铁作为地壳中的主要元素广泛分布于各类岩石中，可以在岩浆、热液、变质、沉积等不同地质作用过程中成矿。夕卡岩型铁矿是中国重要的富铁矿类型，广泛分布于太行山南部的河北邯邢地区、河南安林地区和山西西安里等地，其中邯邢地区最为典型，被称为“邯邢式铁矿”, 其成矿作用和过程一般认为与“钠化”蚀变有关，闪长岩中暗色矿物和磁铁矿在蚀变过程中活化迁移成矿(沈保丰等, 1977, 1981；许晓峰，1986)。最近的研究表明, 地壳物质广泛参与了成岩与成矿过程(Li et al., 2013; Shen et al., 2013, 2015)，“钠化”过程中迁移出来的铁并不是成矿物质的主要来源(Zhu et al., 2016)。因此，地壳物质参与成矿的方式和过程的研究是解析岩浆作用过程中铁质富集成矿机制的重要切入点，也是本文讨论的重要内容。笔者研究发现，邯邢地区夕卡岩型铁矿的成矿强度在空间上具有明显的差异。这种差异可能受到岩浆岩、地层和蚀变特征的控制，具体反映在不同强度的成矿系统中形成的矿物的差异性。本文通过成因矿物学研究，解析了本区强成矿系统的构成要素及其矿物学标识，探讨了岩浆作用和成矿作用的过程，建立了本区岩浆-热液成矿过程模型。

1 区域地质背景

邯邢地区位于华北克拉通中部，中生代太行山构造-岩浆活动带南部(图 1a)。受西北部赞皇隆起的控制，区域地层整体向东南倾伏，从西北到东南，依次出露新太古代赞皇群片麻岩、片岩、角闪岩、大理岩、磁铁石英岩，中元古代长城系砂岩、粉砂岩、砾岩，寒武系-奥陶系灰岩、白云岩，石炭纪-三叠纪泥岩、页岩、砂岩和含煤岩系，新生代沉积物(图 1b)。太行山山前断裂带从本区穿过，其由一系列南北向和北北东向的断裂构成，其和区域东西向的隐伏断裂共同控制本区中生代岩浆的侵位和分布(张聚全等，2013；图 1b)。

与成矿有关的岩浆岩为中生代的中-基性浅成侵入体。根据空间的分布，自西向东可以分为3个带、8个主要岩体，包括：西部的符山岩体，中部的綦村岩体、矿山岩体、武安岩体、固镇岩体，东部的新城岩体、洪山岩体和白沙岩体。其中符山岩体、綦村岩体和固镇岩体主要以角闪闪长岩、闪长岩为主，含有少量辉长岩，洪山岩体为一碱性杂岩体，其余岩体主要为二长岩、闪长岩(闪长玢岩)。除洪山岩体外，其余各个岩体都伴随不同规模的铁矿床，其中尤以矿山岩体和武安岩体成矿强度最大。从空间上来说，本区大型铁矿无一例外地分布在中部带，与二长岩关系更加密切，如西石门、北溟河、中关、白涧、王窑等铁矿(张聚全等，2013)。

2 矿床地质特征及其成因模式 2.1 矿床地质特征

邯邢地区夕卡岩型铁矿主要位于接触带及其外侧200 m范围内的层间薄弱带中，亦有少数矿体位于闪长岩-二长岩中的碳酸盐捕掳体周缘。矿体形态变化多样，似层状、透镜状、囊状等矿体形态较为常见。区域内矿床统计规律显示大型矿体一般形态简单，以层状、似层状为主(华北地质科学研究所和河北地质学院，1976；图 2)。

赋矿地层主要为中奥陶马家沟组、磁县组和峰峰组灰岩、灰质白云岩和白云岩，其中磁县组的见矿率最高(华北地质科学研究所和河北地质学院，1976)。大型矿床如西石门、白涧等矿床主要赋存于磁县组的白云岩和灰质白云岩中。

