冀东石人沟变质铁矿床流体包裹体特征

刘殿龙

（华北理工大学，河北唐山 063009）

冀东石人沟变质铁矿床流体包裹体特征

刘殿龙

（华北理工大学，河北唐山 063009）

石人沟铁矿属冀东地区的大型铁矿床，是典型的BIF型铁矿床。选取不同类型矿石样品，对石英中的流体包裹体进行系统的岩相学特征分析及显微测温测试，探讨变质流体物化性质。结果显示，石人沟铁矿发育Ⅰ型次生包裹体、Ⅱ型富液的两相包裹体、Ⅲ型富气的两相包裹体和Ⅳ型含子晶的三相包裹体。

流体包裹体 均一温度和盐度 沉积变质型铁矿

冀东地区位于华北克拉通北缘，分布有许多沉积变质型铁矿床，由条带状铁建造（Banded ironformation，简称BIF）变质而成[1]。BIF型铁矿分布范围广泛，主要集中于华北陆块，扬子陆块次之[2-3]。石人沟铁矿主要分布在青龙一带，由于矿床多为中小型，仅个别可达大型，所以对石人沟铁矿的研究并不多，而对石人沟铁矿进行流体包裹体的研究更是未见。本文通过野外和手标本观察，结合光学显微镜和包裹体显微测温等手段，对石人沟铁矿的流体包裹体进行岩相学研究与显微测温分析，探讨矿床变质作用过程及期后热液蚀变作用。

1 区域地质特征

冀东地区主体属Ⅱ级构造单元——燕山台褶带，近东西向，四周被断裂所截，南部平原属华北断拗。中心部位主要由太古宙基底组成，两翼依次为中-新元古代和古生代沉积，北翼的中-新元古代位于轴缘拗陷的中心部位[4]，最大沉积厚度近万米。根据北翼有裹挟中侏罗世沉积的次级向斜分析，其整体褶皱时代应在中侏罗世末。区域地质构造以宽缓穹隆构造和断裂为主，后经区域运动改造，形成一些紧密、倒转、同斜、复式背斜等复杂的褶皱形态；断裂构造多以近东西向、北东向深大断裂为主，它们多构成了地质构造单元的边界。

2 矿床地质特征

矿区出露地层为迁西岩群马兰峪组第一段中上部片麻岩，按岩性特点由老至新分为四层：黑云角闪斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩；花岗片麻岩、黑云角闪斜长片麻岩夹零星磁铁石英岩透镜体；磁铁石英岩、角闪斜长片麻岩；黑云角闪斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩。据深部矿体平行延深之特点来看，矿区为单斜构造。由于受后期断裂构造和次级褶皱构造的影响，地质构造变得较为复杂。矿体产状与片麻理一致，走向一般近南北，倾角50°～70°，倾向西，北部石人沟附近由于受F10断裂层的牵引，走向偏向北西，倾向南西，倾角60°～80°。在矿区地表及浅部开采台阶矿体中可见规模很小的层间褶皱构造，使矿体局部叠加变厚。在深部，矿体也有急剧变厚和彼此互相靠拢的现象，可能与古地理环境及后期次级褶皱构造的影响有关，矿区内断裂构造发育，对矿体影响亦较大。

矿区内岩浆岩不发育，仅见各类中基性脉岩，集中分布在矿区中部及西部。矿区主要有五层矿，第一层矿体位于F5以东盲矿体，呈南北透镜状产出，南到F20大断层，受断裂构造的影响矿体呈中间高两端低的弧形，平均铁品位w(TFe)为31.09%，矿体走向南北，倾向西，倾角40°～60°。第二层矿北始5E线北，南至28线北，矿体沿走向及倾向厚度及形态变化较大，具明显的膨胀收缩、尖灭再现分枝复合现象。总体产状倾向西，倾角35°～65°，平均铁品位w(TFe)为30.73%，变化不大，稍有降低。第三层矿在纵横方向上具分枝复合现象，矿体呈舒缓波状，倾向西，倾角50°～70°，平均铁品位w(TFe)为30.54%。第四层矿北起10线北F4断层，南到28线南，矿体由三个似层状、透镜状矿体组成，厚度变化较大，矿体走向南北，倾向西，倾角50°～70°。第五层矿体由三个似层状、透镜状矿体组成，矿体走向南北，倾向西，倾角50°～65°，平均铁品位w(TFe)为31.94%。

