孫 策 ，彭惠娟**，熊富浩，侯 林

（1成都理工大學(xué)構(gòu)造成礦成藏重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都 6 10059；2中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川成都 6 10081）

磁鐵礦廣泛存在于各類巖石及與巖漿-熱液有關(guān)的礦床中。不同成因的磁鐵礦，其顯微結(jié)構(gòu)和化學(xué)組分特征差異顯著，尤其是微量元素組成特征，是重要的礦物成因標(biāo)志（陳光遠(yuǎn)等,1987）。不同成因磁鐵礦的微量元素組成可以作為反映磁鐵礦形成時(shí)物理化學(xué)條件，如作為熔體/流體的化學(xué)成分、溫度、氧逸度及硫逸度的靈敏指示劑，因此被廣泛應(yīng)用于巖石成因（Dare et al.,2014）和礦床成因研究（Acos‐ta-Góngora et al.,2014）以及礦床勘探預(yù)測(cè)（Dare et al.,2012;2015）。

中國(guó)學(xué)者對(duì)磁鐵礦的研究起步較早，早在20世紀(jì)七八十年代已經(jīng)對(duì)磁鐵礦標(biāo)型特征進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究和總結(jié)（徐國(guó)風(fēng)等,1979），并建立了TiO2-Al2O3-MgO等一系列判別圖解（林師整,1982;陳光遠(yuǎn)等,1987;王順金,1984）。隨著測(cè)試分析技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始進(jìn)行磁鐵礦顯微結(jié)構(gòu)研究和原位成分分析(Nadoll et al.,2011)，例如磁鐵礦顆粒的內(nèi)部顯微包裹體和生長(zhǎng)環(huán)帶研究（Nold et al.,2013;Dare et al.,2014）。尤其是21世紀(jì)以來(lái)，飛速發(fā)展的原位微區(qū)分析（如掃描電子顯微鏡、高精度電子探針EMPA、激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜LAICP-MS等）憑借較小的分析束斑直徑、低檢測(cè)限等特點(diǎn)在礦物學(xué)研究方面顯示出了獨(dú)特的優(yōu)越性，極大地促進(jìn)了礦物學(xué)結(jié)構(gòu)和成分的微觀尺度研究，也在國(guó)內(nèi)外掀起了磁鐵礦元素地球化學(xué)特征方面新一輪的研究熱潮。同時(shí)，基于對(duì)磁鐵礦微量元素的大量深入研究，相繼出現(xiàn)具有一定實(shí)用性的微量元素含量比值、判別圖解和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法（如主成分和因子分析），來(lái)區(qū)分不同成因的礦床（Singoyi et al.,2006;Dupuis et al.,2011;Nadoll et al.,2012）。其中，較有影響力的是Dupuis（2011）提出的不同成因類型礦床磁鐵礦成分判別圖解，利用（Ca+Al+Mn）-（Ti+V）或Ni/（Cr+Mn）-（Ti+V）磁鐵礦成因判別圖解區(qū)分矽卡巖型、斑巖型、鐵氧化物銅金（IOCG）型、條帶狀鐵建造（BIF）型、基努納（Kiruna）型和釩鈦磁鐵礦（Fe-Ti-V）型等含磁鐵的不同成礦系統(tǒng)。同時(shí)磁鐵礦微量元素可以指示重要的物理化學(xué)條件（例如Ti可指示溫度，V可指示氧逸度，也可以示蹤成礦過(guò)程或者熱液演化過(guò)程（Hu et al.,2014））。由此可見(jiàn)，對(duì)磁鐵礦原位元素地球化學(xué)特征的精細(xì)刻畫，在其礦床成因研究中起到非常重要的作用。

萬(wàn)象—呵叻中新生代盆地位于老撾南部的萬(wàn)象—昆嵩地塊，是老撾重要的構(gòu)造單元之一，其內(nèi)分布有許多大型、中型的鐵礦、鋁土礦和鉀鹽等礦床，但由于勘查程度較低，缺乏詳細(xì)的資料總結(jié)和野外數(shù)據(jù)，被外界了解甚少（成功等,2008;盧映祥等,2009;賈潤(rùn)幸等,2014）。帕萊通鐵礦床是老撾萬(wàn)象—呵叻中新生代盆地中鐵礦床的典型代表，但前人對(duì)該礦床的研究程度較淺，僅開(kāi)展了礦區(qū)地層、構(gòu)造、巖漿巖、礦石類型及品位方面的基礎(chǔ)性研究（李連廷,2010;2014;朱華平等,2012;2013a;2013b;劉書生等,2014）。由于缺乏對(duì)主要礦石礦物——磁鐵礦的精細(xì)研究，制約了對(duì)磁鐵礦的物質(zhì)來(lái)源和形成礦物時(shí)的物理化學(xué)條件等方面的探討，致使在磁鐵礦成因類型和礦床成礦模式存在較大的爭(zhēng)議。如李連廷（2014）認(rèn)為帕萊通鐵礦為風(fēng)化殘積型，依據(jù)富鐵玄武巖經(jīng)分化淋濾，將鐵質(zhì)殘留下來(lái)；而朱華平等（2013a;2013b）認(rèn)為該礦床東西礦段成礦類型略有不同，帕萊通礦區(qū)西礦段為“火山熔巖型”鐵礦，鐵礦以鐵質(zhì)熔巖噴溢形成。本文以老撾帕萊通鐵礦西礦段作為研究對(duì)象，重點(diǎn)對(duì)該礦段的豆?fàn)?、塊狀磁鐵礦樣品進(jìn)行詳細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)查和室內(nèi)鑒定，并對(duì)塊狀磁鐵礦采用高精度電子探針（EPMA）和激光剝蝕等離子質(zhì)譜（LA-ICP-MS）等原位微區(qū)分析方法對(duì)其主、微量元素組分特征進(jìn)行較為系統(tǒng)的研究，以探究磁鐵礦的地球化學(xué)特征及其對(duì)礦床成因的指示意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

老撾位于特提斯成礦域，隸屬于印支陸塊區(qū)，是東南亞中南半島成礦帶的重要組成部分（圖1a）。老撾地質(zhì)背景復(fù)雜，其主要構(gòu)造單元可與鄰區(qū)的中國(guó)云南、越南、柬埔寨、泰國(guó)等的構(gòu)造單元相互連接和延伸（莫宣學(xué)等,2007）。由于該區(qū)域處于特提斯構(gòu)造域東段與西太平洋構(gòu)造域挾持地帶，地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)和巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，具有特提斯-喜瑪拉雅成礦帶與環(huán)太平洋成礦帶的雙重成礦特征（盧映祥等,2009;陳永清,2010）。

