冀東豆子溝沉積變質(zhì)型鐵礦床流體包裹體特征

郭勃巍

（華北理工大學(xué)，河北唐山063210）

1 概述

我國具有豐富的鐵資源儲量，鐵礦床類型繁多，其中沉積變質(zhì)型鐵礦床是我國主要的鐵礦床類型[1-2]，2013年底，已查明儲量累積約80×108t。BIFs鐵礦在我國分布范圍十分廣泛，華北陸塊是我國最大的分布區(qū)，其中冀東地區(qū)是華北陸塊各鐵礦集區(qū)中僅次于鞍本地區(qū)的第二大集區(qū)[3]。冀東地區(qū)BIFs鐵礦研究始于20世紀(jì)80年代，眾多地質(zhì)學(xué)家對冀東地區(qū)BIFs鐵礦床進行了礦床地質(zhì)特征、礦物學(xué)、巖石學(xué)、地球化學(xué)特征、礦床成因、成礦時代等方面的研究[4-5]。豆子溝鐵礦是冀東地區(qū)典型的BIFs鐵礦，前人進行過一部分研究[6]，但有關(guān)豆子溝鐵礦流體包裹體的相關(guān)研究前人未有涉及，本文通過野外勘查及手標(biāo)本觀察，結(jié)合光學(xué)顯微鏡、包裹體顯微測溫等手段，對豆子溝鐵礦的流體包裹體進行巖相學(xué)研究、顯微測溫分析，探討礦床變質(zhì)作用過程及期后熱液蝕變作用。

2 礦床地質(zhì)特征

冀東豆子溝鐵礦區(qū)位于河北省寬城縣內(nèi)，礦區(qū)出露有太古界變質(zhì)巖系遵化群，巖性以斜長角閃巖、角閃斜長片麻巖為主，夾變粒巖和多層磁鐵石英巖礦，其磁鐵石英巖是主要的鐵礦層，呈北東向帶狀展布。中—上元古界地層分布老地層兩側(cè)，地層齊全以沉積碎屑巖、碳酸鹽為主。主要分布在北部興隆—寬城一線與太古界變質(zhì)巖系呈角度不整合接觸。南部鐵門關(guān)—峪耳崖—湯道河一線呈帶狀分布，與太古界變質(zhì)巖系呈斷層接觸，主要地層為長城系和薊縣系。另外在北部有少量古生代寒武系、奧陶系碳酸鹽地層及中生界侏羅系碎屑巖地層。沿溝谷有第四系地層分布。

區(qū)域構(gòu)造主要顯示出中生代構(gòu)造形跡；殘留有太古代構(gòu)造形跡，它在喜峰口—北大嶺一線，以緊密的線形褶皺為主，斷裂次之。礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造為受多期活動的密云—喜峰口大斷裂影響的次級斷裂構(gòu)造，主要有3組：北東向壓性斷裂（FⅠ）：規(guī)模較大，破碎帶寬5～10m，一般為壓碎帶或磨棱巖，蝕變較強，有硅化、絹云母化，傾角較陡72°～85°。北西向壓扭性斷裂（FⅡ）：由一系列橫斷層組成，一般規(guī)模不大，大部分被（FⅠ）斷裂切斷，破碎帶不寬，產(chǎn)狀75°～87°。近東西向斷裂（FⅢ）：破碎帶寬度不大，一般2～5m，片理化很強，帶內(nèi)沿走向多有偉晶巖脈，傾角75°～85°。區(qū)內(nèi)火成巖活動不十分活躍，除礦區(qū)北部分布有較大的基性、超基性巖體外，區(qū)內(nèi)零散分布脈巖，有偉晶巖（ρ）、閃斜煌斑巖（χ）等。該礦床有大小礦層數(shù)條，歸納為Ⅰ、Ⅱ號2條礦體。Ⅰ號礦體大，是勘探的主要礦體。Ⅱ號礦體分3條，細長分布，平行排列在Ⅰ號礦體的南部。見圖1。

