斑巖銅礦圍巖蝕變綠簾石的光譜特征
——以德興銅礦富家塢礦區(qū)為例 *

熊燕云 李兵 陳靜 周濤發(fā)

1. 合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院, 合肥工業(yè)大學(xué)礦床成因與勘查技術(shù)研究中心(ODEC)，合肥 2300092. 安徽省礦產(chǎn)資源與礦山環(huán)境工程技術(shù)研究中心，合肥 2300093. 江西銅業(yè)股份有限公司德興銅礦，德興 334200

斑巖型礦床具有典型的蝕變分帶，在空間上，從底部斑巖體中心向圍巖遠(yuǎn)端方向，依次出現(xiàn)鈉鈣-硅酸鹽化帶、鉀硅酸鹽化帶、硅化帶，發(fā)育于上部及淺部的青磐巖化帶、高級(jí)泥化帶以及疊加在這些蝕變帶之上的絹英巖化帶(Hedenquist and Richards, 1998; Seedorffetal., 2005; Sillitoe, 2010)。青磐巖化帶通常以綠簾石、綠泥石、方解石、陽(yáng)起石、黃鐵礦、沸石等蝕變礦物交代原巖中的長(zhǎng)石和鎂鐵質(zhì)礦物為特征(Cookeetal., 2014)。青磐巖化帶具有較為廣泛蝕變溫度范圍(200～350℃)，而與沸石及蒙脫石等礦物的共生組合，證明了蝕變溫度甚至可以低于200℃(Barnes, 1997)。Cookeetal.(2014)對(duì)青磐巖帶進(jìn)行了進(jìn)一步系統(tǒng)闡述，提出發(fā)育于斑巖礦床中的青磐巖化，可將其細(xì)分為三個(gè)亞帶：出現(xiàn)在靠近鉀硅酸鹽化帶的較為高溫的陽(yáng)起石亞帶，礦物組合為陽(yáng)起石-綠簾石-綠泥石-黃鐵礦-鈉長(zhǎng)石等；陽(yáng)起石亞帶外側(cè)的綠簾石-綠泥石亞帶，以及位于遠(yuǎn)端溫度較低的綠泥石-方解石-沸石亞帶。這些不同礦物組合的構(gòu)成的青磐巖化亞帶，反映了溫度區(qū)間的變化。

德興斑巖Cu-Mo-Au礦床是中國(guó)東部最大的露天開(kāi)采銅礦床(朱訓(xùn)等, 1983)。該礦床自20世紀(jì)50年代被發(fā)現(xiàn)起，一直是眾多地質(zhì)學(xué)家研究的熱點(diǎn)。德興斑巖礦床圍巖蝕變按照朱訓(xùn)等(1983)的研究可以劃分為巖體內(nèi)的綠泥石(綠簾石)-鉀長(zhǎng)石化帶、綠泥石(綠簾石)-水云母化帶、石英-絹云母化帶；千枚巖及沉積凝灰?guī)r內(nèi)分三個(gè)蝕變帶：石英-絹云母化帶、綠泥石(綠簾石)-水云母化帶、綠泥石(綠簾石)-伊利石化帶。綠簾石主要發(fā)育于斑巖體內(nèi)的蝕變帶中，但目前對(duì)不同蝕變帶不同礦物組合中的綠簾石的特征研究較少。

近年來(lái)，短波紅外光譜技術(shù)(Shortwave Infrared)在地質(zhì)領(lǐng)域中的應(yīng)用越加廣泛，尤其是在斑巖礦床的礦化蝕變類(lèi)型、蝕變分帶、勘查等方面(Yangetal., 2005; 連長(zhǎng)云等, 2005; Thompsonetal., 2009; Changetal., 2011; 楊志明等, 2012; Laaksoetal., 2016; 許超等, 2017)。利用短波紅外光譜對(duì)C-H(甲基、亞甲基、甲氧基、羧基、芳基等)、羥基O-H、巰基S-H、氨基N-H等敏感的特性，可以快速鑒定含有這些基團(tuán)的大多數(shù)熱液蝕變礦物(粘土礦物、綠泥石、蛇紋石、綠簾石、閃石、明礬石、黃鐵鉀礬，石膏、方解石、白云石等)，進(jìn)而進(jìn)行蝕變礦物填圖(連長(zhǎng)云等, 2005; 修連存等, 2007; 張篷等, 2011)。連長(zhǎng)云等(2005)利用短波紅外技術(shù)在普朗斑巖銅礦區(qū)識(shí)別蝕變礦物組合信息，并建立了礦區(qū)蝕變礦物分帶模型；楊志明等(2012)利用伊利石結(jié)晶度及Al吸收峰位值圈定礦化熱液中心；Changetal.(2011)在研究Lepanto淺成低溫?zé)嵋旱V床時(shí)利用明礬石1480nm吸收峰位探討對(duì)熱源的指示作用；這些研究表明，短波紅外光譜技術(shù)在礦床勘查領(lǐng)域的應(yīng)用正日趨成熟。然而，短波紅外光譜只能識(shí)別部分層狀硅酸鹽、含羥基硅酸鹽、硫酸鹽以及碳酸鹽礦物，難以識(shí)別斑巖礦床中廣泛分布的蝕變礦物如鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石、沸石等。

圖1 華南克拉通晚中生代構(gòu)造格架及火山-侵入巖帶分布簡(jiǎn)圖(據(jù) Hou et al., 2013)Fig.1 Sketch map of tectonic and the temporal-spatial distribution of the Late Mesozoic magmatic rocks in the South China Block (modified after Hou et al., 2013)

