夏浩东，杜高峰，戴塔根，邓会娟

(1.国土资源部实物地质资料中心，河北三河 065201;2.中南大学地球科学与信息物理学院，湖南长沙 410083)

玉泉岭铁矿是20世纪70年代勘查开发的一个中型矽卡岩型铁矿，位于河北省南部邯邢地区。邯邢地区位于山西台背斜与河淮台向斜的过渡地带，东接黄淮大平原，西傍太行山脉，属太行背斜之东翼。邯邢地区是我国重要的矽卡岩型铁矿矿集区。前人对该区进行较系统的研究(郑建民，2007;郑建民等，2007a，2007b;孟祥贵等，2009)。随着矿山开发，玉泉岭铁矿资源已面临危机矿山，为解矿山燃眉之急，特对矿区进行成矿预测研究。本文总结了玉泉岭铁矿的矿床特征，通过对成矿阶段矿物流体包裹体岩相学、气液相成分和均一测温学研究，分析成矿流体来源，探讨矿床成因，对今后在玉泉岭铁矿区的深边部找矿工作具有重要意义。

1 区域地质概况

1.1 地层

本矿区地层出露简单，从新到老分别为第四系黄土层，中奥陶系灰岩(图1)。离矿区稍远可以看到石炭纪耐火粘土和砂页岩层。第四系黄土在矿区范围内分布很广，位于砾石层上部，厚度20～30m，砾石多为石英岩质，空隙被黄土充填;中奥陶系石灰岩呈东西向出露于矿区中部，倾角40°～50°，倾向南，局部有小的褶皱。上窄下宽，呈狭长带状分布，向西与外围大面积灰岩相连通，为矿区的主要含水层。溶洞裂隙发育，水力联系较好，由于受火成岩侵入的影响，有相变现象，即矿体→大理岩→结晶灰岩→灰岩，颜色呈灰色、灰白色、黄白色等，岩性较破碎，构成矿体的底板;大理岩为变晶质结构，组成成分主要是方解石。

1.2 构造

本区构造简单，在岩浆岩和灰岩接触处产生破碎带。构造有断裂和褶曲，断裂为主，褶曲次之。矿区西部小型褶曲呈帚状展布。矿区中部北东向断裂亦较发育，但在开采地段所见不多。在矿体的东端，有一个断层，但对矿体开采影响不大。矿区未发现任何岩脉，岩石中的节理以北北东、南北向最为发育，倾角很陡，约80°～90°，这种节理属于成矿后。岩脉少这一特点也说明自岩浆侵入后，构造运动幅度小。

图1 玉泉岭铁矿地质简图Fig.1 Geological sketch of the Yuquanling iron deposit in Hebei Province

1.3 岩浆岩

本区岩浆岩属中生代，为中酸性闪长岩类，沿构造脆弱带侵入。由于接触变质和岩浆分异作用，出现分相现象，即由矿体→透辉石矽卡岩(或石榴子石矽卡岩)→蚀变闪长岩→角闪闪长岩→黑云母角闪闪长岩。构成矿体顶板的多为蚀变闪长岩，颜色呈灰白或灰绿色，以中粒结构为主，主要由斜长石和角闪石组成。节理发育，结构较松散，顶板不太稳固。矽卡岩不太发育，厚度不大，多为1～3m，零星分布在矿体顶板，以透辉石矽卡岩为主，质地较软。矿区未发现任何岩脉存在。黑云母角闪闪长岩在本区分布普遍，易风化呈球状。肉眼观察岩石为灰黑色，矿物可见黑云母、角闪石、长石等。岩石具斑状结构，角闪石、长石呈粗晶出现。角闪闪长岩与黑云母角闪闪长岩呈渐变关系，一般出现在接触带附近，岩石结构属全晶质，中粒，半自形，其矿物成分与前者相比只是黑云母略少。蚀变闪长岩为全晶质，半自形，不等粒状，由略呈斑状到斑状结构。主要矿物有中性长石、角闪石、透辉石、绿帘石、绿泥石、绢云母等。矿区以透辉石矽卡岩为主，矽卡岩矿物主要有透辉石、石榴石、绿帘石，次生矿物有绿帘石、绿泥石、绢云母等。次要矿物为磷灰石、榍石。矽卡岩紧邻矿体呈透镜状，矿体直接与灰岩接触。

2 矿床地质

2.1 矿体特征

玉泉岭矿区包括三个矿体:南矿体、北矿体及东矿体。其中以南矿体最大。南矿体在地表分为不连续的东西两端，深部合二为一，沿岩浆岩与中奥陶灰岩接触带东西向分布，延长约500m。北矿体延长约300m，东矿体约65m。矿体位于适于侵入岩体的灰岩的顶部，因灰岩顶部接触面向南倾斜，所以北矿体顶板为灰岩，底板为岩体，南矿体则相反。

