浙江泰順龜湖葉臘石礦床熱液蝕變短波紅外光譜分析*

翟世達(dá)，段士剛，孫 鵬，王旭輝，張 炎，2，梅世勇

（1中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083；2中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，自然資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100037；3浙江龜湖礦業(yè)有限公司，浙江泰順 325508）

蝕變巖帽（lithocap）是淺成侵入巖派生的強(qiáng)酸性氣液在淺部巖石中形成的硅化、高級(jí)泥化和泥化蝕變體（Sillitoe,1995；徐慶生等，2010；李旋旋等，2019；陳靜等，2020）。一般認(rèn)為，它代表了斑巖型熱液活動(dòng)的頂部，在地質(zhì)環(huán)境上位于古地表和淺成中-酸性斑巖體之間（徐慶生等，2010）。許多蝕變巖帽中發(fā)現(xiàn)了高-中硫型淺成低溫?zé)嵋旱V床，并且在其下部的淺成中-酸性斑巖體可能發(fā)育斑巖型礦化，因此被作為重要的找礦標(biāo)志（Stoffregen,1987；Sillitoe et al.,1998；Sillitoe,2010；Hedenquist et al.,2013；李旋旋等，2019；陳靜等，2020；劉秋平等，2020）。然而，構(gòu)成蝕變巖帽主體的高級(jí)泥化和泥化蝕變巖石，往往礦物顆粒細(xì)小、顏色多變，用肉眼鑒別十分困難。近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的短波紅外光譜技術(shù)不僅可以鑒定其中的大部分礦物，還能識(shí)別出其微細(xì)差別（Harraden et al.,2013），例如，楊志明等（2012）在西藏念村礦區(qū)開展工作時(shí)發(fā)現(xiàn)伊利石結(jié)晶度高值區(qū)對(duì)應(yīng)較高的蝕變溫度，可能存在熱液/礦化中心；絹云母Al-OH特征吸收峰因溫度變化而發(fā)生規(guī)律性的漂移（郭娜等，2018；田豐等，2019b）；綠泥石Fe-OH和Mg-OH特征吸收峰距離礦化中心遠(yuǎn)近也發(fā)生規(guī)律性的變化（陳華勇等，2019）。此外，用短波紅外光譜還可以對(duì)蝕變巖帽進(jìn)行蝕變填圖、預(yù)測(cè)熱源中心、評(píng)估與找礦勘查有關(guān)的關(guān)鍵信息等（例如，Yang et al.,2006；Chang et al.,2011；楊志明等,2012；Harraden et al.,2013；許超等，2017；陳壽波等，2018；任歡等，2020；Wang et al.,2021），使該技術(shù)迅速成為一個(gè)研究熱點(diǎn)（Yang et al.,2006；Chang et al.,2011；Wang et al.,2021）。

中國(guó)東南沿海火山巖帶中蝕變巖帽十分發(fā)育，故被認(rèn)為具有尋找斑巖-淺成低溫?zé)嵋盒偷V床的巨大潛力（陳靜等，2020）。福建紫金山蝕變巖帽中就發(fā)現(xiàn)了目前中國(guó)最大的高硫型淺成低溫?zé)嵋旱V床（Chen et al.,2019）。作為東南沿?；鹕綆r帶的重要組成部分，浙江省發(fā)現(xiàn)了大量的蝕變巖帽，并于其中探明了葉臘石、明礬石、地開石、伊利石、紅柱石等非金屬礦床（黃國(guó)成等，2020；劉秋平等，2020）。目前學(xué)者們對(duì)這些蝕變巖帽開展了大量斑巖-淺成低溫?zé)嵋旱V床的找礦工作（劉秋平等，2020），但是相關(guān)研究工作略顯薄弱。浙江泰順地區(qū)的龜湖蝕變巖帽內(nèi)探明了亞洲最大的“龜湖”葉臘石礦床，邊部又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了許多銀礦脈，該蝕變巖帽斑巖-淺成低溫?zé)嵋盒偷V床找礦潛力值得重視。前人曾對(duì)龜湖葉臘石礦床的葉臘石礦物學(xué)開展過(guò)研究（潘建強(qiáng)等，1991），尚無(wú)關(guān)于該礦床的蝕變分帶、熱源中心、熱液流體遷移通道、斑巖-淺成低溫?zé)嵋旱V床找礦潛力等方面的研究?；诖?，本文使用便攜式短波紅外光譜儀對(duì)地表樣品進(jìn)行測(cè)試，提取蝕變礦物種類、組合信息，劃分蝕變礦物分帶，結(jié)合野外地質(zhì)調(diào)研，分析熱液通道位置，提出絹云母與葉臘石礦物短波紅外光譜參數(shù)的指示意義，以及與隱伏斑巖體的潛在聯(lián)系，旨在通過(guò)蝕變礦物的精細(xì)研究，為今后該地區(qū)斑巖-淺成低溫?zé)嵋盒偷V床找礦勘查提供參考。

