冀东豆子沟沉积变质型铁矿床流体包裹体特征

2018-01-22郭勃巍

西部探矿工程 2018年1期

郭勃巍

（华北理工大学，河北唐山063210）

1 概述

我国具有丰富的铁资源储量，铁矿床类型繁多，其中沉积变质型铁矿床是我国主要的铁矿床类型[1-2]，2013年底，已查明储量累积约80×108t。BIFs铁矿在我国分布范围十分广泛，华北陆块是我国最大的分布区，其中冀东地区是华北陆块各铁矿集区中仅次于鞍本地区的第二大集区[3]。冀东地区BIFs铁矿研究始于20世纪80年代，众多地质学家对冀东地区BIFs铁矿床进行了矿床地质特征、矿物学、岩石学、地球化学特征、矿床成因、成矿时代等方面的研究[4-5]。豆子沟铁矿是冀东地区典型的BIFs铁矿，前人进行过一部分研究[6]，但有关豆子沟铁矿流体包裹体的相关研究前人未有涉及，本文通过野外勘查及手标本观察，结合光学显微镜、包裹体显微测温等手段，对豆子沟铁矿的流体包裹体进行岩相学研究、显微测温分析，探讨矿床变质作用过程及期后热液蚀变作用。

2 矿床地质特征

冀东豆子沟铁矿区位于河北省宽城县内，矿区出露有太古界变质岩系遵化群，岩性以斜长角闪岩、角闪斜长片麻岩为主，夹变粒岩和多层磁铁石英岩矿，其磁铁石英岩是主要的铁矿层，呈北东向带状展布。中—上元古界地层分布老地层两侧，地层齐全以沉积碎屑岩、碳酸盐为主。主要分布在北部兴隆—宽城一线与太古界变质岩系呈角度不整合接触。南部铁门关—峪耳崖—汤道河一线呈带状分布，与太古界变质岩系呈断层接触，主要地层为长城系和蓟县系。另外在北部有少量古生代寒武系、奥陶系碳酸盐地层及中生界侏罗系碎屑岩地层。沿沟谷有第四系地层分布。

区域构造主要显示出中生代构造形迹；残留有太古代构造形迹，它在喜峰口—北大岭一线，以紧密的线形褶皱为主，断裂次之。矿区内断裂构造为受多期活动的密云—喜峰口大断裂影响的次级断裂构造，主要有3组：北东向压性断裂（FⅠ）：规模较大，破碎带宽5～10m，一般为压碎带或磨棱岩，蚀变较强，有硅化、绢云母化，倾角较陡72°～85°。北西向压扭性断裂（FⅡ）：由一系列横断层组成，一般规模不大，大部分被（FⅠ）断裂切断，破碎带不宽，产状75°～87°。近东西向断裂（FⅢ）：破碎带宽度不大，一般2～5m，片理化很强，带内沿走向多有伟晶岩脉，倾角75°～85°。区内火成岩活动不十分活跃，除矿区北部分布有较大的基性、超基性岩体外，区内零散分布脉岩，有伟晶岩（ρ）、闪斜煌斑岩（χ）等。该矿床有大小矿层数条，归纳为Ⅰ、Ⅱ号2条矿体。Ⅰ号矿体大，是勘探的主要矿体。Ⅱ号矿体分3条，细长分布，平行排列在Ⅰ号矿体的南部。见图1。

3 样品及分析方法

3.1 样品选择

本次研究样品采自于豆子沟铁矿床矿体之中，均为磁铁石英岩，样品较新鲜。结合野外、手标本及室内镜下观察，可将样品分为：弱蚀变片麻状磁铁石英岩、弱蚀变块状磁铁石英岩、弱蚀变稠密浸染状磁铁石英岩、条带状磁铁石英岩、条纹状磁铁石英岩5种矿石类型，选取其中12件样品进行了流体包裹体显微测温工作,采用了冷冻法和均一法测温。

3.2 流体包裹体分析

选取其中12件含磁铁石英岩样品进行显微测温工作，于华北理工大学科技楼流体包裹体实验室完成。

通过对不同类型矿石样品中包裹体的相态、产状等岩相学特征，结合显微测温相态变化情况，将包裹体分为以下3种类型：

Ⅰ型次生包裹体：大小介于3～13μm之间，气液比为1%～40%，形态呈长条状、不规则状等，呈线状或成群分布。Ⅰ型包裹体大量赋存于弱蚀变矿石样品中，均一温度较低。

Ⅱ型原生包裹体：多呈负晶形、四边形、椭圆状、不规则状和六方双锥型，大小为3～27μm，多介于3～10μm之间，气液比为5%～20%，易与次生包裹体（Ⅰ型）混淆。Ⅱ型富液包裹体分布十分广泛，矿石样品中此类包裹体较多，但豆子沟矿区的包裹体个体一般比较小，相变特征不明显。

Ⅲ型气体包裹体：主要呈近圆状，样本中此类包裹体比较少见，个体较小，多介于4～7μm之间，气液比60%～65%，呈孤立分布，所以测温数据相对较少，本次共测得2个数据。

