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钟姑矿田位于长江中下游成矿带宁芜盆地南段，属宁芜矿集区的一部分，具有悠久的开发和研究历史，是中国重要的铁矿战略资源储备区。大量研究已表明，钟姑矿田各矿床可能在深部具有统一岩浆房（宁芜研究项目编写小组, 1978;周涛发等, 2008；2012; Hou et al., 2009; 2010;蒋少涌等, 2010; Wang et al., 2011; Yang et al., 2017），且原始熔体起源于略受地壳混染的地幔（邢凤鸣, 1998;侯通等, 2010;孙维安等, 2017）。前人在矿床地质特征（周涛发等, 2008；2012; Hou et al., 2009; 2010;蒋少涌等, 2010; Wang et al., 2011; Yang et al., 2017）、同位素地球化学（马芳等, 2006;周涛发等, 2008;范裕等, 2010;孙维安等, 2017）、成岩成矿作用（张世生, 2006；段超等, 2011; Sun et al., 2019）、区域成矿规律（唐永成等, 1998; Mao et al., 2011;周涛发等, 2011）等方面也取得了诸多研究进展。然而，对钟姑矿田火山岩型铁矿的成矿流体性质，仍存在2种观点：一是根据流体包裹体温度信息，认为成矿流体为典型热液（宁芜研究项目编写小组, 1978；林传仙等, 1983）；二是认为成矿流体为不混溶富Fe矿浆灌入（宋学信等, 1981;余金杰等, 2002; Yu et al., 2008;）。对成矿流体性质认识的不足限制了对钟姑矿田乃至宁芜矿集区成矿规律的认识。
本文对钟姑矿田内姑山、白象山、和睦山3个典型铁矿床中具有环带现象的磁铁矿单晶进行了深入研究，利用温度计精细刻画了磁铁矿环带形成条件，并借此进一步探讨了磁铁矿成矿期成矿流体的性质及演化。
1 区域地质背景长江中下游成矿带位于扬子板块北缘、华北板块和秦岭-大别造山带南侧的长江断裂带内（图1），是中国重要的铜铁等多金属的重要出产地（宁芜研究项目编写小组, 1978；周涛发等, 2008; Hou et al., 2009;侯通等, 2010）。其南东界为阳新-常州大断裂，北西界为襄樊-广济大断裂以及郯庐断裂（宁芜研究项目编写小组, 1978）。该成矿带主要由鄂东南、九瑞、安庆-贵池、铜陵、宣城、宁芜、庐枞和宁镇8个大型矿集区组成（周涛发等，2017）。晋宁期以来，该区经历了多期构造、岩浆、热液事件，形成了种类多样，控矿复杂的一系列的火山岩型（IOA型，亦称为Kiruna型铁矿）、矽卡岩型以及磷灰石-铜金氧化物型（IOCG型）的铁矿床（宁芜研究项目编写小组, 1978; Hou et al., 2009；周涛发等, 2012；）。
宁芜盆地位于长江中下游成矿带东侧，是成矿带内一个具有代表性的继承式火山岩盆地（周涛发等, 2012;宁芜研究项目编写小组, 1978）。区域由北东-北北东向断裂系、近北西向断裂系以及近东西向断裂系3个方向的断裂系统控制。中生代时期火山活动强烈，自下而上分为龙王山、大王山、姑山、娘娘山4个火山喷发喷溢旋回，并同期侵入大量的中酸性岩体，形成了众多铁、铜、铅锌、金等矿床（宁芜研究项目编写小组, 1978）。
2 矿床地质特征钟姑矿田位于宁芜矿集区南部，与宁镇、铜陵、庐枞矿集区相邻，面积约为200 km2（图2）。区内断裂构造为NNE向、NWW向断裂，地层主要有三叠系中统周冲村组（T2z）白云质灰岩夹膏岩层、上统黄马青组（T2h）砂岩、侏罗系中下统象山群（J1－2xn）砂页岩。断裂构造区成为了火山喷发和岩浆侵入的优势区域（Hou et al., 2009；2010; Li et al., 2015）。与铁矿空间位置相关的侵入体皆为闪长玢岩体，如姑山-曹港岩体等（Hou et al., 2009；2010;侯通等, 2010;范裕等, 2010;孙维安等, 2016; Sun et al., 2017;邸思维, 2010）。年代学研究表明，其主要的成矿时代为白垩系下统（132.6~129.4 Ma; Sun et al., 2017）。
2.1姑山铁矿姑山铁矿床赋存于三叠系上统黄马青组（T3h）钙质砂页岩与周冲村组（T2z）灰岩接触带，局部覆盖侏罗系象山群砂岩（宁芜研究项目编写小组，1978）。矿体受近NS向与SEE向断裂交叉控制，断裂为辉石闪长玢岩（132~129 Ma）侵入及矿液运移的主要通道（Hou et al., 2009）。
岩体呈灰绿色斑状结构，以中长石、辉石和角闪石为主，副矿物为磁铁矿及磷灰石（Sun et al., 2017）。主矿体呈似穹窿状或钟状，倾角陡立，厚度10~150 m，延深超500 m。矿石以块状、角砾状及网脉状构造为主，赤铁矿呈浸染状或脉状产出，含硬石膏及磷灰石脉（Hou et al., 2010）。