该矿为铁硅质沉积建造受变质铁矿床，矿石自然类型为石英岩型磁铁矿石。矿石工业类型为可选性能良好的磁铁矿石。矿石呈粒状变晶结构或粒状花岗变晶结构，块状、片麻状构造。主要有磁铁矿，次为假象赤铁矿。脉石矿物主要为石英，次为角闪石、斜长石及少量次生蚀变矿物绿泥石和黑云母。

3 样品及分析方法

3.1 样品采集

本次分析所用样品为石人沟磁铁石英岩。结合手标本在显微镜下观察，将所采矿石分为以下三种类型（表1）：稠密浸染状磁铁石英岩（弱蚀变）、片麻状磁铁石英岩（弱蚀变）、块状磁铁石英岩（弱蚀变）。

表1 石人沟铁矿床各类石英样品主要特征

3.2 分析方法

本文选取不同类型的石英样品，通过石英中的流体包裹体的岩相学研究及显微测温实验，分析变质流体的物化性质。

首先，对流体包裹体进行岩相学分析。挑选合适的矿石样品，将其双面抛光，利用偏光显微镜进行岩相学观察，观察包裹体的大小、形态、气液比等岩相学特征，并根据产状、相态及气液比等特征对不同类型矿石中的包裹体进行分类。

然后，对流体包裹体进行显微测温实验。实验于华北理工大学流体包裹体实验室完成，使用的是LinkamTHMSC600型两用显微冷热台，将温度控制在-196～+600℃，冷冻及加热数据误差分别为±0.1℃和±2℃。在实验过程中利用液氮进行冷冻降温，降温时速率不宜过快，降至-190℃后进行回温，速率一般被控制在20℃/min以内，在接近气泡恢复前，速率减慢，被控制在0.5～1℃/min，便于精确观察冰点温度。随后进行均一温度的测定，将升温速率控制在10～20℃/min，在接近液（气）相消失前，速率应被控制在0.5～1℃/min，精确地记录下相均一的温度；且为确保包裹体均一，应在包裹体达到均一温度后继续升温进行观察，此时温度不宜过高，可控制在10℃内，以免包裹体发生爆裂。其中三相包裹体均一温度包括部分均一温度和完全均一温度。最后，对所测得的数据进行进一步整理分析，简单气液包裹体的盐度来自流体包裹体盐度表。

4 流体包裹体岩相学研究

4.1 流体包裹体类型

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，将包裹体分为以下四种类型：

Ⅰ型包裹体：次生包裹体，室温条件下呈气液两相（下页图1-1）。包裹体大小介于4～14 μm，气液体积比为5%～25%，形态呈长条状、不规则状等，呈线状或成群分布。此类包裹体在研究的矿石中大量赋存。

Ⅱ型包裹体：富液两相原生包裹体，室温条件下为两相（V+L），由液体与少量气体组成（下页图1-2）。形态多样，多呈负晶形、四边形、椭圆状、不规则状和六方双锥型，大小为4～17 μm，多介于7～13 μm，气液体积比为5%～25%，多呈孤立状或小群状分布，且少数沿未切穿颗粒边界的晶内裂隙分布，易与次生包裹体（Ⅰ型）混淆。Ⅱ型富液包裹体分布十分广泛，矿石样品中均存在大量此类包裹体。