成矿作用伴随广泛的热液蚀变，内接触带主要为“钠化”，包括钠长石化和方柱石化(图 3a~3c)；外接触带主要为夕卡岩化。富镁的围岩主要形成以透辉石、透闪石、金云母和蛇纹石等为主的夕卡岩(图 3d~3f)，富钙的石灰岩主要形成以钙铁榴石、阳起石、绿帘石等为主的夕卡岩。

矿石的主要矿物为磁铁矿，以及少量的赤铁矿、黄铁矿、黄铜矿等金属矿物(图 3g~3i)。脉石矿物主要为夕卡岩矿物和方解石。矿石构造以条带状、致密块状、浸染状为主，中到细粒结构(张聚全等，2013)。

2.2 矿床成因模式

自上世纪60年代以来，众多研究者基于不同方面的研究先后提出了多个邯邢式铁矿的成因模型(沈保丰等, 1977, 1981；真允庆等，1984；牛树银等，1994；郑建民等，2007；Zhang et al., 2015)，主要可以归纳为：①“钠化去铁”成矿说；②变质基底活化成矿说；③矿浆说；④多元物质供给，岩浆-流体成矿说；⑤膏盐层控矿说。这些模型各自的侧重点不同，相互间并不矛盾，理论上互相支撑，基本揭示了本区矿床成因的基本特征和规律。

沈保丰等(1977, 1981)研究认为，富铁的闪长岩在钠长石化过程中能够活化迁移足够多的铁，这些铁质在夕卡岩化过程中富集成矿。刘英俊等(1982)的实验研究证实了富钠、氯流体可以萃取和迁移铁质。该成矿模式可以概括为“钠化去铁，Cl的络合物运铁，碳酸盐与含矿热液反应沉淀铁”。

真允庆等(1984)提出变质基底是物质的来源，燕山期岩浆岩只起到了运载作用。牛树银等(1994)也肯定了变质基底中原有铁矿层参与了成矿。Li等(2013)，Shen等(2013)对本区西石门铁矿和北溟河铁矿矿石中的黄铁矿He-Ar同位素的研究表明，本区夕卡岩铁矿的主要成矿物质来自地壳，而与成矿相关的岩浆岩中大量继承锆石的存在也可能证明，富铁的结晶基底——赞皇群可能是重要的成矿物质来源。

陈永健等(2014)通过对西石门铁矿铁同位素的研究，认为西石门铁矿为岩浆-“矿浆”贯入式成矿，并从矿石结构构造方面提供了一定的证据。但是根据作者对区域内大量矿床的矿石特征观察和研究发现，区域内矿石主要为条带状和浸染状矿石，热液交代作用是主要的成矿方式。

对于本区的成矿物质来源问题，多数研究者认为其具有多元性(刘英俊等，1982；牛树银等，1994)，既有深部岩浆来源，又有变质基底的贡献。岩浆演化和热液过程是控制本区夕卡岩型铁矿集中成矿的主要因素。Zhang等(2015)的研究将本区成矿岩浆岩的高镁特征与铁矿的形成相联系，通过角闪石等矿物的成因矿物学分析认为，高氧逸度的岩浆结晶过程中形成富镁的角闪石，铁质相对富集于残余熔浆-流体中，并在岩浆作用后期集中交代成矿。

本区矿床的层控特征很早就受到研究者的注意(华北地质科学研究所和河北地质学院，1976；沈保丰等，1981；蔡本俊等, 1983, 1987)。本区地层中多层膏岩层及其受次生作用形成的角砾状灰岩在构造活动中最为薄弱，是岩浆侵位的有利空间，同时其富含挥发分和Na质是铁质活化迁移的活化剂、萃取剂和搬运载体(华北地质科学研究所和河北地质学院，1976；沈保丰等，1981；蔡本俊等, 1983, 1987)。