金属矿物以赤铁矿、磁铁矿为主，次为黄铁矿，脉石矿物为硬石膏、磷灰石及高岭石（图3a~c）。围岩蚀变分带明显，深部发育透辉石-金云母化，浅部为硅化-高岭土化，接触带见绿帘石-绿泥石化（Sun et al., 2017）。
2.2白象山铁矿白象山铁矿床位于三叠系黄马青组下段（T3h1）钙镁质砂页岩与闪长岩接触带，局部夹周冲村组灰岩（宁芜研究项目编写小组，1978）。矿体受白象山背斜轴部及NNE向、NNW向断裂控制，呈缓倾斜透镜状，产状与围岩一致（孙维安等，2016）。
成矿岩体为闪长岩，具半自形粒状结构，主要矿物为中长石（An33~40）、角闪石及少量辉石，副矿物为榍石及锆石（Sun et al., 2017）。主矿体长逾1200 m，平均厚456 m，埋深-800~-200 m。矿石以浸染状磁铁矿为主，含赤铁矿、黄铁矿及透辉石-透闪石脉（Hou et al., 2010）。
金属矿物包括磁铁矿、赤铁矿及黄铁矿，脉石矿物为透辉石、透闪石、绿帘石及硬石膏（图3d~f）；围岩蚀变内带为透辉石-透闪石化，外带为绿帘石-绿泥石化，接触带发育硅化及碳酸盐化（Sun et al., 2017）。
2.3和睦山铁矿和睦山铁矿床产于三叠系周冲村组（T2z）灰岩与闪长岩接触带，上覆黄马青组砂页岩，层间裂隙为重要容矿空间（Sun et al., 2019）。矿体受NE向推覆构造及层间破碎带控制，走向NE42°，倾角30°~50°，连续性较好（Hou et al., 2009）。
成矿岩体为闪长岩，具细粒半自形结构，主要矿物为更长石（An20~30）和角闪石，副矿物含磁铁矿和磷灰石（Sun et al., 2017）。矿体长1219 m，宽115~826 m，呈层状或似层状，赋存标高-750~-268 m。矿石以稀疏浸染状磁铁矿为主，含黄铁矿、黄铜矿及金云母-绿泥石脉（Hou et al., 2010;罗淦, 2015;张彦文等, 2014;江勇卫等, 2015）。
金属矿物为磁铁矿、黄铁矿及黄铜矿，脉石矿物包括金云母、绿泥石、绿帘石及硬石膏（图3g~i）。从岩体向地表方向有明显的矿化蚀变分带，从深到浅依次为：浅色蚀变岩、深色蚀变岩（富阳起石）、矿体-深色蚀变岩（富金云母）、白云质大理岩（罗淦, 2015）。
3 矿床地球化学3.1样品与测试方法本研究所选取的姑山、和睦山和白象山的样品均于自然资源部第二海洋研究所的海底科学重点实验室分析测试。采用的设备为日本电子JEOL-JXA-8100型电子探针分析仪（Electron probe micro-analyser，EMPA），配备4道波谱仪（5B-92U）和一道能谱仪（Oxford INCA X-sight,5B-92U,能量分辨率为133eV@MnKα）。测试所使用的加速电压为15 kV，电子束电流为10 nA，束斑尺寸1~10μm。Si、Ti、Al、Mg、Cr、Fe、Ca、Mn、Ni元素的峰值接收时间为20 s，背景接收时间10 s，数据通过ZAF法进行校正。测试采用的标样为中国微束分析标准委员会研制的微束分析系列国家标准样品和美国SPI公司研制的相关金属和矿物标样，测试值与标准值的相对误差不超过3%。磁铁矿单晶的高清背散射图片及面扫图由同一仪器拍摄。所选测试点位如图5a~d所示。
3.2测试结果姑山、白象山与和睦山磁铁矿的主量元素组成见表1。姑山磁铁矿的斑晶从核部到边部的电子探针数据中，w(MgO)为0.05%~0.23%，w(FeO)为83.39%~90.85%，w(Al2O3)为0.18%~0.32%，w(TiO2)为0.17%~0.30%。白象山磁铁矿斑晶核部到边部电子探针数据中，w(MgO)为0.02%~0.20%，w(FeO)为89.19%~93.35%，w(Al2O3)为0.06%~0.16%，w(TiO2)为0.06%~0.23%。和睦山磁铁矿斑晶核部到边部电子探针数据中，w(MgO)为0.06%~1.51%，w(FeO)为87.19%~93.04%，w(Al2O3)为0.09%~0.63%，w(TiO2)为0.08%~0.34%。
对和睦山矿床的代表性样品（HMS-2）磁铁矿颗粒的背散射照片显示出了复杂的环带结构（图4a）。Ca元素面扫图显示其核部含量较低，从核部向边缘有逐渐震荡升高的趋势，而在边部含量再次降低（图4b），这种现象同样也在Si、Mg、Al元素扫面图（图4a~e）中出现。Ti元素扫面图（图4f）则显示出不明显的环带。
4 讨 论4.1磁铁矿类型、形成温度与多期次成矿磁铁矿作为多成因矿物，其元素组成可有效记录成矿环境的地球化学特征。基于不同构造-热液体系中磁铁矿元素含量的系统分异，前人据此系统性建立了成因判别图解。在Ca+Al+Mn-Ti+V图解（图5a）中，和睦山矿床磁铁矿数据点主要分布于斑岩型铁矿范围内，姑山与白象山磁铁矿则集中分布于IOA型与斑岩型铁矿过渡区域，指示高温热液对铁质迁移和沉淀具有显著控制效应。值得注意的是，3个矿床磁铁矿均显示出Ti、V含量变化稳定，而Ca、Al、Mn变化范围则很宽的特点，这与Ti、V两种高场强元素在流体中性质不活跃有关（图5a）。进一步通过V/Ti-Fe判别图解（图5b）揭示，3个矿区的磁铁矿普遍呈现岩浆型向热液型演化的过渡特征，即多数都落在再平衡磁铁矿与热液磁铁矿交界区域。