Ⅲ型包裹体：富气两相原生包裹体，室温条件下为两相（V+L），由气体与少量液体组成。主要呈椭圆状、近圆状，此类包裹体个体较小，多介于8～10 μm，气液体积比为55%～65%，呈孤立-小群状分布（下页图1-3）。Ⅲ型包裹体在所测石英样品很少见，而且由于其相态变化较难观察，仅仅得到两个测温数据。

Ⅳ型包裹体：含子晶包裹体，室温下呈三相（V+L+S）（下页图1-4）。包裹体大小为8 μm，呈多边形孤立分布，子矿物为不透明黑色体，呈椭圆状，可能为磁铁矿。Ⅳ型包裹体赋存于弱蚀变样品中，但数量极少。

4.2 流体包裹体岩相学特征

1）稠密浸染状磁铁石英岩（弱蚀变）：原生包裹体较多，但相对较小，主要含Ⅰ型包裹体、Ⅱ型包裹体两种类型。其中Ⅰ型包裹体形态主要呈椭圆状、长条状或不规则状，成群或呈线性分布，大小6～13 μm，气液体积比为5%～15%，占所测数据的30.2%。Ⅱ型包裹体呈负晶形、椭圆状或六方双锥形分布，大小为4～18 μm，多介于7～12 μm，大多孤立存在，较少数成群状分布于石英中，其占所测数据的69.8%。

图1 石人沟铁矿的流体包裹体显微特征

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、Ⅲ型和Ⅳ型四种类型包裹体。其中Ⅰ型包裹体主要呈椭圆状、不规则状，呈线性分布，大小为6～13 μm，气液体积比为10%～20%，占所测数据的38.5%。Ⅱ型包裹体呈负晶形、椭圆状或六方双锥形分布，大小为4～17 μm，多介于5～10 μm，大多孤立存在，少数成群状分布于石英中，其占所测数据的51.6%。Ⅲ型包裹体呈椭圆状，大小为7～8 μm，气液体积比为50%～60%，占所测数据的6.7%。Ⅳ型包裹体极少见，仅观测到1个，大小为8 μm，呈不规则状孤立存在，子矿物为黑色不透明状，推测其为磁铁矿，在升温过程中仅气泡发生变化，子矿物不会消失，占所测数据的3.2%。

3）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较多，个体较小，主要发育Ⅰ型和Ⅱ型包裹体。其中Ⅰ型包裹体形态主要呈椭圆状、长条状或不规则状，成群或呈线性分布，大小为6～13 μm，气液体积比为10%～20%，占所测数据的37.0%。Ⅱ型包裹体呈负晶形、椭圆状或六方双锥形分布，大小为6～15 μm，多介于7～12 μm，大多孤立存在，较少数成群状分布于石英中，其占所测数据的63.0%。

5 包裹体显微测温

对石人沟铁矿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9件样品中共130个包裹体进行了显微测温，其中包括3件稠密浸染状矿石（弱蚀变）53个包裹体，3件片麻状矿石（弱蚀变）46个包裹体，3件块状矿石（弱蚀变）31个包裹体。结果显示，石人沟铁矿包裹体的均一温度与盐度范围均较宽（如图2和下页表2所示），分别为97～486℃和0.35%～22.44%之间。

图2 石人沟铁矿中流体包裹体的均一温度和盐度柱状图

1）稠密浸染状磁铁石英岩（弱蚀变）：Ⅰ型包裹体的均一温度为130～208℃，冰点为-10.6～-3.2℃，盐度为5.26%～14.57%；Ⅱ型包裹体均一温度为127～243℃，冰点为-20.1～-1.3℃，盐度为2.24%～22.44%。

2）块状磁铁石英岩（弱蚀变）：Ⅰ型包裹体的均一温度为109～169℃，冰点为-8.7～-2.5℃，盐度为4.18%～12.51%；Ⅱ型包裹体均一温度为134～195℃，冰点温度范围较大，为-12.9～-0.2℃，算得盐度范围为0.35%～16.80%；Ⅲ型包裹体的均一温度较高，介于406～486℃，冰点为-5.2～-0.9℃，盐度为1.57%～8.14%；Ⅳ型包裹体的子矿物随温度升高始终未消失，气泡于183℃消失。