帕萊通鐵礦床位于老撾南部，萬(wàn)象—昆嵩地塊中南部（圖1b）。萬(wàn)象—昆嵩地塊主要包括老撾南部和越南中部地區(qū)，其西南以奠邊府—黎府—斯雷博河縫合帶為界，北東以色潘—三岐縫合帶為界，東臨南海盆地（李興振等,2004a;2014b;施美鳳等,2011）。萬(wàn)象—昆嵩地塊巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，中生代以前主要以發(fā)育花崗質(zhì)侵入巖為主，而在老撾南部、柬埔寨東北部和安溪裂谷及波羅芬高原以大量中生代（三疊紀(jì)后）中基性巖漿噴發(fā)為主，印支期以發(fā)育“雙峰式”巖漿活動(dòng)為特點(diǎn)（朱華平等,2013a;2013b），新生代發(fā)育大面積裂隙式溢流玄武巖，構(gòu)成區(qū)域上的“波羅芬”玄武巖省，可與印支期東南部和中國(guó)東南部新生代玄武巖對(duì)比研究（Le Van De.,1994）。萬(wàn)象—昆嵩地塊可進(jìn)一步劃分為萬(wàn)象—呵叻中新生代盆地、公河褶皺帶和昆嵩地塊3個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元。呵叻盆地是一個(gè)跨單元的中生代上疊盆地，西部疊置在墨江—黎府—羅文真火山弧和哀牢山—斯雷博河結(jié)合帶或晚古生代褶皺帶上，東部重疊在桑河構(gòu)造帶及其以北的長(zhǎng)山褶皺帶上，其沉積演化與思茅—彭世洛中生代盆地幾近相似。帕萊通鐵礦區(qū)處于萬(wàn)象—呵叻中新生代盆地與公河褶皺帶盆山轉(zhuǎn)換區(qū)域之間。區(qū)內(nèi)地層發(fā)育齊全、巖漿活動(dòng)頻繁。其中，元古界—晚古生界為一套碳酸鹽巖夾中基性火山巖為主陸源碎屑沉積，已發(fā)生中淺變質(zhì)。泥盆紀(jì)—中三疊世以海相碳酸鹽巖沉積、海相陸源碎屑沉積為主，總體反映出次穩(wěn)定-穩(wěn)定沉積特征；中三疊世之后，微陸塊結(jié)束了以海相沉積為主的歷史，進(jìn)入了陸內(nèi)演化階段。晚三疊系—白堊系為一套以湖泊沉積為主的河湖相含煤陸源碎屑沉積，均零星分布于斷陷盆地中。帕萊通地區(qū)三疊紀(jì)玄武巖主要為鈣堿性拉斑系列巖石，起源于較淺地幔源區(qū)的高程度部分熔融，與島弧系列玄武巖類似，具有類似于E-MORB的地化特征（劉書生等,2014）。同時(shí)，三疊紀(jì)玄武巖也具有俯沖印記，反映其形成背景與俯沖增生造山帶有關(guān)，這可能是受控于三岐—硯港洋等印支板塊內(nèi)隸屬于古特提斯構(gòu)造域東段的分支洋盆或弧后洋盆相繼閉合的影響（王宏等,2015）。新生代玄武巖地球化學(xué)具有典型的OIB特征，表明形成環(huán)境為非俯沖環(huán)境，類似與中國(guó)南海地區(qū)新生代板內(nèi)海相玄武巖，靠近富集地幔源（OIB板內(nèi)玄武巖），與板內(nèi)熱點(diǎn)相關(guān)，可能反映了海南島地幔柱活動(dòng)（Hoang et al.,2018;Yan et al.,2018）。帕萊通礦區(qū)未見(jiàn)其余地層出露，區(qū)域未見(jiàn)富含鐵質(zhì)的地層提供物質(zhì)來(lái)源，因此，推斷巖漿-火山活動(dòng)為該區(qū)域的鐵質(zhì)來(lái)源及成礦作用提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地質(zhì)特征

老撾帕萊通鐵礦區(qū)地處老撾南部的占巴色省帕同鵬縣帕萊通村一帶，中心地理坐標(biāo)為東經(jīng)106°07′02″，北緯 14°43′04″，面積近200 km2。目前礦區(qū)正在開(kāi)展勘探工作，預(yù)測(cè)鐵礦石資源量大于1.5億噸，屬大型鐵礦床（朱華平等,2013a;2013b）。

帕萊通鐵礦區(qū)出露地層較為簡(jiǎn)單，以發(fā)育三疊系中-上統(tǒng)的“雙峰式”火山巖和新生代“波羅芬式”玄武巖為主（圖2）。

圖1 印支地塊大地構(gòu)造單元?jiǎng)澐趾?jiǎn)圖（a）和大地構(gòu)造位置圖（b）（據(jù)Metcalfe.,1999;Lepverier et al.,2004;2008）1—二級(jí)構(gòu)造界線及推測(cè)界限；2—三級(jí)構(gòu)造界線；3—四級(jí)構(gòu)造界線；4—蛇綠巖帶；5—走滑斷裂；6—斷裂；7—國(guó)界線；8—新生代火山巖RRF—紅河斷裂；DBPF—奠邊府?dāng)嗔眩籗CF—大江斷裂；SDF—達(dá)江斷裂；MPF—梅平斷裂；Ⅲ-1—景洪-素可泰火山??；Ⅲ-2-1—思茅-彭世洛中新生代盆地；Ⅲ-2-2—墨江-黎府火山弧帶；Ⅲ-3-1—萬(wàn)象-呵叻中新生代盆地；Ⅲ-3-2—公河褶皺帶；Ⅲ-3-3—昆嵩地塊；Ⅲ-4-1—南長(zhǎng)山褶皺帶；Ⅲ-4-2—北長(zhǎng)山褶皺帶；①—難河-程逸縫合帶；②—奠邊府-黎府縫合帶；③—色潘-三岐縫合帶Fig.1 Geological map showing the division of geotectonic units in the Indosinian block(a)and geotectonic location diagram(b)(after Metcalfe.,1999;Lepverier et al.,2004;2008)1—Secondary structural boundary and inferred boundary;2—Tertiary structural boundary;3—Quaternary tectonic boundary;4—Ophiolite belt;5—Strike-slip fracture;6—Fracture;7—National boundaries;8—Cenozoic volcanic rocks RRF— H onghe fault;DBPF—Dian Bien Phu fault;SCF—Dajiang fault;SDF—Dajiang fault;MPF— M eiping fault;Ⅲ-1—Jinghong-Sukhothaivolcanic arc;Ⅲ-2-1—Simao-phitsanulok Meso-cenozoic basins;Ⅲ-2-2—Sumie-lifu volcanic arc belt;Ⅲ-3-1—Vien‐tiane-korat Meso-cenozoic basins;Ⅲ-3-2—Gonghefold belt;Ⅲ-3-3—Kontum massif;Ⅲ-4-1—South of Trungson fold belt;Ⅲ-4-2—North of Trungson fold belt;①—NanRiver-uttaradit suture belt;②—Dianbienfu-lifu suture belt;③—Sepan-Tam K?suture belt

圖2 帕萊通鐵礦地質(zhì)圖（據(jù)朱華平等,2013a;2013b改）1—?dú)饪谞钚鋷r；2—致密塊狀玄武巖；3—流紋巖；4—赤鐵礦礦體；5—磁鐵礦礦體；6—地質(zhì)界線；7—鐵礦體編號(hào)；8—鉆孔及編號(hào)；9—村莊Fig.2 Geological map of the PhLayThong iron ore deposit(modified after Zhu et al,2013a;2013b)1—Stomatal basalt;2—Dense block basalt;3—Rhyolite;4—Hematite orebody;5—Magnetite orebody;6—Geological boundary;7—Iron orebody serial number;8—Drill hole and its serial number;9—Village

三疊系中-上統(tǒng)“雙峰式”火山巖為中-晚三疊紀(jì)構(gòu)造巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。其中，酸性火山巖以流紋巖、流紋質(zhì)火山碎屑巖為主，在礦區(qū)東西段均有零星分布，大部被粗粒玄武巖層覆蓋，僅少部地表形成丘狀地形突起或者由于河流沖刷出露，最大面積約2 km2，厚度大于150 m（李連廷,2014），形成時(shí)代為229 Ma(劉書生等,2014)。流紋質(zhì)火山碎屑巖已風(fēng)化為灰白色、白色，半自形結(jié)構(gòu)，斑狀構(gòu)造，斑晶主要有石英和正長(zhǎng)石，粒徑較小，一般約1 mm，斑晶含量可達(dá)25%。流紋巖新鮮面呈紫紅色，結(jié)構(gòu)較自形，斑狀構(gòu)造，斑晶結(jié)晶形態(tài)較好，石英呈粒狀，偶爾可見(jiàn)六邊形斷面，正長(zhǎng)石常呈板狀和粒狀；此外，流紋巖氣孔較為發(fā)育、流紋構(gòu)造明顯，拉長(zhǎng)的氣孔呈細(xì)線狀定向排列。同期噴發(fā)的基性火山巖為致密塊狀的輝石玄武巖、鐵質(zhì)玄武巖，且柱狀節(jié)理發(fā)育、并夾有火山彈，主要出露于礦區(qū)的東部，普遍分布厚層狀赤鐵礦，覆蓋于流紋巖之上。致密塊狀玄武巖常呈灰綠色-黑綠色，斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)呈間粒結(jié)構(gòu)。斑晶主要為輝石，多呈半自形短柱狀，粒徑一般約0.4～0.5 mm；斜長(zhǎng)石斑晶偶見(jiàn)，具環(huán)帶構(gòu)造，約0.3 mm?；|(zhì)由斜長(zhǎng)石微晶、單斜輝石和鐵質(zhì)組成。另外，經(jīng)鉆孔揭露在流紋巖的上部，或玄武巖噴發(fā)間斷（旋回）之間，有一層黏土（巖）產(chǎn)出，地表未見(jiàn)出露，巖層厚度平均11.61 m（李連廷,2014）。黏土層為灰白色、紅色至淺黃色黏土，局部頂部發(fā)育0.6 m左右厚度的黑色碳質(zhì)黏土，含少量植物的根、莖碎屑（朱華平等,2013a;2013b）。

