Bildung von Fe-Ti-Oxyd-Lagerstätten in Ti-reichen ferrobasaltischen Systemen; Emeishan Provinz, China
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Projekt zielte darauf ab, die Bildung von Fe-Ti-V-reichen Gesteinen in lagigen Intrusionen zu verstehen, und konzentrierte sich auf das Beispiel von monomineralischen Magnetit-Lagen in der Emeishan Large igneous Province (ELIP), China. Eisenerze, die in basaltischen lagigen Intrusionen vorkommen, sind eine der wichtigsten Quellen für die in der Industrie verwendeten Metalle Fe, Ti (Titan) und V (Vanadium). Die Bildung von mächtigen massiven Fe-Ti-Oxid- Lagen (5 bis 50 Meter dick) in diesen Intrusionen ist jedoch noch umstritten. Mineralogische und geochemische Analysen sowie experimentelle Arbeiten bei hohem Druck (100 bis 500 MPa) wurden durchgeführt, um folgende Hauptfragen zu klären: Welche Faktoren haben einen wesentlichen Einfluss auf die Stabilität der Fe-Ti-Oxide während der Entwicklung der primitiven Ferrobasalte? - Inwieweit kann die Wechselwirkung zwischen basaltischen Magmen und Kalkstein (der als Wirtsgestein auftritt) die Kristallisation von Fe- und Ti-haltigen Mineralen beeinflussen? - Inwieweit kann ein Nachschub von Magma, d. h. die Vermischung zwischen entwickelten und primitiven Magmen, die Bedingungen beeinflussen, unter denen Fe-Ti-Oxide die einzigen stabilen festen Phasen sind? Die Mineralzusammensetzungen von Klinopyroxen und Plagioklas wurden an ausgewählten Proben analysiert, die entlang eines Bohrkerns im südlichen Teil der lagigen Hongge-Intrusion entnommen wurden. Die Minerale zeigen häufig alternierende Zusammensetzungen entlang des Bohrkerns (von primitiveren zu differenzierteren Zusammensetzungen). Anhand dieser Mineralumkehrungen konnte die Intrusion in elf stratigrafische Einheiten unterteilt werden, die jeweils mit dem Input von einem ferrobasaltischer/pikritischer Magmaschub im Reservoir in Verbindung gesetzt werden. Wenn sich monomineralische Lagen nur in einem magmatischen Stadium bilden, muss es ein breites Stabilitätsfeld geben, bei dem nur Oxiden mit silikatischer Schmelze koexistieren (in Abwesenheit von silikatischen Mineralen). Dementsprechend wurden Experimente durchgeführt, um zu prüfen, ob die Bildung der massiven Oxid-Lagen durch Magma- Mischung zustande kommen kann. Es wurde eine Mischung von wasserreichen und wasserarmen basaltischen Magmen simuliert, da wir zeigen konnten, dass die Assimilation von Karbonaten durch basaltische Schmelzen zur Bildung von relativ trockenen Magmen führen würde. Ein breites Stabilitätsfeld mit nur Oxiden und Silikatschmelzen konnte bei oxidierenden Bedingungen, bei Temperaturen über 1050 °C und bei relativ hohen Wassergehalten (> 2,5 Gew.-% H2O in der Schmelze) beobachtet werden. Die Anteile der Oxide, die kristallisieren würden, wären jedoch immer noch zu gering, um die Bildung von mächtigen monomineralischen Magnetit-Lagen durch einfache fraktionierte Kristallisationsprozesse zu erklären. Auf der Grundlage dieser Beobachtung wurden die Fe-Isotope in Oxiden von monomineralischen Lagen analysiert. Die Die Ergebnisse zeigen, dass ein erheblicher Teil der Fe-Oxide (ca. 20-30 %) von einer Ausfällung aus hydrothermalen Fluiden entstanden ist. Es wird davon ausgegangen, dass der Transport von Fe bei hydrothermalen Bedingungen zu einer wesentlichen Erhöhung der Erzmengen und der Oxid Gehalte in den Fe-Ti-reichen Lagen beigetragen hat.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Experimental constraints on the formation of massive Fe-Ti oxide ores in the Panxi region, SW China. EMPG-XVII –Zürich, Conference Abstracts
Haselbach, S.-L.; Holtz F.; Botcharnikov, R. & Hou, T.
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Kinetics of Fe–Ti Oxide Re-equilibration in Magmatic Systems: Implications for Thermo-oxybarometry. Journal of Petrology, 61(11-12).
Hou, Tong; Botcharnikov, Roman; Moulas, Evangelos; Just, Tobias; Berndt, Jasper; Koepke, Jürgen; Zhang, Zhaochong; Wang, Meng; Yang, Zongpeng & Holtz, François
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Mineral chemistry of cumulus plagioclase and clinopyroxene: new constraints on the parental magma composition and differentiation of the Panzhihua Fe-Ti oxide ore-bearing intrusion. DMG 2020- virtual meeting
Wang, D., Hou, T., Botcharnikov, R. & Holtz, F.
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New constraints on the open magma chamber processes in the formation of giant Hongge Fe-Ti-V oxide deposit. Lithos, 374-375, 105704.
Wang, Dachuan; Hou, Tong; Wang, Meng & Holtz, Francois
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The role of magma mixing on the formation of massive Fe-Ti oxide ores in the Panxi region, SW China. DMG 2020- virtual meeting
Haselbach, S.-L.; Holtz F.; Botcharnikov, R. & Hou, T.
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Fe remobilization and formation of thick massive ore layers in giant Hongge Fe-Ti deposit. GOOD Meeting, Clausthal. Oral presentation
Wang, D., Hou, T. & Holtz, F.
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Experimental constrains on the formation of Hongge Fe-Ti oxide-mineralized layered intrusion, SW China. EMPG-XVIII - Milano. Oral presentation
Wang, D., Hou, T., Botcharnikov, R., Haselbach, S.-L. & Holtz, F.
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The formation of Hongge Fe-Ti-V oxide deposit hosted in layered intrusion, Emeishan Large Igneous Province, Southwest China. PhD der Leibniz Universität Hannover.
Dachuan Wang
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Experimental Constraints on the Storage Conditions and Differentiation of High-Ti Basalts from the Panzhihua and Hongge Layered Intrusions, SW China. Journal of Petrology, 65(7).
Wang, Dachuan; Hou, Tong; Botcharnikov, Roman; Haselbach, Sarah; Pohl, Florian; Almeev, Renat R.; Klügel, Andreas; Wang, Meng; Qin, Jingyi; Zhang, Zhaochong & Holtz, Francois
