帆鈦磁鐵礦層狀侵入體的韻律層形成機理 釩鈦物理化學之系列學術講座原創(chuàng)鄒建新教授等鈦主要存在于帆鈦磁鐵礦中。認清帆鈦磁鐵礦中主要元素的賦存過程與形態(tài)對鈦的提取具有一定參考意義。攀西帆鈦磁鐵礦是國內鈦礦的主要代表，本節(jié)以攀枝花紅格礦區(qū)為例進行分析。韻律層的形成機理，業(yè)界有不同的假說。一是巖漿多次貫入說。認為韻律層是未分異巖漿周期性注入已結晶和分異的巖漿房中引起的。新巖漿的流入，使巖漿溫度、成分回返，因而形成重復的韻律層。二是間歇性巖漿對流說。認為晶體主要在巖漿房頂部成核結晶。由于晶體的形成，使頂部巖漿密度加大，造成重力不穩(wěn)定。促使頂部巖漿攜帶晶體間歇性沿側壁流向底板。其后由于重力作用，晶體下沉堆積。暗色礦物比重大堆積在下部，淺色礦物堆積在上部。每一次對流形成一個韻律層。三是底部結晶作用說。認為較厚巖床中，礦物的熔點梯度大于巖漿的絕熱溫度梯度。成核和結晶作用主要發(fā)生在兩條曲線交點之下，接近巖漿底部的過冷卻巖漿層中。該巖漿層中形成的晶體使其密度加大，阻止巖漿對流進入而成為停滯帶。停滯帶內的晶體繼續(xù)生長，當釋放的結晶潛熱使其溫度升到結晶溫度之上時，結晶作用停止。當晶體完全下沉以后，巖漿對流進入停滯層中更新了該層的巖漿成分，另一次成核結晶作用又重新開始。認為巖漿房中揮發(fā)組分向上運移而富集在頂部，促進了底部結晶作用。在此基礎上提出冷卻介面層固結前緣向巖體內部推進的假說。因物質擴散速度與溫度下降速度的差異引起不同礦物交替成核結晶形成韻律層。四是巖漿中韻律成核說。認為一定程度過冷卻熔漿中，在緩慢冷卻條件下，不同礦物的成核和生長可互相千擾。某種礦物的結晶作用使巖漿中生成該礦物的組分貧化，而另一種礦物的組分變富，促使另一種礦物成核結晶，不同礦物交替成核結晶可形成韻律層。攀西紅格巖體為川滇南北向構造帶中段含釩鈦磁鐵礦層狀侵入體中較大的巖體。其中巖體北部的韻律層最具代表性。巖體出露面積約11.8平方公里。大體上為單斜層狀巖體。巖體內部發(fā)育有層狀構造、韻律層及火成紋理。走向近于南北，傾角平緩約10度一20度，一般向東傾斜。巖層最厚達1600米以上。底板為元古界大理巖及長英質角巖等。底板不平，由西向東底板向下傾伏，巖體底部巖層厚度也隨之加大。李德惠、茅燕石等對其巖相帶、韻律層特征、巖石化學特征及韻律層形成機理進行了深入研究。根據巖性特征劃分兩個巖相帶，自上而下為輝長巖帶及超鎂鐵巖帶。兩個巖相帶之間為相接觸，以自形磷灰石、斜長石的出現為標志。(a)輝長巖相帶。主要礦物成分為斜長石及含欽普通輝石，其次為釩欽磁鐵礦、磷灰石及含欽普通角閃石。斜長石含量與暗色礦物含量呈反消長關系作韻律變化。斜長石成分呈韻律變化，自上而下由An68至An81。這只是輝長巖帶下部的變化，輝長巖帶上部可降至An33。磷灰石呈自形晶，最大含量可達13%。釩鈦磁鐵礦呈填隙狀。根據斜長石與暗色礦物相對含量、斜長石成分變化及結構特征劃分兩個韻律層。韻律層的上部主要為含磁鐵磷灰輝長巖，結構特征是斜長石自形程度等于含鈦普通輝石。下部主要為暗色含磁鐵(或磁鐵)輝長巖，結構特征為含鈦普通輝石自形程度高于斜長石。第一韻律層厚度160米，自上而下斜長石成分由An65至An78。第二韻律層厚度107米，斜長石成分由An58至An81。(b)超鎂鐵巖帶。厚度約793米，因底板向東傾伏，厚度橫向變化較大，西部最薄僅200米左右，東部最厚可達985米。主要礦物成分為含欽普通輝石、橄欖石及釩欽磁鐵礦，其次為含鈦普通角閃石。