新生代發(fā)育“波羅芬式”玄武巖，主要出露于礦區(qū)的西部（圖2）；以富含鐵質(zhì)的氣孔狀、杏仁狀橄欖、輝石玄武巖為主；氣孔狀玄武巖厚度為8.7～19.5 m，平均厚度13.3 m，且具有北厚南薄的特征；氣孔直徑在0.5～1.5 cm之間，呈圓形密集分布，孔徑從地表向下由大逐漸變小，無(wú)明顯拉長(zhǎng)變形特征（圖3a、b）。該區(qū)“波羅芬式”玄武巖柱狀節(jié)理發(fā)育，形態(tài)完好，呈直立狀，局部略微傾斜，柱面直徑25～48 cm（圖3c）。該玄武巖具有典型的斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶自形，以基性斜長(zhǎng)石為主，其次為橄欖石和少量輝石，基質(zhì)具有間粒結(jié)構(gòu)（圖3d）。

由于植被覆蓋嚴(yán)重，新生代火山巖與三疊紀(jì)火山巖界線不清，接觸關(guān)系不詳。礦區(qū)地層產(chǎn)狀平緩，未發(fā)現(xiàn)明顯構(gòu)造破碎帶和變形作用；鐵礦體及鉆孔中也未見(jiàn)構(gòu)造錯(cuò)動(dòng)和改造破碎現(xiàn)象，表明礦區(qū)構(gòu)造不發(fā)育。但發(fā)現(xiàn)有玄武巖溢流口大致呈線狀分布。礦區(qū)未見(jiàn)侵入巖體發(fā)育。

2.2 礦體、礦石特征

帕萊通礦區(qū)鐵礦體呈層狀直接裸露于地表，分布面積廣，目前已圈定礦體約11條，可分為東、西2礦段（圖4a、b）。西部礦體以發(fā)育豆?fàn)?、塊狀磁鐵礦型富鐵礦體為主（圖5a、b）；東部以角礫狀赤鐵礦型貧鐵礦體為主（圖5c、d），其間夾有少量豆?fàn)?、塊狀富鐵礦石。

圖3 帕萊通鐵礦床新生代“波羅芬式”玄武巖特征a.氣孔狀玄武巖；b.氣孔狀玄武巖含豆?fàn)畲盆F礦；c.玄武巖柱狀節(jié)理；d.橄欖玄武巖，具有斑狀結(jié)構(gòu)（斑晶為橄欖石和少量輝石)。Aug—輝石；Pl—斜長(zhǎng)石；Ol—橄欖石Fig.3 Characteristics of the Cenozoic“Bolovens type”basalt in the PhLayThong iron deposit a.Porosity basalt;b.Porosity basalt containing bean-shaped magnetite;c.Basalt columnar joints;d.Olivinebasalt with porphyritic structure(phenocryst for olivineand asmall amount of pyroxene)Aug—Augite;Pl—Plagioclase;Ol—Olivine

西段礦體以Ⅰ號(hào)鐵礦體為主。鐵礦體呈不規(guī)則形態(tài)發(fā)育，整體略呈東西向?qū)訝钫共?，EW長(zhǎng)約1.03 km，SN寬約324 m，分布面積約0.50 km2；礦體厚一般為0.5～3.0 m，平均為1.94 m。礦體賦存在新生代“波羅芬”玄武巖中，底板圍巖為氣孔狀玄武巖，礦體與玄武巖之間不存在明顯蝕變帶，部分界限為漸變過(guò)渡。礦體中見(jiàn)玄武巖熔渣及流紋巖角礫分布，部分氣孔狀玄武巖包裹大量的豆?fàn)畲盆F礦顆粒。此外，豆?fàn)畲盆F礦礦體（頂部）、豆?fàn)?塊狀磁鐵礦礦體（中部）和氣孔狀玄武巖（下部）構(gòu)成了緊密接觸的三層結(jié)構(gòu)，三層巖石與礦石之間不存在蝕變帶（圖4a、圖5e～h）。該礦體鐵礦石TFe平均品位56.40%。

東部段礦體主要以X號(hào)鐵礦體為主。鐵礦體直接露于地表，鐵礦體呈近南北向面狀展布，EW寬約7 km、SN長(zhǎng)約12 km，礦體厚度一般約1～5 m，最厚可達(dá)10 m。礦體產(chǎn)于三疊系火山巖地層中，底板多為致密塊狀玄武巖，局部地段為流紋巖，且含大量泥質(zhì)夾層。礦體中見(jiàn)大的致密塊狀玄武巖角礫和球狀玄武巖雜亂分布，其中玄武巖角礫大者直徑可達(dá)1.5 m。礦石以角礫狀赤鐵礦為主，也見(jiàn)少量豆粒磁鐵礦石產(chǎn)出。角礫狀赤鐵礦石品位變化較大，一般TFe 20%～45%，TFe平均品位 38.20%（李連廷，2014）。鐵質(zhì)角礫的膠結(jié)物多為粉砂質(zhì)、泥質(zhì)，且破碎強(qiáng)烈。含角礫狀鐵礦石的圍巖多發(fā)育網(wǎng)脈狀蝕變-淋濾帶，其垂直剖面可見(jiàn)頂部為角礫狀鐵礦層、中部為網(wǎng)狀構(gòu)造發(fā)育的蝕變-淋濾層和底部為玄武巖。

圖4 帕萊通鐵礦西部豆?fàn)?塊狀磁鐵礦礦體典型柱狀圖（a）和東部角礫狀赤鐵礦礦體典型柱狀圖（b）（據(jù)李連廷，2014）1—豆?fàn)畲盆F礦礦體；2—塊狀磁鐵礦礦體；3—角礫狀赤鐵礦礦體；4—含玄武巖角礫赤鐵礦礦體；5—?dú)饪谞钚鋷r；6—致密塊狀玄武巖；7—含礫玄武質(zhì)黏土巖Fig.4 The typical histograms of the pea-massive magnetite ore body in the west of the PaLayThong iron mine(a)and the brecciform hematite ore body in the east(b)(modified after Li et al.,2014)1—Lenticular magnetite orebody;2—Block structure magnetite orebody;3—Brecciform hematite orebody;4—Basaltic breccia hematite orebody;5—Stomatal basalt;6—Dense block basalt;7—Gravelly basaltic claystone

帕萊通鐵礦礦石類型為3種，分別為豆?fàn)畲盆F礦石、塊狀磁鐵礦石和角礫狀赤鐵礦石。豆?fàn)畲盆F礦石主要分布于西礦段礦體的上部（圖4a），以球形-橢球形為主，大小約3～5 mm（圖5a），其核部以磁鐵礦為主。在近地表氧化帶中豆?fàn)畲盆F礦大多被氧化為赤鐵礦，且大部分核部成空心狀，表皮有一層銀灰色鐵質(zhì)亮環(huán)，厚約0.1～0.3 mm。塊狀磁鐵礦石位于西礦段礦體的下部（圖4a），以致密構(gòu)造為特征。磁鐵礦含量為50%以上。礦石中磁鐵礦具有細(xì)粒半自形-他形結(jié)構(gòu)，粒徑一般為0.05～1.00 mm，部分磁鐵礦已被氧化為褐色。角礫狀赤鐵礦石主要分布在東礦段礦體的上部（圖4b）。該礦石大小不均勻混雜，角礫表面光滑，角礫磨圓度差，多呈次棱角狀，形態(tài)與核桃仁相似（圖5c、d）。角礫含量50%～70%，多以0.2～1.0 cm為主。角礫表面有一層鐵質(zhì)膜包裹，較光滑。角礫間膠結(jié)物多為泥沙質(zhì)、鐵質(zhì)和凝灰質(zhì)。