1 地質(zhì)背景

龜湖葉臘石礦床在成礦地質(zhì)背景上位于濱太平洋成礦域中部華南成礦省之浙閩粵沿海成礦帶（圖1a；鄭建平等，1999；Wakita et al.,2005；李三忠等，2018；黃國(guó)成等，2020）。該區(qū)域在中生代經(jīng)歷了多次地殼變形、復(fù)雜的板塊俯沖過(guò)程和相關(guān)的應(yīng)力場(chǎng)轉(zhuǎn)化（Wolfgang et al.,1981），形成了復(fù)雜的褶皺和斷裂（圖1b）。在局部背景上，研究區(qū)位于浙東南隆起區(qū)溫州-臨海拗陷帶之泰順-青田拗?jǐn)嗍鴥?nèi)，直接受渤海頂火山構(gòu)造控制（高原等，2016）。

圖1 華南成礦省地質(zhì)簡(jiǎn)圖（a）與龜湖礦區(qū)區(qū)域位置圖（b）（據(jù)Zhong et al.,2017修改）1—高塢組；2—西山頭組三段；3—西山頭組二段；4—西山頭組一段；5—花崗斑巖；6—二長(zhǎng)花崗（斑）巖；7—流紋（斑）巖；8—花崗斑巖脈；9—安山巖脈；10—輝綠巖脈；11—斷裂及編號(hào)；12—礦床Fig.1 Simplified geological map of South China metallogenic belt(a)and Guihu deposit regional location(b)(modified from Zhong et al.,2017)1—Gaowu Formation;2—The third member of Xishantou Formation;3—The second member of Xishantou Formation;4—The first member of Xishantou Formation;5—Granite porphyry;6—Monzonite granite;7—Rhyolite;8—Granite porphyry dyke;9—Andesite dyke;10—Diabase dyke;11—Fault and its number;12—Ore deposit

龜湖礦區(qū)出露地層為上侏羅統(tǒng)磨石山群西山頭組，傾角平緩，大多在5°～25°，與下伏地層呈整合接觸。西山頭組第二段的第五至七層（J3x2-5～J3x2-7）為主要的賦礦地層，巖性以淺灰色流紋質(zhì)晶屑玻屑凝灰?guī)r、流紋質(zhì)（晶屑）玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r為主，夾流紋質(zhì)玻屑凝灰?guī)r、流紋質(zhì)含角礫晶屑玻屑凝灰?guī)r及少量火山凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)沉積巖等（圖2）。礦區(qū)侵入巖不發(fā)育，僅見(jiàn)少量花崗斑巖脈，沿?cái)嗔逊植?。區(qū)內(nèi)斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈，主要為NEE向和NW向2組，在礦區(qū)發(fā)現(xiàn)的斷層以NW向?yàn)橹鳎纬捎诔傻V后，斷層寬約5～20 m，傾向南西，傾角60°～80°。

圖2 龜湖葉臘石礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖（據(jù)浙江省第十一地質(zhì)隊(duì)，1989）1—第七亞段：流紋質(zhì)含礫（熔結(jié)）凝灰?guī)r；2—第六亞段：沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖；3—第五亞段：流紋質(zhì)角礫晶屑凝灰?guī)r；4—第四亞段：沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂泥巖；5—第三亞段：流紋質(zhì)晶玻屑含礫熔結(jié)凝灰?guī)r；6—花崗斑巖；7—次生石英巖；8—葉臘石礦體；9—巖層產(chǎn)狀；10—斷層/推測(cè)斷層及編號(hào)；11—地質(zhì)界線/推測(cè)地質(zhì)界線；12—地名Fig.2 Simplified geological map of the Guihu pyrophyllite deposit(after to No.11th Geology Team of Zhejiang Province,1989)1—The seventh submember:rhyolitic breccia lava tuff;2—The sixth submember:sedimentary tuff,tuffaceous sandstone;3—The fifth submember:rhyolitic breccia-bearing crystal tuff;4—The fourth submember:sedimentary tuff,tuffaceous sandy claystone;5—The third submember:rhyolitic crystal-vitric ignimbrite;6—Granite porphyry;7—Secondary quartzite;8—Pyrophyllite deposit;9—Attitude of rocks;10—Fault/Inferred fault and number;11—Geological boundary/Inferred geological boundary;12—Placename

龜湖礦區(qū)共發(fā)現(xiàn)6個(gè)葉臘石礦體（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ-1、Ⅲ-2、Ⅲ-3、Ⅲ-4）。其中Ⅲ-1為主礦體，呈似層狀賦存于西山頭組第二段第六層中，產(chǎn)狀與賦礦地層基本一致，傾向南東，傾角10°～15°，埋深約0～110 m。其頂部為沉凝灰?guī)r或次生石英巖，底部為沉凝灰?guī)r或凝灰質(zhì)砂巖，原巖為流紋質(zhì)晶玻屑凝灰?guī)r、流紋質(zhì)晶玻屑含角礫凝灰?guī)r。圍巖蝕變強(qiáng)烈，有硅化、葉臘石化、絹英巖化、明礬石化、伊利石化、黃鐵礦化等。圍巖蝕變垂向分帶性明顯，自下而上為石英-方解石帶、黃鐵礦-絹云母帶、明礬石-葉臘石帶、葉臘石-石英-高嶺石帶和硅化帶（朱安慶等，2009）。

