铁辉长岩中磁铁矿的含量明显高于硅酸盐矿物 ( 图 3b,c), 并且较厚的钒钛磁铁矿氧化物矿体主要赋存在东段岩体底部下凹部位 ( 图 2), 以及磁铁辉长岩出现显著的磁铁矿和斜长石定向排列特征 ( 图 3b), 表明经历了磁铁矿的流动分异作用,Fe Ti 氧化物在岩浆流动过程中由于重力分选堆积成矿 黑谷田岩体 Fe Ti 氧化物成矿对铁矿的勘探找矿具有重要指示意义 由于峨眉山大火成岩省内带目前发现的大型 超大型钒钛磁铁矿通常赋存在大型层状岩体中, 对小型层状岩体的成矿潜力研究以及勘探找矿工作较为薄弱 黑谷田岩体赋存有良好的钒钛磁铁矿体这一发现表明小型层状岩体也具有一定的成矿潜力 因此, 在勘探找矿时小型基性 超基性层状岩体是不可忽视的对象 6 结论 黑谷田含钒钛磁铁矿层状岩体的锆石 SHRIMPU Pb 年龄为 263±5Ma, 表明其是峨眉山地幔柱岩浆主活动期的产物, 并且与峨眉山高 Ti 玄武岩具有内在的成因联系 岩体上部和下部岩相带是两期岩浆侵入演化的产物 : 下部岩相带是富 Fe Ti 玄武质岩浆上侵后经历橄榄石 单斜辉石 磁铁矿 及斜长石等矿物分离结晶 堆积的产物 ; 上部岩相带是同源不同期次的富 Fe Ti 玄武质岩浆未发生充分的矿物分离结 晶作用 相对快速固结的结果 黑谷田岩体母岩浆经过橄榄石和单斜辉石分离结晶导致残余岩浆氧逸度增加, 并促使磁铁矿分离结晶, 是氧化物成矿的先决条件, 岩浆流动过程中 Fe Ti 氧化物重力作用堆积形成钒钛磁铁矿体 黑谷田岩体钒钛磁铁矿成矿与岩浆通道系统密切相关, 表明小型基性 超基性层状岩体也具有钒钛磁铁矿矿床的找矿潜力 致谢野外工作得到四川省煤田地质工程勘察设计院的大力协助 ; 微量元素分析得到中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室胡静和黄艳工程师的帮助 ;Sr Nd 同位素分析得到矿床地球化学国家重点实验室李晓彪高级工程师和肖芳工程师的指导 ; 两位匿名审稿人对本文提出了具有建设性的意见和建议 ; 在此一并谨致谢意 References BindemanIN,DavisAMandDrakeMJM.1998.Ionmicroprobestudyof plagioclase basaltpartitionexperimentsatnaturalconcentrationlevels oftraceelements.geochim.cosmochim.acta,62(7): BaiZJ,ZhongH,NaldretAJetal.2012.Whole rockandmineral compositionconstraintsonthegenesisofthegianthonggefe Ti V oxidedepositintheemeishanlargeigneousprovince,southwest China.Econ.Geol.,107(3): Chung SL and Jahn BM Plume lithosphere interaction in generationoftheemeishanfloodbasaltsatthepermian Triasic boundary.geology,23(10): CongBL.1988.FormationandEvolutionofthePanxi(Panzhihua Xichang)OldRift.Beijing:SciencePres,1-424(inChinese) FujimakiH.1986.PartitioncoeficientsofHf,Zr,andREEbetween zircon,apatite,andliquid.contrib.mineral.petrol.,94(1):42-45 HeB,XuYG,HuangXLetal.2007.AgeanddurationoftheEmeishan floodvolcanism,sw China:GeochemistryandSHRIMPzirconU Pb datingofsilicicignimbrites,post volcanicxuanweiformationand claytufatthechaotiansection.earthplanet.sci.let.,255(3-4): HeQ,XiaoL,BaltaBetal.2010.VarietyandcomplexityoftheLate Permian Emeishan basalts: Reappraisal of plume lithosphere interactionproceses.lithos,119(1): HouT,ZhangZC,KuskyTetal.2011.Areappraisalofthehigh Tiand low Ticlasification ofbasaltsand petrogeneticlinkagebetween basaltsand mafic ultramafic intrusions in the Emeishan Large IgneousProvince,SW China.OreGeol.Rev.,41(1): HouT,ZhangZC,EncarnacionJandSantoshM.2012a.Petrogenesis andmetalogenesisofthetaihegabbroicintrusionasociatedwithfe Ti oxide ores in the Panxidistrict, Emeishan Large Igneous Province,SouthwestChina.OreGeol.Rev.,49: HouT,ZhangZCandPirajnoF.2012b.Anewmetalogenicmodelof thepanzhihua giantv Ti iron oxide deposit(emeishan Large IgneousProvince) basedonhigh