为定量化磁铁矿形成的温度，笔者用Canil等(2020)标定的TMg-mag温度计进行了温度计算。该温度计基于磁铁矿中XMg=[Mg/(Mg+Fetot)]与温度强相关的观测结果。作者通过实验证明，在广泛的P-T-X-ƒ(O2)条件下，磁铁矿中Mg的含量对温度的依赖性较强，而对氧逸度（ƒ(O2)）变化相对不敏感，相较于其他微量元素（如Al、Mn、Cr、Ni）更为显著。这一特性适用于岩浆和热液环境（Palma et al., 2021）。该温度计具有可接受的不确定性（±50°C），其经验公式为：
3个铁矿床中磁铁矿结晶温度计算结果如图6所示，所有磁铁矿结晶温度都分布在400~820°C之间。即使是单个矿床中的磁铁矿，其环带上不同位置结晶温度差异也超过了100°C。特别是和睦山，温度差异在300°C以上（图6e），这大大超过了温压计的不确定性。其中姑山矿床磁铁矿温度范围为482~606°C，白象山磁铁矿温度范围是425~593°C，和睦山磁铁矿温度范围是497~819°C。此外，与环带面扫图一致（图4a~f），3个矿床的磁铁矿结晶温度从核部到边部呈震荡变化，最高温度往往并不出现在核部（图6e）。这表明成矿系统物理化学条件并非线性变化，而是经历了相当复杂的成矿流体补给-演化-再补给的历史。结合微量元素特征，笔者认为姑山、白象山、和睦山3个矿床成矿系统都显示出岩浆-热液和典型热液的双重特征（图5a~b、图6a~e），这和世界上其他IOA型铁矿床特征一致（Knipping et al., 2015; Palma et al., 2021; Reich et al., 2022）。
4.2成矿流体性质目前对钟姑矿田火山岩型铁矿的成矿流体性质，仍存在2种观点：一是认为成矿流体为典型热液（即富水流体；宁芜研究项目编写小组, 1978;林传仙等, 1983），二是认为成矿流体为不混溶富Fe矿浆（即岩浆温度下的铁氧化物熔体或者富铁硅酸盐熔体；宋学信等, 1981; Yu et al., 2008;余金杰等, 2002）。
钟姑矿田和睦山、白象山和姑山3个铁矿床的磁铁矿微量元素和结晶温度都显示它们大多不在热液成因区间（<400°C;宁芜研究项目编写小组, 1978; Hou et al., 2009; 2011），而是位于岩浆-热液过渡区间。
关于Fe-Ti氧化物矿浆在自然条件下的存在合理性，Lindsley等(2017)通过一系列高温高压实验探讨发现，即使熔体中存在大量P、F、Cl等挥发分，不混溶产生的Fe-Ti氧化物矿浆在合理的地质温度下（<1300℃）下仍难以稳定存在。因此，直接由不混溶过程形成Fe-Ti氧化物矿浆并注入成矿的机制，在自然条件下实现的可能性极低（宁芜研究项目编写小组, 1978; Sun et al., 2019;邸思维, 2010;罗淦, 2015）。这一认识亦与Palma等(2021)在南美IOA型矿床中提出的磁铁矿热演化路径相吻合。
从全球视角来看，姑山、白象山与和睦山铁矿在磁铁矿微量元素组成和结晶温度等方面均与典型IOA型矿床具有较高的一致性。本文对比了长江中下游成矿带典型铁矿床（表2）及全球多个代表性IOA型矿床（表3）中磁铁矿的地球化学特征。研究表明，宁芜、庐枞等地的磁铁矿结晶温度主要集中在400~900°C，且在成矿地质背景、岩浆来源特征以及熔体包裹体中的矿物组合等方面表现出显著相似性。这进一步支持了钟姑矿田成矿过程具有岩浆-热液混合特征，其成矿机制应与全球IOA型矿床具有一定的共性。
包裹体作为成矿流体的直接记录载体，可有效揭示成矿流体的物理化学性质及其演化路径。Xu等(2024)指出，在全球不同时代和构造背景的IOA型矿床中，成矿期多晶包裹体普遍富含硫酸盐、氯化物和碳酸盐，并伴随不同程度的富钙硅酸盐、磷酸盐及氧化物组分，反映出熔盐流体在IOA成矿体系中的普遍存在性（Bain et al., 2020; 2021）。长江中下游地区IOA矿床也同样广泛展现出膏岩（蒸发岩）参与成矿的证据，尤其在流体包裹体、矿物组合以及硫同位素特征中表现明显（Zeng et al., 2024）。
已有研究表明，泥河地区铁矿床流体包裹体常见于石榴石等早期矿物中，并可见石膏、石盐等子晶体，指示成矿流体为高温（明显高于岩浆硫（~0），与区域三叠系蒸发岩层的δ³⁴S值（~29.7‰）高度一致（Duan et al., 2021；Guo et al., 2022），表明蒸发岩为主要硫源。基于质量平衡计算，推测罗河IOA型矿床中有多达46%~82%的硫来自-蒸发岩层。