自20世紀(jì)初X射線粉晶衍射(X-ray Diffraction)技術(shù)的首次出現(xiàn)后，X射線衍射得到了迅速的發(fā)展，已成為一項(xiàng)普遍開(kāi)展的常規(guī)分析項(xiàng)目，廣泛應(yīng)用于結(jié)晶樣品的物相定性、定量分析和結(jié)晶度測(cè)定以及晶胞參數(shù)測(cè)定等方面。它能夠提供礦物的元素信息(定性)和晶體的成分結(jié)構(gòu)信息，實(shí)現(xiàn)礦物的高精度物相定量分析、晶體結(jié)構(gòu)分析、晶粒度分析、結(jié)晶度分析等(劉粵惠和劉平安, 2003)。Changetal.(2011)等通過(guò)對(duì)相同伊利石樣品進(jìn)行測(cè)試后，發(fā)現(xiàn)運(yùn)用短波紅外技術(shù)及X射線衍射分析技術(shù)得到的伊利石結(jié)晶度(SWIR-IC和XRD-IC)顯示良好的負(fù)相關(guān)，且認(rèn)為二者均可用于指示伊利石結(jié)晶度。

本文以對(duì)德興銅礦富家塢礦區(qū)作為典例進(jìn)行剖析，運(yùn)用X射線衍射分析技術(shù)和短波紅外光譜分析技術(shù)進(jìn)行礦物識(shí)別和蝕變帶的劃分，以及通過(guò)相關(guān)參數(shù)計(jì)算結(jié)晶度，進(jìn)一步指導(dǎo)找礦勘查。

1 區(qū)域地質(zhì)

圖2 德興斑巖Cu-Mo-Au礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖及采樣路線(據(jù)朱訓(xùn)等, 1983; Hou et al., 2013)Fig.2 Simplified geological map of the Dexing porphyry Cu-Mo-Au deposit and sampling route (after Zhu et al., 1983; Hou et al., 2013)

德興礦田位于江西省德興市泗州鎮(zhèn)境內(nèi)，區(qū)域上位于華南克拉通內(nèi)，揚(yáng)子與華夏地塊晚元古代縫合線——江山-紹興斷裂帶南側(cè)(圖1)。江山-紹興斷裂帶呈北東走向,縱跨浙江全省，東起杭州灣外大陸架，與萍鄉(xiāng)-廣豐深斷裂連接,其北西側(cè)為揚(yáng)子板塊，南東側(cè)為華夏板塊(沈忠悅等, 1999)。江山-紹興斷裂作為兩個(gè)板塊的分界線，也是兩個(gè)板塊的拼合地帶，北西、南東兩側(cè)巖性不同，沿?cái)嗔寻l(fā)育長(zhǎng)約240km韌性剪切帶，巖性主要為糜棱巖，物理場(chǎng)及地球化學(xué)域的分界線等(圖1)(胡開(kāi)明, 2007)。德興礦集區(qū)受江南隆起與贛-杭裂陷帶結(jié)合部位的贛東北深斷裂帶控制(朱訓(xùn)等, 1983; 王強(qiáng)等, 2004)。其中江南隆起為揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)中的二級(jí)構(gòu)造單元(張?zhí)旄５? 2012)，由前震旦系基底與晚古生代至中生代蓋層組成(朱訓(xùn)等, 1983)。贛-杭裂陷帶呈北東至南西向，西起鷹潭，東至杭州，長(zhǎng)約450km，疊加于江山-紹興斷裂帶上，形成于晚侏羅世-白堊紀(jì)(朱訓(xùn)等, 1983)。前人認(rèn)為贛-杭裂陷帶在晚侏羅世開(kāi)始沿著老的江紹斷裂帶局部裂開(kāi)發(fā)育，與燕山期太平洋向陸緣東南部俯沖有關(guān)，其最強(qiáng)烈伸展階段發(fā)生在白堊紀(jì)(Gilderetal., 1991; Jiangetal., 2011)。贛東北深斷裂帶發(fā)育于江南隆起與贛-杭裂陷帶結(jié)合部位，呈北東向，在江西省境內(nèi)過(guò)婺源、德興、東鄉(xiāng)等地區(qū)，長(zhǎng)約200km，由一系列壓性沖斷層和壓剪性走滑斷層組成(朱訓(xùn)等, 1983; 黃漢林，2006)。

德興地區(qū)的地層主要可分為上下兩部分，下部基底地層為前震旦系雙橋山群淺變質(zhì)巖，巖性主要為千枚巖、板巖和變質(zhì)凝灰?guī)r。上部地層為侏羅系鵝湖嶺組的陸相火山凝灰?guī)r，巖性以凝灰質(zhì)砂巖，凝灰?guī)r，凝灰角礫巖為主(王國(guó)光等, 2019)。除德興銅礦外，德興礦集區(qū)還發(fā)育有著名的銀山銅金鉛鋅銀礦床(Wangetal., 2012, 2013)和金山金礦床(Zhaoetal., 2013)。王國(guó)光等(2019)認(rèn)為德興銅金礦集區(qū)的銅金多金屬礦和獨(dú)立金礦床不是統(tǒng)一的成礦系統(tǒng)，獨(dú)立金礦床如金山金礦床形成于新元古代，具有典型的造山型金礦的成因特點(diǎn)，銅金多金屬礦如德興銅礦和銀山銅金鉛鋅銀礦床則形成于燕山期，是典型的斑巖型-淺成低溫?zé)嵋撼傻V系統(tǒng)。

2 礦床地質(zhì)

