流体包裹体和磁铁矿矿物学研究对矽卡岩型铁矿床成矿流体演化及成矿机制的制约：以邯邢地区白涧铁矿床为例

The composition, property and evolutionary processes of ore-forming fluids, and the mineral precipitation environment and mechanism are important contents for understanding the origin of an iron skarn deposit. This proposed research involves comprehensive study of literature, detailed field observations and intensive investigations on fluid inclusions and magnetite geochemistry to unravel the ore-forming processes of Baijian iron skarn deposit. Fluid inclusion microthermometry, laser Raman spectrum and LA-ICP-MS are applied to reveal the composition, source and evolution of ore-forming fluids, which will provide significant insights into the ore-precipitation mechanisms and the roles of evaporate during the iron mineralization processes. A variety of analytical techniques including SEM, EMPA and La-ICP-MS will be conducted to characterize the micro textures and trace element compositions of magnetite from both vein-type ore and contact-type ore. These new results can be applied to unravel the mechanisms of ore formation. This project will not only provide powerful constraints on origin of Baijian iron skarn deposit, but also improve the understanding of regional metallogenic model and iron skarn mineralization theory.

矽卡岩型铁矿床成矿过程十分复杂，其成矿流体组成、性质和演化及矿质沉淀机制是深入理解这类矿床成因的重要内容。本项目以冀南邯邢地区白涧矽卡岩型铁矿床为研究对象，在详细的矿床地质和矿相学研究基础上，对不同成矿阶段蚀变矿物中的流体包裹体开展系统的岩相学、显微测温学、激光拉曼光谱和单个包裹体成分分析，查明白涧铁矿床成矿流体的组成、性质、和演化及铁质富集成矿机制，揭示膏岩层物质加入岩浆-热液成矿系统的的时间和控制成矿作用的机理。进一步开展不同产状磁铁矿显微结构和矿物化学的研究，系统对比赋存于灰岩中的脉状矿体和赋存于接触带内的块状矿体的磁铁矿微量元素组成，为成矿流体的组成和性质提供新的信息，揭示脉状高品位富矿体的形成机制。预期成果不仅有助于完善邯邢式铁矿床的成因模式而且可丰富矽卡岩铁矿床的研究内容和成矿理论。

河北白涧铁矿是2006-2010年开展深部找矿发现的一大型隐伏的矽卡岩型富铁矿矿床，该矿床自发现以来，开展专题研究甚少，其主矿体赋存在围岩的矿化形式及其与膏盐层密切的空间关系为创新矽卡岩铁矿成矿理论研究提供了极佳的对象和素材。本项目以白涧铁矿为主要研究对象，在详细的野外地质调查基础上，综合利用多种先进的技术方法深入开展矿物学和流体包裹体研究，查明白涧矽卡岩铁矿床成矿流体性质和演化，揭示脉状矿体形成机制。研究结果显示白涧层间矿体磁铁与白涧侵入体中的岩浆磁铁矿在结构和微量元素组成上存在巨大差异。层间矿体明显富集Si和Ca等不相容元素，且发育震荡环带结构，而相容元素Ti、V和Cr等含量比岩浆磁铁矿低2个数量级，显示了明显的热液磁铁矿特征，并非矿浆贯入成矿。综合野外地质观察、矿物分带、矿物结构、矿物化学以及流体包裹体研究结果，我们初步提出了白涧铁矿成矿流体演化模式。早阶段流体处于静岩压力下，具有高温（>600℃）和较低盐度特点，可能为超临界流体。流体活动能力主要受控于围岩渗透性。晚阶段流体受断裂或角砾岩系统控制，流体从静岩压力向静水压力转化，在这个过程中发生沸腾作用，形成具有高盐度（57.7-61.2 wt.% NaCl equiv）的富Fe的流体。这套流体形成了内矽卡岩和外矽卡岩富铁辉石，同时可能也是白涧铁矿磁铁矿矿化的关键流体。白涧铁矿主矿体发育在大理岩层间，受断裂构造控制明显，这套高盐度富铁的成矿流体可能是形成白涧高品位层间矿矿石的关键因素。