礦石類型有葉臘石型和石英-葉臘石型2種，其中前者主要礦物為葉臘石，次要礦物為石英、絹云母，w(Al2O3)較高，w(SiO2)較低；后者主要礦物為葉臘石、石英，次要礦物為絹云母、高嶺石，隨著石英含量增加，w(Al2O3)減少，w(SiO2)增加。

2 樣品采集與測(cè)試

2.1 樣品采集

作者采樣前先對(duì)龜湖蝕變巖帽進(jìn)行了野外調(diào)研，將蝕變巖帽出現(xiàn)的特征性蝕變類型簡(jiǎn)要?jiǎng)澐譃楣杌?、高?jí)泥化、泥化和青磐巖化。其中強(qiáng)硅化帶常形成富硅的陡崖，突出于地表，主要為致密塊狀的次生石英巖，含不規(guī)則分布的細(xì)粒黃鐵礦，少量硅化見(jiàn)少量氣孔（圖3a）。高級(jí)泥化蝕變緊鄰硅化帶出現(xiàn)，以葉臘石、明礬石等礦物為主。泥化帶以絹云母和高嶺土為主，分布在高級(jí)泥化帶外圍。青磐巖化蝕變?cè)诟鈬鷶嗬m(xù)出現(xiàn)或圍繞斷裂連續(xù)出現(xiàn)，表現(xiàn)為稀疏分布的綠簾石、綠泥石化。硅化、高級(jí)泥化和泥化蝕變交織分布在一起，在NW向最寬，達(dá)到了2 km以上，NS向最窄，也達(dá)到了1.2 km以上。外圍青磐巖化蝕變不連續(xù)，未估計(jì)其范圍。龜湖葉臘石礦床處于蝕變巖帽中心，本次研究?jī)H在該礦區(qū)進(jìn)行了采樣。

圖3 龜湖葉臘石礦床典型蝕變照片a.次生石英巖孔洞中發(fā)育他形黃鐵礦；b.石英-葉臘石脈充填在凝灰?guī)r地層中；c.熱液大規(guī)模順層交代形成葉臘石化；d.熱液脈充填在次生石英巖裂隙中，脈中發(fā)育明礬石；e.脈中的致密塊狀高嶺石；f.熱液脈膠結(jié)大量角礫Q—石英；Py—黃鐵礦；Prl—葉臘石；Alu—明礬石；Kln—高嶺石Fig.3 Typical alteration photos of the Guihu pyrophyllite deposit a.Anhedral pyrite is developed in the cavity of secondary quartzite;b.Quartz-pyrophyllite veins filled in the tuff stratum;c.Large-scale bedding alteration of hydrothermal fluids to pyrophyllization;d.Hydrothermal veins are filled in the fracture of secondary quartzite,with alunite developed in the veins;e.Tight massive of kaolinite;f.Hydrothermal veins cement larges of breccias Q—Quartz;Py—Pyrite;Prl—Pyrophyllite;Alu—Alunite;Kln—Kaolinite

本次研究樣品采集于龜湖礦區(qū)地表，采樣路線間距約100 m，樣品間距約30 m，并在蝕變強(qiáng)烈的位置加密采樣（圖4）。龜湖地區(qū)第四紀(jì)坡積物覆蓋嚴(yán)重，對(duì)于被覆蓋的點(diǎn)位，在周圍最近的露頭進(jìn)行采樣，若遇連續(xù)覆蓋，例如礦區(qū)西南部被樹林覆蓋，則放棄采樣。采樣時(shí)盡量采集蝕變發(fā)育而風(fēng)化很弱的樣品，并記錄樣品詳細(xì)位置、簡(jiǎn)要特征，拍照留存。共采集樣品211個(gè)。

圖4 龜湖礦區(qū)蝕變分帶與樣品分布圖1—泥化帶；2—高級(jí)泥化帶；3—硅化帶；4—斷層/推測(cè)斷層；5—葉臘石；6—絹云母類；7—伊利石；8—地開石；9—明礬石；10—高嶺石；11—地名；12—植被覆蓋Fig.4 Alteration zoning and sample distribution of Guihu pyrophyllite deposit 1—Argillic zone;2—Advanced argillization zone;3—Silicified zone;4—Fault/Inferred fault;5—Pyrophyllite;6—Sericite group;7—Illite;8—Dickite;9—Alunite;10—Kaolinite;11—Place name;12—Vegetation cover

2.2 儀器與測(cè)試方法

本次采用的短波紅外光譜儀是由美國(guó)ASD（An‐alytica Spectra Devices.,Inc）公司制造的FieldSpec4，采集光譜范圍350～2500 nm，樣品采集時(shí)間為0.2 s。在測(cè)試前先對(duì)樣品進(jìn)行清洗、晾干，防止對(duì)光譜數(shù)據(jù)產(chǎn)生干擾。

測(cè)試時(shí)，先將儀器預(yù)熱20 min，然后對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)，一般將儀器的光譜值設(shè)為200，基準(zhǔn)白設(shè)為400，待光譜線平直時(shí)即可進(jìn)行測(cè)樣。掃描時(shí)手持探頭與新鮮面保持垂直，探頭前部光圈與測(cè)試面貼合在一起，盡可能減少外部光線的干擾。測(cè)試時(shí)盡可能避免含有硫化物的區(qū)域，以提高信噪比。為提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，每塊樣品掃描2～3個(gè)面。每測(cè)試15 min，需要對(duì)儀器進(jìn)行一次優(yōu)化和基準(zhǔn)白校準(zhǔn)。樣品一般測(cè)試5～6 s，顏色較暗的樣品需測(cè)試9～10 s。本次測(cè)試共掃描光譜數(shù)據(jù)452條。

