斑岩铜矿围岩蚀变绿帘石的光谱特征——以德兴铜矿富家坞矿区为例 *

熊燕云 李兵 陈静 周涛发

1. 合肥工业大学资源与环境工程学院, 合肥工业大学矿床成因与勘查技术研究中心(ODEC)，合肥 2300092. 安徽省矿产资源与矿山环境工程技术研究中心，合肥 2300093. 江西铜业股份有限公司德兴铜矿，德兴 334200

斑岩型矿床具有典型的蚀变分带，在空间上，从底部斑岩体中心向围岩远端方向，依次出现钠钙-硅酸盐化带、钾硅酸盐化带、硅化带，发育于上部及浅部的青磐岩化带、高级泥化带以及叠加在这些蚀变带之上的绢英岩化带(Hedenquist and Richards, 1998; Seedorffetal., 2005; Sillitoe, 2010)。青磐岩化带通常以绿帘石、绿泥石、方解石、阳起石、黄铁矿、沸石等蚀变矿物交代原岩中的长石和镁铁质矿物为特征(Cookeetal., 2014)。青磐岩化带具有较为广泛蚀变温度范围(200～350℃)，而与沸石及蒙脱石等矿物的共生组合，证明了蚀变温度甚至可以低于200℃(Barnes, 1997)。Cookeetal.(2014)对青磐岩带进行了进一步系统阐述，提出发育于斑岩矿床中的青磐岩化，可将其细分为三个亚带：出现在靠近钾硅酸盐化带的较为高温的阳起石亚带，矿物组合为阳起石-绿帘石-绿泥石-黄铁矿-钠长石等；阳起石亚带外侧的绿帘石-绿泥石亚带，以及位于远端温度较低的绿泥石-方解石-沸石亚带。这些不同矿物组合的构成的青磐岩化亚带，反映了温度区间的变化。

德兴斑岩Cu-Mo-Au矿床是中国东部最大的露天开采铜矿床(朱训等, 1983)。该矿床自20世纪50年代被发现起，一直是众多地质学家研究的热点。德兴斑岩矿床围岩蚀变按照朱训等(1983)的研究可以划分为岩体内的绿泥石(绿帘石)-钾长石化带、绿泥石(绿帘石)-水云母化带、石英-绢云母化带；千枚岩及沉积凝灰岩内分三个蚀变带：石英-绢云母化带、绿泥石(绿帘石)-水云母化带、绿泥石(绿帘石)-伊利石化带。绿帘石主要发育于斑岩体内的蚀变带中，但目前对不同蚀变带不同矿物组合中的绿帘石的特征研究较少。

近年来，短波红外光谱技术(Shortwave Infrared)在地质领域中的应用越加广泛，尤其是在斑岩矿床的矿化蚀变类型、蚀变分带、勘查等方面(Yangetal., 2005; 连长云等, 2005; Thompsonetal., 2009; Changetal., 2011; 杨志明等, 2012; Laaksoetal., 2016; 许超等, 2017)。利用短波红外光谱对C-H(甲基、亚甲基、甲氧基、羧基、芳基等)、羟基O-H、巯基S-H、氨基N-H等敏感的特性，可以快速鉴定含有这些基团的大多数热液蚀变矿物(粘土矿物、绿泥石、蛇纹石、绿帘石、闪石、明矾石、黄铁钾矾，石膏、方解石、白云石等)，进而进行蚀变矿物填图(连长云等, 2005; 修连存等, 2007; 张篷等, 2011)。连长云等(2005)利用短波红外技术在普朗斑岩铜矿区识别蚀变矿物组合信息，并建立了矿区蚀变矿物分带模型；杨志明等(2012)利用伊利石结晶度及Al吸收峰位值圈定矿化热液中心；Changetal.(2011)在研究Lepanto浅成低温热液矿床时利用明矾石1480nm吸收峰位探讨对热源的指示作用；这些研究表明，短波红外光谱技术在矿床勘查领域的应用正日趋成熟。然而，短波红外光谱只能识别部分层状硅酸盐、含羟基硅酸盐、硫酸盐以及碳酸盐矿物，难以识别斑岩矿床中广泛分布的蚀变矿物如钾长石、钠长石、沸石等。

