地大新聞網(wǎng)訊（通訊員吳超）近日，我校資源學院和地質(zhì)過程與礦產(chǎn)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(fā)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(guān)成果發(fā)表在國際重要學術(shù)期刊《自然·通訊》。

巖漿房長期以來被認為是地殼中大規(guī)模巖漿熔體的儲庫，而層狀巖體則是巖漿房冷卻凝固產(chǎn)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(fā)現(xiàn)深部巖漿儲庫并非由巖漿熔體所主導，而主要表現(xiàn)為一個貫穿地殼的大規(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，對巖漿房形成機理的認知變化，導致需要調(diào)整對于相關(guān)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(guī)模最大的層狀巖體，上部含多個磁鐵礦層，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)磁鐵礦層的形成機制及成分演化規(guī)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(fā)，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(shù)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(fā)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(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力學過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(guī)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(shù)來擬合復雜的地質(zhì)過程。

相關(guān)工作得到“巖漿-熱液成礦系統(tǒng)”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）