2.3 數(shù)據(jù)處理

利用“光譜地質(zhì)學(xué)家”（The Spectral Geologist，TSG）分析軟件通過(guò)自動(dòng)匹配自帶的光譜數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行解譯，可自動(dòng)識(shí)別礦物信息。為了保證解譯結(jié)果的準(zhǔn)確性，最后需人工進(jìn)行逐條核查，最終確定識(shí)別礦物的種類。蝕變礦物的特征吸收峰、深度、礦物結(jié)晶度IC值（Dep2200/Dep1900）均可通過(guò)TSG的“標(biāo)量（scalar）”功能提取。具體參數(shù)設(shè)置請(qǐng)參考Chang等（2012）和楊志明等（2012）文獻(xiàn)。對(duì)低信噪比的數(shù)據(jù)，要挑出并舍棄處理，最終對(duì)393條數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理。對(duì)某些SWIR特征參數(shù)（如絹云母Pos 2200和IC值）進(jìn)行插值運(yùn)算以凸顯典型參數(shù)空間變化規(guī)律的可視化，并用Surfer 10做出插值等高線圖。

3 測(cè)試結(jié)果

3.1 蝕變礦物種類與蝕變分帶

本次采集的樣品共識(shí)別出17種蝕變礦物，其中以葉臘石、鈉云母、白云母、高嶺石、蒙脫石、地開石、鈉云母伊利石和白云母伊利石為主（圖5），其次為K-明礬石、水鋁石、鐵鎂綠泥石、多硅白云母、鐵電氣石、鐵白云石、菱鐵礦、珍珠陶土。為便于統(tǒng)計(jì)，本文將鈉云母和白云母歸為絹云母類，將白云母伊利石和鈉云母伊利石（兩者區(qū)別在于K、Na含量不同）統(tǒng)稱為伊利石。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，識(shí)別結(jié)構(gòu)中相對(duì)含量最高和最常見(jiàn)的礦物為葉臘石、絹云母和高嶺石。

圖5 龜湖葉臘石礦床蝕變礦物頻數(shù)圖Fig.5 Frequency diagram of altered minerals in Guihu pyro‐phyllite deposit

針對(duì)解譯出的每條數(shù)據(jù)的蝕變礦物種類及相對(duì)含量，將相對(duì)含量大于5%的礦物參加蝕變礦物組合劃分，低于該含量的選擇忽略。強(qiáng)硅化帶樣品識(shí)別結(jié)果常為“NULL”或“Aspectral”，這與強(qiáng)硅化蝕變主要發(fā)育石英和黃鐵礦等短波紅外光譜儀無(wú)法識(shí)別的礦物有關(guān)。但強(qiáng)硅化蝕變樣品上有部分斑點(diǎn)或團(tuán)斑能檢測(cè)出相對(duì)含量高于5%的葉臘石、絹云母、伊利石等蝕變礦物，后期經(jīng)過(guò)人工逐一檢查并核實(shí)。典型高級(jí)泥化蝕變樣品礦物組合主要有葉臘石-鈉云母、葉臘石-明礬石±水鋁石、鈉云母-白云母。泥化蝕變樣品典型礦物組合為白云母-高嶺石、伊利石-蒙脫石。

本文對(duì)龜湖礦區(qū)蝕變分帶進(jìn)行了劃分，其中硅化帶范圍是在礦區(qū)地表用路線追索法圈定，高級(jí)泥化帶和泥化帶蝕變根據(jù)短波紅外光譜識(shí)別出的主要礦物組合情況圈定。結(jié)果表明，龜湖礦區(qū)蝕變?cè)诘乇硪灿辛己玫姆謳浴Ｔ谘鎏旌|南300 m處，不僅短波紅外光譜識(shí)別出的蝕變礦物組合復(fù)雜，空間上變化快，地表考察發(fā)現(xiàn)，有黃綠色純?nèi)~臘石脈穿切灰綠色層狀葉臘石礦體（圖3b、c），粉色脈狀明礬石穿切次生石英巖（圖3d），及脈狀高嶺石疊加在弱葉臘石化蝕變之上（圖3e），在其附近有疑似熱液膠結(jié)的角礫巖出現(xiàn)（圖3f）。其余地區(qū)蝕變組合相對(duì)穩(wěn)定，地質(zhì)現(xiàn)象也相對(duì)簡(jiǎn)單。

