安徽省樅陽縣馬口鐵礦床成礦流體特征研究

張立明，張贊贊，張靖怡

（1.安徽省地質礦產勘查局312地質隊，安徽蚌埠 233040；2.安徽省地質調查院，安徽合肥 230001）

0 引言

廬樅礦集區位于長江中下游成礦帶內，是區域重要的鐵銅鉛鋅多金屬礦集區之一[1～3]。本區的巖漿活動及相關的成礦作用集中爆發于早白堊世，主要類型包括：①與廬樅盆地內橄欖玄粗質火山-次火山巖有關的玢巖型鐵（硫）礦床；②與沙溪地區埃達克質侵入巖漿活動有關的斑巖型銅（金）礦床；③盆地內部受構造控制的中低溫脈狀銅鉛鋅礦床；④與正長巖有關的鐵-銅-鈾（金）礦床[4～11]。前人已針對前三類礦床的成礦機理及賦礦巖漿巖成因，開展了大量的研究工作，取得了豐富的科研及找礦成果。但礦集區與正長巖有關的鐵-銅-鈾（金）礦床的研究程度較低，巖漿作用與成礦之間的關系還不明確，制約了對該類型礦床成礦機制的認識，不利于區域找礦工作。

馬口鐵礦床產出于廬樅盆地南部鳳凰山巖體內，成礦作用與正長巖有著緊密的空間聯系[7、12]。本文在綜合分析馬口鐵礦床礦化地質特征的基礎上，進行了流體包裹體溫度的測定，估算了流體的鹽度及密度，并結合前人的研究，探討了馬口鐵礦床的形成過程，為深入認識廬樅礦集區正長巖有關的鐵-銅-鈾（金）礦床的成礦規律與成因機制提供鋪墊。

1 區域成礦地質背景

根據構造體制，安徽廬樅礦集區可以劃分為三個單元：主體為廬樅斷陷盆地，東南部為北東向沿江分布的A 型花崗巖帶，北西部為北東向分布的沙溪-東顧山構造巖漿成礦帶（圖1）。廬樅火山巖盆地出露龍門院組、磚橋組、雙廟組、浮山組地層，巖性為橄欖玄粗質火山巖，形成于早白堊世[10]。在四個火山旋回活動的間歇期，侵入有閃長質、二長-正長質、花崗質侵入巖[4、13-14]。盆地邊部出露有盆地基底地層，主要由中三疊統-中侏羅統陸相碎屑巖構成。沙溪-東顧山地區主要出露有志留系碎屑巖地層及早白堊世埃達克質侵入巖[11]。盆地南緣的A型花崗巖帶產出早白堊世中酸性侵入體，巖性包括正長巖、石英正長巖、正長花崗巖[15]。

2 礦床地質特征

馬口鐵礦床位于安徽廬樅火山巖盆地的中南部，樅陽縣城北東30°方向約42km 處，為一小型鐵礦床。礦區地層簡單，主要出露白堊系下統龍門院組、磚橋組及雙廟組火山巖地層，巖性以輝石粗安巖、角閃粗安巖、粗安質角礫熔巖為主，少量出現火山碎屑巖夾層。各個旋回之間均為火山噴發不整合的接觸關系。礦區內主要的侵入巖為鳳凰山巖體，巖性為石英正長巖，其為馬口鐵礦的賦礦圍巖。礦區主要的構造為北西向產出的構造破碎帶，該破碎帶是主要的控礦構造（圖2）。

圖1 廬樅地區地質礦產略圖（圖據張舒等，2016）[5]Figure 1.Geological and mineral map of the Lu-Zong area(after Zhang Shu et al.,2016)[5]

圖2 馬口鐵礦床礦區地質圖Figure 2.Geological map of the Makou iron ore deposit

馬口鐵礦床礦體主要呈脈狀、網脈狀賦存于石英正長巖中的北西向構造破碎帶內。主礦體走向320～330°，傾向235°，傾角70°，礦體視厚度約4～5m，走向延伸約220m，傾向延伸約50m（圖3）。礦石主要呈網脈狀、團塊狀構造，表現出熱液充填成礦的特征。礦石礦物主要為磁鐵礦、黃鐵礦，脈石礦物包括石英、磷灰石、陽起石、黃銅礦等。熱液礦脈與圍巖的接觸界面截然，蝕變暈較窄，圍巖具有鉀化蝕變現象。

馬口鐵礦床的成礦期次可劃分為熱液期及表生期。熱液期可進一步劃分為鉀化階段、磁鐵礦化階段、石英-硫化物階段、碳酸鹽化階段，其中磁鐵礦化階段是磁鐵礦主要的形成期，石英-硫化物階段產出的熱液脈中亦有少量的磁鐵礦共伴生產出[7、12]。表生期主要發育褐鐵礦化、鏡鐵礦化、高嶺石化等次生蝕變。

3 成礦流體特征

本次工作采集了馬口鐵礦床磁鐵礦化階段與石英-硫化物階段的典型礦石，磨制了包裹體片。在對流體包裹體開展了系統形態學研究的基礎上，選擇石英中的包裹體進行了溫度的測定。測溫實驗在中國地質大學（北京）利用Linkam THM S600型冷熱兩用臺完成，詳細試驗流程參見左曉敏等（2016）[16]。