3.3 包裹体岩相学特征

（1）片麻状磁铁石英岩（弱蚀变）：弱蚀变片麻状磁铁石英岩中包裹体数量相对较多，主要含Ⅰ型包裹体、Ⅱ型2种类型。其中Ⅰ型包裹体形态主要呈长条状或不规则状，成群或呈线性分布，大小4～8μm，气液比5%～30%，所占比例48.4%。Ⅱ型包裹体呈负晶形、椭圆状或六方双锥形分布，大小4～12μm，大多孤立存在，其所占比例为51.6%。

（2）块状磁铁石英岩（弱蚀变）：弱蚀变块状磁铁石英岩中包裹体相对较少，发育Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型3种类型包裹体。其中Ⅰ型包裹体所占比例为50%，主要呈线性穿插或沿着裂隙分布，大小为3～5μm，气液比为2%～14%。Ⅱ型包裹体主要呈孤立分布，所占比例43.8%。Ⅲ型包裹体主要呈近圆状，大小5.2μm，气液比65%，占所测数据比例为6.2%。

（3）条带状磁铁石英岩：条带状磁铁石英岩中流体包裹体数量相对较少，发育包含Ⅰ型、Ⅱ型2类包裹体，2种类型所占比例相近，其中Ⅰ型所占比例为53.6%，形态呈椭圆状或不规则状，粒径较小，长轴长约3～10μm，气液比为2%～15%，多呈线性穿插石英颗粒。Ⅱ型包裹体多呈椭圆形，大小约3～9μm，气液比5%～25%，多呈孤立状布于石英中，此类包裹体所占比例为46.4%。

（4）条纹状磁铁石英岩：条带状磁铁石英岩中包裹体发育Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型包裹体3种类型。其中Ⅰ型包裹体多呈线性沿裂隙分布，形态为椭圆性或不规则状，个体很小，多为3～5μm，极少数可达到12μm。气液比1%～40%，所占比例为50%。Ⅱ型包裹体大小介于3～27μm，主要呈孤立分布，气液比6%～45%，所占比例46.9%。Ⅲ型包裹体仅测得一组数据，大小为9.6μm，气液比为60%。

3.4 包裹体显微测温结果

对豆子沟铁矿床不同类型矿石的流体包裹体进行系统的显微测温分析。共对12件样品中共120个包裹体进行了显微测温，其中包括4件条带状矿石（弱蚀变）25个包裹体，3件条纹状矿石（弱蚀变）47个，3件片麻状矿石（弱蚀变）31个包裹体，2件块状矿石（弱蚀变）16个包裹体。结果显示，豆子沟铁矿床包裹体的均一温度与盐度范围均较宽，依次为117℃～410℃和0.18～16.43wt%之间，密度为0.442～1.045g/cm3。结果如下：

（1）片麻状磁铁石英岩（弱蚀变）：Ⅰ型包裹体的均一温度为167℃～377℃，最终均一呈液相，冰点跨度较大，介于-8.9℃～-0.7℃之间，换算所得的对应盐度为1.23～12.73wt%，密度为0.733～0.955g/cm3；Ⅱ型包裹体的均一温度范围介于133℃～363℃之间，最终均一呈液相，冰点-5.6℃～-0.1℃，盐度0.18～8.68wt%，密度为0.655～0.973g/cm3。

（2）块状磁铁石英岩（弱蚀变）：Ⅰ型包裹体的均一温度147℃～266℃，最终呈液相，冰点-6.7℃～-0.8℃，盐度1.4～10.11wt%，密度为0.818～0.992g/cm3；Ⅱ型包裹体均一温度为155℃～305℃，冰点为-5.4℃～-0.4℃，盐度范围为0.71～8.41wt%，密度为0.791～0.960g/cm3；Ⅲ型包裹体均一温度为357℃，冰点为冰点-3.8℃，盐度6.16wt%，密度为0.673g/cm3。

（3）条带状磁铁石英岩：Ⅰ型次生包裹体的均一温度为124℃～251℃，冰点为-4.9℃～-0.4℃，盐度为0.71～17.73wt%，密度为0.806～0.985g/cm3；Ⅱ型包裹体均一温度为175℃～313℃，冰点为-6.4℃～-0.4℃，盐度为0.71～9.73wt%，密度为0.737～0.903g/cm3。

（4）条纹状磁铁石英岩：Ⅰ型次生包裹体的均一温度为159℃～363℃，冰点为-12.1℃～-2.9℃，盐度为4.80～16.05wt%，密度为0.734～1.014g/cm3；Ⅱ型原生包裹体均一温度为117℃～410℃，冰点温度范围较大，为-12.5℃～-0.2℃，算得盐度范围为2.07～16.43wt%，密度为0.442～1.045g/cm3。Ⅲ型气体包裹体仅测得一组数据，均一温度为290℃，临近均一温度时气泡慢慢变大，最终均一为气相，冰点为-1.2℃，盐度为2.07wt%，密度为0.744g/cm3。