3.2 絹云母類短波紅外光譜特征

絹云母類含有Al-OH和O-H兩個(gè)基團(tuán)，當(dāng)使用短波紅外光譜照射時(shí)，在1900 nm和2200 nm附近出現(xiàn)反射率低谷（圖6），稱之為吸附水特征吸收峰（Pos1900）和Al-OH特征吸收峰（Pos2200），其反射率低谷的深度稱為特征吸收峰深度（Dep1900和Dep2200）。龜湖葉臘石礦區(qū)絹云母類Pos1900吸收峰較尖銳，本文設(shè)置以1903 nm為中心，半徑15進(jìn)行提??；Pos2200吸收峰較平緩，且有向短波方向漂移的趨勢(shì)，設(shè)置以2193 nm為中心，半徑30進(jìn)行提取。由于每個(gè)樣品測(cè)試2～3個(gè)面，其特征吸收峰、吸收深度和結(jié)晶度通過(guò)求其平均值獲得，最后作者獲得本礦區(qū)絹云母類Pos2200變化于2192～2210 nm，平均值為2199.8 nm；IC值變化于0.4～1.2，平均值為0.81。

圖6 不同蝕變礦物短波紅外光譜曲線Fig.6 The SWIR spectral curve of different altered minerals

通過(guò)數(shù)據(jù)散點(diǎn)圖發(fā)現(xiàn)，龜湖礦區(qū)絹云母類Pos2200與IC值具有較明顯的反相關(guān)關(guān)系（圖7）。鈉云母和伊利石Pos2200波長(zhǎng)較短，IC結(jié)晶度較高；白云母和高嶺石與之相反，Pos2200波長(zhǎng)較長(zhǎng)，結(jié)晶度IC值低。

圖7 龜湖礦區(qū)絹云母類Pos2200與結(jié)晶度IC值關(guān)系圖Fig.7 Relation between Pos2200 and IC of sericite group in Guihu deposit

通過(guò)對(duì)絹云母類礦物Pos2200和IC值插值發(fā)現(xiàn)，Pos2200的漂移呈規(guī)律性變化（圖8a）。低值區(qū)（Pos2200＜2194 nm）分布在圖面西北部，與強(qiáng)硅化帶和高級(jí)泥化帶相關(guān)性較高；Pos2200高值區(qū)（＞2205 nm）分布在礦區(qū)東部，與泥化帶相關(guān)性較高。Pos1900變化無(wú)規(guī)律，漂移不明顯，因此不做討論。IC值高值區(qū)（＞0.95）和低值區(qū)（＜0.4）分布規(guī)律與Pos2200相反（圖8b），高值區(qū)與高級(jí)泥化帶相關(guān)性較高，低值區(qū)與泥化帶和硅化帶相關(guān)性較高。

圖8 龜湖礦區(qū)絹云母類礦物Pos2200（a）與IC值（b）插值分布圖Fig.8 Interpolation distribution maps of Pos2200(a)and IC(b)of sericite group in Guihu deposit

3.3 葉臘石短波紅外光譜特征

葉臘石存在O-H、H2O和Al-OH三個(gè)基團(tuán)，O-H和H2O混合吸收峰位于1400 nm，Al-OH特征吸收峰位于2160 nm，并在2100 nm附近出現(xiàn)次級(jí)吸收峰（圖6）。本文設(shè)置以1390 nm為中心，半徑10提取葉臘石的Pos1400，以2165 nm為中心，半徑15提取葉臘石的Pos2160。田豐等（2019a）曾推測(cè)葉臘石半高寬與礦物形成時(shí)的溫度有關(guān)，值越小吸收峰越尖銳，礦物形成時(shí)的溫度越高。龜湖葉臘石Pos1400（圖9a）與Pos2160（圖9b）吸收峰的半高寬低值區(qū)分布較一致，分布在礦區(qū)西北部、東北部和南部，由于礦區(qū)東北部葉臘石樣品較少，該區(qū)域的低值不具代表性。

圖9 龜湖礦區(qū)葉臘石1400 nm（a）與2160 nm（b）半高寬值插值分布圖Fig.9 Interpolation distribution maps of FWHM of pyrophyl‐lite 1400 nm(a)and 2160 nm(b)in Guihu deposit

4 討論

4.1 蝕變分帶的指示意義

龜湖葉臘石礦區(qū)處在龜湖蝕變巖帽的中心，本文根據(jù)地質(zhì)特征，并參考短波紅外光譜分析結(jié)果，將龜湖礦區(qū)地表蝕變巖劃分為硅化帶、高級(jí)泥化帶和泥化帶3個(gè)相帶，葉臘石礦體是高級(jí)泥化帶的主要組成部分。硅化蝕變?cè)邶敽V床表現(xiàn)為致密塊狀的次生石英巖，絹云母、葉臘石與之伴生，局部可見(jiàn)多孔狀石英，白色或淺灰色，平面上呈不規(guī)則形狀的島狀或脈狀多片產(chǎn)出，在地貌特征上呈凸出地表的山脊或陡崖。強(qiáng)硅化蝕變也經(jīng)常被稱作硅帽（Cooke et al.,2017），是由強(qiáng)酸性流體（pH＜2）（Wakita et al.,2005）強(qiáng)烈淋慮交代原巖（水巖比＞10:1，Hedenquist et al.,2013）形成。在強(qiáng)酸性條件下，Al的溶解度顯著增加，導(dǎo)致含鋁礦物被溶解，只剩下石英，便形成了孔洞狀石英（Stoffregen,1987）。