圖5 帕萊通鐵礦床礦石特征a.豆?fàn)畲盆F礦礦石；b.塊狀磁鐵礦礦石；c.角礫狀赤鐵礦礦石；d.核桃仁狀赤鐵礦礦石；e.上部豆?fàn)畲盆F礦，下部塊狀磁鐵礦；f.上部塊狀磁鐵礦與下部氣孔狀玄武巖相接觸；g、h.氣孔狀玄武巖與豆?fàn)畲盆F礦接觸關(guān)系截然（g.反射光，h.正交偏光）)Fig.5 Ore characteristics of the PhLayThong iron ore deposit a.Pisolitic magnetiteore;b.Block magnetite ore;c.Brecciform hematiteore;d.Walnut hematiteore;e.Pisolitic magnetite(upper)and block magnetite(lower);f.Theupper block magnetite in contact with thelower stomatal basalt;g、h.Thedistinct contact relationship between stomatal basalt and bean magnetite(g.Reflected light;h.Crossed nicols)

2.3 成礦期次

根據(jù)礦石組構(gòu)、礦物共生關(guān)系及產(chǎn)出等特征，將帕萊通鐵礦床西礦段的成礦作用過(guò)程劃分為巖漿期、巖漿熱液改造期和表生氧化作用期3個(gè)成礦期（圖6）。

巖漿期，礦物組合主要為橄欖石、輝石、斜長(zhǎng)石、磁鐵礦及少量黑云母和角閃石等。磁鐵礦呈半自形-他形結(jié)構(gòu)充填于橄欖石、輝石、斜長(zhǎng)石等早期巖漿結(jié)晶礦物所構(gòu)成的玄武巖格架中。局部磁鐵礦呈塊狀構(gòu)造。輝石多呈半自形粒狀，斜長(zhǎng)石多呈板狀發(fā)育。

巖漿熱液期，礦物組合主要為磁鐵礦、赤鐵礦、綠簾石、綠泥石及少量石英、黃鐵礦等。在磁鐵礦形成后，沿晶格間隙或磁鐵礦顆粒間隙交代發(fā)育赤鐵礦，在成礦階段晚期發(fā)育的黃鐵礦亦交代產(chǎn)出。此外，圍巖中橄欖石、輝石、斜長(zhǎng)石、角閃石、黑云母等礦物被綠簾石、綠泥石、石英等礦物交代。

表生氧化作用期，早期形成的磁鐵礦、赤鐵礦、黃鐵礦等礦物氧化形成褐鐵礦。

2.4 磁鐵礦顯微結(jié)構(gòu)特征

在詳細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)查工作的基礎(chǔ)之上，本次研究采集了鐵礦區(qū)內(nèi)礦體露頭及鉆井中具有代表性的豆?fàn)?、塊狀鐵礦石。經(jīng)室內(nèi)對(duì)樣品觀察鑒定，發(fā)現(xiàn)豆?fàn)铊F礦石具有豆?fàn)顦?gòu)造，粒徑在0.1～5.0 mm，多呈同心圈層狀，少數(shù)呈復(fù)合狀。部分豆?fàn)铊F礦石核部呈空心狀，少數(shù)核部殘留新鮮赤鐵礦，呈膠狀集合體，反射光下常呈淡黃色；大部分赤鐵礦延邊緣轉(zhuǎn)變?yōu)楹骤F礦（大于90%），呈同心圈層狀，或沿礦石顆粒間隙被褐鐵礦交代發(fā)育呈皮鞘狀（圖7a、b）。

塊狀磁鐵礦礦石圍巖主要為新生代“波羅芬”玄武巖，大多數(shù)塊狀磁鐵礦礦石較為新鮮，磁鐵礦呈中-細(xì)粒狀，邊緣被褐鐵礦蝕變?yōu)槠で薁睿▓D7c、d）。礦石中見(jiàn)少量他形石英顆粒出現(xiàn)。此外，與塊狀磁鐵礦石相接觸的玄武巖中，發(fā)育大量細(xì)粒磁鐵礦。磁鐵礦呈半自形-他形晶充填于賦礦圍巖斜長(zhǎng)石格架中，呈灰色，顆粒邊緣為微棕黃色，粒徑0.1～0.3 mm（圖7e、f）。部分磁鐵礦沿顆粒邊緣或晶格裂縫邊緣被交代形成赤鐵礦。

3 樣品采集與測(cè)試方法

圖6 帕萊通鐵礦床西礦段成礦階段及礦物生成順序圖Fig.6 Metallogenic stages and mineral-forming sequence of west ore block of the PaLayThong iron deposit

圖7 帕萊通鐵礦床磁鐵礦顯微特征照片a、b、d.豆?fàn)畲盆F礦,有的核呈空心狀，表皮為一層鐵質(zhì)亮環(huán)，大部分已氧化為赤鐵礦；c.新鮮的磁鐵礦；e、f.充填在玄武巖斜長(zhǎng)石格架間的磁鐵礦和少量已氧化的赤鐵礦（f.為反射光；e.為正交偏光）。Mag—磁鐵礦；Hem—赤鐵礦；Lim—褐鐵礦；Py—輝石；Pl—斜長(zhǎng)石；Ol—橄欖石Fig.7 Microphotograph of magnetite characteristicsin the PaLayThong iron ore deposit a,b,d.Pisolitic magnetite,someof thenucleiarehollow,theskin isa layer of iron bright ring,most of thehematitehasbeen oxidized;c.Fresh magnetite;e,f.Magnetiteand asmall amount of oxidized hematitebetween plagioclaseframes(f.Reflected light;e.Crossed nicols)Mag—Magnetite;Hem—Hematite;Lim—Limonite;Py—Pyroxene;Pl—Plagioclase;Ol—Olivine

本次研究選取了西礦段Ⅰ號(hào)鐵礦體中的塊狀磁鐵礦礦石中較為新鮮的磁鐵礦作為主要測(cè)試對(duì)象開(kāi)展地球化學(xué)特征研究。由于西礦段豆?fàn)畲盆F礦石大多數(shù)被氧化，很難找到新鮮的磁鐵礦，所以在不影響測(cè)試結(jié)果的情況下選用豆?fàn)畲盆F礦進(jìn)行了拉曼分析，塊狀磁鐵礦進(jìn)行電子探針和微量元素激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜(LA-ICP-MS)分析測(cè)試。

激光拉曼光譜測(cè)試工作在成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院激光拉曼光譜實(shí)驗(yàn)室完成。激光拉曼儀器為L(zhǎng)abRAM HR Evolution激光共聚焦顯微拉曼光譜儀，光源為氬離子激發(fā)器，波長(zhǎng)為532 nm，激光功率為10 nW。數(shù)據(jù)處理采用LabSpec6專業(yè)拉曼軟件完成。

電子探針成分分析(EPMA)工作在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心電子探針實(shí)驗(yàn)室完成。測(cè)試儀器為日本JOEL-JXA-823V，工作條件為：加速電壓為15 kV；電流為20 nA；束斑直徑為5μm。標(biāo)樣采用天然礦物或合成金屬國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，分析誤差小于 0.01%，其檢測(cè)元素有 Si、Ti、Al、Fe、Mn、Mg、Cr和Ni等元素。

磁鐵礦微量元素激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜(LA-ICP-MS)分析在西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，使用德國(guó)Coherent公司制造的Geo‐Las Pro激光剝蝕系統(tǒng)，ICP-MS為Agilent 7700x電感耦合等離子體質(zhì)譜儀。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采用氦氣（He）作為載氣，氦氣攜帶樣品氣溶膠通過(guò)一個(gè)T型三通接頭與作為補(bǔ)償氣以調(diào)節(jié)靈敏度的氬氣（Ar）混合后進(jìn)去ICP-MS中。每個(gè)采集周期包括大約10 s的空白時(shí)間和40 s的樣品信號(hào)。激光波長(zhǎng)213 nm、束斑 40 μm、脈沖頻率10 Hz、能量0.176 mJ、密度23～15 J/cm2。激光剝蝕測(cè)試數(shù)據(jù)采用內(nèi)標(biāo)和外標(biāo)相結(jié)合的方法，內(nèi)標(biāo)選擇鐵（Fe）元素，外標(biāo)使用NIST-610玻璃。對(duì)于測(cè)試數(shù)據(jù)的離線處理（包括對(duì)樣品和空白信號(hào)的選擇、儀器靈敏度漂移校正、元素含量計(jì)算）采用軟件Glitter 4.4完成。

圖8 帕萊通鐵礦西礦段豆?fàn)铊F礦石核部（a）和邊部激光拉曼光譜（b）Hem—赤鐵礦；Goe—針鐵礦；Mag—磁鐵礦Fig.8 Laser Raman spectra of the core part(a)and edge(b)of pea-shaped iron ore in the west section of PaLayThong iron mine Hem—Hematite;Goe—Goethite;Mag—Magnetite