3 樣品及分析方法

3.1 樣品選擇

本次研究樣品采自于豆子溝鐵礦床礦體之中，均為磁鐵石英巖，樣品較新鮮。結(jié)合野外、手標(biāo)本及室內(nèi)鏡下觀察，可將樣品分為：弱蝕變片麻狀磁鐵石英巖、弱蝕變塊狀磁鐵石英巖、弱蝕變稠密浸染狀磁鐵石英巖、條帶狀磁鐵石英巖、條紋狀磁鐵石英巖5種礦石類型，選取其中12件樣品進行了流體包裹體顯微測溫工作,采用了冷凍法和均一法測溫。

3.2 流體包裹體分析

選取其中12件含磁鐵石英巖樣品進行顯微測溫工作，于華北理工大學(xué)科技樓流體包裹體實驗室完成。

通過對不同類型礦石樣品中包裹體的相態(tài)、產(chǎn)狀等巖相學(xué)特征，結(jié)合顯微測溫相態(tài)變化情況，將包裹體分為以下3種類型：

Ⅰ型次生包裹體：大小介于3～13μm之間，氣液比為1%～40%，形態(tài)呈長條狀、不規(guī)則狀等，呈線狀或成群分布。Ⅰ型包裹體大量賦存于弱蝕變礦石樣品中，均一溫度較低。

Ⅱ型原生包裹體：多呈負晶形、四邊形、橢圓狀、不規(guī)則狀和六方雙錐型，大小為3～27μm，多介于3～10μm之間，氣液比為5%～20%，易與次生包裹體（Ⅰ型）混淆。Ⅱ型富液包裹體分布十分廣泛，礦石樣品中此類包裹體較多，但豆子溝礦區(qū)的包裹體個體一般比較小，相變特征不明顯。

Ⅲ型氣體包裹體：主要呈近圓狀，樣本中此類包裹體比較少見，個體較小，多介于4～7μm之間，氣液比60%～65%，呈孤立分布，所以測溫數(shù)據(jù)相對較少，本次共測得2個數(shù)據(jù)。

3.3 包裹體巖相學(xué)特征

（1）片麻狀磁鐵石英巖（弱蝕變）：弱蝕變片麻狀磁鐵石英巖中包裹體數(shù)量相對較多，主要含Ⅰ型包裹體、Ⅱ型2種類型。其中Ⅰ型包裹體形態(tài)主要呈長條狀或不規(guī)則狀，成群或呈線性分布，大小4～8μm，氣液比5%～30%，所占比例48.4%。Ⅱ型包裹體呈負晶形、橢圓狀或六方雙錐形分布，大小4～12μm，大多孤立存在，其所占比例為51.6%。

（2）塊狀磁鐵石英巖（弱蝕變）：弱蝕變塊狀磁鐵石英巖中包裹體相對較少，發(fā)育Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型3種類型包裹體。其中Ⅰ型包裹體所占比例為50%，主要呈線性穿插或沿著裂隙分布，大小為3～5μm，氣液比為2%～14%。Ⅱ型包裹體主要呈孤立分布，所占比例43.8%。Ⅲ型包裹體主要呈近圓狀，大小5.2μm，氣液比65%，占所測數(shù)據(jù)比例為6.2%。

（3）條帶狀磁鐵石英巖：條帶狀磁鐵石英巖中流體包裹體數(shù)量相對較少，發(fā)育包含Ⅰ型、Ⅱ型2類包裹體，2種類型所占比例相近，其中Ⅰ型所占比例為53.6%，形態(tài)呈橢圓狀或不規(guī)則狀，粒徑較小，長軸長約3～10μm，氣液比為2%～15%，多呈線性穿插石英顆粒。Ⅱ型包裹體多呈橢圓形，大小約3～9μm，氣液比5%～25%，多呈孤立狀布于石英中，此類包裹體所占比例為46.4%。

（4）條紋狀磁鐵石英巖：條帶狀磁鐵石英巖中包裹體發(fā)育Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型包裹體3種類型。其中Ⅰ型包裹體多呈線性沿裂隙分布，形態(tài)為橢圓性或不規(guī)則狀，個體很小，多為3～5μm，極少數(shù)可達到12μm。氣液比1%～40%，所占比例為50%。Ⅱ型包裹體大小介于3～27μm，主要呈孤立分布，氣液比6%～45%，所占比例46.9%。Ⅲ型包裹體僅測得一組數(shù)據(jù)，大小為9.6μm，氣液比為60%。