德興銅礦田由三個(gè)大型斑巖銅礦床(銅廠、富家塢以及朱砂紅)組成，三者呈北西-南東排列，銅廠居中，朱砂紅位于北西側(cè)，富家塢位于南東側(cè)(朱訓(xùn)等, 1983)(圖2)。礦區(qū)內(nèi)賦礦圍巖為新元古代雙橋山群淺變質(zhì)巖，巖性以凝灰質(zhì)千枚巖、變質(zhì)沉凝灰?guī)r為主。地層呈EW走向，傾向NW，傾角約30°～60°。礦區(qū)發(fā)育復(fù)雜的斷裂構(gòu)造，主要受區(qū)域大型斷裂構(gòu)造控制。根據(jù)其走向可分為三組，分別為EW向擠壓性斷裂，NE擠壓向以及NNE向壓扭性斷裂，根據(jù)野外穿切關(guān)系得知EW向斷裂形成最早，NE向斷裂次之，NNE向斷裂形成最晚。其中，NNE向壓扭性斷裂控制了巖體侵位。褶皺構(gòu)造主要為泗州廟復(fù)式向斜，該向斜軸跡呈EW向外延，逐漸偏轉(zhuǎn)為NEE向，呈“反S”形。向斜北翼傾角較陡而南翼傾角較緩。與成礦密切相關(guān)的三個(gè)斑巖體為花崗閃長(zhǎng)斑巖，出露面積為富家塢(0.2km2)、銅廠(0.7km2)和朱砂紅(0.06km2)，此外還有一系列的閃長(zhǎng)玢巖、輝綠巖巖脈(圖2)(朱訓(xùn)等, 1983)。富家塢花崗閃長(zhǎng)斑巖在地表呈梯形出露，巖體向北西310°傾伏，側(cè)伏角25°～46°左右。前人對(duì)富家塢花崗閃長(zhǎng)斑巖進(jìn)行了全面詳盡的研究，利用LA-ICPMS鋯石U-Pb定年測(cè)得其成巖年齡為170.0±2Ma(Wangetal., 2015)。

富家塢礦床內(nèi)發(fā)育強(qiáng)烈的熱液蝕變，廣泛分布于花崗閃長(zhǎng)斑巖內(nèi)、淺變質(zhì)巖系及其內(nèi)外接觸帶內(nèi)。斑巖體內(nèi)部主要發(fā)育有三種蝕變分帶，自?xún)?nèi)向外依次為綠泥石(綠簾石)-鉀長(zhǎng)石化帶，綠泥石(綠簾石)-水云母化帶和石英絹云母化帶。自巖體和圍巖的接觸帶至淺變質(zhì)千枚巖內(nèi)，依次發(fā)育石英-絹云母化帶，綠泥石(綠簾石)-水云母化帶和綠泥石(綠簾石)-伊利石化帶。各蝕變帶在空間上圍繞斑巖體接觸帶分布，形態(tài)和產(chǎn)狀受到巖體的形態(tài)和產(chǎn)狀控制(圖2)(朱訓(xùn)等, 1983; 芮宗瑤等, 1984)。

表1富家塢礦區(qū)含綠簾石粉末樣品XRD礦物測(cè)定結(jié)果(%)

Table 1 XRD mineral quantified results of powder samples in Fujiawu mine (%)

樣品號(hào)綠簾石石英鈉長(zhǎng)石方解石綠泥石沸石高嶺土總量類(lèi)型FJW140-0114.0 14.6 60.1 --1.2 6.2 96.1FJW140-0239.7 34.4 23.9 ----98.0FJW140-0734.7 22.6 15.5 20.8 ---93.6FJW140-1217.9 54.8 12.4 6.5 ---91.6FJW140-1526.5 15.9 38.7 14.7 ---95.8FJW140-2935.1 42.8 16.0 ----93.9FJW140-3126.4 54.6 6.7 6.8 ---94.5FJW140-3342.3 20.8 6.9 27.9 ---97.9FJW140-3536.6 54.2 9.2 ----100.0FJW140-3628.7 19.0 28.7 22.8 ---99.2ZKSC403-24245.3 37.4 12.1 ----94.8ZKSC403-29231.7 28.4 21.8.514.4 ---74.5ZKSC403-32426.7 37.8 16.8 10.5 --2.1 93.9類(lèi)型ⅠFJW140-0438.2 23.8 -15.3 21.6 --98.9ZKSC403-18251.6 19.6 -15.8 11.5 --98.5ZKSC403-18547.7 46.3 -----94.0ZKSC403-21627.6 42.5 -16.7 ---86.8ZKSC403-23656.0 17.9 -26.1 ---100.0類(lèi)型ⅡFJW140-0341.2 43.9 -5.9 -3.2 5.5 99.7FJW140-1416.8 27.3 -30.4 -3.5 5.6 83.6FJW140-2612.6 17.8 -52.6 -2.8 5.3 91.1FJW140-2846.5 23.7 -10.6 -4.3 4.3 89.4ZKSC403-30074.7 ----6.7 12.3 100.0ZKSC403-31042.8 18.7 -17.7 -11.9 7.8 98.9類(lèi)型Ⅲ

3 樣品描述

本次所采的綠簾石樣品來(lái)自富家塢礦區(qū)-140m平臺(tái)，位于蝕變斑巖體及蝕變千枚巖內(nèi)(圖2)。綠簾石主要以網(wǎng)脈狀產(chǎn)出，部分為浸染狀和細(xì)粒集合體形式，以草綠色為主，略微泛黃，半自形-他形，粒徑1～3mm，玻璃光澤。為了厘定綠簾石的共生礦物組合，在對(duì)綠簾石磨片、制靶以外，還對(duì)脈狀、浸染狀和細(xì)粒集合體狀綠簾石進(jìn)行較為精確的粉末采樣，用于XRD分析，對(duì)粉末樣進(jìn)行礦物含量測(cè)定(表1)，進(jìn)一步結(jié)合掃描電鏡加以證實(shí)(表2)。根據(jù)礦物組合和產(chǎn)出狀態(tài)，將綠簾石分類(lèi)：第Ⅰ類(lèi)：綠簾石和鈉長(zhǎng)石以脈狀形式產(chǎn)出于鉀化花崗閃長(zhǎng)斑巖體內(nèi)，切過(guò)鉀長(zhǎng)石斑晶，兩側(cè)發(fā)育鉀化暈，此類(lèi)型綠簾石脈寬極細(xì)，鈉長(zhǎng)石呈細(xì)粒他形位于綠簾石脈中，或位于綠簾石細(xì)脈邊緣(圖3a, b、圖4b)，礦物組合為綠簾石-鈉長(zhǎng)石-石英-方解石；第Ⅱ類(lèi)：礦物組合為綠簾石±綠泥石-石英-方解石，綠簾石和綠泥石以集合體形式交代早期巖體內(nèi)黑云母、斜長(zhǎng)石的方式產(chǎn)出，并保留有原生礦物晶型,伴有方解石、石英等礦物(圖3c, d、圖4c)；第Ⅲ類(lèi)：與綠簾石共生礦物主要為石英、方解石、沸石(通過(guò)SEM確認(rèn)為交沸石)等，可含少量高嶺石，主要呈不規(guī)則脈狀或浸染狀，分布于蝕變花崗閃長(zhǎng)斑巖外側(cè)(圖3e, f、圖4d)。