4 分析測(cè)試結(jié)果

在光學(xué)顯微鏡下，豆?fàn)铊F礦石樣品中普遍存在2種色調(diào)不同的鐵氧化物。其中，在反光鏡下反光率較高的，呈鐵灰色的鐵氧化物發(fā)育于環(huán)帶內(nèi)部（圖8a），同時(shí)具有赤鐵礦和磁鐵礦的特征峰值（1315 cm-1對(duì)應(yīng)赤鐵礦拉曼特征峰，664 cm-1為磁鐵礦拉曼特征峰）。同時(shí)，在鐵灰色的鐵氧化物周圍普遍存在反射率較低的，深灰色鐵氧化物（圖8b），其拉曼圖譜除了具有赤鐵礦和磁鐵礦的特征峰值外，還顯示了明顯的褐鐵礦峰值（390 cm-1）。拉曼分析結(jié)果表明，豆?fàn)畲盆F礦在形成以后經(jīng)歷了明顯的氧化作用，核部大部分已轉(zhuǎn)變?yōu)槌噼F礦，而邊緣已部分氧化成褐鐵礦。

塊狀磁鐵礦的EPMA主量元素分析結(jié)果列于表1及主要氧化物比值圖解示于圖10a～d。老撾帕萊通鐵礦床磁鐵礦w（FeO）為86.33%～91.26%，平均含量為89.68%，變化范圍較大；除FeO以外，磁鐵礦富含Al2O3和Cr2O3元素。其中，w（Al2O3）變化范圍較大，范圍在3.35%～0.08%之間，平均值為0.48%；而w（Cr2O3）范圍較為集中，變化在0.19%～0.03%之間，平均值為0.1%。同時(shí)，磁鐵礦樣品中其他元素含量則相對(duì)降低，如w（SiO2）為0.05%～0.32%，平均值為 0.14%、w（MgO）為 0～0.03%，平均含量為0.01%，w(TiO2)為0～0.05%。此外，w(NiO)、w(MnO)及其他主量元素含量很低，大多處于檢測(cè)線以下。

磁鐵礦的LA-ICP-MS微量元素分析結(jié)果列于表2及示于圖11a～h。由于LA-ICP-MS測(cè)試技術(shù)以其檢測(cè)限低、空間分辨率超強(qiáng)、抗干擾能力等優(yōu)勢(shì)，因此部分元素含量與電子探針測(cè)試結(jié)果不同（Kog‐lin et al.,2010）。根據(jù)LA-ICP-MS分析結(jié)果，磁鐵礦樣品中含有高含量的Al（4576×10-6～1845×10-6，平均為 3456×10-6）、Ti（2330×10-6～1160×10-6，平均為1586×10-6）、V（1334×10-6～967×10-6，平均為 1114×10-6）；較高含量的 Mn（384×10-6～273×10-6，平均為331×10-6）、Zn（404×10-6～181×10-6，平均為 225×10-6）、Cr（107×10-6～8×10-6，平均為38×10-6）、Ni（99×10-6～82×10-6，平均為92×10-6）；而其他元素含量則相對(duì)較低，如 Mg（17.22×10-6～68.90×10-6，平均為33.75×10-6）、Co（31.38×10-6～36.35×10-6，平 均 為33.38×10-6）、Ga（27.63×10-6～35.44×10-6，平 均為31.13×10-6）、Cu（6.28×10-6～12.53×10-6，平 均 為7.92×10-6）、Sn（3.47×10-6～10.00×10-6，平 均 為6.78×10-6）、Pb（2.68×10-6～4.85×10-6，平 均 為3.48×10-6）、Ge（0～2.96×10-6，平均為 1.48×10-6）等。其余微量元素全部低于檢出限或者在檢出限附近。

圖9 帕萊通鐵礦床磁鐵礦微量元素對(duì)大陸地殼平均值標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖（底圖據(jù)Dare et al.,2014修改，大陸地殼平均值引自Rudnick et al.,2003)Fig.9 Multi-element variation diagrams of magnetite from the PhLayThong iron deposit（base map after Dare et al.,2014;values of bulk continental crust after Rudnick et al.,2003)

表1 帕萊通鐵礦床磁鐵礦電子探針測(cè)試成分特征表Table 1 Electron microprobe analyses of magnetite from the PhLayThong deposit

表2 帕萊通鐵礦床磁鐵礦LA-ICP-MS微量元素測(cè)試成分特征（w(B)/10-6）Table 2 In situ LA-ICP-MStraceelement data of magnetite from the PhLayThong iron deposit（w(B)/10-6）

圖9中從左至右各元素在磁鐵礦中的相容性逐漸增大，即這些元素進(jìn)入磁鐵礦晶格的能力逐漸增強(qiáng)。與典型巖漿礦床和熱液礦床磁鐵礦微量元素對(duì)比，帕萊通磁鐵礦的微量元素總體富集V、Ti、Cr、Co、Ni及Ga等相容元素，虧損Sr、Ba、Al及Mg等不相容元素。

5 討 論

5.1 磁鐵礦微量元素組分特征

帕萊通鐵礦床中主量元素協(xié)變圖（圖10a、b）表明，帕萊通鐵礦床磁鐵礦中的w(FeO)與w(SiO2)、w(Al2O3)呈輕微負(fù)相關(guān)性關(guān)系，指示了Si4+及Al3+主要以類質(zhì)同象替換形式替換Fe3+進(jìn)入磁鐵礦晶格，而不是以硅酸鹽礦物顯微包裹體的形式存在于磁鐵礦中（Nadoll et al.,2012），也表明磁鐵礦中的w(SiO2)、w(Al2O3)越多，越不利于Fe的富集，相對(duì)基性的環(huán)境更加有利于磁鐵礦的形成（張志欣等,2011）。

圖10 帕萊通鐵礦床磁鐵礦中氧化物相關(guān)圖解Fig.10 Correlation diagram of oxides in magnetite from the PhLayThong iron deposit

圖11帕萊通鐵礦床磁鐵礦Ni-Co(a)、Ti-Mg(b)、Cu-Zn（c）、V-Ti（d）、Ti-Al(e)、Al-Ga(f)、Mg-Mn（g）及Ga-V（h）關(guān)系圖解Fig.11 Relationship diagrams of Ni-Co(a),Ti-Mg(b),Cu-Zn(c),V-Ti(d),Ti-Al(e),Al-Ga(f),Mg-Mn(g)and Ga-V(h)in the PhLayThong magnetite iron deposit

從微量元素方面上看（圖11a～h），帕萊通鐵礦床中磁鐵礦微量元素富集V、Ti、Cr、Co、Ni及Ga等相容元素，虧損Sr、Ba、Al及Mg等不相容元素，具有典型的巖漿成因特征，因?yàn)椋琕、Ti等元素在巖漿中含量較高且原子半徑和電價(jià)與鐵相近，在磁鐵礦結(jié)晶過(guò)程中容易以類質(zhì)同象替換形式進(jìn)入磁鐵礦晶格，具有較高的分配系數(shù)（Dupuis et al.,2011）；而Sr、Ba、Al、Mg等元素與鐵的原子半徑和電價(jià)明顯不同，在磁鐵礦結(jié)晶過(guò)程中表現(xiàn)為不相容特征，因而不易進(jìn)入巖漿磁鐵礦晶格中，導(dǎo)致其含量較低。黃珂等（2017）對(duì)不同礦化類型中的磁鐵礦微量元素特征總結(jié)后指出，巖漿和熱液磁鐵礦在微量元素含量上具有較大的差異，如巖漿磁鐵礦中w(Mg)的上限值為 100×10-6～1000×10-6，而熱液磁鐵礦可達(dá)或超過(guò)1%；帕萊通西礦段磁鐵礦w(Mg)為64.19×10-6～17×10-6，均小于 100×10-6，具有巖漿磁鐵礦的特征。胡浩等（2014）在對(duì)程潮鐵礦床磁鐵礦研究發(fā)現(xiàn)w(Si)在熱液磁鐵礦中分配系數(shù)遠(yuǎn)大于巖漿磁鐵礦。盡管缺乏實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)的研究數(shù)據(jù)，但考慮到熱液磁鐵礦和巖漿磁鐵礦中微量元素明顯差異及Si、Sr、Ba等不相容元素在熱液磁鐵礦中顯著富集，所以認(rèn)為多數(shù)微量元素在磁鐵礦-熱液體系中與磁鐵礦-熔體體系中的行為（分配系數(shù)）明顯不同；Si、Ba、Sr等不相容元素在熱液磁鐵礦中的分配系數(shù)（磁鐵礦/流體）可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于它們?cè)趲r漿磁鐵礦中的分配系數(shù)，即熱液磁鐵礦中更富集Si、Ba、Sr等不相容元素，而巖漿磁鐵礦中w（SiO2）普遍低。大量的數(shù)據(jù)也證實(shí)了巖漿巖及巖漿礦床中的磁鐵礦具有較低的 w（SiO2）（普遍＜0.1%;Dare et al.,2012;Zhao et al.,2015;胡浩等,2014），而熱液礦床中普遍含較高的 w（SiO2）（可高達(dá) 5.4%；Shiga,1988;Shimazaki,1998）。帕萊通鐵礦床中磁鐵礦的w（SiO2）變化在0.32%～0.05%之間，平均為0.14%，比典型巖漿成因磁鐵礦特征含量略高，顯示了熱液成因磁鐵礦的特征。