图1 华南克拉通晚中生代构造格架及火山-侵入岩带分布简图(据 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世纪初X射线粉晶衍射(X-ray Diffraction)技术的首次出现后，X射线衍射得到了迅速的发展，已成为一项普遍开展的常规分析项目，广泛应用于结晶样品的物相定性、定量分析和结晶度测定以及晶胞参数测定等方面。它能够提供矿物的元素信息(定性)和晶体的成分结构信息，实现矿物的高精度物相定量分析、晶体结构分析、晶粒度分析、结晶度分析等(刘粤惠和刘平安, 2003)。Changetal.(2011)等通过对相同伊利石样品进行测试后，发现运用短波红外技术及X射线衍射分析技术得到的伊利石结晶度(SWIR-IC和XRD-IC)显示良好的负相关，且认为二者均可用于指示伊利石结晶度。

本文以对德兴铜矿富家坞矿区作为典例进行剖析，运用X射线衍射分析技术和短波红外光谱分析技术进行矿物识别和蚀变带的划分，以及通过相关参数计算结晶度，进一步指导找矿勘查。

1 区域地质

图2 德兴斑岩Cu-Mo-Au矿床地质简图及采样路线(据朱训等, 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)

德兴矿田位于江西省德兴市泗州镇境内，区域上位于华南克拉通内，扬子与华夏地块晚元古代缝合线——江山-绍兴断裂带南侧(图1)。江山-绍兴断裂带呈北东走向,纵跨浙江全省，东起杭州湾外大陆架，与萍乡-广丰深断裂连接,其北西侧为扬子板块，南东侧为华夏板块(沈忠悦等, 1999)。江山-绍兴断裂作为两个板块的分界线，也是两个板块的拼合地带，北西、南东两侧岩性不同，沿断裂发育长约240km韧性剪切带，岩性主要为糜棱岩，物理场及地球化学域的分界线等(图1)(胡开明, 2007)。德兴矿集区受江南隆起与赣-杭裂陷带结合部位的赣东北深断裂带控制(朱训等, 1983; 王强等, 2004)。其中江南隆起为扬子准地台中的二级构造单元(张天福等, 2012)，由前震旦系基底与晚古生代至中生代盖层组成(朱训等, 1983)。赣-杭裂陷带呈北东至南西向，西起鹰潭，东至杭州，长约450km，叠加于江山-绍兴断裂带上，形成于晚侏罗世-白垩纪(朱训等, 1983)。前人认为赣-杭裂陷带在晚侏罗世开始沿着老的江绍断裂带局部裂开发育，与燕山期太平洋向陆缘东南部俯冲有关，其最强烈伸展阶段发生在白垩纪(Gilderetal., 1991; Jiangetal., 2011)。赣东北深断裂带发育于江南隆起与赣-杭裂陷带结合部位，呈北东向，在江西省境内过婺源、德兴、东乡等地区，长约200km，由一系列压性冲断层和压剪性走滑断层组成(朱训等, 1983; 黄汉林，2006)。

德兴地区的地层主要可分为上下两部分，下部基底地层为前震旦系双桥山群浅变质岩，岩性主要为千枚岩、板岩和变质凝灰岩。上部地层为侏罗系鹅湖岭组的陆相火山凝灰岩，岩性以凝灰质砂岩，凝灰岩，凝灰角砾岩为主(王国光等, 2019)。除德兴铜矿外，德兴矿集区还发育有著名的银山铜金铅锌银矿床(Wangetal., 2012, 2013)和金山金矿床(Zhaoetal., 2013)。王国光等(2019)认为德兴铜金矿集区的铜金多金属矿和独立金矿床不是统一的成矿系统，独立金矿床如金山金矿床形成于新元古代，具有典型的造山型金矿的成因特点，铜金多金属矿如德兴铜矿和银山铜金铅锌银矿床则形成于燕山期，是典型的斑岩型-浅成低温热液成矿系统。