3 岩浆-热液成矿系统中典型矿物的特征 3.1 岩浆岩矿物 3.1.1 角闪石

角闪石是研究区内最重要的暗色矿物，是岩浆岩中铁的重要赋存形式。本区中生代中基性侵入体中的角闪石主要为镁角闪石、镁绿钙闪石和阳起石(图 4a~4c)。根据其成分特征，本区角闪石明显可以分为分别以镁角闪石和镁绿钙闪石为主的两个群体(牛利锋和张宏福，2005; Qian and Hermann, 2010; Zhang et al., 2015)。前者主要以基质角闪石、辉石和角闪石斑晶的反应边，以及具有环带的角闪石的边部出现；后者主要呈角闪石斑晶产出。Zhang等(2015)利用Ridolfi等(2010)提出的角闪石温压计计算，发现两个群体角闪石形成的物理化学条件差异很大，后者形成于温度~900~950 ℃，压力为300~500 MPa，氧逸度为NNO-NNO +2，平衡熔体含水为4%~8%的物理化学条件下；前者形成温度在750 ℃左右，压力小于100 MPa，氧逸度为NNO +1-NNO +2，平衡熔体含水2%~4.5%的条件下(图 4d~4f)。前者可能代表岩浆侵位以后的物理化学条件，而后者代表了深部岩浆房存在的结晶分异作用。

根据肖玲玲等(2011)的报道，赞皇杂岩区斜长角闪片麻岩中角闪石主要是高铁低镁的铁钙镁闪石、钙镁闪石和镁角闪石，其21个样品的FeO^*(全铁)平均值为16.41%，Mg/Fe值为1.16；而中生代侵入体中高压角闪石的FeO^*平均为14.00%，Mg/Fe值为1.65(27个样品)，低压角闪石的FeO^*为12.84%，Mg/Fe值为2.21(31个样品)。这说明侵入体中高压角闪石并非来自于变质基底的捕掳晶。作为主要的富铁的硅酸盐矿物，其高镁贫铁特征有利于铁质在岩浆过程中富集，因此，更加富镁的镁角闪石和阳起石是与强成矿作用有关的岩体的主要矿物。这也能够说明，为什么角闪闪长岩有关的铁矿成矿规模一般都不大。主要是角闪石大量结晶消耗了铁质。

3.1.2 斜长石

本区侵入体中的斜长石的核部主要为中长石和拉长石，边部为更长石和钠长石(图 5a ~5c)。在闪长岩和闪长玢岩中的斜长石斑晶普遍出现复杂的韵律环带(图 5c)，记录了深部岩浆房中岩浆混合的过程，是多次基性岩浆注入中酸性岩浆房并混合的结果(Zhang et al.，2015)。具有较长周期结晶演化的岩浆可以分异出富Na、Fe，高挥发分的成矿流体，其向上迁移，交代早期侵入体中的斜长石，形成钠长石环边，是强成矿的有利标识。

3.1.3 锆石

最近的研究(Li et al., 2013; Shen et al., 2013, 2015)发现，与成矿有关的岩体，特别是与矿体直接接触的钠长石化蚀变岩中大量出现继承锆石(图 6)。这些继承锆石的主要年龄约为2.5 Ga和1.8 Ga，与华北克拉通变质基底的主要锆石年龄一致。笔者最新的研究发现，符山、綦村和固镇岩体中的角闪闪长岩和斑状角闪闪长岩中继承锆石很少，而矿山岩体、武安岩体的二长岩和闪长岩中继承锆石大量出现。角闪闪长岩和闪长岩-二长岩中锆石的特征有明显的差异，前者阴极发光图像中具有很明显的环带结构，长宽比非常大，通常大于4 :1，{110}柱面和{100}柱面都很发育，{111}锥面相对发育；而后者不发育环带结构，长宽比通常小于3 :1，{110}柱面和{100}柱面都发育，{111}锥面不如{211}锥面发育(图 6a )。强成矿区域大量继承锆石的出现，可能表明变质基底不仅参与了成岩过程，而且提供了较多的成矿物质，是强成矿作用的重要标识。

3.2 蚀变岩矿物 3.2.1 石榴子石

石榴子石广泛发育于本区各个矿区，其中綦村矿田和符山矿田中可见厚大的石榴子石夕卡岩层。对本区綦村矿田、武安矿田、符山矿田中的21个石榴子石进行的电子探针分析表明，石榴子石主要为钙铁榴石，其中铁以FeO的形式表示(实际上是Fe₂O₃)平均含量为26%(Zhang et al., 2015；图 7)。对区域内主要大型矿床的研究发现，石榴子石在大型矿床中发育局限，或很少见，其主要出现在中小型铁矿的夕卡岩中。