Nadoll等（2014）通過(guò)對(duì)世界范圍內(nèi)的不同地質(zhì)環(huán)境中的1415組磁鐵礦主微量數(shù)據(jù)分析總結(jié)，發(fā)現(xiàn)磁鐵礦中微量元素的含量變化范圍很廣，其主要的微量元素Mg、Al、Ti、V、Co、Ni、Zn、Cr、Mn、Ga和Sn可以出現(xiàn)在各種礦化類型的磁鐵礦中（圖12a～h）。這些元素通常存在于可檢測(cè)的水平（10×10-6～1000×10-6），并顯示出系統(tǒng)性變化。該類微量元素定義為磁鐵礦元素（Magnatite elements）。在不同的測(cè)試手段或不同的實(shí)驗(yàn)條件下都可能產(chǎn)生不同的檢出限，而同一元素分析結(jié)果的上限值進(jìn)行排除異常值處理后則不會(huì)受到這一因素的影響，能夠代表分析樣品的固有屬性。多元素雷達(dá)圖可以將多種元素的分析結(jié)果投影集中到一起，簡(jiǎn)潔的展示磁鐵礦元素之間的變化，可以看出，帕萊通磁鐵礦元素地球化學(xué)特征和世界范圍內(nèi)與巖漿有關(guān)的磁鐵礦元素地球化學(xué)特征具有較為明顯的差異。通常巖漿磁鐵礦中具有較高的w(V)和w(Ti)，而熱液磁鐵礦相對(duì)貧 w(Ti)、w(V)，富 w(Mg)、w(Mn)、w(Al)等。帕萊通磁鐵礦具有較高的w(Al)、w(Ti)、w(V)和低的w(Cr)、w(Co)、w(Sn)（圖 12i），與斑巖熱液型磁鐵礦具有一定程度的相似性（圖12f），可能是因?yàn)槌傻V鐵礦漿溢流地表之后遭受巖漿熱液蝕變，致使生成于玄武巖漿中巖漿成因磁鐵礦向熱液磁鐵礦轉(zhuǎn)變。

不同成因磁鐵礦的 w(Ni)、w(Co)、w(Ti)、w(V)等元素含量及Ni/Co、Ti/V比值由于具有標(biāo)型特征意義而被廣泛的作為判別磁鐵礦床成因的標(biāo)志（見(jiàn)圖11a、d;王奎仁,1989;葉慶同,1982）。磁鐵礦中的w（Co）集中變化于31.38×10-6～36.18×10-6之間，平均值為 33.38×10-6；w（Ni）變化于 82.14×10-6～99.11×10-6之間，平均值約為91.89×10-6，與巖漿型鐵礦床中磁鐵礦含量更加接近（陳光遠(yuǎn)等,1987）。磁鐵礦的Ni/Co比值可以反映其成因，火山成因及接觸交代成因磁鐵礦的w（Co）與w（Ni）較高，但Ni/Co比值小于2（王奎仁,1989）。一般認(rèn)為Ni比Co更易于在地殼深部富集，高Ni/Co比值是深源的特征（嚴(yán)炳銓等,1993）。帕萊通鐵礦床磁鐵礦的w（Co）與w（Ni）均較高，Ni/Co比值范圍為2.46～3.11，平均值為2.76，較高的Ni/Co比值反映了其成因與深源物質(zhì)存在關(guān)聯(lián)。帕萊通磁鐵礦的w(Ti)為2330×10-6～1160×10-6，平均為 1586×10-6、w(V)為 1334×10-6～967×10-6，平均為1114×10-6、w(Ga)為 27.63×10-6～35.44×10-6，平均為31.13×10-6，其變化范圍較小，與巖漿成因磁鐵礦含量接近，更多表現(xiàn)出巖漿成因的特點(diǎn)。Ti/V比值也具有判別礦床成因的指示意義。一般認(rèn)為巖漿成因磁鐵礦Ti/V比值往往明顯小于氣液交代成因磁鐵礦。Ti/V比值大于3.5多屬于沉積成因磁鐵礦，Ti/V比值小于3.2通常為火山成因或接觸交代成因磁鐵礦（闞梅英,1984）。而帕萊通磁鐵礦Ti/V比值范圍為1.67～1.09，平均1.42。Ga由于具有較低的分配系數(shù)而較少出現(xiàn)在磁鐵礦中，但巖漿成因的磁鐵礦中w(Ga)較熱液成因的磁鐵礦含量更高（熱液成因，10×10-6～28×10-6;Nadoll,2009），更多表現(xiàn)出了巖漿作用成因的特征。此外，磁鐵礦中w（Sn）變化較小，數(shù)值上顯示形成過(guò)程中受巖漿作用影響偏多（Nadoll,2009）。

圖12 帕萊通鐵礦床磁鐵礦元素雷達(dá)圖（據(jù)Nadoll et al.，2014修改）a.IZB火山巖，巖漿型；b.Climax型Mo型，巖漿型；c.斑巖，巖漿型；d.Ag-Pb-Zn礦床，熱液型；e.BIF型，熱液型；f.斑巖，熱液型；g.矽卡巖，熱液型；h.鎂矽卡巖，熱液型；i.帕萊通鐵礦樣品Fig.12 Radar map of magnetite elements in the PhLayThong iron deposit(modified after Nadoll et al.,2014)a.IZB-igneous type;b.Climax Mo-igneous type;c.Porphyry-igneous type;d.Ag-Pb-Zn-hydrothermal type;e.BIF-Hydrothermal type;f.Porphyry-hydrothermal type;g.Skarn-hydrothermal type;h.Mg-skarn-hydrothermal type;i.Sample data of PhLayThong magnetite

Cr和Ni是區(qū)別巖漿和熱液磁鐵礦的重要元素之一。巖漿成因磁鐵礦具有高Ti、低Ni/Cr值（≤1）特征，而熱液成因磁鐵礦具有低Ti、高Ni/Cr值（≥1）的規(guī)律性變化特征（Dare et al.,2012;2014;2015）。這是因?yàn)樵诠杷猁}巖漿中，Ni、Cr在巖漿熔體中表現(xiàn)為相容性，Ni/Cr比值≤1；在熱液背景下，它們的行為是不耦合的，Ni比Cr具有更高的溶解度，導(dǎo)致磁鐵礦Ni/Cr比值≥1。單從帕萊通鐵礦床磁鐵礦Ni/Cr比值來(lái)看（圖11a～h），磁鐵礦Ni/Cr比值范圍為10.9～0.8，且大部分集中在1～5之間。Dare等(2012)認(rèn)為Ti-Ni/Cr圖解區(qū)分熱液和所有巖漿環(huán)境中的磁鐵礦，并且認(rèn)為Ni/Cr差異性行為是區(qū)分高溫?zé)嵋旱V床和長(zhǎng)英質(zhì)主巖中磁鐵礦的唯一方式。在Ti-Ni/Cr圖解（圖13）中，帕萊通磁鐵礦全部落入熱液成因磁鐵礦區(qū)域內(nèi)，與基律納（Kiruna）型礦床中磁鐵礦相似，具有典型的巖漿熱液特征（黃珂等,2017），暗示著該磁鐵礦床在成礦過(guò)程中，后期隨巖漿大量揮發(fā)分的積累，漸強(qiáng)的巖漿熱液作用使得磁鐵礦微量元素具有了熱液成因特征，總體呈從巖漿成因?qū)傩韵蚓哂袩嵋撼梢驅(qū)傩缘姆较蜓莼?。帕萊通鐵礦床磁鐵礦有較高的w(Al)、w(Mn)和w(Zn)元素含量，尤其高的w(Al)最為明顯，指示晚期礦漿成礦減弱、熱液成礦作用逐漸較強(qiáng)，以致掩蓋了巖漿成礦階段形成的巖漿磁鐵礦原生特征。同時(shí)，鐵礦石中見(jiàn)少量他形石英顆粒；輝石和斜長(zhǎng)石被綠泥石、綠簾石等交代也和這些熱液活動(dòng)有關(guān)。帕萊通鐵礦床磁鐵礦成因也得到了礦床地質(zhì)特征的證據(jù)，例如：塊狀礦石圍巖中發(fā)育氣孔狀構(gòu)造，說(shuō)明了鐵礦體結(jié)晶于富揮發(fā)分的巖漿中。因此，筆者認(rèn)為磁鐵礦的成礦作用自巖漿期開(kāi)始直至熱液活動(dòng)，并且產(chǎn)于玄武巖中的磁鐵礦遭受到較強(qiáng)的巖漿熱液的影響，使其微量元素具有熱液成因特征。