2 矿床地质

德兴铜矿田由三个大型斑岩铜矿床(铜厂、富家坞以及朱砂红)组成，三者呈北西-南东排列，铜厂居中，朱砂红位于北西侧，富家坞位于南东侧(朱训等, 1983)(图2)。矿区内赋矿围岩为新元古代双桥山群浅变质岩，岩性以凝灰质千枚岩、变质沉凝灰岩为主。地层呈EW走向，倾向NW，倾角约30°～60°。矿区发育复杂的断裂构造，主要受区域大型断裂构造控制。根据其走向可分为三组，分别为EW向挤压性断裂，NE挤压向以及NNE向压扭性断裂，根据野外穿切关系得知EW向断裂形成最早，NE向断裂次之，NNE向断裂形成最晚。其中，NNE向压扭性断裂控制了岩体侵位。褶皱构造主要为泗州庙复式向斜，该向斜轴迹呈EW向外延，逐渐偏转为NEE向，呈“反S”形。向斜北翼倾角较陡而南翼倾角较缓。与成矿密切相关的三个斑岩体为花岗闪长斑岩，出露面积为富家坞(0.2km2)、铜厂(0.7km2)和朱砂红(0.06km2)，此外还有一系列的闪长玢岩、辉绿岩岩脉(图2)(朱训等, 1983)。富家坞花岗闪长斑岩在地表呈梯形出露，岩体向北西310°倾伏，侧伏角25°～46°左右。前人对富家坞花岗闪长斑岩进行了全面详尽的研究，利用LA-ICPMS锆石U-Pb定年测得其成岩年龄为170.0±2Ma(Wangetal., 2015)。

富家坞矿床内发育强烈的热液蚀变，广泛分布于花岗闪长斑岩内、浅变质岩系及其内外接触带内。斑岩体内部主要发育有三种蚀变分带，自内向外依次为绿泥石(绿帘石)-钾长石化带，绿泥石(绿帘石)-水云母化带和石英绢云母化带。自岩体和围岩的接触带至浅变质千枚岩内，依次发育石英-绢云母化带，绿泥石(绿帘石)-水云母化带和绿泥石(绿帘石)-伊利石化带。各蚀变带在空间上围绕斑岩体接触带分布，形态和产状受到岩体的形态和产状控制(图2)(朱训等, 1983; 芮宗瑶等, 1984)。

表1富家坞矿区含绿帘石粉末样品XRD矿物测定结果(%)

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

样品号绿帘石石英钠长石方解石绿泥石沸石高岭土总量类型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类型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类型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类型Ⅲ

3 样品描述

本次所采的绿帘石样品来自富家坞矿区-140m平台，位于蚀变斑岩体及蚀变千枚岩内(图2)。绿帘石主要以网脉状产出，部分为浸染状和细粒集合体形式，以草绿色为主，略微泛黄，半自形-他形，粒径1～3mm，玻璃光泽。为了厘定绿帘石的共生矿物组合，在对绿帘石磨片、制靶以外，还对脉状、浸染状和细粒集合体状绿帘石进行较为精确的粉末采样，用于XRD分析，对粉末样进行矿物含量测定(表1)，进一步结合扫描电镜加以证实(表2)。根据矿物组合和产出状态，将绿帘石分类：第Ⅰ类：绿帘石和钠长石以脉状形式产出于钾化花岗闪长斑岩体内，切过钾长石斑晶，两侧发育钾化晕，此类型绿帘石脉宽极细，钠长石呈细粒他形位于绿帘石脉中，或位于绿帘石细脉边缘(图3a, b、图4b)，矿物组合为绿帘石-钠长石-石英-方解石；第Ⅱ类：矿物组合为绿帘石±绿泥石-石英-方解石，绿帘石和绿泥石以集合体形式交代早期岩体内黑云母、斜长石的方式产出，并保留有原生矿物晶型,伴有方解石、石英等矿物(图3c, d、图4c)；第Ⅲ类：与绿帘石共生矿物主要为石英、方解石、沸石(通过SEM确认为交沸石)等，可含少量高岭石，主要呈不规则脉状或浸染状，分布于蚀变花岗闪长斑岩外侧(图3e, f、图4d)。