3.2.2 透辉石

透辉石是本区大型矿床的主要夕卡岩矿物。根据对本区白涧和西石门两个大型铁矿中26个透辉石的电子探针分析(Zhang et al., 2015)，发现其中FeO含量为1%~9%，平均为5%(图 7)。透辉石夕卡岩的广泛发育是本区强成矿作用的重要标识。

3.2.3 金云母

金云母是白涧和西石门铁矿非常重要的夕卡岩矿物，特别是在层间矿中构成主要的夕卡岩矿物，与磁铁矿伴生。其含铁量低，是强成矿作用的有利标识矿物。

3.2.4 钠长石

钠长石是内接触带“钠化”的主要产物。其广泛出露于本区各个夕卡岩型铁矿体的内接触带，局部地段构成钠长石岩。钠长石交代岩呈白色或浅肉红色，暗色矿物主要为交代残留的透闪石-阳起石，副矿物磁铁矿明显减少，甚至不见。前人研究认为钠长石化规模与铁矿体的规模呈正比(沈保丰等，1977)。

3.2.5 方柱石

方柱石也是“钠化”的蚀变矿物。在西石门和白涧铁矿中出现于内接触带靠近矿体部位，常交代斜长石，局部构成方柱石岩。其出现和分布不如钠长石化广泛，也是重要的成矿标识矿物。

4 邯邢地区夕卡岩型铁矿成矿作用模型 4.1 标识矿物特征的成因矿物学解析

矿床的规模受成矿系统各要素控制，与成矿过程密切相关。铁作为地壳、地幔中的主要元素，是构成常见暗色矿物的主要成分，在岩浆-热液成矿系统中其富集成矿过程受到岩浆演化与热液交代蚀变过程的控制。岩浆-热液系统中铁富集成矿的实质过程为，铁较少消耗于岩浆结晶和热液交代过程中形成的硅酸盐矿物中，而是以氧化物(磁铁矿)的形式富集成矿。因此，在整个成矿系统中低铁的(或高的Mg/Fe)的暗色矿物是成矿的有利标识。这一思想在陈光远先生(1976，1978a，1978b)关于富铁矿形成与找矿的一些论著中可以看到。

本区的岩浆具有较高的氧逸度，早期结晶的辉石和角闪石以富Mg贫Fe为特征，有利于铁质在残余熔浆中的富集。斜长石的成分演变和环带结构表明岩浆演化总的方向是向富钠的方向演化，最终可以形成富钠的成矿流体。深部不断有基性岩浆注入岩浆房，提供更多的铁质。闪长岩-二长岩中大量的2.5 Ga的继承锆石表明，变质基底以同化混染的方式参与了成岩过程。变质基底中的主要富铁硅酸岩矿物——角闪石，以低的Mg/Fe值(1.16)为特征，而经过岩浆同化后结晶形成的角闪石Mg/Fe值明显升高(1.65)，这一过程中富集了大量的铁质。另外，在岩浆就位后形成的角闪石的Mg/Fe值又有所升高(2.21)，表明在某种程度上深部的角闪石的结晶分异过程相比浅部的岩浆结晶作用消耗了更多的铁，并不是最有利的成矿过程。

在热液交代阶段，成矿流体继承了岩浆高氧逸度的特征，其中的铁质主要以三价形式存在，其交代富钙的碳酸盐时形成钙铁榴石，消耗了大量的铁，不利于形成大型铁矿。当成矿流体交代富镁的碳酸盐时形成透辉石、金云母，其含铁量较钙铁榴石明显低很多(图 5)，有利于形成大型矿床。区域内主要大型矿床都具有镁质夕卡岩的特征，也印证上述推论。大规模的“钠化”现象是成矿流体交代富铁侵入体的结果，这一过程中富铁暗色矿物解体，形成不含铁的钠长石和含铁很少的透闪石-阳起石，萃取了大量铁质，是成矿的最为直接和明显的标识。

