在我国四川攀西地区,沿南北向断裂带出露一系列赋存钒钛磁铁矿矿床的镁铁-超镁铁质层状岩体,包括攀枝花、红格、白马、新街和太和,他们是峨眉山大火成岩省的一部分。这些赋矿岩体中探明的钒钛磁铁矿矿石资源储量达100亿吨,是世界最大的钒钛磁铁矿矿集区,同时也是我国主要的钒、钛和铁资源产地。这些赋矿岩体由于特征明显,被命名为攀枝花型铁矿,其独特之处在于:岩体体积小、但矿体占岩体的比例大,富矿层位于岩体的偏下部位,矿石成因一直是备受关注的研究热点。本论文以攀枝花和太和岩体为主要研究对象,在野外地质考察及室内薄片观察基础之上,对攀枝花岩体磷灰石中的熔体包裹体和岩石显微结构,太和岩体磷灰石、斜长石、磁铁矿中的熔体包裹体以及太和花岗岩中的酸性包体进行了详细研究,探讨了攀西地区层状岩体岩浆房的演化过程及大量铁钛氧化物聚集成矿的机制。主要取得了以下认识:(1)攀西层状岩体的岩浆房演化过程中发生了不混溶作用在攀枝花岩体下部带的富矿层位中,发育有两种富Fe-Ti的交生体:Type1型交生体(单斜辉石+富Ca斜长石)和Type2型交生体(钛磁铁矿+角闪石+单斜辉石)。这两种交生体的形成是由于不混溶作用发生后,富Si熔体的向上迁移导致残留的富Fe熔体与周围的堆晶矿物之间失去平衡而发生反应的结果,是岩浆不混溶的直接证据。攀枝花岩体中部带磷灰石中的熔体包裹体的SiO2含量介于19.8~76.5 wt.%,全FeO含量介于0.05~45.0 wt.%。太和岩体上部带磷灰石中熔体包裹体的SiO2含量介于32.3~68.3 wt.%,全FeO含量介于0.51~23.9 wt.%。这些成分范围与Skaergaard和Bushveld岩体磷灰石发现的熔体包裹体的成分变化范围基本一致,如此极端和大范围的成分变化,是由不混溶作用形成的。(2)岩浆房中的不混溶过程发生在高温不混溶域根据角闪石温度计估算,攀枝花岩体下部带显微结构中的角闪石形成温度在995~1106℃之间,太和岩体磷灰石熔体包裹体中子矿物角闪石的结晶温度在854~1134℃之间,表明攀枝花、太和岩浆房在1100℃之上就已经发生了不混溶作用。因此,攀西地区的层状岩体发生了高温不混溶作用。(3)岩浆房中发生了不混溶熔体的大规模分离太和岩体中部带磁铁矿中的熔体包裹体的SiO2含量介于13.8~36.6 wt.%,全FeO含量介于3.17~7.59 wt.%,较低的全FeO含量是由于磁铁矿中捕获的熔体在包裹体壁结晶磁铁矿,导致捕获熔体的Fe含量损失,推测初始的捕获熔体是贫Si、富Fe的不混溶富Fe熔体。上部带磷灰石中同时含有富Fe、富Si两种熔体包裹体,而中部带磁铁矿中只含富Fe熔体包裹体,表明太和岩浆房的偏下部位主要由富Fe熔体组成,说明两相熔体发生了分离。对攀枝花岩浆房中两相熔体分离过程的模拟计算表明,在岩浆房冷却过程中,随着富Si熔体珠滴的半径(2~50μm)和富Fe熔体粘度(90~937 Pa·s)的改变,富Si熔体珠滴在浮力作用下可以向上迁移0.28~1831 m的距离,表明较轻的富Si熔体的向上迁移可以造成岩浆房中不混溶两相熔体的大规模分离。因此,我们认为不混溶作用发生后,熔体组成从单一相变为不混溶两相。不混溶熔体以富Fe熔体为主,富Si熔体呈珠滴状分散在富Fe熔体之中。由于密度差异,两相熔体在重力场作用下发生分离,富Fe熔体向下聚集形成岩体下部的暗色辉长岩和厚层铁钛氧化物矿体,而富Si熔体珠滴向上运移、聚合成团,参与形成岩体上部浅色辉长岩、浅色辉长岩中的酸性岩脉或透镜体以及同期花岗岩中的酸性包体。(4)攀枝花型钒钛磁铁矿矿床是岩浆房高温不混溶作用的产物攀枝花型钒钛磁铁矿矿床具有“小岩体成大矿”特征,大量的铁钛氧化物之所以能在岩浆房中聚集成矿,除了其母岩浆本身就比较富Fe、Ti之外,另一个重要的原因是岩浆房中发生了高温不混溶作用。我们提出其形成过程为:早期矿物的分离结晶作用造成岩浆房中形成晶粥,随后粒间熔体发生不混溶作用形成富Fe和富Si熔体,富Si熔体呈珠滴状分散在富Fe熔体中,随着岩浆房压实作用的不断进行,富Si熔体受重力影响向上迁移,造成富Fe熔体逐渐在岩浆房偏下部位聚集形成富Fe熔体层,最终大量的铁钛氧化物从富Fe熔体层中结晶出来并堆积成矿,形成岩体下部的主要矿石层。