图3 富家坞矿区各类型绿帘石样品手标本及显微照片(a、b)类型Ⅰ; (c、d)类型Ⅱ; (e、f)类型Ⅲ. Qz-石英; Pl-斜长石; Kfs-钾长石; Ab-钠长石; Ep-绿帘石; Bt-黑云母; Chl-绿泥石; 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

图4 富家坞矿区各类型绿帘石样品BSE照片(a, b)类型Ⅰ; (c)类型Ⅱ; (d)类型ⅢFig.4 The BSE pictures of various types of epidote in Fujiawu mine(a, b) TypeⅠ; (c) TypeⅡ; (d) Type Ⅲ

4 测试方法与结果

4.1 测试仪器与方法

短波红外光是介于近红外光与中红外光之间的电磁波(波长1100～2500nm)。早期生产的短波红外光谱测量仪器主要有澳大利亚生产的便携式短波红外光谱矿物测量仪(PIMA)以及美国生产的TerraSpec系列光谱分析仪。本文所采用的是中国南京地质矿产研究所与南京中地仪器有限公司合作开发的国产短波红外光谱测量仪PNIRS，其测量范围1300～2500nm，仪器分辨率7～10nm，光谱取样间距2nm，测试窗口为边长1.5cm的正方形，测试样品所用时间固定，完成一个测点需10～360s，实验测试在合肥工业大学资源与环境工程学院完成。实验前将样品清洗干净，晾干，样品测试前依次进行本底扫描，参比扫描和标准扫描，直到标准波长同实测波长差值在2nm以内。以上校正流程每隔15～20min重新进行一次。获得的数据在便携式近红外光谱快速测定系统MSAV3.6软件中对测量结果进行解译逐一核对，校验。

扫描电子显微镜(SEM)测试在澳大利亚塔斯马尼亚大学中心科学实验室完成，实验仪器为日本日立公司生产的型号为SU-70场发射扫描电子显微镜，实验时加速电压为17kV，束斑大小为10μm。

X射线衍射分析试验在上海赢洲科技(上海)有限公司完成，所采用的仪器为美国奥林巴斯便携式XRD-Terra，与传统的X射线衍射仪不同，该仪器具有独特设计的样品振动仓，取代了测角仪，对制样、工作环境要求较低。只需将制备的粉末样磨至200目以下，置于样品振动仓内，便能够直接对样品进行分析，具有便携、易操作、低廉保养成本、微量化检测等优点。仪器采用Co光管，管电压30kV，管电流300μA，工作功率为10W，振动频率6000Hz，角度范围(2θ)为5°～55°，最小步长0.001°。

4.2 SWIR测试结果

本次SWIR测试在富家坞矿区识别出的蚀变矿物有8种，分别为绿帘石、透绿泥石、伊利石、方解石、白云石、石英、白云母、石膏。三种类型绿帘石的短波红外光谱曲线如图所示(图5a-c)。

图5 富家坞矿区绿帘石实测(黑色)和标准(红色)SWIR光谱曲线特征类型Ⅰ绿帘石(a)、类型Ⅱ绿帘石(b)和类型Ⅲ绿帘石(c)实测和标准SWIR曲线特征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)

绿帘石是一种含水岛状硅酸盐矿物，其分子式为A2B3[SiO4][Si2O7]O(OH)。其中，A=K+，Na+，Mg2+，Sr2+和TR3+；B=Al3+，Fe3+，Mn3+，或Ti3+，Cr3+和V3+等。其结构中两个基团(Fe-OH与Mg-OH)特征吸收峰位分别在2252nm和2334nm处，该位置称“Pos2252”和“Pos2334”，对应的吸收峰位深度称“Dep2252”和“Dep2334”(张世涛等, 2017)。其中，绿帘石2334nm吸收峰深度与2252nm吸收峰深度的比值Dep2334/Dep2252，用来作为“绿帘石结晶度指数”，称之为“绿帘石结晶度”(SWIR-IC)。另外，该结晶度与通过XRD所测试的结晶度并非同一概念，在参考Kübler所提出的用伊利石10.0Å衍射峰半高宽作为伊利石结晶度，进而指示白云母族矿物的形成温度(Kübler, 1967)，我们将绿帘石的“XRD-IC”定义为在2.90Å处衍射峰的半高宽(FWHM-1)，其单位用“Δ°2θ”表示。“SWIR-IC”与“XRD-IC”受多种因素控制，包括温度、Eh、pH、盐度等。Changetal.(2011)等通过对相同伊利石样品进行测试后，发现二者(SWIR-IC和XRD-IC)显示良好的负相关，且认为二者均可用于指示伊利石的结晶度。