在矿区空间分布上，蒸发岩层的控制作用同样显著。例如，姑山、白象山与和睦山3个矿床的矿体普遍赋存于闪长岩体与三叠系中统周冲村组地层的接触带附近，矿体形态与围岩层理基本一致，展现出良好的顺层性与延展性。这种赋矿特征与蒸发岩层的区域展布密切相关，暗示蒸发岩在成矿流体来源、金属迁移与沉淀等环节中均起到重要作用。
在成矿机制方面，蒸发岩层的参与可通过多种物理化学路径促进铁的沉淀与富集：①作为氧化剂，CaSO₄可将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，促使磁铁矿沉淀而非形成含铁硅酸盐矿物，如辉石或角闪石（Guo et al., 2022）；②提供Na⁺、Cl⁻、CO
、SO
等有助于液相不混溶的组分，使岩浆分离出富Fe-P-挥发分的“铁矿浆”，但该铁矿浆为温度介于传统岩浆和热液温度之间的盐熔体，即熔盐流体（molten salt）；③蒸发岩提供的挥发分可显著提高岩浆氧逸度，使Fe₃O₄在硅酸盐熔体结晶前优先生成，并形成以磁铁矿、黄铁矿和硫酸盐共生的矿石组合；④在热液阶段，SO不断输入，促进Fe²⁺氧化并结合S²⁻形成热液Fe-硫化物矿石。这种演化路径也在El Laco矿床中得到证实。该矿床岩浆主导、热液改造显著，其硫酸盐的δ³⁴S值为6.8‰~10.5‰，与萨尔塔群蒸发岩相一致，混合模型计算表明蒸发岩贡献了70%以上的硫源（Guo et al., 2022）。因此，全球范围内的IOA型铁矿床显示出“岩浆-蒸发岩-热液”三元耦合成矿机制的共性。
综上，结合前人硫同位素、包裹体成分研究，以及矿体空间分布与计算的成矿温度等多方面证据，笔者认为，由蒸发岩溶解形成并在岩浆-热液转换阶段析出的熔盐流体，很可能是控制钟姑矿田成矿的关键。这种高温、高盐度并富含硫酸盐、氯化物等组分的熔盐流体，其参与时间可能始于矿化早期，贯穿整个成矿演化过程，构成了长江中下游地区IOA型矿床形成的一个重要地质背景。
5 结 论通过对宁芜盆地钟姑矿田姑山、白象山和和睦山3个典型铁矿床中磁铁矿的微量元素地球化学和结晶温度的系统研究，本文揭示了其成矿流体的性质及其复杂的演化历史。3个矿床的磁铁矿具有复杂的环带结构，微量元素（Ca、Al、Mn、Ti、V等）分布显示出岩浆-热液过渡特征，结晶温度范围在400~820°C之间，且从核部到边部呈现震荡变化，反映了成矿流体经历多次补给和演化的复杂历史。结合前人硫同位素、流体包裹体和矿体空间分布的研究，表明三叠系蒸发岩层在成矿过程中起到关键作用，提供了Na⁺、Cl⁻、SO₄²⁻等挥发分，促进了铁的迁移和沉淀。熔盐流体在岩浆-热液转换阶段的广泛参与是钟姑矿田火山岩型铁矿形成的重要控制因素，其成矿机制与全球IOA型矿床具有共性，表现为“岩浆-蒸发岩-热液”三元耦合成矿模式。这一认识不仅深化了对钟姑矿田成矿规律的理解，也为长江中下游成矿带IOA型铁矿的成矿模型提供了重要参考。
图1长江中下游矿集区构造及矿床地质图（据周涛发等, 2017修改）Fig. 1 Structural and geological map of the Middle-Lower Yangtze
River metallogenic belt (modified after Zhou et al., 2017)
图2研究区地质矿产图和矿床剖面图（据宁芜研究项目编写小组，1978；孙维安等，2017）
a.宁芜盆地地质和矿产图；b.钟姑矿田构造-岩浆岩-矿床分布图；c.白象山矿床地质剖面图；d.和睦山矿床地质剖面图；e.姑山矿床地质剖面图Fig. 2 Geology and mineral deposits distribution map of the study area and cross-sections of ore deposits (modified after Ningwu Research Group, 1978; Sun et al., 2017)
a. Geology and mineral deposits distribution map of the Ningwu Basin; b. Tectonic-magmatic rocks-ore deposits distribution map of the Zhonggu ore field;
c. Cross section through the Baixiangshan deposit; d. Cross section through the Hemushan deposit; e. Cross section through the Gushan deposit
图3姑山、白象山及和睦山磁铁矿矿石BSE图 a.磁铁矿包裹早期磷灰石颗粒；b、c.磁铁矿-磷灰石共生组合；
d.粒状磁铁矿集合体；e、f.磁铁矿单晶；g.具环带不规则磁铁矿颗粒穿切闪长岩中的角闪石；h、i.发育明显环带结构磁铁矿颗粒Mt—磁铁矿；Ap—磷灰石；Amp—角闪石Fig. 3 BSE images of magnetite from Gushan, Baixiangshan and Hemushan iron deposits