3.4 包裹體顯微測溫結(jié)果

對豆子溝鐵礦床不同類型礦石的流體包裹體進行系統(tǒng)的顯微測溫分析。共對12件樣品中共120個包裹體進行了顯微測溫，其中包括4件條帶狀礦石（弱蝕變）25個包裹體，3件條紋狀礦石（弱蝕變）47個，3件片麻狀礦石（弱蝕變）31個包裹體，2件塊狀礦石（弱蝕變）16個包裹體。結(jié)果顯示，豆子溝鐵礦床包裹體的均一溫度與鹽度范圍均較寬，依次為117℃～410℃和0.18～16.43wt%之間，密度為0.442～1.045g/cm3。結(jié)果如下：

（1）片麻狀磁鐵石英巖（弱蝕變）：Ⅰ型包裹體的均一溫度為167℃～377℃，最終均一呈液相，冰點跨度較大，介于-8.9℃～-0.7℃之間，換算所得的對應(yīng)鹽度為1.23～12.73wt%，密度為0.733～0.955g/cm3；Ⅱ型包裹體的均一溫度范圍介于133℃～363℃之間，最終均一呈液相，冰點-5.6℃～-0.1℃，鹽度0.18～8.68wt%，密度為0.655～0.973g/cm3。

（2）塊狀磁鐵石英巖（弱蝕變）：Ⅰ型包裹體的均一溫度147℃～266℃，最終呈液相，冰點-6.7℃～-0.8℃，鹽度1.4～10.11wt%，密度為0.818～0.992g/cm3；Ⅱ型包裹體均一溫度為155℃～305℃，冰點為-5.4℃～-0.4℃，鹽度范圍為0.71～8.41wt%，密度為0.791～0.960g/cm3；Ⅲ型包裹體均一溫度為357℃，冰點為冰點-3.8℃，鹽度6.16wt%，密度為0.673g/cm3。

（3）條帶狀磁鐵石英巖：Ⅰ型次生包裹體的均一溫度為124℃～251℃，冰點為-4.9℃～-0.4℃，鹽度為0.71～17.73wt%，密度為0.806～0.985g/cm3；Ⅱ型包裹體均一溫度為175℃～313℃，冰點為-6.4℃～-0.4℃，鹽度為0.71～9.73wt%，密度為0.737～0.903g/cm3。

（4）條紋狀磁鐵石英巖：Ⅰ型次生包裹體的均一溫度為159℃～363℃，冰點為-12.1℃～-2.9℃，鹽度為4.80～16.05wt%，密度為0.734～1.014g/cm3；Ⅱ型原生包裹體均一溫度為117℃～410℃，冰點溫度范圍較大，為-12.5℃～-0.2℃，算得鹽度范圍為2.07～16.43wt%，密度為0.442～1.045g/cm3。Ⅲ型氣體包裹體僅測得一組數(shù)據(jù)，均一溫度為290℃，臨近均一溫度時氣泡慢慢變大，最終均一為氣相，冰點為-1.2℃，鹽度為2.07wt%，密度為0.744g/cm3。

4 結(jié)論

（1）豆子溝鐵礦床石中發(fā)育3種不同類型包裹體，包括Ⅰ型次生包裹體、Ⅱ型氣液兩相包裹體、Ⅲ型氣體包裹體。

（2）豆子溝鐵礦床變質(zhì)作用峰期發(fā)育Ⅲ型包裹體，峰期變質(zhì)流體的均一溫度289℃～357℃，鹽度2.07～6.16wt%，具有高溫低鹽度特征，密度為0.673～0.744g/cm3。

（3）豆子溝鐵礦床變質(zhì)作用峰期期后發(fā)育Ⅰ型、Ⅱ型包裹體，均一溫度變化范圍為117℃～410℃之間，鹽度為0.71～16.43wt%之間，密度介于0.442～1.045g/cm3之間。

（4）豆子溝鐵礦床中，原生包裹體的密度總體上大于次生包裹體，變化相對不大。

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