对富家坞矿区采坑及钻孔ZKSC403的绿帘石样品Fe-OH和Mg-OH的特征吸收峰位值及吸收峰位深度值进行了系统的统计和分析，表明在所测得的绿帘石样品中，绿帘石的Fe-OH特征吸收峰位值(Pos2252)变化在2246.4～2256.6nm之间，主要集中于2250.6～2255.6nm之间，平均值为2253.4nm；Mg-OH特征吸收峰位值(Pos2334)变化在2327.2～2342.8nm之间，主要集中于2330～2338nm，平均值为2335.1nm。绿帘石的Mg-OH特征吸收峰位深度值(Dep2334)变化在0.042～0.220之间，主要集中于0.06～0.13之间，平均值为0.090；Fe-OH特征吸收峰位深度值(Dep2252)变化在0.031～0.140之间，主要集中于0.04～0.08之间，平均值为0.060；Dep2334/Dep2252值变化在1.12～2.01之间，主要集中于1.20～1.4之间，平均值为1.54(表3)。

4.3 XRD测试结果

表3富家坞矿区绿帘石短波红外光谱测试结果

Table 3 SWIR results of epidote in Fujiawu mine

样品号矿物组合Pos2334(nm)Pos2252(nm)Dep2334Dep2252Dep2334/Dep2252绿帘石类型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类型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类型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类型Ⅲ

注：Zeo-沸石

表4富家坞矿区绿帘石XRD测试结果

Table 4 XRD results of epidote in Fujiawu mine

样品号样品特征d-space-1(Å)2θ-1FWHM-1(Δ°2θ)d-space-2(Å)2θ-2FWHM-2(Δ°2θ)绿帘石含量(wt%)绿帘石类型FJW140-02绿帘石脉2.90235.90 0.49 2.40343.70 0.26 39.7 FJW140-07绿帘石脉2.90235.90 0.35 2.40343.70 0.26 34.7 FJW140-12浸染状绿帘石2.90135.90 0.32 2.39343.90 0.85 17.9 FJW140-15绿帘石脉2.90235.90 0.35 2.40343.70 0.37 26.5 FJW140-29绿帘石脉2.90135.90 0.32 2.40343.70 0.24 35.1 FJW140-33绿帘石团块2.89935.95 0.31 2.40143.75 0.45 42.3 FJW140-35背景蚀变2.90435.90 0.26 2.40143.75 0.32 36.6 FJW140-36浸染状绿帘石2.89935.95 0.40 2.40143.75 0.42 28.7 ZKSC403-242绿帘石脉2.89935.95 0.20 2.39843.80 0.27 45.3 ZKSC403-255绿帘石团块2.89935.90 0.29 2.39843.80 0.66 27.4 ZKSC403-292绿帘石粗脉2.90735.90 0.20 2.40143.75 0.30 31.7 类型ⅠFJW140-04绿帘石脉2.89935.95 0.26 2.39843.80 0.27 38.2 ZKSC403-182绿帘石脉2.89835.95 0.28 2.40643.65 0.29 51.6 ZKSC403-185绿帘石石英脉2.90135.90 0.31 2.40643.65 0.28 47.7 ZKSC403-216绿帘石网脉2.90135.95 0.32 2.39243.90 0.30 27.6 ZKSC403-236绿帘石脉2.90435.90 0.20 2.40143.75 0.35 56.0 类型ⅡFJW140-03绿帘石脉2.90235.90 0.29 2.40643.65 0.30 41.2 ZKSC403-300绿帘石石英脉2.90435.90 0.31 2.39643.85 0.58 74.7 ZKSC403-310面状绿帘石2.90235.90 0.30 2.40343.70 0.50 42.8 类型Ⅲ