a. Magnetite enclosing early-formed apatite grains; b, c. Magnetite-apatite intergrowth;
d. Granular magnetite aggregate; e, f. Magnetite single crystal; g. Irregularly zoned magnetite grain cross-cutting amphibole in diorite;
h, i. Magnetite grains with well-developed zonal texture Mt—Magnetite; Ap—Apatite; Amp—Amphibole表1姑山、白象山及和睦山磁铁矿(w(B)/%)电子探针数据Table 1 Electron microprobe (EMPA) data of magnetite (w(B)/%)
from the Gushan, Baixiangshan and Hemushan iron deposits组分 姑山 白象山 和睦山 GS-1
BXS-1
HMS-1 点号 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 SiO2 0.09 0.05 0.14 0.05 6 0.08 0.08 0.18 0.06 0 0 0.02 0.27 1.75 Na2O 0.05 0 0.13 0.01 0.04 0 0.11 0.23 0.11 0.07 0.1 0.11 0.06 0.19 CaO 0.07 0.03 0.04 0.06 0.04 0.01 0.03 0.08 0.02 0.02 0.05 0.03 0.09 0.32 Al2O3 0.24 0.18 0.29 0.32 0.2 0.21 0.06 0.1 0.08 0.16 0.14 0.09 0.25 0.58 MgO 0.24 0.24 0.09 0.1 0.07 0.05 0.02 0.21 0.06 0.02 0.06 0.07 0.27 0.89 Nb2O5 0 0.01 0 0.03 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.01 FeO 88.19 90.81 88.07 89.78 83.39 90.85 89.19 91.77 93.36 93.23 92.16 93.18 92.38 89.31 Sc2O3 0 0.01 0.01 0 0.02 0 0.02 0 0.01 0 0 0 0 0 MnO 0 0.05 0.05 0 0 0.03 0.01 0.06 0.02 0.05 0 0.02 0 0.07 TiO2 0.18 0.29 0.3 0.24 0.26 0.17 0.06 0.17 0.23 0.19 0.18 0.11 0.17 0.3 Cr2O3 0.04 0.03 0 0.05 0.05 0 0.02 0 0.03 0.01 0.04 0 0 0.04 NiO 0 0.02 0 0 0.02 0 0 0 0.04 0.04 0.02 0 0 0.01 V2O3 0.23 0.27 0.22 0.24 0.19 0.19 0.33 0.61 0.56 0.53 0.54 0.48 0.55 0.63 ZnO 0.02 0.02 0 0 0.1 0.06 0 0 0.01 0 0.01 0 0.03 0.06 总和 89.35 92.01 89.34 90.88 90.38 91.65 89.93 93.41 94.59 94.32 93.3 94.11 94.07 94.16 组分 和睦山
HMS-1 HMS-2 点号 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 SiO2 0.32 1.44 0.45 2.23 0.62 3.52 0.15 0.08 0.92 0.58 0.82 0.05 0.82 1.41 Na2O 0.1 0.12 0.1 0.18 0.09 0.24 0.09 0.06 0.1 0.08 0.07 0.04 0.1 0.09 CaO 0.13 0.24 0.14 0.35 0.1 0.66 0.07 0.12 0.15 0.11 0.12 0.05 0.25 0.5 Al2O3 0.31 0.5 0.25 0.63 0.22 0.46 0.09 0.15 0.37 0.32 0.24 0.24 0.29 0.34 MgO 0.26 0.59 0.24 1.09 0.32 1.51 0.13 0.06 0.67 0.33 0.48 0.18 0.44 0.62 Nb2O5 0.01 0 0 0 0 0.02 0 0 0 0.01 0.01 