龜湖礦區(qū)高級(jí)泥化主要表現(xiàn)為葉臘石礦體，葉臘石、明礬石、絹云母是其主要組成礦物，呈透鏡狀、似層狀分布，短波紅外光譜識(shí)別出的主要含水蝕變礦物或礦物組合為葉臘石、明礬石、高嶺石、葉臘石-絹云母、葉臘石-絹云母-高嶺石、葉臘石-地開石、葉臘石-明礬石±硬水鋁石。在此蝕變帶中絹云母類礦物以鈉云母為主，Pos2200波長(zhǎng)較短（＜2195 nm），結(jié)晶度較高（IC＞0.9）（圖8）。葉臘石Pos1400和Pos2160的半高寬（FWHM）低值區(qū)較吻合，同樣發(fā)育在高級(jí)泥化帶中（圖9），指示了較高的蝕變溫度。高級(jí)泥化在酸性（pH值略高于2）和高水巖比條件下很寬的溫度范圍內(nèi)形成，以石英-葉臘石-明礬石-高嶺石（或地開石）礦物組合為代表。含葉蠟石礦物組合一般在280～360℃左右的溫度范圍內(nèi)形成（Watanabe et al.,2001）。因此，龜湖高級(jí)泥化蝕變是在酸性、中溫條件下形成。

泥化蝕變主要在次生石英巖和葉臘石礦體的外圍分布，出露范圍最大，在礦區(qū)為不規(guī)則小片狀、脈狀分布在次生石英巖和葉臘石礦體之間，向礦區(qū)外面積增大，短波紅外光譜識(shí)別出的泥化蝕變主要含水礦物為伊利石、蒙脫石、伊利石-蒙脫石間層、高嶺石-蒙脫石、絹云母等。特征參數(shù)的漂移規(guī)律與高級(jí)泥化帶相反，絹云母Pos2200高值與IC低值出現(xiàn)在礦區(qū)東北部與硅化帶內(nèi)部，絹云母類礦物以白云母為主。葉臘石半高寬高值區(qū)出現(xiàn)在礦區(qū)中部硅化帶與高級(jí)泥化帶邊緣，推測(cè)可能由于硅化帶巖層致密，滲透率低導(dǎo)致熱液難以向上運(yùn)移所致，指示了較低的蝕變溫度。根據(jù)Corbett等（1998）研究，泥化蝕變?cè)谥衟H（約4～5）和低溫（＜250℃）條件下形成，而絹云母-硅化形成于中pH（約4～5）和稍高溫度（＞200～250℃）條件下，其中蒙脫石出現(xiàn)在低溫（＜100～150℃）下，伊利石-蒙脫石間層在100～200℃左右，伊利石在約200～250℃，可據(jù)此認(rèn)識(shí)龜湖泥化蝕變的形成條件。

在龜湖礦區(qū)內(nèi)，平面上強(qiáng)硅化帶和高級(jí)泥化帶交錯(cuò)出現(xiàn)，外圍為泥化帶，并且大致表現(xiàn)出以強(qiáng)硅化帶為中心，向外依次為高級(jí)泥化和泥化的分帶特征。值得指出的是，龜湖現(xiàn)今地貌特征非初始形成時(shí)的形態(tài)，而是經(jīng)歷一定程度風(fēng)化后的殘余部分（Cooke et al.,2017），因此其上覆蝕變巖已被剝蝕。龜湖蝕變巖帽垂向上分帶最為明顯，自上而下可分為石英帶、葉蠟石明礬石石英帶、黃鐵礦絹云母石英帶和方解石石英帶（朱安慶等，2009）。以上水平和垂向分帶反映了流體自下而上、自斷裂沿高孔隙度地層水平向外運(yùn)移過(guò)程中，由于水巖比和溫度降低而酸度不斷被中和的過(guò)程。前人根據(jù)鉆孔巖芯劃分的黃鐵礦絹云母石英帶與地表的泥化帶特征相似，考慮到葉臘石礦體底部出現(xiàn)的少量剛玉、紅柱石（朱安慶等，2009），指示葉臘石礦體深部為高溫高級(jí)泥化帶（Sillitoe,1995），暗示了蝕變巖帽是疊加在斑巖體系之上（陳靜等，2020）。在龜湖礦區(qū)葉臘石礦層內(nèi)可見(jiàn)高品位葉臘石化呈方向雜亂且寬度變化較大（常見(jiàn)5～40 cm）的網(wǎng)脈狀穿切在低品位葉臘石化的流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r層中，并沿晶屑粗大的凝灰?guī)r層葉臘石化更強(qiáng)，而沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖則葉臘石化相對(duì)較弱，反映了高滲透率的粗晶屑凝灰?guī)r和裂隙網(wǎng)在流體運(yùn)移中扮演者重要角色。龜湖蝕變帶缺乏對(duì)稱性，尤其是處在蝕變中心的強(qiáng)硅化帶和高級(jí)泥化帶呈交錯(cuò)出現(xiàn)，本文認(rèn)為其可能反映了構(gòu)造控制作用，但具體的控礦斷裂還有待查明。