圖3 富家塢礦區(qū)各類(lèi)型綠簾石樣品手標(biāo)本及顯微照片(a、b)類(lèi)型Ⅰ; (c、d)類(lèi)型Ⅱ; (e、f)類(lèi)型Ⅲ. Qz-石英; Pl-斜長(zhǎng)石; Kfs-鉀長(zhǎng)石; Ab-鈉長(zhǎng)石; Ep-綠簾石; Bt-黑云母; Chl-綠泥石; Cal-方解石; Hmt-交沸石Fig.3 The samples and microphotographs of various types of epidote in Fujiawu mine(a, b) TypeⅠ; (c, d) TypeⅡ; (e, f) Type Ⅲ. Qz-quartz; Pl-plagioclase; Kfs-K-feldspar; Ab-albite; Ep-epidote; Bt-biotite; Chl-chlorite; Cal-calcite; Hmt-harmotome

圖4 富家塢礦區(qū)各類(lèi)型綠簾石樣品BSE照片(a, b)類(lèi)型Ⅰ; (c)類(lèi)型Ⅱ; (d)類(lèi)型ⅢFig.4 The BSE pictures of various types of epidote in Fujiawu mine(a, b) TypeⅠ; (c) TypeⅡ; (d) Type Ⅲ

4 測(cè)試方法與結(jié)果

4.1 測(cè)試儀器與方法

短波紅外光是介于近紅外光與中紅外光之間的電磁波(波長(zhǎng)1100～2500nm)。早期生產(chǎn)的短波紅外光譜測(cè)量?jī)x器主要有澳大利亞生產(chǎn)的便攜式短波紅外光譜礦物測(cè)量?jī)x(PIMA)以及美國(guó)生產(chǎn)的TerraSpec系列光譜分析儀。本文所采用的是中國(guó)南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所與南京中地儀器有限公司合作開(kāi)發(fā)的國(guó)產(chǎn)短波紅外光譜測(cè)量?jī)xPNIRS，其測(cè)量范圍1300～2500nm，儀器分辨率7～10nm，光譜取樣間距2nm，測(cè)試窗口為邊長(zhǎng)1.5cm的正方形，測(cè)試樣品所用時(shí)間固定，完成一個(gè)測(cè)點(diǎn)需10～360s，實(shí)驗(yàn)測(cè)試在合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院完成。實(shí)驗(yàn)前將樣品清洗干凈，晾干，樣品測(cè)試前依次進(jìn)行本底掃描，參比掃描和標(biāo)準(zhǔn)掃描，直到標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)同實(shí)測(cè)波長(zhǎng)差值在2nm以?xún)?nèi)。以上校正流程每隔15～20min重新進(jìn)行一次。獲得的數(shù)據(jù)在便攜式近紅外光譜快速測(cè)定系統(tǒng)MSAV3.6軟件中對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行解譯逐一核對(duì)，校驗(yàn)。

掃描電子顯微鏡(SEM)測(cè)試在澳大利亞塔斯馬尼亞大學(xué)中心科學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成，實(shí)驗(yàn)儀器為日本日立公司生產(chǎn)的型號(hào)為SU-70場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡，實(shí)驗(yàn)時(shí)加速電壓為17kV，束斑大小為10μm。

X射線衍射分析試驗(yàn)在上海贏洲科技(上海)有限公司完成，所采用的儀器為美國(guó)奧林巴斯便攜式XRD-Terra，與傳統(tǒng)的X射線衍射儀不同，該儀器具有獨(dú)特設(shè)計(jì)的樣品振動(dòng)倉(cāng)，取代了測(cè)角儀，對(duì)制樣、工作環(huán)境要求較低。只需將制備的粉末樣磨至200目以下，置于樣品振動(dòng)倉(cāng)內(nèi)，便能夠直接對(duì)樣品進(jìn)行分析，具有便攜、易操作、低廉保養(yǎng)成本、微量化檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。儀器采用Co光管，管電壓30kV，管電流300μA，工作功率為10W，振動(dòng)頻率6000Hz，角度范圍(2θ)為5°～55°，最小步長(zhǎng)0.001°。

4.2 SWIR測(cè)試結(jié)果

本次SWIR測(cè)試在富家塢礦區(qū)識(shí)別出的蝕變礦物有8種，分別為綠簾石、透綠泥石、伊利石、方解石、白云石、石英、白云母、石膏。三種類(lèi)型綠簾石的短波紅外光譜曲線如圖所示(圖5a-c)。

圖5 富家塢礦區(qū)綠簾石實(shí)測(cè)(黑色)和標(biāo)準(zhǔn)(紅色)SWIR光譜曲線特征類(lèi)型Ⅰ綠簾石(a)、類(lèi)型Ⅱ綠簾石(b)和類(lèi)型Ⅲ綠簾石(c)實(shí)測(cè)和標(biāo)準(zhǔn)SWIR曲線特征Fig.5 Measuring (black color) and standard (red color) SWIR spectral curves of epidoteMeasuring and standard SWIR spectral curves of TypeⅠepidote (a), TypeⅡepidote (b) and Type Ⅲ epidote (c)