0 0 0 FeO 93.04 90.56 92.32 89.51 91.94 87.2 92.55 87.75 92.6 92.88 92.5 93.37 92.41 90.95 Sc2O3 0 0 0.02 0.02 0 0 0 0 0.01 0.02 0.01 0 0.02 0 MnO 0.1 0.05 0.06 0.04 0 0.1 0.04 0.06 0.09 0.08 0.02 0.07 0.11 0.05 TiO2 0.19 0.24 0.2 0.33 0.22 0.34 0.19 0.18 0.21 0.22 0.24 0.18 0.25 0.17 Cr2O3 0.02 0.03 0.02 0.02 0 0.04 0 0 0 0.02 0.01 0.04 0.02 0.03 NiO 0.02 0.01 0.01 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.01 0 V2O3 0.66 0.69 0.64 0.57 0.58 0.6 0.5 0.55 0.67 0.68 0.59 0.74 0.68 0.61 ZnO 0.06 0 0 0 0 0 0 0.05 0.03 0.03 0 0.02 0 0 总和 95.22 94.47 94.45 94.97 94.09 94.69 93.81 89.06 95.82 95.36 95.11 94.98 95.4 94.77 组分 和睦山
HMS-2
点号 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 SiO2 1.66 0.99 1.45 0.74 3.19 0.65 1.45 3.26 0.03 2.63 1.01 0.6 0.74 0.91 Na2O 0.1 0.08 0.13 0.09 0.11 0.02 0.07 0.09 0.08 0.16 0.08 0.04 0.06 0.07 CaO 0.49 0.29 0.51 0.34 1.12 0.31 0.53 1.01 0.11 0.53 0.27 0.26 0.27 0.31 Al2O3 0.37 0.29 0.36 0.35 0.3 0.29 0.32 0.41 0.13 0.59 0.24 0.18 0.18 0.1 MgO 0.68 0.52 0.59 0.34 1.14 0.26 0.55 1.23 0.09 0.98 0.36 0.21 0.22 0.29 Nb2O5 0 0 0.01 0 0 0 0 0 0.01 0 0 0 0 0 FeO 90.79 91.93 92.07 91.93 88.1 92.8 91.97 88.73 93.16 86.19 91.38 92.49 90.94 90.28 Sc2O3 0.02 0 0.02 0.01 0 0 0 0 0 0 0 0 0.01 0.02 MnO 0.09 0.06 0.05 0.01 0.05 0.05 0.04 0.09 0 0.07 0.07 0.06 0.05 0.09 TiO2 0.22 0.23 0.24 0.19 0.24 0.15 0.2 0.23 0.14 0.21 0.12 0.09 0.11 0.08 Cr2O3 0 0.03 0 0 0 0.01 0.03 0.06 0 0 0 0 0.01 0.01 NiO 0 0 0.02 0 0 0 0 0 0 0 0.02 0.04 0.02 0.01 V2O3 0.65 0.69 0.59 0.62 0.67 0.68 0.74 0.61 0.65 0.67 0.64 0.67 0.65 0.61 ZnO 0 0 0.01 0.02 0 0 0.01 0.06 0.06 0 0 0 0 0.02 总和 95.07 95.11 96.05 94.64 94.92 95.22 95.91 95.78 94.46 92.03 94.19 94.64 93.26 92.80 
图4和睦山磁铁矿矿石（HMS-2）中磁铁矿环带元素扫面图 a.背散射（BSE）照片；b~f.磁铁矿Ca、Si、Mg、Al、Ti元素扫面图Fig. 4 BSE image and element maps of magnetite (HMS-2) from the Hemushan iron
deposits a. Backscatter electron (BSE) image; b~f. Elemental mapping images of Ca, Si, Mg, Al, and Ti in magnetite
图5姑山、白象山和和睦山磁铁矿微量元素判别图解 a.磁铁矿Ca+Al+Mn-Ti+V判别图解；b. V/Ti-Fe判别图解Fig. 5 Discrimination diagrams of trace elements in magnetite from the Gushan, Baixiangshan