矿体沿岩体与结晶灰岩的接触带分布，其空间位置主要是在透辉石矽卡岩与结晶灰岩之间，呈不规则的透镜状和链式的不规则透镜体(如南矿体的东段和西段)，局部有伸入结晶灰岩中。

北矿体和南矿体的西段是处于接触带相对应的部分，北矿体陡，延伸的最大标高达109.5m，南矿体倾斜较小，延伸较大，绝对标高10m。

矿体逐渐向8号勘探线倾伏，其东西两部分矿体上部多被侵蚀出露。北矿体与南矿体于11号勘探线合二为一，呈一不对称的鞍状矿体(图2)。认为可能二者原来是同一矿体，后受某种因素而分开。

图2 玉泉岭铁矿11线剖面图Fig.2 Geological profile along the prospecting line No.11 in the Yuquanling iron deposit

2.2 矿石特征

玉泉岭矿体中的主要矿体成分有磁铁矿、假象赤铁矿、黄铁矿、黄铜矿等。脉石矿物有透辉石、透闪石、绿泥石、阳起石、方解石、石榴子石及石英、玉髓、蛇纹石等。磁铁矿为铁黑色，金属光泽，强磁性，结晶完好的呈八面体，主要为他形晶，分布于矿体下部。赤铁矿为由磁铁矿氧化后形成，褐红色，主要分布在矿体上部。黄铁矿为铜黄色，金属光泽，多呈六面体及块状体。矿石多为浸染状构造，块状构造，条带状构造。结构主要为自形半自形晶粒状结构，他形晶粒状结构，交代残余结构等。矿石化学成分主要有铁、镁、钙、铝等，有害成分有磷、硫等。铜、镍、钴在本区含量少。矿石工业类型主要有平炉矿，高炉低硫矿，高炉高硫矿，贫矿等，共4个工业类型。平炉矿，高炉低硫矿，高炉高硫矿主要分布在+210m水平标高以上，下部主要为贫矿。

石榴石－辉石阶段:形成石榴石、辉石等矽卡岩矿物，虽然没有矿石矿物相伴沉淀，但蚀变作用改变了岩石的物理性质，使其脆性和渗透性增强，为矿化提供了场所。

石英－铁氧化物阶段:发生在石榴石－辉石阶段之后，石榴石和辉石被绿帘石和石英等矿物交代，并伴随磁铁矿、赤铁矿沉淀，形成有价值的铁矿体。

3 取样及测试

研究样品均采自玉泉岭铁矿石榴石和方解石单矿物，取样来自于南矿体围岩与矿石中，将其磨制成厚度约为0.2mm双面剖光的光薄片作岩相学与流体包裹体观察。流体包裹体测温在中南大学地质研究所流体包裹体测温实验室进行。本次测试使用仪器为英国产的Linkam THMS600型冷热台，均一温度重现误差小于2℃，冰点温度重现误差小于0.2℃。

包裹体成分测定对象为磁铁矿、方解石及黄铁矿，由中南大学地质研究所流体包裹体气液相成分测定实验室完成。流体包裹体的气相成分分析采用加热爆裂法提取气体。分析仪器为Varian－3400型气相色谱仪(美国)，分析误差＜5%。流体包裹体的液相成分分析仪器为美国戴安公司生产的DX－120Ion Chromatograph离子色谱仪。重复测定精密度＜5%。

4 流体包裹体

4.1 岩相学

矿物中流体包裹体比较发育(图3)，但包裹体个体较小，长轴多在 5～15μm左右，少数大于15μm。包裹体多为长条状、不等轴状、三角状及不规则状。从相态特征来看，矿物中流体包裹体多为气液两相包裹体，以10% ～20%的气液比最为常见，纯气体包裹体和纯液相包裹体少见。

4.2 气液相成分

玉泉岭铁矿6件样品气液相成分结果及相关参数列于表1、表2，由表1、表2可知，

(1)磁铁矿、黄铁矿和方解石流体包裹体气相成分主要为 H2O、CO2、CH4、H2，其中 H2O 含量最高，其次为 CO2、CH4、H2;

(2)液相成分阴离子主要成分为Cl－、、F－，其中磁铁矿、方解石含量大小顺序为 Cl－＞＞F－，黄铁矿大小顺序为＞F－＞Cl－;

(3)液相成分阳离子主要成分为 Na+、K+、Mg2+、Ca2+，其中磁铁矿液相阳离子成分含量大小顺序为K+＞Na+＞Ca2+＞Mg2+，方解石液相阳离子成分含量大小顺序为Ca2+＞Na+＞K+，黄铁矿液相阳离子成分含量大小顺序为Ca2+＞K+＞Na+。

