地大新聞網訊（通訊員吳超）近日，我校資源學院和地質過程與礦產資源國家重點實驗室姚卓森教授與加拿大卡爾頓大學詹姆斯?蒙高爾教授合作，對南非布什維爾德層狀巖體磁鐵礦層的研究取得新進展。作者應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生，對流和滲濾過程對磁鐵礦鉻含量的改造作用，為層狀巖體磁鐵礦層的形成機制提供了新的視角，相關成果發表在國際重要學術期刊《自然·通訊》。
巖漿房長期以來被認為是地殼中大規模巖漿熔體的儲庫，而層狀巖體則是巖漿房冷卻凝固產物的典型代表。同時，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，而這類礦床是全球最重要的釩、鈦和鉑族金屬來源。然而，近期研究發現深部巖漿儲庫并非由巖漿熔體所主導，而主要表現為一個貫穿地殼的大規模晶粥體，熔體比例很低，僅存在部分以熔體為主的小規模區域。因此，對巖漿房形成機理的認知變化，導致需要調整對于相關礦床成礦過程的理解。
南非布什維爾德巖體是陸地上出露規模最大的層狀巖體，上部含多個磁鐵礦層，產出了世界上規模最大、品位最高的釩鈦磁鐵礦石，但有關磁鐵礦層的形成機制及成分演化規律，卻一直沒有得到很好的解釋。本項研究從巖漿房晶粥模型出發，厘定了磁鐵礦晶粥層的礦物堆積過程和顆粒間熔體的對流，同時借助有限元數值模擬，查明了從下覆巖層中溢出的富鉻熔體穿過磁鐵礦晶粥層的向上滲濾過程。由于晶粥中流動的熔體不斷與周圍磁鐵礦發生反應并達到化學平衡，從而改造了磁鐵礦石中鉻元素的含量。相關模擬結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力學過程在磁鐵礦層的形成和演化中發揮了重要作用。
該研究查明了層狀巖體磁鐵礦層的成因和主控因素，論證了該類礦床的形成并不局限于大規模層狀雜巖體，可能產出于發育晶粥過程的任意巖體，同時明確了深部巖漿房應以晶粥為主要形式，其中所涉及的巖漿注入、熔體對流和滲濾等晶粥過程對于成巖作用、火山活動的預測以及金屬元素的超常規富集等，均有重要的科學意義。論文還進一步提出熱力學模擬工作應盡量通過簡潔的過程和參數來擬合復雜的地質過程。
相關工作得到“巖漿-熱液成礦系統”高等學校學科引智基地項目和“地大百人”計劃的資助。（編輯 龐偉紅 審稿 陳華文）
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