and Hemushan deposits a. Ca+Al+Mn vs. Ti+V discrimination diagram of magnetite; b. Fe vs. V/Ti discrimination diagram
图6姑山、白象山及和睦山磁铁矿EMPA分析点位及计算结晶温度分布 a~d. HSM-1，HMS-2，BXS-1，
GS-1四个磁铁矿颗粒BSE照片及EMPA分析点位（圆圈）；e. EMPA分析点对应的计算结晶温度分布 a~d中圆圈代表分析点的位置；
e中圆形和菱形形状代表计算出的温度数据点；星号代表核部温度Fig. 6 EMPA analysis points and calculated crystallization temperature distribution of magnetite from
the Gushan, Baixiangshan, and Hemushan deposits a~d. BSE images of four magnetite grains
(HSM-1, HMS-2, BXS-1, GS-1) with EMPA analysis points; e. Calculated crystallization
temperature distribution corresponding to EMPA analysis points Circles in a~d show analysis
point locations; circles, diamonds and asterisks in e represent calculated temperature data points and kernel temperature, respectively表2长江中下游矿集区部分铁矿磁铁矿生成温度Table 2 Formation temperature of magnetite from representative
iron deposits in the Middle-Lower Yangtze River metallogenic belt矿床 磁铁矿生成温度/℃ 姑山，宁芜 490~667（Sun et al., 2019），482~606（本次） 白象山，宁芜 427~553（Sun et al., 2019），425~593（本次） 和睦山，宁芜 401~702（Sun et al., 2019），497~81（本次） 龙山，宁芜 584~754（Sun et al., 2019） 太平山，宁芜 ~515（Sun et al., 2019） 钟九，宁芜 439~455（Sun et al., 2019） 凹山，宁芜 345~739（Duan et al., 2012; Duan et al., 2019） 龙桥，庐枞 295~699（Hu et al., 2017） 程潮，鄂东南 345~640（胡浩等, 2014） 铁山，鄂东南 388~815（Wang et al., 2017; Hu et al., 2017） 铜绿山，鄂东南 346~563（邵辉等，2020） 表3世界范围内IOA型矿床磁铁矿生成温度与熔体包裹体特征（引自Xu et al., 2024）Table 3 Formation temperature of magnetite and characteristics of melt inclusions
from IOA deposits worldwide(after Xu et al., 2024)矿床 磁铁矿形成温度/℃ 熔体包裹体中的相 最初熔化温度/℃ 最后熔化温度/℃ Kiruna，瑞典 851（平均值） 独居石、方解石、磁铁矿、赤铁矿、硬石膏 — — El Laco，智利 398~948（钻孔）、410~949（表面） 子晶组合1：岩盐、钾盐、赤铁矿、顽火辉石、金云母子晶组合2：硬石膏、钙芒硝、钾长石、褐帘石 Group1：621Group2：420 Group1：689Group：950 Los Colorados，智利 411~1219 — — — Laco-Salar，智利 — 氯化物、硬石膏、石膏、方解石、赤铁矿 285 1100 Mina Justa，秘鲁 371-707 氯化物 373 670 Iron Springs，美国 — 独居石、硬石膏、重晶石、方解石、赤铁矿、泡碱、天然碱、针铁矿 785 845 Pea Ridge，美国 377~573 独居石、透辉石、透闪石、赤铁矿、方解石、硬石膏、磁铁矿 1117 1200 Rutgers Mine，美国 — 氯化物、方解石、硬石膏、透辉石、磷灰石、磁铁矿 285 615 注：“—”表示无数据。 -
参考文献
摘要
