华北克拉通北缘元古宙大庙Fe_T_省略_挥发份组成和C_H_O同位素研究_邢长明

华北克拉通北缘元古宙大庙Fe -T-i P 矿床的挥发份组成和C -H -O 同位素研究*邢长明1,2陈伟3 王焰1** 赵太平1X ING Chang M ing 1,2,CHEN W e i 3,W ANG Christi naY an 1**and ZHAO T a i P ing111中国科学院广州地球化学研究所,中国科学院矿物学与成矿学重点实验室,广州 51064021中国科学院研究生院,北京 10004931香港大学地球科学系,香港11K e y L aboratory of M i n e ralogy and M etallog e ny ,G uangzhou In stit u te of Geoc h e m istry ,Chinese A c ade my of S ciences ,Guangzh ou 510640,Ch i na 21G raduate University of Ch i nese A c ade my of Sciences ,B eiji ng 100049,C hina 31De part m e n t of Earth S cie nces,t h e Un i versit y ofH ong K ong,H ong K ong,Ch i na 2010-12-12收稿,2011-03-18改回1X i ng C M,Chen W,W ang CY and Z hao TP 120111V ol atile co m ponents and C -H-O isotop ic co m positi ons of ProterozoicDa m iao Fe -T -i P oxide deposit in th e northern m arg i n of the North Ch ina C raton 1A cta P etrologica S i n ica ,27(5):1500-1510Abstrac t T he ~1174G a D a m i ao m assi-f type anorthosite comp l ex i n t he northern m arg in of the N orth Chi na Craton ho sts a l a rge F e -T -i P ox i de deposit 1V olatil es that w ere trapped i n m agnetite ,apatite and p l ag i o clase o f m ass i ve Fe -T i o re ,m assive Fe -T -i P o re and d i sse m i nated ore w ere m easured by step heati ng m ass spectrom eter at t h ree re leas i ng temperat ure i n terva ls 200~400e ,400~800e and 800~1200e to obta i n m a j o r components and C -H-O iso t op i c compositi on 1Four types o f fl u i d w ere i dentified from t he vo latiles :(1)m eta m orph i c fl uid re leased fro m plag i oc l ase at 800~1200e temperat ure i nte rva,l ma i n l y composed ofH 2O,N 2+CO and CO 2;(2)m an tle -de ri v ed fl u i d re l eased fro m plag i oc l ase at 400~800e temperature i nte rva,l m a i n l y co m po sed of H 2,H 2O,CH 4and CO 2;(3)surface w ater re l eased from m agne ti te at 400~800e te m perature i nte rva,l m ainly co m posed of H 2O,CO 2,SO 2and H 2S ;and (4)secondary fl u i d released from m i nerals at 200~400e te m perature i n terva ,l m a i n l y co m po sed ofH 2O and CO 21M agnetite i n both m assive F e -T i ore and m assi ve Fe -T -i P ore conta i ns h i gh conten ts o f H 2O and CO 2,i ndicati ng a re l a tive l y ox idized condition due to concentration o f ear l y -for m ed fl u i ds and s u rface wa ter at late stage o f m ag m a fracti onati on sequence ,whereas p l ag i oc lase in d i sse m i nated ore conta i ns abundan tH 2and C H 4,i nd ica ting a re lati ve reduced 1It i s proposed that t he pa renta lm agm a fro m wh i ch the D am iao anorthosite co m plex fo r med m ay have fracti onated under a relatively reduced cond iti on at the beg i nn i ng 1The mantl e fl uids and surface w ater may hav e been i nvo l ved in the later stage o f the m agm a fracti onati on and fracti oned to i ncrease the oxygen f ugac i ty o f the m agm as ,w hich i n t u rn ,triggered the accu m ulati on of m agnetite and apa ti te to f o r m the D a m i ao F e -T -i P ox i de deposit 1K ey word s V o latile ;C -H-O stab l e isotope ;M assi-f type anortho site ;F e -T -i P ox i de deposit ;D am iao ;P roterozo ic ;N o rt h Ch i na Craton摘 要 华北克拉通北缘~1174G a 大庙斜长岩杂岩体赋含有大型F e -T -i P 矿床。

采用分步加热质谱法分别测定了块状F e -T i 矿石、块状F e -T -i P 矿石和浸染状矿石中磁铁矿、磷灰石和斜长石释出的挥发份组成、含量以及C -H-O 同位素组成。

依据矿物的释气总量变化特征将释气过程分为三个阶段:200~400e 、400~800e 和800~1200e 。

根据不同类型矿石中矿物在不同释气阶段的挥发份组成、含量以及C -H-O 同位素组成,可将含矿岩体中的流体类型分成四种:(1)斜长石800~1200e 阶段释出的变质流体,主要以H 2O 、N 2+CO 和CO 2为主;(2)斜长石400~800e 阶段释出的幔源流体组分,主要以H 2O 、H 2、C H 4和CO 2为主;(3)磁铁矿400~800e 阶段释出的地表流体,主要以H 2O 、CO 2、S O 2和H 2S 为主;(4)所有矿物200~400e 阶段释出1000-0569/2011/027(05)-1500-10A cta P etro log ica Sinica 岩石学报***本文受国家自然科学基金项目(41072063、41073030)和中国科学院/百人计划0择优支持项目联合资助.第一作者简介:邢长明,男,1987年生,硕士研究生,矿物、岩石、矿床学专业,E-m ai:l x i ngch ang m i ng33@163.co m 通讯作者:王焰,女,1968年生,研究员,矿物、岩石、矿床学专业,E-m ai:l w ang_yan@g i g .ac .cn的代表后期次生包裹体的组分,以H2O和CO2为主。

矿石中的磁铁矿相对富集H2O和CO2等流体组分,是在相对氧化的条件下结晶的;而斜长石释出气体中H2和CH4的含量较高,是在相对还原的环境中结晶的。

这反映出斜长石可能是在岩浆早期相对还原的条件下结晶的,而磁铁矿是在岩浆演化晚期相对氧化的条件下结晶的,这一过程的转变可能与岩浆演化晚期,岩浆中的挥发份逐渐聚集以及地表流体的加入有关。

岩浆中H2O和CO2等流体含量的不断增加导致岩浆的氧逸度逐渐升高,最终造成磁铁矿的大量结晶并富集成矿。

关键词挥发份;C-H-O同位素;岩体型斜长岩;Fe-T-i P矿床;大庙;元古宙;华北克拉通中图法分类号P6181311引言元古宙岩体型斜长岩常赋存有大型Fe-T i氧化物矿床,并伴生大量磷灰石(A shwa,l1993)。

这类F e-T-i P矿床的形成机制一直存在争议,部分学者认为不混熔作用对于矿石的富集尤其是铁钛磷灰岩(nelson ite)的形成有重要作用(Ph ilpo tts,1967;D arli ng and F lorence,1995),而其他学者认为这些矿床形成于结晶分异过程,并伴随堆晶作用(Em slie,1975;D ymek and Ow ens,2001)。

河北承德大庙钒钛磁铁矿床是中国唯一与岩体型斜长岩伴生的铁矿床(Y e et al1,1996),矿石由磁铁矿和磷灰石组成。

前人开展了不少有关磁铁矿富集机制的工作。

王关玉(1979)和曹亚文(1988)认为是岩浆晚期的不混熔矿浆贯入成矿;Y e et al1(1996)认为存在岩浆的早期分凝和晚期的不混熔成矿;陈伟等(2008)则认为磁铁矿和磷灰石的大量富集主要与堆晶作用有关。