本文依托河北地矿局第四地质大队《河北承德三稀矿产赋存状态研究》项目,在前人研究基础上,使用薄片鉴定、电子探针、X射线衍射、全岩分析等技术手段,对铁马岩体展开了系统的岩石学、矿物学、岩石地球化学研究,尝试探讨铁马岩体中Sc的赋存状态、富集规律及成矿物质来源,研究成果如下:(1)含Sc岩体的岩性为角闪石岩,其主要矿物为角闪石,镜下可发现角闪石斑晶交界处有细微的绿泥石化,角闪石属韭闪石系列,幔源成因。副矿物主要是磷灰石、磁铁矿、黄铁矿等。角闪石岩手标本及镜下均未见钪钇矿、硅铍钇矿等独立钪矿物。(2)岩体属于超基性-基性岩类,具有富CaO、Al₂O₃、MgO等特征。稀土元素球粒陨石标准化图解整体右倾,轻稀土富集,重稀土亏损。原始地幔标准化蛛网图整体显示大离子亲石元素Rb、Ba、Sr、Sc富集,相对亏损K、Ti、P的特征。岩体中角闪石为幔源角闪石,岩体的岩浆源区为地幔。Mg^#=0.45.36-0.60,Th-Hf-Ta图解中本该投入MORB的样品投入了CAB区域内,以上两个特征表明岩浆经历了分离结晶,并受到了地壳物质的混染。(3)Sc主要在角闪石中均匀分布,Sc以类质同象的形式赋存在角闪石内。XRD的分析结果显示角闪石晶胞参数变大,表明Sc替换了离子半径较大的元素,聚类分析结果表明,岩体中只有Mg和Sc为一级密切因子、同时与SiO₂、Al₂O₃、TiO₂为二级密切因子。综上,类质同象发生的机理为Sc³⁺和Al³⁺进入晶格,替代了M1、M2、M3位上的Mg²⁺和四面体中心Si⁴⁺。其类质同象表达式为:Sc³⁺+Al³⁺=Ti⁴⁺/Si⁴⁺+Mg²⁺。(4)铁马岩体形成于晚泥盆世,其构造背景为拉张环境。因此铁马岩体形成于此时期的华北克拉通弧-陆碰撞后弧后盆地的延伸阶段。Sc矿床也形成于这一时期,来自富集岩石圈地幔的岩浆受应力作用向上运移,受到了地壳物质混染,分离结晶形成清晰的相带,Sc³⁺遵循戈尔德施密特法则以类质同象的方式赋存在角闪石中,富集成矿。(5)基性程度过高或过低都不利于Sc的富集,类比分析四川攀枝花含钪岩体、滇中二台岩体、铁马岩体发现,这类超基性含钪杂岩体虽然成岩时代和成因各异,但具有相似的岩浆源区和地球化学特征,值得注意的是,虽然含钪岩体岩性不同,但富钪岩体都是杂岩体暗色矿物结晶晚期的岩体,也就是说决定含钪性的并非岩体的岩性,而是结晶顺序。其富集机理为:钪矿在早期进入暗色矿物晶格时较为分散,这一时期虽然Sc进入暗色矿物晶格的总量大,但是较为分散,而剩余的钪在残余溶液结晶时,可供选择的暗色矿物较少,因此虽然此时进入暗色矿物晶格的Sc离子总量低,但相对富集,因此岩浆源区为地幔的超基性杂岩体,只要分异良好,在其暗色矿物结晶后期形成的岩体都可能含有一定量的Sc,同样,在已知含钪的杂岩体中,Sc更容易在基性端元富集。