钟姑（钟九-姑山）矿田位于长江中下游成矿带宁芜盆地南部，是中国重要的铁矿资源储备区。文章通过分析钟姑矿田内姑山、白象山、和睦山3个典型铁矿床中磁铁矿的主量、微量元素的地球化学特征，并结合磁铁矿镁温度计分析，定量估算了磁铁矿的结晶温度，并以此探讨了成矿流体性质。结果表明，磁铁矿具有复杂的环带结构，其微量元素（Ca、Al、Mn、Ti、V）分布显示出岩浆-热液过渡特征，结晶温度范围为400~820°C，且从核部到边部呈现震荡变化，指示成矿流体经历了多次补给与演化。结合前人硫同位素和流体包裹体的研究结果，笔者认为蒸发岩层提供的挥发分（Na⁺、Cl⁻、SO₄²⁻等）在成矿过程中起到关键作用，促进了铁的迁移和沉淀，并提出熔盐流体在岩浆-热液转换阶段的参与是钟姑矿田火山岩型铁矿（IOA型，即铁氧化物-磷灰石矿床）形成的关键机制，其成矿模式与全球IOA型矿床一致，表现为“岩浆-蒸发岩-热液”三元耦合特征。这一研究为深刻认识宁芜矿集区的成矿规律提供了重要依据。
Abstract
The Zhonggu (Zhongjiu-Gushan) ore field, located in the southern part of the Ningwu Basin within the Middle-Lower Yangtze River metallogenic belt, is a significant iron ore resource reserve area in China. This study analyzes the major & trace element geochemical characteristics of magnetite from three typical iron deposits in the Zhonggu ore field—Gushan, Baixiangshan and Hemushan, and applies Mg-in-magnetite thermometry to quantitatively estimate the crystallization temperature of magnetite, thereby providing insights into the nature of the ore-forming fluids. The results revealed complex zoning patterns in magnetite, with trace element (Ca, Al, Mn, Ti, V) distributions indicating a magmatic-hydrothermal transitional signature. Crystallization temperatures range from 400 to 820°C, exhibiting oscillatory variations from core to rim, suggesting multiple episodes of fluid replenishment and evolution. Combined with previous sulfur isotope and fluid inclusion studies, the involvement of evaporite-derived volatiles (Na⁺, Cl⁻, SO₄²⁻) is identified as a critical factor in facilitating iron migration and precipitation. The participation of molten salts during the magmatic-hydrothermal transition is proposed as a key mechanism controlling the formation of volcanic-hosted iron deposits (IOA-type, iron oxide-apatite) in the Zhonggu ore field, consistent with the global “magmatic-evaporite-hydrothermal” tripartite mineralization model for IOA deposits. These findings enhance the understanding of mineralization processes in the Ningwu ore district and provide valuable insights into the metallogenic model of IOA-type iron deposits in the Middle-Lower Yangtze River metallogenic belt.