3.1 包裹體巖相學

馬口鐵礦床磁鐵礦化階段與石英-硫化物階段中的包裹體以氣液兩相為主，偶見純液相包裹體。氣液兩相包裹體多以液相為主，氣液比一般為20～30%。包裹體大小范圍7μm×7μm～3μm×3μm，但主要集中在5μm×4μm。包裹體形態一般為橢圓形、長條形、正方形和其他極其不規則的多邊形狀（圖4）。

包裹體顯微測溫結果顯示（圖5），馬口鐵礦床主成礦階段磁鐵礦化階段包裹體均一溫度變化范圍為312～434℃（14 個數據），主要集中在350～400℃之間，顯示出中高溫流體的特征；石英-硫化物階段包裹體均一溫度變化范圍為143～316℃（14 個數據），主要集中在220～280℃之間，顯示出中低溫流體的特征。

圖3 馬口鐵礦床地質剖面圖Figure 3.Geological profile of the Makou iron ore deposit

圖4 馬口鐵礦床流體包裹體顯微照片Figure 4.Micrographs of fluid inclusions from the Makou iron ore deposit

3.2 流體包裹體顯微測溫

利用流體包裹體鹽度計算公式[17]，獲得馬口鐵礦床主成礦階段磁鐵礦化階段流體的鹽度w(NaCleq)分布范圍為14.57%～21.75%，主要集中在17%～20%之間，成礦流體具有中等鹽度的特征；石英-硫化物階段流體的鹽度w(NaCleq)分布范圍為14.67%～22.91%，主要集中在18%～21%之間，成礦流體具有中等鹽度的特征。

利用流體包裹體密度計算公式[18]，獲得馬口鐵礦床磁鐵礦化階段與石英-硫化物階段的流體密度較為一致，集中在0.8～1.2g/cm3之間，屬于中等密度流體。

4 討論

馬口鐵礦床主成礦期流體具有中高溫（350～400℃）、中等鹽度（17%～20%）、中等密度（0.8～1.2g/cm3）的特點，隨著成礦作用的進行，成礦溫度呈現下降的趨勢，但鹽度及密度并未發生明顯的變化，說明礦床的成礦流體可能為單一來源，并未發生流體的混合作用。

張舒等（2014）[7]開展了馬口鐵礦床磁鐵礦化階段流體氫氧同位素組成測試，結果顯示成礦流體可能為巖漿熱液，這與流體中高溫的特征一致。磁鐵礦化階段黃鐵礦的硫同位素組成反映其可能來自于巖漿熱液，說明成礦物質可能與巖漿活動有關[7]。上述特征均指示，馬口鐵礦床的成礦作用與巖漿活動關系密切。馬口鐵礦床的賦礦圍巖為鳳凰山石英正長巖，其形成于128.4±0.9Ma，晚于鐵礦的成礦時代127.3±0.8Ma，結合馬口鐵礦床熱液充填成礦的地質特征，推斷鳳凰山巖體僅為成礦提供了容礦空間，而與礦床無直接的成因聯系[7、12]。馬口鐵礦床西側產出有黃梅尖石英正長巖，其形成時代為127Ma[19]，與馬口鐵礦床的成礦時代較為一致，推測黃梅尖巖體的侵位活動及其分異的巖漿熱液，可能控制了馬口鐵礦床的形成。

浮山旋回火山巖活動結束后，廬樅礦集區進入了強烈伸展期，形成了包括黃梅尖巖體在內的大量A型花崗巖[4、15]。巖漿在冷卻的過程中逐漸形成巖漿流體，流體在巖漿熱液的驅動下在淺部地殼循環。由于黃梅尖巖體定位于盆地邊部，因此巖漿熱液在循環的過程中，可能混染了基底三疊紀膏鹽層，形成富含Na+、K+、Cl-、SO42-的熱鹵水。馬口鐵礦床成礦流體較高的鹽度，支持上述觀點。熱鹵水在運移過程中，不僅萃取基底地層中沉積形成的菱鐵礦/赤鐵礦，在經過火山巖地層中，也會活化暗色礦物中的金屬元素，使得流體富含礦質。當含礦熱鹵水運移至淺表時，由于物化條件的變化，在構造裂隙中沉淀形成脈狀磁鐵礦礦體。近期華東冶金地質隊于黃梅尖巖體南部石磯、花山地區施工的鉆孔中，發現了周沖村組和黃馬青組中沉積成因的磁鐵礦、赤鐵礦礦層[20]，使得流體萃取基底地層中原始沉積的成礦物質成為可能。

圖5 馬口鐵礦床流體包裹體均一溫度、密度、鹽度直方圖Figure 5.Histogram of uniform temperature,density and salinity of fluid inclusions in the Makou iron ore deposit

5 結論

（1）馬口鐵礦床主成礦階段磁鐵礦化階段包裹體均一溫度主要集中在350～400℃之間，顯示出中高溫流體的特征；石英-硫化物階段包裹體均一溫度主要集中在220～280℃之間，顯示出中低溫流體的特征。流體的密度（0.8～1.2g/cm3）及鹽度（18%～20%）并未發生明顯的改變，指示初始流體為高溫熱液，且后期可能無其他來源流體混合。

（2）結合成巖成礦年代學及同位素地球化學資料，推測馬口鐵礦的形成與黃梅尖巖體分異的巖漿熱液有關，基底三疊系地層中沉積的膏鹽層及鐵礦層可能為礦床提供了物質來源。