綠簾石是一種含水島狀硅酸鹽礦物，其分子式為A2B3[SiO4][Si2O7]O(OH)。其中，A=K+，Na+，Mg2+，Sr2+和TR3+；B=Al3+，F(xiàn)e3+，Mn3+，或Ti3+，Cr3+和V3+等。其結(jié)構(gòu)中兩個(gè)基團(tuán)(Fe-OH與Mg-OH)特征吸收峰位分別在2252nm和2334nm處，該位置稱(chēng)“Pos2252”和“Pos2334”，對(duì)應(yīng)的吸收峰位深度稱(chēng)“Dep2252”和“Dep2334”(張世濤等, 2017)。其中，綠簾石2334nm吸收峰深度與2252nm吸收峰深度的比值Dep2334/Dep2252，用來(lái)作為“綠簾石結(jié)晶度指數(shù)”，稱(chēng)之為“綠簾石結(jié)晶度”(SWIR-IC)。另外，該結(jié)晶度與通過(guò)XRD所測(cè)試的結(jié)晶度并非同一概念，在參考Kübler所提出的用伊利石10.0?衍射峰半高寬作為伊利石結(jié)晶度，進(jìn)而指示白云母族礦物的形成溫度(Kübler, 1967)，我們將綠簾石的“XRD-IC”定義為在2.90?處衍射峰的半高寬(FWHM-1)，其單位用“Δ°2θ”表示?！癝WIR-IC”與“XRD-IC”受多種因素控制，包括溫度、Eh、pH、鹽度等。Changetal.(2011)等通過(guò)對(duì)相同伊利石樣品進(jìn)行測(cè)試后，發(fā)現(xiàn)二者(SWIR-IC和XRD-IC)顯示良好的負(fù)相關(guān)，且認(rèn)為二者均可用于指示伊利石的結(jié)晶度。

對(duì)富家塢礦區(qū)采坑及鉆孔ZKSC403的綠簾石樣品Fe-OH和Mg-OH的特征吸收峰位值及吸收峰位深度值進(jìn)行了系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)和分析，表明在所測(cè)得的綠簾石樣品中，綠簾石的Fe-OH特征吸收峰位值(Pos2252)變化在2246.4～2256.6nm之間，主要集中于2250.6～2255.6nm之間，平均值為2253.4nm；Mg-OH特征吸收峰位值(Pos2334)變化在2327.2～2342.8nm之間，主要集中于2330～2338nm，平均值為2335.1nm。綠簾石的Mg-OH特征吸收峰位深度值(Dep2334)變化在0.042～0.220之間，主要集中于0.06～0.13之間，平均值為0.090；Fe-OH特征吸收峰位深度值(Dep2252)變化在0.031～0.140之間，主要集中于0.04～0.08之間，平均值為0.060；Dep2334/Dep2252值變化在1.12～2.01之間，主要集中于1.20～1.4之間，平均值為1.54(表3)。

4.3 XRD測(cè)試結(jié)果

表3富家塢礦區(qū)綠簾石短波紅外光譜測(cè)試結(jié)果

Table 3 SWIR results of epidote in Fujiawu mine

樣品號(hào)礦物組合Pos2334(nm)Pos2252(nm)Dep2334Dep2252Dep2334/Dep2252綠簾石類(lèi)型ZKSC403-255Kfs-Ab-Ep-Qz2334.82253.40.0710.0401.75FJW140-01Ab-Ep-Qz2339.22255.60.1860.1141.64FJW140-02Ab-Ep-Qz2335.22254.80.1240.0691.81FJW140-05Ab-Qz-Ep2337.22254.80.1350.0771.74FJW140-10Ab-Qz-Ep2338.42255.40.0620.0371.67FJW140-12Ab-Ep-Qz2332.62256.00.0600.0501.20FJW140-15Ab-Qz-Cal-Ep2341.62255.40.1410.0821.72FJW140-17Ab-Ep-Qz2337.02256.60.0920.0601.54FJW140-29Ab-Qz-Cal-Ep2342.82255.80.0800.0402.01FJW140-31Ab-Qz-Ep2341.02256.60.0740.0431.74FJW140-36Qz-Ab-Ep2341.42255.00.1350.0881.54ZKSC403-292Ab-Qz-Ep-Cal2328.82249.00.0880.0571.55ZKSC403-324Ab-Qz-Ep-Zeo2329.62254.60.0510.0411.23類(lèi)型ⅠFJW140-18Chl-Qz-Cal-Ep2332.02255.20.0430.0381.12FJW140-35Ep-Cal-Qz2340.42252.20.1280.0731.75ZKSC403-185Qz-Ep2330.02250.60.100.061.72ZKSC403-204Cal-Qz-Ep2331.42252.20.0420.0361.15ZKSC403-236Cal-Qz-Ep2330.22251.00.2200.1401.57類(lèi)型ⅡFJW140-03Ep-Zeo-Cal-Qz2336.22251.40.0550.0391.42FJW140-14Zeo-Cal-Qz-Ep2330.62248.60.0480.0311.55FJW140-26Zeo-Cal-Ep2336.02254.40.0560.0421.34FJW140-28Zeo-Qz-Ep2333.02253.40.1080.0891.22ZKSC403-310Zeo-Ep-Cal2327.22246.40.0450.0341.33類(lèi)型Ⅲ

