磁铁矿是自然界一种重要的造岩和矿石矿物，既广泛存在于基性到较氧化的酸性岩等岩性单元中，又作为岩浆成因的钒-钛磁铁矿、基努纳型磁铁矿床，岩浆热液成因的矽卡岩型、IOCG型磁铁矿床，沉积成因的条带状铁建造矿床中主要的矿石矿物。磁铁矿的物理特征和化学成分研究长期以来备受关注，特别是近十年来，由于矿物微区测试技术的飞速发展，实现准确快速的单矿物高精度元素测试，从而掀起了磁铁矿微量元素化学成分方面的新一轮研究热潮。而斑岩铜矿床作为一种重要的矿床类型，发育相当数量的磁铁矿等蚀变矿物，记录了复杂的热液演化过程，因此磁铁矿的化学成分研究对于揭示成矿条件变化具有重要指示意义。
中国科学院广州地球化学研究所流体与成矿作用学科组博士后吴超在导师陈华勇、牛贺才研究员的指导下，在中亚造山带(CAOB)西段东准噶尔北缘的玉勒肯哈腊苏矿床开展了系统的磁铁矿研究。研究识别出包括玄武岩地层和斑状正长岩中的岩浆磁铁矿，以及钠钙化和钾化蚀变阶段热液磁铁矿，揭示了磁铁矿的形成温度、氧逸度、共存矿物组合和流体成分等对于微量元素的控制。研究发现了早期钠钙化阶段磁铁矿被后期热液叠加发生钛铁矿出溶现象，并建立了Cr-Co-Ni三元图解区分不同期次或成因的磁铁矿(图1)。此外，研究还利用热力学计算校正了Zn相对于Fe在磁铁矿相和热液流体之间交换平衡常数，验证了实验测得的分配系数的有效性，表明随着温度降低，Zn比Fe更易进入热液。在此基础上，利用校正后的分配系数计算了玉勒肯矿床热液流体Zn/Fe比值变化，结果与世界典型斑岩铜矿床范围一致。本研究首次利用热力学计算校正了微量元素在磁铁矿和流体间的分配系数，推进了磁铁矿微量成分定量约束成矿条件的应用，为利用矿物学进行斑岩铜矿成岩成矿机制研究提供了独特的角度。
图1 磁铁矿微量成分判别图解
论文链接：Chao Wu, Huayong Chen, Wei Hong,Dengfeng Li, Pei Liang, Jing Fang, Lejun Zhang, Chunkit Lai, Magnetitechemistry and implications for the magmatic-hydrothermal ore-forming process:An example from the Devonian Yuleken porphyry Cu system, NW China. Chemical Geology, 522, 1-15.
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