侯通：液态不混溶与富铁矿形成

发布时间：2019-06-20     作者：[科学研究院]张帅    阅读：20次

       钢铁是支撑现代文明的重要基础材料，而铁矿石是钢铁生产企业的重要原材料。可以直接投入炼钢炉的铁矿石称为富矿石，含铁量都在70%以上。我国作为世界上最大的铁矿石需求国，自身的铁矿石储量虽然不少，但品位较低，富矿资源量只占1.8%。因此，阐明富铁矿的形成机理对于寻找富铁矿具有重要的理论价值。

       矿石主要由低钛磁铁矿和磷灰石两矿物组成的矿床被称为IOA矿床，或者Kiruna型矿床，在我国也被称作陆相火山岩型铁矿或者玢岩铁矿。此类型铁矿在时空上常与中酸性火山岩-次火山岩密切相关，是高品位铁矿石的主要来源之一，在全球广泛产出，例如我国东部宁芜和庐枞两盆地以及智利El Laco等。此类型矿床成因争议很大，基本观点有岩浆和热液成因两种模式。

       为了解决这个问题，欧盟“玛丽•居里”学者侯通副教授与比利时和德国等地的研究学者作者开始了实验研究——将矿石成分与中酸性岩浆岩成分进行混合，并加入不等量的水、硫和氟等挥发分作为初始物质进行相平衡实验，获得差异很大的不混溶两相成分，从而产生几乎不含硅的铁（钙）磷熔体。本项实验进一步明确了IOA 矿床形成的原生过程，即液态不混溶的确发挥了重要作用，导致铁钙磷在岩浆期的富集，挥发分特别是水和氟，以及相对氧化的条件是诱发不混溶和导致铁磷铁钙磷熔体形成的关键。这样的物理化学条件并不苛刻——在岩浆演化的过程中，特别是在和俯冲相关的构造背景下，岩浆通过分离结晶、脱气作用和地壳混染等作用均可以完成。这与该类型矿床在全球广泛产出是一致的。综上所述，本项研究为磁铁矿-磷灰石矿床成因提供了关键实验证据，从而具有重要意义。

       上述研究成果发表于国际著名综合性期刊《Nature Communications》：Hou, T. , Charlier, B. , Fran？ois Holtz, Veksler, I. , Zhang, Z. , & Thomas, R. , et al. (2018). Immiscible hydrous Fe-Ca-P melt and the origin of iron oxide-apatite ore deposits. Nature Communications, 9:1415(1).