图6 富家坞矿区三种类型绿帘石样品X射线衍射图谱类型Ⅰ样品(a)、类型Ⅱ样品(b)和类型Ⅲ样品(c)X射线衍射图谱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值比较集中，在2.898～2.907Å之间，平均值2.901Å，2.9Å衍射峰半高宽(FWHM-1)位于0.20～0.49之间，主要分布于0.26～0.32之间，平均值0.30。绿帘石{022}晶面d值同样比较集中，在2.392～2.406Å之间，平均值2.401Å，2.4Å衍射峰半高宽(FWHM-2)位于0.24～0.85之间，主要分布于0.27～0.45之间，平均值为0.38(表4)。

图7 富家坞矿区绿帘石SWIR参数与XRD参数关系图(a)绿帘石Pos2252与Pos2334关系图; (b)绿帘石Dep2252与Dep2334关系图; (c)绿帘石Pos2252与d-space-2关系图; (d)绿帘石Dep2334/Dep2252与FWHM-2关系图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

将数据表3经过统计与分析，并在IOGAS软件中进行处理，发现绿帘石Fe-OH特征吸收峰位值(Pos2252)与Mg-OH特征吸收峰位值(Pos2334)显示了较为良好的正相关，相关系数r=0.68(图7a)。绿帘石的Mg-OH特征吸收峰位深度值(Dep2334)与Fe-OH特征吸收峰位深度值(Dep2252)同样显示了较为强烈的正相关关系，相关系数r=0.96(图7b)。在矿物组合类型上，绿帘石Pos2252吸收峰位值显示出明显的变化规律。以绿帘石-钠长石-石英为主的矿物组合(类型Ⅰ)表现为较大的Pos2252吸收峰位值(Pos2252>2255)。而以绿帘石-绿泥石-石英-方解石为主的矿物组合(类型Ⅱ)和绿帘石-沸石-方解石为主的矿物组合(类型Ⅲ)则表现为较小的Pos2252吸收峰位值(Pos2252<2255)(图7a)。据Changetal(2011)提出伊利石样品的SWIR-IC和XRD-IC呈现负相关关系，在对所有同时进行过SWIR和XRD测试的样品数据(表3、表4)统计后发现，对于绿帘石而言，2.9Å衍射峰半高宽(FWHM-1)与绿帘石Dep2334/Dep2252值对应规律不明显，而绿帘石{022}晶面2.40Å衍射峰半高宽(FWHM-2)则与绿帘石Dep2334/Dep2252值呈现较明显的负相关的关系，相关系数r=-0.60(图7b)。

5 讨论

5.1 SWIR和XRD在蚀变矿物研究中的有效性

短波红外光谱利用其对C-H(甲基、亚甲基、甲氧基、羧基、芳基等)、羟基O-H、巯基S-H、氨基N-H等敏感的特性(修连存等, 2007)，能够快速识别部分层状、含羟基硅酸盐矿物，特别是对于一些识别颗粒及其细小、肉眼难以分辨的粘土矿物方面，有其独特的优势。短波红外技术在矿床蚀变矿物识别，蚀变分带研究以及勘查等领域应用趋于成熟。然而，对于斑岩矿床中广泛分布的其他类型的蚀变(如钾长石化、钠长石化、沸石化等)，由于不含以上这些基团，因此难以采用短波红外光谱技术去识别。此次研究表明，利用X射线衍射分析技术可有效识别斑岩矿床内的多种蚀变矿物，对于厘定蚀变矿物组合和蚀变带的划分有重要作用。

上文基于前人的研究，结合X射线衍射分析技术，我们在德兴铜矿富家坞矿区绿泥石(绿帘石)-钾长石化带与绿泥石(绿帘石)-水云母化带内外接触带识别出多种矿物组合：包括绿帘石-钠长石-石英-方解石为主的类型Ⅰ矿物组合，绿帘石±绿泥石-石英-方解石为主的类型Ⅱ矿物组合，绿帘石-石英-方解石-沸石为主的类型Ⅲ矿物组合。同时，此次研究所采用的仪器便携式XRD-Terra对制样要求低，样品用量少，只需200目以下、不少于10mg的粉末样品，实现无损分析，可直接用于野外测试，单个样品测试时间约4～5分钟，测试成本低廉，可在短时间内测试大量样品。因此，本文认为，X射线衍射分析技术可有效应用于斑岩矿床围岩蚀变的矿物识别与蚀变带划分等领域，也可以作为野外填图的重要辅助手段。

