地大新聞網(wǎng)訊（通訊員吳超）近日，我校資源學(xué)院和地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室姚卓森教授與加拿大卡爾頓大學(xué)詹姆斯?蒙高爾教授合作，對(duì)南非布什維爾德層狀巖體磁鐵礦層的研究取得新進(jìn)展。作者應(yīng)用最新的巖漿房晶粥理論模型，論證了晶粥中礦物顆粒之間的熔體發(fā)生，對(duì)流和滲濾過(guò)程對(duì)磁鐵礦鉻含量的改造作用，為層狀巖體磁鐵礦層的形成機(jī)制提供了新的視角，相關(guān)成果發(fā)表在國(guó)際重要學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》。
巖漿房長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為是地殼中大規(guī)模巖漿熔體的儲(chǔ)庫(kù)，而層狀巖體則是巖漿房冷卻凝固產(chǎn)物的典型代表。同時(shí)，層狀雜巖體還是巖漿鉻鐵礦礦床和釩鈦磁鐵礦礦床主要賦礦巖體，而這類(lèi)礦床是全球最重要的釩、鈦和鉑族金屬來(lái)源。然而，近期研究發(fā)現(xiàn)深部巖漿儲(chǔ)庫(kù)并非由巖漿熔體所主導(dǎo)，而主要表現(xiàn)為一個(gè)貫穿地殼的大規(guī)模晶粥體，熔體比例很低，僅存在部分以熔體為主的小規(guī)模區(qū)域。因此，對(duì)巖漿房形成機(jī)理的認(rèn)知變化，導(dǎo)致需要調(diào)整對(duì)于相關(guān)礦床成礦過(guò)程的理解。
南非布什維爾德巖體是陸地上出露規(guī)模最大的層狀巖體，上部含多個(gè)磁鐵礦層，產(chǎn)出了世界上規(guī)模最大、品位最高的釩鈦磁鐵礦石，但有關(guān)磁鐵礦層的形成機(jī)制及成分演化規(guī)律，卻一直沒(méi)有得到很好的解釋。本項(xiàng)研究從巖漿房晶粥模型出發(fā)，厘定了磁鐵礦晶粥層的礦物堆積過(guò)程和顆粒間熔體的對(duì)流，同時(shí)借助有限元數(shù)值模擬，查明了從下覆巖層中溢出的富鉻熔體穿過(guò)磁鐵礦晶粥層的向上滲濾過(guò)程。由于晶粥中流動(dòng)的熔體不斷與周?chē)盆F礦發(fā)生反應(yīng)并達(dá)到化學(xué)平衡，從而改造了磁鐵礦石中鉻元素的含量。相關(guān)模擬結(jié)果與野外磁鐵礦層剖面中鉻元素的分布特征高度吻合，表明晶粥中的巖漿動(dòng)力學(xué)過(guò)程在磁鐵礦層的形成和演化中發(fā)揮了重要作用。
該研究查明了層狀巖體磁鐵礦層的成因和主控因素，論證了該類(lèi)礦床的形成并不局限于大規(guī)模層狀雜巖體，可能產(chǎn)出于發(fā)育晶粥過(guò)程的任意巖體，同時(shí)明確了深部巖漿房應(yīng)以晶粥為主要形式，其中所涉及的巖漿注入、熔體對(duì)流和滲濾等晶粥過(guò)程對(duì)于成巖作用、火山活動(dòng)的預(yù)測(cè)以及金屬元素的超常規(guī)富集等，均有重要的科學(xué)意義。論文還進(jìn)一步提出熱力學(xué)模擬工作應(yīng)盡量通過(guò)簡(jiǎn)潔的過(guò)程和參數(shù)來(lái)擬合復(fù)雜的地質(zhì)過(guò)程。
相關(guān)工作得到“巖漿-熱液成礦系統(tǒng)”高等學(xué)校學(xué)科引智基地項(xiàng)目和“地大百人”計(jì)劃的資助。（編輯 龐偉紅 審稿 陳華文）
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