3）片麻状磁铁石英岩（弱蚀变）：Ⅰ型包裹体的均一温度为130～192℃，冰点为-16.6～-2.3℃，盐度为3.87%～19.92%；Ⅱ型包裹体均一温度为97～247℃，冰点温度范围较大，为-17.1～-1.6℃，盐度为1.06%～20.30%。

变质流体中与热液矿床等相似均赋存原生包裹体和次生包裹体，且沿裂隙分布的次生包裹体更为多见，但在变质流体中这些次生包裹体也像原生包裹体一样保留了变质演化阶段的性质[5]。而我们所观测的包裹体大多形成于变质峰期或变质期后，经过多次变质作用及热液活动，受到强烈的后期改造[6-7]。通过对不同类型流体包裹体进行详尽的显微测温工作，总体来看，Ⅰ型次生包裹体均一温度较低，共测得39个数据，均介于109～208℃，盐度范围为3.87%～19.92%，但多介于3.87%～10%，显示低温低盐度特征。Ⅱ型富液原生包裹体共测得76个数据，介于97～247℃，盐度变化范围较大，为0.35%～22.44%，多介于5%～15%。Ⅲ型富气包裹体均一温度范围介于406～486℃，共测得2个数据，盐度为1.57%～8.14%，具有高温低盐度特征。Ⅳ型含子晶三相包裹体由于子矿物在升温过程中未消失，并结合其岩相学特征推断应该是磁铁矿，因此仅测得气泡消失温度为182.3℃。

表2 石人沟铁矿床不同类型矿石中流体包裹体测温结果

综合来看，Ⅲ型富气包裹体均一温度较高，介于406～486℃，可能代表了变质峰期变质流体的特征。Ⅰ型次生包裹体均一温度普遍较低，介于109～208℃，因此Ⅰ型次生包裹体特征可能代表了变质作用峰后热液蚀变阶段的变质流体。Ⅱ型富液原生包裹体均一温度范围也较低，介于97～247℃，可能表明变质期后并未频繁发生变质作用。

6 结论

1）石人沟铁矿石中发育五种不同类型包裹体，包括Ⅰ型次生包裹体、Ⅱ型富液两相包裹体、Ⅲ型富气两相包裹体和Ⅳ型含子晶三相包裹体。

2）石人沟铁矿变质作用峰期发育Ⅲ型包裹体，均一温度介于406～486℃，盐度范围为1.57%～8.14%，变化范围较宽，显示高温低盐度特征。

3）石人沟铁矿变质作用峰期期后发育Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅳ型包裹体，均一温度变化范围为97～247℃，盐度为0.35%～22.44%。

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（编辑：胡玉香）

Characteristics of the Fluid Inclusions of Shirengou Sendimentary Metamorphic Iron Deposit in Eastern Hebei

LIU Dianlong
（North China University of Science and Technology,Tangshan Hebei 063009）

Shirengou iron ore is a large iron ore deposits in Hebei,which is a typical BIF iron deposit.Different types of ore samples are selected to systematic conduct petrographic characteristics analysis and micro temperature measurement test of fluid inclusions in quartz and investigate the physicochemical properties of metamorphic fluids. The results show that there are I type secondary inclusions,II type two-phase inclusions with rich liquid,III type two-phase inclusions with rich gas and IV type three-phase inclusions containing sub crystal in Shirengou iron ore.

fluid inclusion,homogeneous temperature and salinity,sedimentary metamorphic iron

P618.31

A

1672-1152（2016）06-0030-04

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.06.11

2016-10-24

刘殿龙（1989—），男，硕士研究生，主要从事矿床学及固体矿方向的研究。