5.2 斑岩矿床中不同类型绿帘石的光谱特征

斑岩矿床围岩蚀变中广泛发育的绿帘石，可与不同蚀变矿物共生，形成多种矿物组合类型，主要都位于青磐岩化带内。Cookeetal.(2014)划分为3个亚带，分别是较为高温阳起石亚带，较为外侧的绿帘石-绿泥石亚带，以及位于远端温度较低的绿泥石-方解石-沸石亚带。德兴斑岩铜矿也有相似的特点，朱训等(1983)等对德兴斑岩铜矿围岩蚀变所提出的划分方案中，在岩体内的蚀变带中，均发育有绿帘石。

此次研究发现，德兴富家坞矿床中至少有三种类型的绿帘石(表1、表2)。通过短波红外技术和X射线衍射分析技术对以上三种绿帘石进行分析测试，可了解不同类型绿帘石的成分特征和晶体特征，如绿帘石Fe-OH、Mg-OH吸收峰位值，晶面间距d值和衍射峰半高宽(FWHM)等。在实验后发现，类型Ⅰ绿帘石大部分表现出较大的Fe-OH吸收峰位值(Pos2252>2255)(图7a, c)，以及较大Dep2334/Dep2252(图7d)；类型Ⅱ与类型Ⅲ绿帘石数据相似，难以区分，大部分表现为较小的Fe-OH吸收峰位值(Pos2252<2255)(图7a, c)。同时，绿帘石{022}晶面间距d值与Pos2252表现为较为微弱的负相关关系(图7c)，其衍射峰半高宽(FWHM-2)与绿帘石Dep2334/Dep2252值也呈现负相关的关系。

前人研究认为，富家坞矿区发育多阶段矿化与蚀变，黄铜矿主要呈脉状同石英-黄铁矿产于绢英岩化带中，成矿温度介于277～454℃，多阶段的流体沸腾作用促使了富家坞矿区的广泛的Cu-Mo矿化(Lietal., 2017)。绿帘石可作为指示性矿物来预测斑岩体矿化中心，离矿化中心越近，温度越高，绿帘石微量元素会呈现规律性的变化(Cooketal., 2014)。绿泥石的高Dep2250/Dep2350值通常与较高的Fe2O3/(MgO+Fe2O3)值有关(Doublieretal., 2010)。类型Ⅰ绿帘石的共生矿物主要为钠长石，石英，方解石等，在SWIR光谱上显示出的较高的Pos2252值和Dep2334/Dep2252值，这可能与绿帘石中较高的MgO/(MgO+Fe2O3)值有关。类型Ⅱ绿帘石与类型Ⅰ绿帘石之间有部分重叠，证明这两种绿帘石结晶的温度可能比较接近。类型Ⅲ绿帘石共生矿物主要为沸石，方解石，石英。沸石族矿物的出现通常指示了较为低温(80～280℃)(Hölleretal., 1974; Aoki, 1978)和低氧逸度(Browne, 1978)的环境，与SWIR测试结果得出的结论相一致，沸石族矿物与青磐岩化蚀变带密切相关，通常出现在远端或者浅部，可能为热液阶段后期的产物。

