电气石超族矿物（tourmaline supergroup minerals）是一类硼硅酸盐矿物，常见于斑岩铜矿床中，并通过其化学成分变化作为铜矿化的指示。最近的研究表明，使用短波红外 (SWIR) 光谱特征可以更为高效地区分来自于矿化和贫矿样品中的电气石。然而，电气石的光谱特征与化学成分变化之间的具体联系仍不清楚，理论基础的缺乏限制了其作为矿化指示的进一步应用。
针对这一科学问题，中国科学院广州地球化学研究所陈华勇研究员团队与中国黄金集团合作，对来自于甲玛超大型斑岩-夕卡岩系统（1,814 Mt @0.4%Cu）的矿化和贫矿电气石样品开展了短波红外（SWIR）光谱、电子探针成分、以及穆斯堡尔谱铁价态的分析。此外，还整合了现已发表斑岩铜矿床的矿化和贫矿电气石样品的成分与光谱数据，以对比矿化和贫矿电气石之间的成分差异，并重新解读了前人报道的光谱信号。
得到的主要认识如下：
1. 甲玛的矿化电气石样品和贫矿样品相比，具有更长的 2350W (>2350 nm) 和更短的2250W (<2247 nm)，以及更低的2250W/2350W比值 (<0.9570)。这些光谱特征的差异反映了化学成分上的差异，矿化样品具有更高的Fe3+含量以及Fe3+/FeT占比，由氧逸度控制。汇编的电气石数据集表现出了同样的成分特征（图1）。
2. 重新厘定了电气石在短波红外光谱波段范围内的诊断性吸收特征归属。在2250 nm附近产生的吸收特征和O1位置上的羟基有关，完整的表达为YYY-X-OH。而在2350 nm附近产生的吸收特征和O3位置上的羟基有关，完整的表达为YZZ-OH。
3. 建立了电气石化学成分变化与光谱响应之间的联系。在2250 nm附近产生的吸收特征峰位置的偏移受控于Fe2+-Mg替代，随着Fe2+含量的上升，2250W上升。而在2350 nm附近产生的吸收特征峰位置的偏移受控于Fe3+-Al替代，随着Fe3+含量的上升，2350W上升。
这项工作建立了电气石成分变化与光谱响应之间的联系，为电气石的矿化指示提供了理论依据。在斑岩-夕卡岩系统中，为铜矿化的识别提供了一种可以在野外通过手持式设备实时测试获得的指示工具：富含Fe3+的电气石具有更长的2350W，是铜矿化的可靠标志。
相关成果近期发表于国际矿床学领域TOP1期刊Economic Geology（《经济地质学》），第一作者为在读博士生赵骏峰，通讯作者为陈华勇研究员。该研究成果获得了国家自然科学基金（42230810）、科技部重点研发项目（2022YFC2903301）和中国黄金集团科研项目（ZJZY-2023-KY02）的联合资助。
论文信息：Zhao,J. (赵骏峰),Chen,H. (陈华勇*),Xiao,B. (肖兵),Zhu,Y. (朱亚博),Wang,H. (汪浩),Yang,Z. (杨征坤),Du,L. (杜亮),2025,Linking Short-Wave Infrared Spectral Features of Tourmaline to Compositional Variations: Implications for Porphyry-Skarn Copper Mineralization: Economic Geology,v. 120,p. 363-384.
论文链接：https://doi.org/10.5382/econgeo.5146
图1 甲玛电气石光谱特征（A-B）和全球典型斑岩铜矿系统中电气石成分变化（C-F）
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