圖13 帕萊通鐵礦床巖漿磁鐵礦與熱液磁鐵礦Ti-Ni/Cr成因判別圖（據(jù)Dare et al.,2014)）Fig.13 Discrimination diagram of Ti-Ni/Cr genesis of mag‐matic magnetite and hydrothermal magnetite in the PhLay‐Thong iron deposit(after Dare et al.,2014)

5.2 磁鐵礦成因探討

帕萊通磁鐵礦床中大部分元素低于電子探針（EPMA）最低檢測(cè)限，故選用LA-ICP-MS數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。在TiO2-Al2O3-MgO圖解（圖14）中，磁鐵礦成因得到了更加清晰直觀的表達(dá)，帕萊通磁鐵礦樣品均落入巖漿巖成因區(qū)域內(nèi)。盡管此圖解中巖漿成因區(qū)域中未對(duì)各類巖漿分別進(jìn)行詳細(xì)分區(qū)界定，明確指示磁鐵礦具體成因，但卻清晰的表征磁鐵礦成分特征具有與巖漿活動(dòng)密切的成因關(guān)系，并具有典型巖漿成因特點(diǎn)。Nadoll等（2014）根據(jù)不同礦化類型中磁鐵礦w（Sn）與w（Ga）的不同，提出了Sn-Ga判別圖解（圖15）中，磁鐵礦樣品數(shù)據(jù)均落入斑巖型（熱液成因）區(qū)域，表明磁鐵礦的形成過(guò)程受巖漿作用的控制，也可能存在熱液的影響作用。在Dupuis等（2011）通過(guò)全球13種不同成因類型/礦化類型建立的磁-赤鐵礦成因分類圖解（圖16）中，帕萊通鐵礦區(qū)磁鐵礦樣品均落入Kiruna型與斑巖型（或玢巖型，prophyry）區(qū)域。以上特征表明帕萊通磁鐵礦主要為巖漿成因，與世界上典型的玢巖型礦床種的巖漿磁鐵礦組成相似，暗示其形成過(guò)程中很可能是2種作用都存在。

圖14 TiO2-Al2O3-MgO磁鐵礦成因判別圖解（修改自陳光遠(yuǎn)等，1987）Ⅰ.沉積變質(zhì)-接觸交代磁鐵礦；Ⅱa.酸性-堿性巖漿磁鐵礦；Ⅱb.超基性-基性-中性巖漿磁鐵礦Fig.14 Genetic discrimination diagram of TiO2-Al2O3-MgO magnetite（modified after Chen et al.,1987）Ⅰ.Sedimentary metamorphic-contact metasomatic magnetite;Ⅱa.Acid-alkalinemagmamagnetite;Ⅱb.Ultrabasic-basicintermediate magmamagnetite

圖15 磁鐵礦微量元素Ga-Sn圖解（據(jù)Nadoll et al.,2014）Fig.15 Ga-Sn diagram of magnetite trace elements(after Nadoll et al.,2014)

5.3 帕萊通鐵礦床成因機(jī)制——氧逸度和溫度約束

圖16 帕萊通磁鐵礦Al+Mn-Ti+V(a)和Ni/(Cr+Mn)-Ti+V(b)成因判別圖（據(jù)Dupuis et al.,2011）Fig.16 Genetic discriminant diagram of Al+Mn-Ti+V(a),Ni/(Cr+Mn)-Ti+V(b)in the PhLayThong magnetite deposit(after Dupuis et al.,2011)

氧逸度對(duì)大多數(shù)微量元素影響程度相同（Nadoll et al.,2015）。對(duì)Cr、V等多價(jià)態(tài)元素影響較大（Klemme et al.,2006）；對(duì)Ca等單一價(jià)態(tài)元素受氧逸度的影響較小。Cr、V等微量元素憑借穩(wěn)定性和價(jià)態(tài)的差異性明顯反映磁鐵礦形成時(shí)的氧化還原條件，有助于研究巖漿分異過(guò)程中的氧逸度的變化。V元素以V3+、V4+和V5+形式存在，不同價(jià)態(tài)的V元素在磁鐵礦中的相容性不同，一般V3+在磁鐵礦結(jié)晶過(guò)程中表現(xiàn)為相容元素，以類質(zhì)同象的形式進(jìn)入磁鐵礦晶格中，V4+、V5+表現(xiàn)為不相容元素（Reguir et al.,2008;Nadoll et al.,2014）。一般富集V元素的磁鐵礦生成于巖漿早期結(jié)晶階段，在早期氧逸度偏低，有利于V元素進(jìn)入磁鐵礦晶格中(Toplis et al.,1995;Bordage et al.,2011)；而貧V元素的磁鐵礦形成于巖漿分異晚期階段，在晚期隨著氧逸度升高，V3+在流體中含量逐漸消失殆盡，鐵可直接形成赤鐵礦，因此，磁鐵礦中w（V）有助于指示成礦過(guò)程中氧逸度變化。而Ti在成礦流體/熔體中只有一個(gè)價(jià)態(tài)，并且有著穩(wěn)定的分配系數(shù)，氧逸度對(duì)磁鐵礦中w（Ti）影響不大(Chung et al.,2015)。因此，在較為還原的條件下，磁鐵礦具有更低的Ti/V比值（＜1）。Cr主要存在2種價(jià)態(tài)，包括4+和3+價(jià)，后者與Fe3+具有相似的離子半徑，主要因?yàn)樵谘趸容^低的環(huán)境下Cr易進(jìn)入磁鐵礦晶格導(dǎo)致w（Cr）增加。Sn4+在相對(duì)高氧逸度的條件下更容易進(jìn)入晶格中置換Fe3+。本次樣品中較低的w（V）、w(Cr)，分別為1334×10-6～967×10-6、8×10-6～107×10-6，和較高的Ti/V比值（1.67～1.09）以及較高的w（Sn），為3.47×10-6～10.0×10-6，指示磁鐵礦生成在較低氧化環(huán)境中。

已有的研究表明，元素在礦物與熔體間的分配系數(shù)主要取決于溫度。Ti、Al的元素含量無(wú)論在巖漿還是熱液中都與溫度有直接正相關(guān)性，（Al+Mn）-（Ti+V）圖解可以用來(lái)判別磁鐵礦的形成溫度（Nadoll et al.,2014）。溫度較高，溶解度較大，反之亦然，如BIF型和脈狀A(yù)g-Pb-Zn礦床磁鐵礦形成溫度低（100～300℃），也具有最少的微量元素（Nadoll et al.,2012;2014）。Ti、V、Al、Mn等強(qiáng)相容性元素受流體溫度的控制，尤其是對(duì)高溫條件下形成的的巖漿磁鐵礦，對(duì)低溫條件下形成的熱液磁鐵礦影響較小(Toplis et al.,1995;Verlaguet et al.,2006)。帕萊通鐵礦磁鐵礦樣品全部投點(diǎn)于300～500℃左右區(qū)域內(nèi)（圖17），指示了該礦床磁鐵礦可能形成于富Al、Ti的高溫流體/熔體。這種富含Ti、Al、V的流體/熔體常常與火山作用有關(guān)(Carew,2004;Bhattacharya et al.,2007)，進(jìn)一步指示了帕萊通鐵礦磁鐵礦的形成與火山作用有關(guān)。

