IOA矿床是全球重要的铁矿床类型，资源量可达数千万吨至数十亿吨，部分矿床还伴生磷、稀土元素、钴和钒等重要资源。大量证据表明，与岩浆有关的IOA矿床的矿石、硫化物、硫酸盐和高盐度流体中均不同程度地保存了蒸发岩的地球化学特征，表明蒸发岩可能参与了这类矿床的形成。近年来，一种颇具影响力的成因模型认为，幔源岩浆在向浅部地壳运移过程中同化了蒸发岩地层；这一过程不仅增加了岩浆中S和Cl的含量，而且提高了岩浆的氧化程度，从而促进富铁熔体或高盐度成矿流体的形成。蒸发岩既可能在岩浆上升过程中通过同化作用进入岩浆系统，也可能在岩浆脱气后通过流体—围岩相互作用进入矿化过程，但目前鲜有证据能够进一步限定矿石中记录的蒸发岩信号究竟是在成矿系统演化的哪个阶段加入的。

针对这一科学问题，研究团队选择长江中下游成矿带宁芜IOA矿集区的闪长质成矿岩浆岩作为研究对象（图1）。该区既发育与含蒸发岩碳酸盐岩地层直接接触的IOA矿床，也发育主要赋存于火山岩和成矿侵入体中的矿床，为比较不同围岩条件下的岩浆和热液过程提供了天然实验室。研究团队利用二次离子质谱（SIMS）测定锆石及其内部磷灰石包裹体的氧同位素组成，并结合磷灰石中S、Cl、F和OH的含量、全岩地球化学特征以及锆石记录的岩浆氧逸度，系统追踪成矿岩浆从源区到浅部地壳的演化过程。该项研究包含以下要点：

（1）锆石内部磷灰石揭示IOA成矿岩浆在脱气前已具有富S-Cl特征。部分样品中锆石内部磷灰石包裹体的δ¹⁸O值可由7‰降低至约2‰，并伴随S和Cl含量显著下降（图2）。这些低δ¹⁸O、低S-Cl磷灰石主要记录了结晶后受到低δ¹⁸O热液流体改造的过程，不能代表原始岩浆组成。在有效区分原生岩浆磷灰石与后期热液改造磷灰石的基础上，综合分析表明，保存完好的富S-Cl原生岩浆磷灰石主要结晶于挥发分尚未饱和的硅酸盐熔体。换言之，在岩浆发生大规模脱气之前，宁芜IOA成矿岩浆本身已具有富S-Cl特征。

（2）锆石氧同位素与岩浆氧逸度的负相关关系排除了浅部蒸发岩同化模型。蒸发岩中的含氧矿物通常具有较高的δ¹⁸O值，而硫酸盐蒸发岩中的高价态硫可能提高岩浆氧化程度。因此，如果成矿岩浆发生显著的蒸发岩同化，理论上应表现为岩浆δ¹⁸O值升高并伴随氧逸度上升。本研究数据显示，直接侵位于蒸发岩沉积地层中的成矿岩浆，其锆石δ¹⁸O值约为5.6‰–6.3‰，总体接近地幔值；而侵位于火山岩中的成矿岩浆，其锆石δ¹⁸O值反而较高，约为6.5‰–6.8‰。更为关键的是，锆石δ¹⁸O值与岩浆氧逸度呈负相关关系：随着锆石δ¹⁸O值逐渐升高，岩浆氧逸度由约ΔFMQ +2降低至ΔFMQ 0（图3）。这一结果排除了宁芜IOA成矿岩浆在向浅部地壳上升和侵位过程中受到显著蒸发岩同化的可能。

（3）富S-Cl成矿岩浆主要来源于受俯冲流体交代的地幔源区。俯冲板块释放的流体可以向上覆地幔输送S、Cl等挥发分，并改变地幔源区的挥发分组成和氧化状态。早白垩世古太平洋板片后撤可能导致软流圈上涌，使此前受到俯冲流体交代的地幔发生熔融，形成初始状态相对氧化、富S-Cl的幔源岩浆。宁芜IOA成矿岩浆的挥发分富集和初始氧化特征主要形成于深部地幔阶段；随后，岩浆在地壳演化过程中受到不同程度的还原性地壳物质混染，导致其氧逸度降低。

（4）矿石中的蒸发岩信号主要形成于岩浆脱气后的流体—围岩相互作用。排除岩浆阶段的蒸发岩同化，并不意味着蒸发岩与IOA成矿无关。以往研究在宁芜等IOA矿床中发现了高盐度乃至超高盐度流体包裹体，以及较重的硫同位素组成，这些证据表明蒸发岩确实参与了成矿过程。本研究估算出宁芜IOA闪长质成矿岩浆脱气前的Cl/H₂O约为0.11 ± 0.03，明显低于中性硅酸盐岩浆直接出溶超高盐度液体所需的约0.35。据此推测，蒸发岩参与成矿的主要阶段发生在岩浆脱气之后。

基于以上认识，本研究提出：矿石中存在蒸发岩信号，并不意味着成矿岩浆曾经同化蒸发岩。富S-Cl幔源岩浆进入浅部地壳后发生脱气，析出富Fe-Cl岩浆热液。随着这些流体向浅部运移，它们与流经含蒸发岩地层并与发生氧、硫同位素交换的非岩浆流体混合和反应，促进铁氧化物沉淀，最终将蒸发岩相关的地球化学信号保存于矿石和后期热液矿物中（图4）。值得关注的是，与岩浆有关的IOA矿石是深部岩浆作用、热液出溶与运移、外来流体混合以及流体—围岩相互作用等多个过程共同作用的产物。因此，从矿石中识别出某种来源的化学或同位素信号，并不能简单地将其归结为成矿岩浆的初始组成。对于IOA以及相关铁氧化物–铜–金（IOCG）成矿系统，厘定蒸发岩参与成矿的具体阶段，是深入认识其成矿机制的关键。

图1. 我国长江中下游宁芜矿集区IOA矿床与火山建造分布图

图2. 锆石中磷灰石包裹体的成分与氧同位素组成关系图

图3. 锆石氧同位素组成与岩浆氧逸度关系图

图4. 宁芜IOA矿床岩浆—热液成矿模式图

上述研究成果发表在地质学国际权威刊物《Geochimica et Cosmochimica Acta》上：Meng, X.*（孟旭阳）, Simon, A. C., Mao, J.（毛景文）, Duan, C.（段超）, Kitajima, K., Neill, O. K., Bindeman, I. (2026). Assessing the role of evaporite assimilation for the formation of iron oxide-apatite deposits. Geochimica et Cosmochimica Acta, 424, 242–256.

全文链接: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0016703726003303