短波红外光谱技术在矽卡岩型矿床中的应用——以鄂东南铜绿山铜铁金矿床为例

短波红外光谱技术在矽卡岩型矿床中的应用——以鄂东南铜绿山铜铁金矿床为例张世涛;陈华勇;张小波;张维峰;许超;韩金生;陈觅【摘要】铜绿山铜铁金矿床是长江中下游铜铁多金属成矿带最重要的矽卡岩型矿床之一,矿床的形成与铜绿山石英闪长岩株体密切相关,矿体主要沿北北东向断裂产于石英闪长岩与大理岩/白云质大理岩的接触带,形成钙-镁复合型矽卡岩铜多金属矿化.围岩蚀变由致矿岩体到接触-蚀变矿化中心为:绢云母-绿泥石-钾化带、高岭石-绿泥石-弱矽卡岩化带、皂石-绿泥石-强矽卡岩化带.蚀变矿化期次可分为岩浆-热液期和表生期,其中,岩浆-热液期可分为矽卡岩阶段、退化蚀变阶段、氧化物阶段、硫化物阶段和碳酸盐阶段.绿泥石是钻孔岩芯中出现最多且分布最为广泛的蚀变矿物之一.经短波红外光谱(SWIR)研究发现,从蚀变矿化中心到外围,绿泥石出现由铁绿泥石/铁镁绿泥石逐渐转变为镁绿泥石,且绿泥石Fe-OH特征吸收峰位值(Pos2250)显示出从高值变为低值的趋势.结合其他蚀变矿物的空间分布特征,文章提出绿泥石的高Fe-OH特征吸收峰位值(Pos2250＞ 2253 nm)与金云母、蛇纹石、绿帘石、皂石和高岭石的大量出现,对指示铜绿山矽卡岩型矿床的矿化中心具有一定的作用.%The Tonglvshan Cu-Fe-Au deposit,associated with the Early Cretaceous Tonglvshan quartz diorite stock,is one of the most important skarn deposits in the Middle-Lower Yangtze River metallogenic belt.The Cu-polymetallic mineralization with Ca-Mg compound skarn alteration mainly occurs in the contact zone between quartz diorite andmarble/dolomitic marble.From the quartz diorite pluton to the hydrothermal mineralization center,the Tonglvshan deposit generally exhibits sericite-chlorite-potassic alteration,kaolinite-chlorite-weak skarnalteration,and saponite-chlorite-strong skarn alteration.The hypogene alteration and mineralization at the Tonglvshan deposit can be divided into skarn alteration,retrograde alteration,oxide,sulfide and carbonate stages.Chlorite is one of the most widespread minerals in thisdeposit.Short Wavelength Infrared (SWIR) research on Tonglvshan reveals that the chlorite transformed from Fechlorite/Intchlorite to Mgchlorite,and the values of chlorite 2250 nm absorption peak (Pos2250) show strong decreasing trend from high to low values from the mineralization center to the distal barren bined with the spatial features of other minerals,the SWIR anomalous (Pos2250 ＞2253 nm) of chlorite and quantities of phlogopite,serpentine,epidote,saponite and kaolinite can be used to a certain extent to detect the mineralized skarn orebodies at the Tonglvshan skarn deposit.【期刊名称】《矿床地质》【年(卷),期】2017(036)006【总页数】26页(P1263-1288)【关键词】地质学;围岩蚀变;成矿期次;短波红外光谱;绿泥石;铜绿山铜铁金矿床;鄂东南矿集区【作者】张世涛;陈华勇;张小波;张维峰;许超;韩金生;陈觅【作者单位】中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室,广东广州510640;中国科学院大学,北京 100049;中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室,广东广州510640;广东省矿物物理与材料研究开发重点实验室,广东广州 510640;湖北省地质调查院,湖北武汉430034;武汉地质调查中心,湖北武汉430205;中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室,广东广州510640;中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室,广东广州510640;中国科学院大学,北京 100049;中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室,广东广州510640;湖北省地质调查院,湖北武汉430034【正文语种】中文【中图分类】P618.31;P618.41;P618.51矽卡岩型矿床是中国最重要矿床类型之一，是中国铁、铜、钨、锡、铋等矿种的主要矿床类型，是铍、钼、铅锌、金、银及部分非金属矿产的重要来源，也一直是工业界勘查的主要目标(赵一鸣，2002)。

目前，对矽卡岩型矿床已逐渐建立起一些有效的找矿标志，如构造环境、岩浆岩与地层围岩、矽卡岩化、地球物理与地球化学原生晕等(赵一鸣等，2012)。

这些在实践勘查和理论研究过程中积累的方法，对于寻找不同类型矽卡岩矿床具有重要的指导作用。

进入21世纪，随着近地表矿床的逐渐减少，深部隐伏矿床的勘查将逐渐成为未来的趋势(许超等，2017)。

由于隐伏矿床主要位于浅剥蚀地区，地表能观察到的蚀变以低温蚀变(如绢云母化、绿泥石化、黏土化)为主，且蚀变分带不明显，运用传统的找矿方法效果有时不显著。

因此，探索新的找矿方法和手段，并建立起有效的找矿标志显得尤为重要。

近年来，短波红外光谱(Short Wavelength Infrared, SWIR)技术在矿产勘查领域已逐渐得到广泛的应用，特别是对隐伏的斑岩_浅成低温热液矿床和块状硫化物矿床(VMS)的找矿勘查效果显著(Yang et al., 2005；Thompson et al., 2009；Chang et al., 2011；杨志明等，2012；Laakso et al., 2016；许超等，2017)。