图3 玉泉岭铁矿包裹体类型Fig.3 Photos showing fluid inclusion types in the Yuquanling iron deposit

表1 玉泉岭铁矿包裹体气相成分及相关参数Table 1 Gas composition and related parameters of fluid inclusions in the Yuquanling iron deposit

表2 玉泉岭铁矿包裹体液相成分及相关参数Table 2 Liquid composition and related parameters of fluid inclusions in the Yuquanling iron deposit

4.3 均一温度

玉泉岭铁矿6件样品石榴石和方解石的均一法测温、冰点和盐度等结果列于表3，频数直方图见图4。石榴石和方解石流体包裹体均一温度范围分别为410～560℃、100～260℃;冰点温度范围分别为－18.3～11.2℃;通过冰点温度查表得知流体包裹体盐度(刘斌等，1999)，石榴石和方解石盐度范围分别为15.17% ～21.19%、1.91% ～12.73%。

由图4可知，方解石均一温度出现两个峰值，范围分别为140～180℃和220～260℃;石榴石均一温度峰值范围为460～540℃。方解石冰点温度峰值范围为－16.3～12.3℃;石榴石冰点温度峰值范围为 －8.3 ～ －6.3℃和 －4.3 ～ －2.3℃。方解石盐度峰值范围为 4.5% ～6.0%和 9.0% ～10.5%;石榴石盐度峰值范围为15.0% ～18.0%。

5 讨论

据均一法测温及频数直方图可知，矿物主成矿温度为140～540℃，盐度为4.5% ～18.0%。表明玉泉岭铁矿成矿流体应属于中－高温、中－高盐度流体。

玉泉岭铁矿流体包裹体气相成分富含H2O、CO2，含有CH4、H2等挥发份，表明成矿环境为还原环境(杨金中等，2000)。液相成分阳离子(K++Na+)/(Ca2++Mg2+)变化范围为 0.12 ～22.53(表2)，其中磁铁矿最高，均大于1，表明阳离子中K++Na+大于Ca2++Mg2+，黄铁矿、方解石(K++Na+)/(Ca2++Mg2+)小于或接近1，表明阳离子中K++Na+小于或接近Ca2++Mg2+，阴离子成分以 Cl－、、F－为主。分析认为，玉泉岭铁矿成矿流体应为K+－Na+－Ca2+－Mg2+－Cl－－－F－体系。

成矿流体的Na+/K+和F－/Cl－可用来作为判别流体来源的一个标志(卢焕章等，1990)，一般情况下，岩浆热液K+/Na+大于1，经计算(表2)，本区磁铁矿、方解石和黄铁矿流体包裹体K+/Na+值为0.05 ～1.75，方解石中 K+/Na+小于 1，磁铁矿、黄铁矿具岩浆热液特征。

另当Cl－/F－比大于1时反映属大气降水(或地层流体)的特征，由表2可知，方解石、磁铁矿Cl－/F－比均大于1(2.77 ～442.87)，表明有大气降水的加入。

图4 玉泉岭铁矿成矿流体包裹体均一温度、冰点温度和盐度频数直方图Fig.4 Histogram of homogenization temperature，freezing point and salinity of fluid inclusions in the Yuquanling iron deposit

总而言之，玉泉岭铁矿成矿流体以岩浆热液为主，夹有部分大气降水。

据赵一鸣等(1983)研究认为，矽卡岩型铁矿的铁质的主要搬运形式可能是卤化物和络合物。而据前面叙述，玉泉岭铁矿成矿流体的性质为低－中－高温、中－高盐度流体，富含、Cl－、F－。因此可以推断，铁在成矿流体中主要以硫氢络合物、氯氟络合物的形式迁移。

另据郑建民等(2007)研究认为，邯邢地区矽卡岩铁矿密切相关的岩体具有多期次脉动侵位的特点，由于多次脉动上侵带来新的热量，而碳酸盐围岩封闭环境使得碱质和挥发份富集，由于热水的作用降低岩石的温度，随着温度的降低，析出铁质络合物和卤化物，沉淀成矿。

6 结论

(1)玉泉岭铁矿流体包裹体主要为气液两相包裹体。

(2)玉泉岭铁矿是由中－高温、中－高盐度成矿流体成矿作用形成的，成矿流体应为K+－Na+－Ca2+－Mg2+－ Cl－－－F－体系。总体而言，本区成矿物质的迁移以硫氢络合物和氯氟络合物为主。

(3)玉泉岭铁矿在成矿过程中由于与之关系密切的岩体多期次侵位活动，带入新的热源，由于部分大气降水的加入，导致铁质沉淀成矿。

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