4.2 對(duì)熱液中心的指示

絹云母類Pos2200通常作為找礦指標(biāo)，許多研究發(fā)現(xiàn)Pos2200隨著距離礦體或巖體的遠(yuǎn)近，發(fā)生規(guī)律性的變化（Herrmann et al.,2001；Jones,2005；Yang et al.,2006；陳華勇等，2019）。絹云母類Pos2200吸收峰主要受絹云母中六次配位鋁（AlⅥ）影響（Duke,1994），而AlⅥ與Fe、Mg經(jīng)常發(fā)生契爾馬克（Tscher‐mak）替換作用（井新奎，2018；任歡，2020；唐楠等，2021），總體來(lái)說(shuō)，AlⅥ含量越高，F(xiàn)e和Mg含量減少，Pos2200向短波方向漂移，形成波長(zhǎng)較短的鈉云母，隨著AlⅥ含量降低，F(xiàn)e、Mg含量升高，會(huì)依次出現(xiàn)白云母和多硅白云母，Pos2200也向長(zhǎng)波方向漂移。熱液流體的pH值也會(huì)影響絹云母類的種類，在酸性環(huán)境下形成富Al的鈉云母和白云母，隨著pH值升高接近中性會(huì)形成多硅白云母（田豐等，2019a；唐楠等，2021）。本文在龜湖礦區(qū)中測(cè)得的蝕變礦物以鈉云母、白云母為主，反映了其處在酸性的環(huán)境，是低pH值的熱液流體沿裂隙向上運(yùn)移過(guò)程中，經(jīng)過(guò)天水混合及與圍巖發(fā)生水巖反應(yīng)形成（江思宏等，2004）。此外，壓力也是絹云母類Pos2200漂移的重要因素，但本次樣品采集絕大多數(shù)位于礦區(qū)表面，加上剝蝕程度淺，壓力的影響可以忽略，因此絹云母類Pos2200的漂移規(guī)律能夠反映溫度和pH值的變化，對(duì)熱液中心具有指示意義。絹云母類結(jié)晶度（IC）受礦物形成時(shí)的溫度影響，同樣可以作為找礦指標(biāo)（楊志明等，2012；劉碧洪等，2016；田豐等，2019b；任歡等，2020；唐楠等，2021），在高溫環(huán)境下，絹云母礦物含水較少，Dep1900減小，礦物結(jié)晶度較高，隨著流體的運(yùn)移，溫度降低，與后期的天水混合，導(dǎo)致Dep1900增加，礦物結(jié)晶度減小（許超等，2017；田豐等，2019b）。綜上所述，絹云母Pos2200低值與IC高值指示較高的蝕變溫度，鈉云母的形成溫度高于白云母，在礦區(qū)仰天湖東南300 m一帶分布Pos2200低值區(qū)和IC高值區(qū)（圖10），蝕變溫度較高，推測(cè)附近存在熱液中心。該地區(qū)在地表也表現(xiàn)出了特殊性，如前文所述，見(jiàn)到許多純?nèi)~臘石脈穿切層狀葉臘石礦體，脈狀明礬石穿切次生石英巖，及脈狀高嶺石疊加在弱葉臘石化蝕變之上等，這些現(xiàn)象在礦區(qū)其他地方則很少見(jiàn)到。

筆者還發(fā)現(xiàn)，龜湖礦區(qū)葉臘石Pos1400與Pos2200半高寬低值區(qū)分布范圍一致，并且與絹云母類Pos2200低值區(qū)和IC高值區(qū)套合。目前不清楚葉臘石特征吸收峰的半高寬與何種因素有關(guān)。田豐等（2019a）推測(cè)葉臘石特征吸收峰的半高寬受形成時(shí)的溫度影響，溫度越高半高寬值越小，特征吸收峰越尖銳。因此，葉臘石特征吸收峰的影響因素還需要進(jìn)一步研究。

4.3 勘查指示意義

在中-晚中生代，由于伊佐奈歧（Izanagi）板塊、太平洋板塊相繼對(duì)中國(guó)東部的正向俯沖、斜向俯沖和俯沖板片俯沖角度的變化，致使華南先后經(jīng)歷了大陸邊緣弧、弧后盆地、伸展拉張等環(huán)境（包漢勇等，2013）。與此背景有關(guān)，Mao等（2021）根據(jù)最新勘探成果厘定出一條沿東南沿海發(fā)育的中-晚侏羅世（171～153 Ma）斑巖銅礦帶，并發(fā)現(xiàn)其與弧后環(huán)境的中-晚侏羅世南嶺鎢錫成礦省相耦合。因此，東南沿海侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)火山巖帶被認(rèn)為具有尋找斑巖銅成礦系統(tǒng)的巨大潛力。在東南沿海侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)火山巖帶中分布有大量蝕變巖帽，可能存在一條巨型的斑巖-淺成低溫礦床成礦帶（陳靜等，2020）。福建紫金山礦田有中國(guó)最大的高硫型淺成低溫?zé)嵋旱V床，主要賦存于紫金山蝕變巖帽中，是該火山巖帶蝕變巖帽具有找礦潛力的證明（Chen et al.,2019）。