注：Zeo-沸石

表4富家塢礦區(qū)綠簾石XRD測(cè)試結(jié)果

Table 4 XRD results of epidote in Fujiawu mine

樣品號(hào)樣品特征d-space-1(?)2θ-1FWHM-1(Δ°2θ)d-space-2(?)2θ-2FWHM-2(Δ°2θ)綠簾石含量(wt%)綠簾石類(lèi)型FJW140-02綠簾石脈2.90235.90 0.49 2.40343.70 0.26 39.7 FJW140-07綠簾石脈2.90235.90 0.35 2.40343.70 0.26 34.7 FJW140-12浸染狀綠簾石2.90135.90 0.32 2.39343.90 0.85 17.9 FJW140-15綠簾石脈2.90235.90 0.35 2.40343.70 0.37 26.5 FJW140-29綠簾石脈2.90135.90 0.32 2.40343.70 0.24 35.1 FJW140-33綠簾石團(tuán)塊2.89935.95 0.31 2.40143.75 0.45 42.3 FJW140-35背景蝕變2.90435.90 0.26 2.40143.75 0.32 36.6 FJW140-36浸染狀綠簾石2.89935.95 0.40 2.40143.75 0.42 28.7 ZKSC403-242綠簾石脈2.89935.95 0.20 2.39843.80 0.27 45.3 ZKSC403-255綠簾石團(tuán)塊2.89935.90 0.29 2.39843.80 0.66 27.4 ZKSC403-292綠簾石粗脈2.90735.90 0.20 2.40143.75 0.30 31.7 類(lèi)型ⅠFJW140-04綠簾石脈2.89935.95 0.26 2.39843.80 0.27 38.2 ZKSC403-182綠簾石脈2.89835.95 0.28 2.40643.65 0.29 51.6 ZKSC403-185綠簾石石英脈2.90135.90 0.31 2.40643.65 0.28 47.7 ZKSC403-216綠簾石網(wǎng)脈2.90135.95 0.32 2.39243.90 0.30 27.6 ZKSC403-236綠簾石脈2.90435.90 0.20 2.40143.75 0.35 56.0 類(lèi)型ⅡFJW140-03綠簾石脈2.90235.90 0.29 2.40643.65 0.30 41.2 ZKSC403-300綠簾石石英脈2.90435.90 0.31 2.39643.85 0.58 74.7 ZKSC403-310面狀綠簾石2.90235.90 0.30 2.40343.70 0.50 42.8 類(lèi)型Ⅲ

圖6 富家塢礦區(qū)三種類(lèi)型綠簾石樣品X射線衍射圖譜類(lèi)型Ⅰ樣品(a)、類(lèi)型Ⅱ樣品(b)和類(lèi)型Ⅲ樣品(c)X射線衍射圖譜Fig.6 X-ray diffraction spectral of three types of sample in Fujiawu mineX-ray diffraction spectral of TypeⅠepidote (a), TypeⅡepidote (b) and Type Ⅲ epidote (c)

d值比較集中，在2.898～2.907?之間，平均值2.901?，2.9?衍射峰半高寬(FWHM-1)位于0.20～0.49之間，主要分布于0.26～0.32之間，平均值0.30。綠簾石{022}晶面d值同樣比較集中，在2.392～2.406?之間，平均值2.401?，2.4?衍射峰半高寬(FWHM-2)位于0.24～0.85之間，主要分布于0.27～0.45之間，平均值為0.38(表4)。

圖7 富家塢礦區(qū)綠簾石SWIR參數(shù)與XRD參數(shù)關(guān)系圖(a)綠簾石Pos2252與Pos2334關(guān)系圖; (b)綠簾石Dep2252與Dep2334關(guān)系圖; (c)綠簾石Pos2252與d-space-2關(guān)系圖; (d)綠簾石Dep2334/Dep2252與FWHM-2關(guān)系圖Fig.7 SWIR parameter versus XRD parameter of epidote in Fujiawu mine(a the value of Pos2252 vs. Pos2334 of epidote; (b) the value of Dep2252 vs. Dep2334 of epidote; (c) the value of Pos2252 vs. d-space-2 of epidote; (d) the value of Dep2334/Dep2252 vs. FWHM-2 of epidote

將數(shù)據(jù)表3經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)與分析，并在IOGAS軟件中進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)綠簾石Fe-OH特征吸收峰位值(Pos2252)與Mg-OH特征吸收峰位值(Pos2334)顯示了較為良好的正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r=0.68(圖7a)。綠簾石的Mg-OH特征吸收峰位深度值(Dep2334)與Fe-OH特征吸收峰位深度值(Dep2252)同樣顯示了較為強(qiáng)烈的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)r=0.96(圖7b)。在礦物組合類(lèi)型上，綠簾石Pos2252吸收峰位值顯示出明顯的變化規(guī)律。以綠簾石-鈉長(zhǎng)石-石英為主的礦物組合(類(lèi)型Ⅰ)表現(xiàn)為較大的Pos2252吸收峰位值(Pos2252>2255)。而以綠簾石-綠泥石-石英-方解石為主的礦物組合(類(lèi)型Ⅱ)和綠簾石-沸石-方解石為主的礦物組合(類(lèi)型Ⅲ)則表現(xiàn)為較小的Pos2252吸收峰位值(Pos2252<2255)(圖7a)。據(jù)Changetal(2011)提出伊利石樣品的SWIR-IC和XRD-IC呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，在對(duì)所有同時(shí)進(jìn)行過(guò)SWIR和XRD測(cè)試的樣品數(shù)據(jù)(表3、表4)統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，對(duì)于綠簾石而言，2.9?衍射峰半高寬(FWHM-1)與綠簾石Dep2334/Dep2252值對(duì)應(yīng)規(guī)律不明顯，而綠簾石{022}晶面2.40?衍射峰半高寬(FWHM-2)則與綠簾石Dep2334/Dep2252值呈現(xiàn)較明顯的負(fù)相關(guān)的關(guān)系，相關(guān)系數(shù)r=-0.60(圖7b)。

5 討論

5.1 SWIR和XRD在蝕變礦物研究中的有效性

短波紅外光譜利用其對(duì)C-H(甲基、亞甲基、甲氧基、羧基、芳基等)、羥基O-H、巰基S-H、氨基N-H等敏感的特性(修連存等, 2007)，能夠快速識(shí)別部分層狀、含羥基硅酸鹽礦物，特別是對(duì)于一些識(shí)別顆粒及其細(xì)小、肉眼難以分辨的粘土礦物方面，有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。短波紅外技術(shù)在礦床蝕變礦物識(shí)別，蝕變分帶研究以及勘查等領(lǐng)域應(yīng)用趨于成熟。然而，對(duì)于斑巖礦床中廣泛分布的其他類(lèi)型的蝕變(如鉀長(zhǎng)石化、鈉長(zhǎng)石化、沸石化等)，由于不含以上這些基團(tuán)，因此難以采用短波紅外光譜技術(shù)去識(shí)別。此次研究表明，利用X射線衍射分析技術(shù)可有效識(shí)別斑巖礦床內(nèi)的多種蝕變礦物，對(duì)于厘定蝕變礦物組合和蝕變帶的劃分有重要作用。

