冀東豆子溝沉積變質型鐵礦床流體包裹體特征

郭勃巍

（華北理工大學，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，其中冀東地區是華北陸塊各鐵礦集區中僅次于鞍本地區的第二大集區[3]。冀東地區BIFs鐵礦研究始于20世紀80年代，眾多地質學家對冀東地區BIFs鐵礦床進行了礦床地質特征、礦物學、巖石學、地球化學特征、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典型的BIFs鐵礦，前人進行過一部分研究[6]，但有關豆子溝鐵礦流體包裹體的相關研究前人未有涉及，本文通過野外勘查及手標本觀察，結合光學顯微鏡、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研究、顯微測溫分析，探討礦床變質作用過程及期后熱液蝕變作用。

2 礦床地質特征

冀東豆子溝鐵礦區位于河北省寬城縣內，礦區出露有太古界變質巖系遵化群，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，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巖系呈角度不整合接觸。南部鐵門關—峪耳崖—湯道河一線呈帶狀分布，與太古界變質巖系呈斷層接觸，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。

區域構造主要顯示出中生代構造形跡；殘留有太古代構造形跡，它在喜峰口—北大嶺一線，以緊密的線形褶皺為主，斷裂次之。礦區內斷裂構造為受多期活動的密云—喜峰口大斷裂影響的次級斷裂構造，主要有3組：北東向壓性斷裂（FⅠ）：規模較大，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，一般規模不大，大部分被（FⅠ）斷裂切斷，破碎帶不寬，產狀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，帶內沿走向多有偉晶巖脈，傾角75°～85°。區內火成巖活動不十分活躍，除礦區北部分布有較大的基性、超基性巖體外，區內零散分布脈巖，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。結合野外、手標本及室內鏡下觀察，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、產狀等巖相學特征，結合顯微測溫相態變化情況，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%，形態呈長條狀、不規則狀等，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，所以測溫數據相對較少，本次共測得2個數據。

3.3 包裹體巖相學特征

（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型包裹體形態主要呈長條狀或不規則狀，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%，占所測數據比例為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量相對較少，發育包含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%，形態呈橢圓狀或不規則狀，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，形態為橢圓性或不規則狀，個體很小，多為3～5μm，極少數可達到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據，大小為9.6μm，氣液比為60%。

3.4 包裹體顯微測溫結果

對豆子溝鐵礦床不同類型礦石的流體包裹體進行系統的顯微測溫分析。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據，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 結論

（1）豆子溝鐵礦床石中發育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）豆子溝鐵礦床變質作用峰期發育Ⅲ型包裹體，峰期變質流體的均一溫度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）豆子溝鐵礦床變質作用峰期期后發育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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