该技术不仅可以快速鉴定常见的含羟基、硫酸盐及碳酸盐等热液蚀变矿物，进行蚀变矿物填图；同时，还可以利用一些矿物反射光谱特征(如伊利石结晶度和伊利石吸收峰位值)的系统变化，直接定位热液/矿化中心(章革等，2005；杨志明等，2012)。

如Chang等(2011)在研究菲律宾Lepanto高硫型浅成低温热液矿床时，发现明矾石的1480 nm吸收峰位值(Pos 1480)与侵入体的距离呈反比关系；杨志明等(2012)在研究西藏念村斑岩铜矿区发现，较高的伊利石结晶度(IC值>1.6)和较低的Al_OH特征吸收峰位值(<2202 nm)与热液/矿化蚀变中心密切相关；Laakso等(2016)研究加拿大Izok Lake块状硫化物矿床(VMS)，发现富Al的绢云母和富Mg的黑云母/绿泥石能够有效指示矿化中心。

这些研究都表明，短波红外光谱技术在矿产勘查中具有良好的应用前景。

鄂东南地区是长江中下游成矿带的重要组成部分，亦是中国重要的矽卡岩型铜铁多金属矿床的大型矿集区(谢桂青等，2009)。

区内产有程潮(大型)和张福山(大型)矽卡岩型铁矿床、铜绿山(大型)矽卡岩型铜铁金矿床、铁山(大型)矽卡岩型铁铜矿床、鸡冠咀(大型)矽卡岩型金铜矿床、铜山口(大型)斑岩_矽卡岩型铜钼矿床、阮家湾(大型)矽卡岩型钨铜钼矿床、龙角山(中型)矽卡岩型钨铜矿和付家山(中型)矽卡岩型钨铜钼矿床等，以铜、铁为主要优势矿种，成矿类型齐全(常印佛等，1991；谢桂青等，2006；Zhao et al., 2012)。

前人对这些矿床的成矿背景、成岩成矿年代学、岩石地球化学、成矿流体特征及来源等方面进行了详细的研究，深入探讨了矿床的成因机制和成矿模式(谢桂青等，2006；2009；Li et al., 2008；2009；2010；Xie et al., 2011；2015；Zhao et al., 2012)。

近年来，随着接替资源勘查项目的进行，在老矿山外围或深部，有一批新的矿床或矿体被相继发现，如铜绿山ⅩⅢ号矿体、鸡冠咀Ⅶ号矿体等。

因此，矿集区内矽卡岩型矿床的成矿规律仍需进一步揭示。

另外，矿集区内的SWIR找矿勘查研究仍处于空白。

铜绿山铜铁金矿床作为鄂东南地区典型的矽卡岩型铜铁多金属矿床，蚀变矿化特征明显，可作为研究的理想对象。

在前人研究的基础上，本文通过详细的野外地质调查、钻孔岩芯编录和室内岩相学研究，根据热液/矿脉体的穿插关系、矿物的交代顺序、共生组合及空间分布特征，对铜绿山铜铁金矿床的蚀变分带及矿化特征进行较为详细的研究，旨在进一步完善鄂东南矿集区矽卡岩型矿床的成矿规律。

同时，对铜绿山矿床典型地质剖面进行短波红外光谱的相关研究，初步建立了SWIR找矿勘查的新标志，为该区域的勘查找矿工作提供了进一步的科学依据。

此外，与斑岩型矿床进行综合对比，初步探讨蚀变矿物绿泥石在不同类型矿床中的勘查应用潜力。

因此，本文的研究对深入认识鄂东南矿集区矽卡岩型矿床的成矿规律和找矿勘查具有较为重要的意义。

长江中下游地区位于扬子板块北缘，秦岭_大别山造山带和华北板块南侧，区域北侧以襄樊_广济大断裂及郯庐大断裂为界，南侧以阳兴_常州大断裂为界，是中国重要的Cu_Fe_Au_Mo金属成矿带，从西向东依次有鄂东南、九瑞、安庆_贵池、铜陵、庐枞、宁芜、宁镇7个中_大型矿集区(图1a；毛景文等，2009；谢桂青等，2009)。

在区域内，局部有前震旦系变质基底和震旦系碎屑岩、白云岩和硅质岩出露，广泛发育有寒武系—下三叠统碎屑岩和碳酸盐岩，以及侏罗系—白垩系陆相火山岩夹碎屑岩(常印佛等，1991；毛景文等，2009)。