4.2 岩浆-热液成矿作用模型

前人研究表明(彭头平等，2004；周凌和陈斌，2005；Chen et al., 2008；Li et al., 2013; Shen et al., 2013, 2015)，本区中-基性岩浆作用主要发生在135~125 Ma。其与华北克拉通破坏导致的太行山带岩浆-构造-成矿事件相一致，是华北克拉通破坏的响应(Li et al., 2013)。关于邯邢地区高镁闪长岩的成因目前主要观点有：①拆沉的陆壳物质发生部分熔融，其产生的熔体在上升过程中与地幔橄榄岩发生反应(许文良等，2009)；②中酸性岩浆在地壳深度与地幔橄榄岩发生反应形成高镁闪长质岩浆(Qian and Hermann, 2010)。笔者通过成因矿物学研究，联系区域成矿岩体高镁特征和广泛发育的铁成矿作用，认为高氧逸度是控制本区成岩与成矿的关键要素(Zhang et al., 2015)，详细过程见图 8。岩石圈的减薄导致地幔橄榄岩部分熔融，形成基性岩浆。基性岩浆底侵于下地壳底部，导致下地壳的部分熔融，熔融产生的酸性岩浆与幔源基性岩浆通过类似MASH过程(Metlting Assimilation Storage and Homogenization)形成闪长质岩浆，其主要以主动方式侵位，侵位过程中同化了较多的富铁的变质基底物质；深部幔源基性岩浆通过深断裂系统被动上升到一定深度或注入闪长质岩浆房，或形成基性岩浆房。两者构成相对独立的成矿系统。前者以中部的矿山和武安岩体为代表，其以闪长岩和二长岩为主要岩性，其中含有大量2.5 Ga的继承锆石，斜长石多具有多期次的韵律环带(主要保存于浅成的闪长玢岩和二长岩的边缘相)，并含有较多的石英。这些矿物学特征表明成矿过程中变质基底的Fe质是物质的重要，甚至是主要来源。后者以符山和綦村岩体为代表，以角闪闪长岩和闪长岩为主要岩性，局部分布有基性的辉长岩，其中角闪闪长岩中的角闪石含量可达50%，其主要形成于地下15~20 km的岩浆房，表明其存在以角闪石为主的结晶分异作用。该类型的岩浆岩中继承锆石很少，锆石特征与二长岩中具有明显的区别。其成矿物质主要来源于岩浆体系本身，主要通过在高氧逸度下的形成高镁的角闪石实现Mg和Fe在矿物相和熔体相的分离，从而形成了富镁的闪长岩和夕卡岩型铁矿。这样的成矿差异也是造成邯邢地区偏基性的岩浆系统反而形成中小型矿床，偏酸性的岩浆系统形成大中型矿床的主要原因。

在浅部的岩浆-热液成矿系统中，多期次的岩浆作用是各个矿集区成矿岩体的主要特征。后期的侵入体驱动其就位后释放出的流体交代早期的侵入体，通过“钠交代”萃取铁质，导致铁的进一步富集。高氧逸度的成矿流体在与碳酸盐发生交代作用(夕卡岩化)过程中沉淀铁质，形成磁铁矿床。这一过程中碳酸盐地层的化学成分差异导致形成了以钙铁榴石-阳起石-绿帘石和透辉石-透闪石-金云母为主的两类夕卡岩，前者矿物中含铁普遍较高，消耗了大量的铁质，不利于铁的富集成矿，后者含铁较少，有利于铁的集中成矿。

5 结论

(1) 邯邢地区有角闪闪长岩-闪长岩和闪长岩-二长岩两种岩浆成矿系统；

(2) 在成岩-成矿过程中形成的暗色矿物中，Mg/Fe值高有利于铁最终富集成矿，是有利成矿的矿物学标识；

(3) 继承锆石的大量出现表明变质基底参与了成岩成矿过程，提供了重要的成矿物质，是有利于成矿的矿物学标识。