5.4 礦床成因與成礦模式討論

圖17 帕萊通鐵礦床磁鐵礦溫度判別圖（據(jù)Nadoll et al.,2014)Fig.17 Discriminant diagram of formation temperature of magnetite from the PhLayThong iron deposit(after Nadoll et al.,2014)

翟裕生等（1982）總結(jié)了一些巖漿型（或礦漿型）鐵礦的特征：礦體為脈狀、層狀、透鏡狀并受斷裂和接觸帶控制；礦體與圍巖有明顯而截然的界限，礦體邊緣有弧形焊接邊；礦石多為致密塊狀，氣孔狀礦石是礦漿型礦床的重要依據(jù)，主要礦石礦物有磁鐵礦、赤鐵礦、菱鐵礦并伴生硫化物，含有較高的V、Ti、Co、Ni等；礦體中包含有未被蝕變的圍巖角礫，也說(shuō)明成礦流體為比重大而黏稠的礦漿；存在透輝石等高溫伴生礦物也屬于礦漿成礦標(biāo)志。帕萊通鐵礦西礦段磁鐵礦體位于新近系玄武巖的頂部，區(qū)域未見(jiàn)其他富鐵地層出露，因此鐵質(zhì)主要來(lái)源于新近系玄武質(zhì)巖漿。礦石發(fā)育氣孔狀、杏仁狀和豆?fàn)顦?gòu)造，磁鐵礦以中-細(xì)粒、他形-半自形結(jié)構(gòu)，塊狀、豆?fàn)罱Y(jié)構(gòu)為主，賦礦圍巖的礦物組合、蝕變類型相對(duì)比較簡(jiǎn)單，符合礦漿成因的特征。

近年來(lái)，基于瑞典Kiruna型鐵礦和智利Laco式鐵礦的研究提出的富鐵氧化物的成礦物質(zhì)來(lái)源與礦床成因機(jī)制成為熱點(diǎn)課題，主要有富鐵熔體（礦漿）噴溢-充填成因和熱液交代成因2種觀點(diǎn)(袁家錚,1990;Sillitoe et al.,2002;2003）。該類型鐵礦具有礦漿成因的典型地質(zhì)特征，如磁鐵礦呈流動(dòng)狀構(gòu)造、交織結(jié)構(gòu)、礦石中具有氣孔和杏仁構(gòu)造、角礫構(gòu)造及熔渣構(gòu)造等。同時(shí)，巖漿熔離作用也得到了室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步證明(蘇良赫,1984)，在高溫熔融狀態(tài)，鐵礦漿在磷或其他揮發(fā)分參與的情況下，易于從富鐵硅酸鹽巖漿中熔離出來(lái)，從而形成硅酸鹽熔漿和富鐵熔漿。熔離出的富鐵熔漿可伴隨巖漿活動(dòng)噴溢出地表而形成鐵礦床。形成帕萊通磁鐵礦體的母巖漿為富鐵的玄武質(zhì)巖漿，這種富鐵的玄武質(zhì)巖漿可能是原始的富鐵苦橄質(zhì)巖漿在深部巖漿房發(fā)生分離的結(jié)果（Hou et al.,2011;2017;2018）。大量實(shí)驗(yàn)研究表明，要形成富鐵的苦橄質(zhì)巖漿，需要地幔橄欖巖中存在榴輝巖或輝石巖（Tuff et al.,2005）。結(jié)合區(qū)域巖漿巖地球化學(xué)特征分析發(fā)現(xiàn)，新生代堿性玄武巖巖漿起源于不同深度巖石的部分熔融，包括起源于石榴石-二輝橄欖巖的低程度熔融（5%～10%）、石榴子石-尖晶石二輝橄欖巖的低程度熔融（＜5%)以及榴輝石（或石榴子石輝石巖）的高程度部分熔融（＜25%，劉書生等,2014;Hoang et al.,2018;Yan et al.,2018)。這種原始巖漿來(lái)源顯然利于形成巖漿型鐵礦的堿性巖漿（Nystr?m et al.,1994）。帕萊通鐵礦區(qū)新生代時(shí)期大面積溢流堿性玄武巖，具有OIB性質(zhì)的特征，形成與板內(nèi)熱點(diǎn)密切相關(guān)，可能反映了海南地幔柱活動(dòng)(劉書生等,2014;Hoang et al.,2018;Yan et al.,2018)。這種幔源鐵質(zhì)飽和的富鐵成礦母巖漿在上升過(guò)程中遭受了地殼物質(zhì)的混染，熔體成分與氧逸度等物理化學(xué)條件發(fā)生改變，從而導(dǎo)致密度較大的鐵氧化物熔體與密度較小的硅酸鹽熔體發(fā)生不混溶作用。密度大的鐵氧化物熔體在深部巖漿房的底部聚集形成鐵礦漿。豆?fàn)铊F礦石形成是隨著巖漿的振蕩作用流動(dòng)逐步聚集成豆殼狀結(jié)構(gòu)，隨著礦漿的進(jìn)一步補(bǔ)充，鐵礦豆在較大粘性的巖漿中持續(xù)懸浮生長(zhǎng)，原來(lái)的不完整豆殼狀鐵礦開(kāi)始凝縮，擠出內(nèi)部的硅酸鹽熔體，并在流動(dòng)過(guò)程中旋轉(zhuǎn)、凝縮，最終形成豆?fàn)罱Y(jié)構(gòu)，并隨著玄武質(zhì)巖漿的噴溢到達(dá)地表，并在重力作用下，下沉堆積成豆?fàn)畲盆F礦鐵礦體。晚期巖漿氣水熱液對(duì)早期磁鐵礦進(jìn)行了交代影響，使得部分豆?fàn)畲盆F礦內(nèi)部發(fā)生溶解，形成空心結(jié)構(gòu)，并重新結(jié)晶形成具有熱液特征的磁鐵礦。因此，氣孔狀玄武巖和這些豆?fàn)?、塊狀的磁鐵礦礦體為同時(shí)期火山作用形成。

綜上所述，結(jié)合礦床地質(zhì)特征、礦石組構(gòu)特征和磁鐵礦主、微量元素特征研究，帕萊通鐵礦床成礦物質(zhì)主要源于巖漿演化作用形成的富鐵流體，后期由于巖漿熱液流體的交代作用，使得磁鐵礦具有了熱液成因的特征。

6 結(jié)論

圖18 帕萊通鐵礦床西礦段成礦模式示意圖Fig.18 Metallogenic model of west ore block of the PhLayThong iron deposit

文章通過(guò)對(duì)老撾帕萊通鐵礦床詳細(xì)的地質(zhì)特征研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)磁鐵礦的礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)等方法的研究，對(duì)磁鐵礦樣品進(jìn)行電子探針（EPMA）和LA-ICP-MS原位成分分析研究得出

（1）帕萊通鐵礦床中磁鐵礦中總體富集V、Ti、Cr、Co、Ni及Ga等相容元素，虧損Sr、Ba及Mg等不相容元素；FeO與SiO2、Al2O3整體上成平緩負(fù)相關(guān)關(guān)系。

（2）帕萊通鐵礦床磁鐵礦TiO2-Al2O3-MgO三角圖表明了該礦床具有巖漿成因特征；在（Ca+Al+Mn）-（Ti+V）和Ni/(Cr+Mn)-（Ti+V）成因判別圖顯示該礦床既具有Kiruna型鐵礦特征，同時(shí)與斑巖型礦床有一定的成因聯(lián)系，表明帕萊通鐵礦床成礦過(guò)程與巖漿活動(dòng)聯(lián)系密不可分，同時(shí)又兼具有熱液成因特征。

（3）通過(guò)氧逸度及成礦溫度的研究，發(fā)現(xiàn)帕萊通鐵礦床磁鐵礦形成于巖漿早期低氧逸度階段，其成礦溫度在300～500℃之間，進(jìn)一步佐證該礦床與火山作用有關(guān)。

致 謝本次研究工作在野外地質(zhì)調(diào)查研究中得到了中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心的支持和幫助，在此致以衷心的感謝。感謝審稿專家提出的建設(shè)性的修改意見(jiàn)；在此一并表示衷心感謝。