斜長石(An62—An65)含量極少且呈它形。橄欖石含量與釩鈦磁鐵礦及含鈦普通輝石含量呈明顯反消長關系作韻律變化。橄欖石Fo含量向下呈韻律性增加，由Fo7i至F088。巖石的Cr2O3含量與橄欖石含量呈明顯的正相關關系，Cr2O3含量高峰與橄欖石含量高峰非常一致。主要巖石類型為單輝巖、橄欖單輝巖及磁鐵巖等，有少量橄欖石及含長單輝巖。根據橄欖石與含鈦普通輝石及釩鈦磁鐵礦的相對含量，橄欖石成分變化及Cr2O3含量變化劃分10個韻律層。每一個韻律層的下部都富含Cr2O3及橄欖石堆積晶，向上橄欖石逐漸減少至無，橄欖石Fo含量及巖石中Cr2O3含量亦隨之降低，含鈦普通輝石及釩鈦磁鐵礦則向上增加。底部多為嵌晶包橄包鐵結構，上部多為粒狀鑲嵌結構。韻律層之間為相接觸，以出現橄欖石堆積晶為標志。韻律層內上、下層之間仍為相接觸，以橄欖石堆積晶消失，出現含欽普通輝石堆積晶為標志。韻律層厚度從32至149米，通常為40一60米左右。上部及底部的韻律層厚度較大，中部韻律層較薄。李德惠等人的研究表明，紅格礦巖漿演化總趨勢與太和巖體大致相似，仍由富鎂一富鐵一富堿質。但與太和巖體相比，分異徑跡右側更靠近Fe一Mg邊線，起點更低，表明初始巖漿比太和更富鎂鐵而堿質稍低。富鎂一富鐵徑跡反映了超鎂鐵巖帶內，由富含橄欖石巖石至富含釩鈦磁鐵礦巖石的變化，并表明磁鐵礦富集在超鎂鐵巖帶的中上部位。富鐵一富堿徑跡反映了由富含磁鐵礦超鎂鐵巖帶至貧磁鐵礦輝長巖帶的變化。此徑跡較陡表明超鎂鐵巖帶至輝長巖帶的急速改變。通過進一步的分析，李德惠等人得出了韻律層的形成機理。紅格巖體的初始巖漿為富鐵欽貧硅弱堿性橄欖玄武巖漿，比太和巖體更富鐵鎂更貧硅。與太和巖體不同，紅格巖體下部有較厚的超鎂鐵巖帶，其厚度大約占整個層序的1/2。沒有未分異巖漿的補給，橄攬玄武巖漿不可能形成這樣厚的超鎂鐵巖帶。此外超鎂鐵巖帶內的每一個韻律層下部都富含Cr2O3及橄欖石，橄欖石Fo含量較高，向上逐漸降低，上部富含釩欽磁鐵礦及含欽普通輝石。這種成分上的逆轉變化也需要有未分異新巖漿的加入。因此紅格巖體下部超鎂鐵巖帶的韻律層主要是由未分異巖漿脈動式多次注入形成的。巖漿侵入初期，發(fā)生一定程度的液態(tài)重力分異作用。使巖漿下部更富鐵鎂而上部更富硅鋁。隨著溫度的下降，當巖漿房底部過冷卻帶到達橄欖石液相線溫度之下時，橄欖石開始大量成核結晶，稍后釩鈦磁鐵礦少量成核結晶，以及結晶帶內一定程度的重力下沉，形成韻律層下部含磁鐵橄欖單輝巖（或橄欖巖），其結構特征是含鈦普通輝石呈較大嵌晶狀顆粒包含橄欖石及少量自形釩鈦磁鐵礦，構成嵌晶包橄及包鐵結構。輝石為堆積間礦物，是橄欖石和磁鐵礦之間少量核心緩慢生長形成的。隨著結晶作用的繼續(xù)進行，橄欖石停止成核，釩鈦磁鐵礦及含鈦普通輝石大量成核結晶，在結晶帶內下沉堆積，形成韻律層上部的磁鐵（或富磁鐵）單輝巖或單輝磁鐵巖。主要具粒狀鑲嵌結構，有時輝石包含自形釩鈦磁鐵礦或二者呈文象狀交生。含鈦普通輝石及釩鈦磁鐵礦結晶一定時期之后，由于未分異巖漿流入巖漿房中，巖漿溫度回升，成分改變（Mg、Cr等組分增多），結晶作用停止。當巖漿溫度下降到橄欖石的液相線溫度以下時，結晶帶內橄欖石重新開始大量成核結晶，重復上述的結晶作用，形成另一個韻律層。每一次新巖漿的流入，都重復上述作用形成一個韻律層。從韻律層厚度變化看來，巖漿脈動頻率從中部以上逐漸減弱，至輝長巖帶基本停止而趨于穩(wěn)定。輝長巖帶的韻律層的形成作用與太和巖體相似，主要由斜長石與含