Mgolivine bearingwehrliteand newfieldevidence.int.geol.rev.,54(15): HouT,ZhangZ,EncarnacionJetal.2013.Theroleofrecycledoceanic crustin magmatism and metalogeny: Os Sr Nd isotopes, U Pb geochronologyandgeochemistryofpicriticdykesinthepanzhihua giantfe Tioxidedeposit,centralEmeishanlargeigneousprovince, SW China.Contrib.Mineral.Petrol.,165(4): HoskinPWO andblacklp.2000.metamorphiczirconformationby solid state recrystalization of protolith igneous zircon. J. MetamorphicGeol.,18(4):

16 1430 ActaPetrologicaSinica 岩石学报 2014,30(5) HowarthGH andprevecsa.2013.traceelement,pge,andsr Nd isotopegeochemistryofthepanzhihuamaficlayeredintrusion,sw China:Constraintsonore formingprocesesandevolutionofparent magmaatdepthinaplumbing system.geochim.cosmochim.acta, 120: HuRZ,TaoY,ZhongHetal.2005.Mineralizationsystemsofamantle plume:acasestudyfromtheemeishanigneousprovince,southwest China.EarthScienceFrontiers,12(1):42-54(inChinesewith Englishabstract) JonesJH ExperimentalTraceElementPartitioning, in Rock PhysicsandPhaseRelations,A HandbookofPhysicalConstants, ReferenceShelf3, , American GeophysicalUnion, Washington,DC KamenetskyVS,ChungSL,KamenetskyMBetal.2012.Picritesfrom theemeishanlargeigneousprovince,sw China:Acompositional continuuminprimitivemagmasandtheirrespectivemantlesources. 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17 陈列锰等 : 峨眉山大火成岩省内带黑谷田含钒钛磁铁矿层状岩体成因 1431 ZhangXQ, SongXY, Chen LM etal Chalcophileelement geochemistryofthebaimalayeredintrusion,emeishanlargeigneous Province,SW China:Implicationsforsulfursaturationhistoryand geneticrelationshipwithhigh Tibasalts.Contrib.Mineral.Petrol., 166(1): ZhangYX, Luo YN and Yang CX PanxiRiftand It s Geodynamics.Beijing:GeologicalPublishingHouse,1-415(in Chinese) ZhangZC,LiY,ZhaoLetal.2007.Geochemistryofthreelayered mafic ultramaficintrusionsinthepanxiareaandconstraintsontheir sources.actapetrologicasinica,23(10): (inchinese withenglishabstract) ZhangZC,Mahoney J,MaoJW etal.2006.geochemistryofpicritic andasociatedbasaltflowsofthewesternemeishanfloodbasalt province.china.j.petrol.,47(10): ZhangZC,MaoJW,SaundersAD,AiY,LiY andzhaol Petrogeneticmodelingofthreemafic ultramaficlayeredintrusionsin theemeishanlargeigneousprovince,sw China,basedonisotopic andbulkchemicalconstraints.lithos,113(3-4): ZhangZC,HouT,SantoshM,LiHM,LiJW,ZhangZH,SongXYand WangM.2014.Spatio temporaldistributionandtectonicsetingsof themajorirondepositsinchina:anoverview.oregeol.rev., 57: ZhangZC,HouT,LiHM,LiJW,ZhangZH andsongxy Enrichmentmechanism ofironinmagmatic hydrothermalsystem. ActaPetrologicaSinica,30(5): (inChinesewith