上文基于前人的研究，結(jié)合X射線衍射分析技術(shù)，我們?cè)诘屡d銅礦富家塢礦區(qū)綠泥石(綠簾石)-鉀長(zhǎng)石化帶與綠泥石(綠簾石)-水云母化帶內(nèi)外接觸帶識(shí)別出多種礦物組合：包括綠簾石-鈉長(zhǎng)石-石英-方解石為主的類(lèi)型Ⅰ礦物組合，綠簾石±綠泥石-石英-方解石為主的類(lèi)型Ⅱ礦物組合，綠簾石-石英-方解石-沸石為主的類(lèi)型Ⅲ礦物組合。同時(shí)，此次研究所采用的儀器便攜式XRD-Terra對(duì)制樣要求低，樣品用量少，只需200目以下、不少于10mg的粉末樣品，實(shí)現(xiàn)無(wú)損分析，可直接用于野外測(cè)試，單個(gè)樣品測(cè)試時(shí)間約4～5分鐘，測(cè)試成本低廉，可在短時(shí)間內(nèi)測(cè)試大量樣品。因此，本文認(rèn)為，X射線衍射分析技術(shù)可有效應(yīng)用于斑巖礦床圍巖蝕變的礦物識(shí)別與蝕變帶劃分等領(lǐng)域，也可以作為野外填圖的重要輔助手段。

5.2 斑巖礦床中不同類(lèi)型綠簾石的光譜特征

斑巖礦床圍巖蝕變中廣泛發(fā)育的綠簾石，可與不同蝕變礦物共生，形成多種礦物組合類(lèi)型，主要都位于青磐巖化帶內(nèi)。Cookeetal.(2014)劃分為3個(gè)亞帶，分別是較為高溫陽(yáng)起石亞帶，較為外側(cè)的綠簾石-綠泥石亞帶，以及位于遠(yuǎn)端溫度較低的綠泥石-方解石-沸石亞帶。德興斑巖銅礦也有相似的特點(diǎn)，朱訓(xùn)等(1983)等對(duì)德興斑巖銅礦圍巖蝕變所提出的劃分方案中，在巖體內(nèi)的蝕變帶中，均發(fā)育有綠簾石。

此次研究發(fā)現(xiàn)，德興富家塢礦床中至少有三種類(lèi)型的綠簾石(表1、表2)。通過(guò)短波紅外技術(shù)和X射線衍射分析技術(shù)對(duì)以上三種綠簾石進(jìn)行分析測(cè)試，可了解不同類(lèi)型綠簾石的成分特征和晶體特征，如綠簾石Fe-OH、Mg-OH吸收峰位值，晶面間距d值和衍射峰半高寬(FWHM)等。在實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，類(lèi)型Ⅰ綠簾石大部分表現(xiàn)出較大的Fe-OH吸收峰位值(Pos2252>2255)(圖7a, c)，以及較大Dep2334/Dep2252(圖7d)；類(lèi)型Ⅱ與類(lèi)型Ⅲ綠簾石數(shù)據(jù)相似，難以區(qū)分，大部分表現(xiàn)為較小的Fe-OH吸收峰位值(Pos2252<2255)(圖7a, c)。同時(shí)，綠簾石{022}晶面間距d值與Pos2252表現(xiàn)為較為微弱的負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖7c)，其衍射峰半高寬(FWHM-2)與綠簾石Dep2334/Dep2252值也呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)的關(guān)系。

前人研究認(rèn)為，富家塢礦區(qū)發(fā)育多階段礦化與蝕變，黃銅礦主要呈脈狀同石英-黃鐵礦產(chǎn)于絹英巖化帶中，成礦溫度介于277～454℃，多階段的流體沸騰作用促使了富家塢礦區(qū)的廣泛的Cu-Mo礦化(Lietal., 2017)。綠簾石可作為指示性礦物來(lái)預(yù)測(cè)斑巖體礦化中心，離礦化中心越近，溫度越高，綠簾石微量元素會(huì)呈現(xiàn)規(guī)律性的變化(Cooketal., 2014)。綠泥石的高Dep2250/Dep2350值通常與較高的Fe2O3/(MgO+Fe2O3)值有關(guān)(Doublieretal., 2010)。類(lèi)型Ⅰ綠簾石的共生礦物主要為鈉長(zhǎng)石，石英，方解石等，在SWIR光譜上顯示出的較高的Pos2252值和Dep2334/Dep2252值，這可能與綠簾石中較高的MgO/(MgO+Fe2O3)值有關(guān)。類(lèi)型Ⅱ綠簾石與類(lèi)型Ⅰ綠簾石之間有部分重疊，證明這兩種綠簾石結(jié)晶的溫度可能比較接近。類(lèi)型Ⅲ綠簾石共生礦物主要為沸石，方解石，石英。沸石族礦物的出現(xiàn)通常指示了較為低溫(80～280℃)(H?lleretal., 1974; Aoki, 1978)和低氧逸度(Browne, 1978)的環(huán)境，與SWIR測(cè)試結(jié)果得出的結(jié)論相一致，沸石族礦物與青磐巖化蝕變帶密切相關(guān)，通常出現(xiàn)在遠(yuǎn)端或者淺部，可能為熱液階段后期的產(chǎn)物。