判別蝕變巖帽及其下部侵入巖的成礦潛力是現(xiàn)今全球范圍內(nèi)的研究熱點(diǎn)之一（Cooke et al.,2017；陳靜等，2020）。蝕變巖帽和斑巖-淺成低溫?zé)嵋旱V床之間展示了復(fù)雜的關(guān)系，尤其是高硫型與斑巖型礦床存在密切的關(guān)系，往往疊加在斑巖體的上部（Chang et al.,2011；Rinne et al.,2018），是巖漿流體與大氣水混合的產(chǎn)物（Muntean et al.,2001；Wil‐liams-Jones et al.,2005）。有些蝕變巖帽經(jīng)勘探后未發(fā)現(xiàn)金屬礦，例如巴布亞新幾內(nèi)亞Horse-Ivaal礦床有些蝕變巖帽中僅形成一系列非礦化的高溫蝕變礦物組合（Corbett et al.,1998）。因此，根據(jù)哪些特征才能夠鑒別一個(gè)蝕變巖帽是否有斑巖-淺成低溫?zé)嵋旱V床找礦潛力成為一個(gè)難題。其次，有些蝕變巖帽經(jīng)勘探后發(fā)現(xiàn)了礦床，但蝕變巖帽與斑巖-淺成低溫?zé)嵋旱V床間展現(xiàn)了至少3種不同的距離關(guān)系。一種是從深部的斑巖系統(tǒng)過(guò)渡到淺部的淺成低溫?zé)嵋合到y(tǒng)，前者產(chǎn)在深部，后者產(chǎn)在蝕變巖帽中，垂向距離約500～1000 m，例如福建紫金山礦床和印度尼西亞Cabang Kiri礦 床（Chen et al.,2019；劉 秋 平 等，2020）。第二種是蝕變巖帽和斑巖有時(shí)直接疊合在一起，呈疊嵌關(guān)系（telescoping），例如巴布亞新幾內(nèi)亞利希爾島的Ladolam礦床，這與成礦過(guò)程中的快速隆升有關(guān)（Sillitoe,1994）。第三種是蝕變巖帽與斑巖-淺成低溫?zé)嵋旱V床之間相距較遠(yuǎn)，例如斐濟(jì)的Vuda礦床（Hedenquist et al.,1994）。龜湖蝕變巖帽與福建紫金山高硫型淺成低溫?zé)嵋旱V床具有高度相似的蝕變分帶特征（Chen et al.,2019），均發(fā)育高級(jí)泥化帶和泥化帶，其中高級(jí)泥化帶中主要的蝕變礦物為葉臘石、明礬石、伊利石，泥化帶主要的蝕變礦物有高嶺石、伊利石、地開石等（許超等，2017），龜湖葉臘石礦床蝕變礦物與之對(duì)應(yīng)，因此龜湖蝕變巖帽可能具有斑巖-淺成低溫?zé)嵋旱V床的找礦潛力。龜湖蝕變巖帽與后坑蝕變巖帽也具有高度相似的蝕變分帶特征，后者也被認(rèn)為具有斑巖-淺成低溫?zé)嵋旱V床的找礦潛力（劉秋平等，2020）。龜湖蝕變巖帽中產(chǎn)出有目前亞洲最大的葉臘石礦床，其邊部最近探明了英山和外崗中硫型淺成低溫?zé)嵋盒豌y多金屬礦床，表明該蝕變巖帽深部找礦潛力很大，因此建議今后對(duì)該蝕變巖帽的深部開展成礦預(yù)測(cè)和找礦工作。

5 結(jié)論

（1）對(duì)龜湖葉臘石礦床地表蝕變巖石的短波紅外光譜測(cè)量，識(shí)別出葉臘石、鈉云母、白云母、高嶺石、蒙脫石、地開石、鈉云母伊利石、白云母伊利石等17種含羥基官能團(tuán)蝕變礦物。根據(jù)蝕變巖石地質(zhì)出露特征，參考短波紅外光譜分析結(jié)果，將龜湖礦區(qū)地表蝕變劃分為強(qiáng)硅化帶、高級(jí)泥化帶和泥化帶3個(gè)相帶，其中葉臘石礦體是高級(jí)泥化帶的主要組成部分。

（2）絹云母礦物Pos2200、IC值和葉臘石Pos1400、Pos2160吸收峰的半高寬均對(duì)蝕變溫度具有指示意義，以上指標(biāo)異常值區(qū)域具有較好的套合現(xiàn)象，重疊部分位于礦區(qū)仰天湖東南約300 m一帶的硅化與高級(jí)泥化帶中，推測(cè)熱液中心可能在此處。

（3）龜湖葉臘石礦床產(chǎn)在龜湖蝕變巖帽中，該蝕變巖帽與福建紫金山高硫型淺成低溫?zé)嵋旱V床具有高度相似的蝕變分帶特征，筆者認(rèn)為該蝕變巖帽具有斑巖-淺成低溫?zé)嵋旱V床的找礦潛力，因此建議今后對(duì)該蝕變巖帽的深部開展成礦預(yù)測(cè)和找礦工作。

致 謝在野外工作中得到了浙江省第十一地質(zhì)大隊(duì)傅正園高級(jí)工程師、王磊工程師與繆仁谷工程師的幫助，數(shù)據(jù)處理得到左俊增博士的技術(shù)支持，文章修改得到任歡博士的寶貴意見(jiàn)，在此致以衷心的感謝！此外，感謝審稿人對(duì)本文的評(píng)論和提出的修改意見(jiàn)。