本次研究表明，德兴铜矿岩体中绿帘石的晶体特征和蚀变矿物组合类型，与短波红外光谱的Fe-OH、Mg-OH特征吸收峰位值，X射线衍射分析光谱的2.4Å衍射峰位值(d-space-2)及其半高宽(FWHM-2)均有明显的相关性。SWIR测试结果发现，对于Fe-OH吸收峰位值而言，类型Ⅰ绿帘石大部分表现出较大的Fe-OH吸收峰位值(Pos2252>2255)，类型Ⅱ绿帘石的Fe-OH吸收峰位值次之，类型Ⅲ绿帘石的Fe-OH吸收峰位值最小(图7a)；同样地，对于绿帘石Dep2334/Dep2252值(SWIR-IC)而言，类型Ⅰ绿帘石大部分表现出较大的SWIR-IC，仅FJW140-12单个样品的SWIR-IC较小(为1.2)，这可能由于该样品上不同阶段绿帘石叠加导致；类型Ⅱ绿帘石的SWIR-IC略小于类型Ⅰ绿帘石；类型Ⅲ绿帘石的SWIR-IC较小最小(图7d)。而较高的Pos2252值显示Fe含量的相对高低，较高Dep2334/Dep2252值，则与绿帘石中较高的MgO/(MgO+Fe2O3)值有关。结合三类绿帘石采样位置，从更接近于岩体热源中心到岩体外围(接近围岩地层)，绿帘石的Fe含量和MgO/(MgO+Fe2O3)值表现为逐渐降低的规律，与绿帘石形成温度逐渐降低的规律一致。XRD测试结果发现，与明矾石、伊利石、绿泥石不同，绿帘石XRD结果显示其特征衍射峰位值2.9Å(d-space-1)表现出相对集中的特征，表明绿帘石晶体特征更为明显；但是次峰2.4Å衍射峰位值(d-space-2)及其半高宽(FWHM-2)表现出一定的差异性。除样品FJW140-12外，类型Ⅰ绿帘石大部分表现出较低的FWHM-2，类型Ⅱ绿帘石与类型Ⅰ绿帘石FWHM-2较为接近，类型Ⅲ绿帘石的FWHM-2同二者相比明显较大(图7d)；三种类型绿帘石d-space-2值略微呈现于与FWHM-2相似的规律，FWHM-2值的越低，其2.4Å衍射峰便更为尖锐、晶粒大，也说明了绿帘石形成温度更高。结合三类绿帘石的分布位置，从岩体外围到岩体热源中心，绿帘石的FWHM-2值呈现降低的趋势，表明了绿帘石结晶温度的升高，这与SWIR测试结果得出的结论相一致。XRD测试计算出的XRD-IC与SWIR测试计算出的SWIR-IC显示了良好的负相关，这与Changetal.(2011)等对伊利石样品进行测试后表现出的规律一致。因此，我们认为绿帘石{022}晶面2.4Å衍射峰半高宽(FWHM-2)和2334nm吸收峰深度与2252nm吸收峰深度的比值(Dep2334/Dep2252)均可作为讨论绿帘石结晶度的指数。这些指数的变化受流体成分、物理化学条件等因素的制约，在一定程度上能够限定热液流体成分、温度、压力和氧逸度等条件。通过X射线衍射分析技术和短波红外光谱分析技术的运用，可划分绿帘石共生矿物组合及确定绿帘石的晶体指数，进而能够对斑岩铜矿的青磐岩化蚀变带进一步细化，反映流体的演化过程中温度的变化规律，帮助寻找热源矿化中心。

6 结论

(1)X射线衍射分析技术可有效识别斑岩矿床内的多种蚀变矿物，对于厘定蚀变矿物组合和蚀变带的划分有重要作用。德兴铜矿富家坞矿区广泛发育绿帘石，其蚀变矿物组合有：绿帘石-钠长石-石英-方解石为主的类型Ⅰ矿物组合；绿帘石±绿泥石-石英-方解石为主的类型Ⅱ矿物组合和绿帘石-石英-方解石-沸石为主的类型Ⅲ矿物组合。

(2)类型Ⅰ绿帘石的共生矿物主要为钠长石，石英，方解石等，在SWIR光谱上显示出的较高的Pos2252值和Dep2334/Dep2252值，这与绿帘石中较高的MgO/(MgO+Fe2O3)值有关。类型Ⅱ绿帘石与类型Ⅲ绿帘石Pos2252值和Dep2334/Dep2252值依次降低。绿帘石{022}晶面间距d值及其衍射峰半高宽(FWHM-2)与绿帘石Dep2334/Dep2252值均呈现负相关的关系，(FWHM-2)与Dep2334/Dep2252均可用于指示绿帘石结晶度。通过对不同类型绿帘石的SWIR和XRD特征变化规律研究，在一定程度上可有效指示矿化热源中心和流体演化过程中温度的变化。

谨以此文祝贺岳书仓教授八十八华诞！