本次研究表明，德興銅礦巖體中綠簾石的晶體特征和蝕變礦物組合類(lèi)型，與短波紅外光譜的Fe-OH、Mg-OH特征吸收峰位值，X射線衍射分析光譜的2.4?衍射峰位值(d-space-2)及其半高寬(FWHM-2)均有明顯的相關(guān)性。SWIR測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對(duì)于Fe-OH吸收峰位值而言，類(lèi)型Ⅰ綠簾石大部分表現(xiàn)出較大的Fe-OH吸收峰位值(Pos2252>2255)，類(lèi)型Ⅱ綠簾石的Fe-OH吸收峰位值次之，類(lèi)型Ⅲ綠簾石的Fe-OH吸收峰位值最小(圖7a)；同樣地，對(duì)于綠簾石Dep2334/Dep2252值(SWIR-IC)而言，類(lèi)型Ⅰ綠簾石大部分表現(xiàn)出較大的SWIR-IC，僅FJW140-12單個(gè)樣品的SWIR-IC較小(為1.2)，這可能由于該樣品上不同階段綠簾石疊加導(dǎo)致；類(lèi)型Ⅱ綠簾石的SWIR-IC略小于類(lèi)型Ⅰ綠簾石；類(lèi)型Ⅲ綠簾石的SWIR-IC較小最小(圖7d)。而較高的Pos2252值顯示Fe含量的相對(duì)高低，較高Dep2334/Dep2252值，則與綠簾石中較高的MgO/(MgO+Fe2O3)值有關(guān)。結(jié)合三類(lèi)綠簾石采樣位置，從更接近于巖體熱源中心到巖體外圍(接近圍巖地層)，綠簾石的Fe含量和MgO/(MgO+Fe2O3)值表現(xiàn)為逐漸降低的規(guī)律，與綠簾石形成溫度逐漸降低的規(guī)律一致。XRD測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與明礬石、伊利石、綠泥石不同，綠簾石XRD結(jié)果顯示其特征衍射峰位值2.9?(d-space-1)表現(xiàn)出相對(duì)集中的特征，表明綠簾石晶體特征更為明顯；但是次峰2.4?衍射峰位值(d-space-2)及其半高寬(FWHM-2)表現(xiàn)出一定的差異性。除樣品FJW140-12外，類(lèi)型Ⅰ綠簾石大部分表現(xiàn)出較低的FWHM-2，類(lèi)型Ⅱ綠簾石與類(lèi)型Ⅰ綠簾石FWHM-2較為接近，類(lèi)型Ⅲ綠簾石的FWHM-2同二者相比明顯較大(圖7d)；三種類(lèi)型綠簾石d-space-2值略微呈現(xiàn)于與FWHM-2相似的規(guī)律，F(xiàn)WHM-2值的越低，其2.4?衍射峰便更為尖銳、晶粒大，也說(shuō)明了綠簾石形成溫度更高。結(jié)合三類(lèi)綠簾石的分布位置，從巖體外圍到巖體熱源中心，綠簾石的FWHM-2值呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，表明了綠簾石結(jié)晶溫度的升高，這與SWIR測(cè)試結(jié)果得出的結(jié)論相一致。XRD測(cè)試計(jì)算出的XRD-IC與SWIR測(cè)試計(jì)算出的SWIR-IC顯示了良好的負(fù)相關(guān)，這與Changetal.(2011)等對(duì)伊利石樣品進(jìn)行測(cè)試后表現(xiàn)出的規(guī)律一致。因此，我們認(rèn)為綠簾石{022}晶面2.4?衍射峰半高寬(FWHM-2)和2334nm吸收峰深度與2252nm吸收峰深度的比值(Dep2334/Dep2252)均可作為討論綠簾石結(jié)晶度的指數(shù)。這些指數(shù)的變化受流體成分、物理化學(xué)條件等因素的制約，在一定程度上能夠限定熱液流體成分、溫度、壓力和氧逸度等條件。通過(guò)X射線衍射分析技術(shù)和短波紅外光譜分析技術(shù)的運(yùn)用，可劃分綠簾石共生礦物組合及確定綠簾石的晶體指數(shù)，進(jìn)而能夠?qū)Π邘r銅礦的青磐巖化蝕變帶進(jìn)一步細(xì)化，反映流體的演化過(guò)程中溫度的變化規(guī)律，幫助尋找熱源礦化中心。

6 結(jié)論

(1)X射線衍射分析技術(shù)可有效識(shí)別斑巖礦床內(nèi)的多種蝕變礦物，對(duì)于厘定蝕變礦物組合和蝕變帶的劃分有重要作用。德興銅礦富家塢礦區(qū)廣泛發(fā)育綠簾石，其蝕變礦物組合有：綠簾石-鈉長(zhǎng)石-石英-方解石為主的類(lèi)型Ⅰ礦物組合；綠簾石±綠泥石-石英-方解石為主的類(lèi)型Ⅱ礦物組合和綠簾石-石英-方解石-沸石為主的類(lèi)型Ⅲ礦物組合。

(2)類(lèi)型Ⅰ綠簾石的共生礦物主要為鈉長(zhǎng)石，石英，方解石等，在SWIR光譜上顯示出的較高的Pos2252值和Dep2334/Dep2252值，這與綠簾石中較高的MgO/(MgO+Fe2O3)值有關(guān)。類(lèi)型Ⅱ綠簾石與類(lèi)型Ⅲ綠簾石Pos2252值和Dep2334/Dep2252值依次降低。綠簾石{022}晶面間距d值及其衍射峰半高寬(FWHM-2)與綠簾石Dep2334/Dep2252值均呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)的關(guān)系，(FWHM-2)與Dep2334/Dep2252均可用于指示綠簾石結(jié)晶度。通過(guò)對(duì)不同類(lèi)型綠簾石的SWIR和XRD特征變化規(guī)律研究，在一定程度上可有效指示礦化熱源中心和流體演化過(guò)程中溫度的變化。

謹(jǐn)以此文祝賀岳書(shū)倉(cāng)教授八十八華誕！