Englishabstract) ZhaoL,ZhangZC,WangFSetal.2006.Open systemmagmachamber: Anexamplefrom thexinjiemafic ultramaficlayeredintrusionin Panxiregion,SW China.ActaPetrologicaSinica,22(6): (inChinesewithEnglishabstract) ZhongH,ZhouXH,ZhouMFetal.2002.Platinum groupelement geochemistryofthehonggefe V TidepositinthePan Xiarea, southwesternchina.miner.deposita,37(2): ZhongH,YaoY,PrevecSA etal.2004.trace elementandsr Nd isotopicgeochemistryofthepge bearingxinjielayeredintrusionin SW China.Chem.Geol.,203(3-4): ZhongH,HuRZ,WilsonAHetal.2005.Reviewofthelinkbetween thehonggelayeredintrusionandemeishanfloodbasalts,southwest China.Int.Geol.Rev.,47(9): ZhongHandZhuWG.2006.Geochronologyoflayeredmaficintrusions fromthepan XiareaintheEmeishanlargeigneousprovince,SW China.Miner.Deposita,41(6): ZhongH,ZhuWG,QiLetal.2006.Platinum groupelement(pge) geochemistryoftheemeishanbasaltsinthepan Xiarea,SW China. ChineseSci.Bul.,51(7): ZhongH,QiL,HuRZetal.2011.Rhenium osmium isotopeand platinum groupelementsinthexinjielayeredintrusion,sw China: Implicationsforsourcemantlecomposition,mantleevolution,PGE fractionationandmineralization.geochim.cosmochim.acta,75 (6): ZhouMF,YanDP,KennedyAK etal.2002a.shrimpu Pbzircon geochronologicalandgeochemicalevidenceforneoproterozoicarc magmatismalongthewesternmarginoftheyangtzeblock,south China.EarthPlanetSci.Let.,196(1-2):51-67 ZhouMF,MalpasJ,SongXYetal.2002b.Atemporallinkbetweenthe Emeishanlarge igneous province (SW China) and the end Guadalupianmasextinction.EarthPlanet.Sci.Let.,196(3-4): ZhouMF, Robinson PT, LesherCM etal Geochemistry, petrogenesisandmetalogenesisofthepanzhihuagabbroiclayered intrusionandasociatedfe Ti Voxidedeposits,SichuanProvince, SW China.J.Petrol.,46(11): ZhouMF,ArndtNT,MalpasJetal.2008.Twomagmaseriesand asociatedoredeposittypesinthepermianemeishanlargeigneous province,sw China.Lithos,103(3-4): ZhouMF,ChenWT,WangCYetal.2013.Twostagesofimmiscible liquidseparationintheformationofpanzhihua typefe Ti V oxide deposits,sw China.GeoscienceFrontiers,4(5): 附中文参考文献 从柏林 攀西古裂谷的形成与演化. 北京 : 科学出版社,1-424 胡瑞忠, 陶琰, 钟宏等 地幔柱成矿系统 : 以峨眉山地幔柱为例. 地学前缘,12(1):42-54 宋彪, 张玉海, 万渝生等 锆石 SHRIMP 样品靶制作 年龄测定及有关现象讨论. 地质论评,48( 增刊 ):26-30 宋谢炎, 王玉兰, 张正阶等 层状侵入体韵律层理形成过程的定量模拟 以四川攀枝花层状岩体为例. 地质学报,73(1): 宋谢炎, 张成江, 胡瑞忠等 峨眉火成岩省岩浆矿床成矿作用与地幔柱动力学过程的耦合关系. 矿物岩石,25(4):35-44 张晓琪, 张加飞, 宋谢炎等 斜长石和橄榄石成分对四川攀枝花钒钛磁铁矿床成因的指示意义. 岩石学报,27(12): 张云湘, 骆耀南, 杨崇喜 攀西裂谷. 北京 : 地质出版社,1-415 张招崇, 李莹, 赵莉等 攀西三个镁铁 超镁铁质岩体的地球化学及其对源区的约束. 岩石学报,23(10): 张招崇, 侯通, 李厚民, 李建威, 张作衡, 宋谢炎 岩浆 热液系统中铁的富集机制探讨. 岩石学报,30(5): 赵莉, 张招崇, 王福生等 一个开放的岩浆房系统 : 攀西新街镁铁 超镁铁质层状岩体. 岩石学报,22(6):