基于太赫兹时域光谱的沉积岩含水性分析：以西秦岭造山型金矿三叠系赋矿围岩为例

摘要

西秦岭造山型金矿成矿流体主要来源于区域地层中含水矿物在进变质作用过程中的脱水反应。尽管X射线衍射、傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱等常规方法已被广泛应用于含水矿物的识别，但由于对氢元素敏感性较低、水相关信号干扰显著以及荧光效应的影响，这些方法在精确鉴定含水矿物类型和定量分析岩石水含量方面仍存在明显局限。太赫兹时域光谱(terahertz time-domain spectroscopy, THz-TDS)技术作为一种非破坏性光谱分析手段，对水分子集体振动模式及矿物晶格中水的赋存状态高度敏感，为岩石中含水矿物的有效识别与表征提供了新的技术途径。本研究以西秦岭造山带甘南地区三叠纪地层为研究对象，综合岩相学观察与太赫兹时域光谱分析，识别地层中的含水矿物并分析其含水特性，进而约束不同岩性的地层在进变质过程中发生脱水反应的潜力。结果表明，三叠纪地层中的绢云母、黑云母、绿泥石和褐铁矿等含水矿物表现出明显的太赫兹吸收特征，其中含分子水的褐铁矿呈现最显著的吸收特征峰。以绿泥石为主要含水矿物的砂岩显示出较高的太赫兹吸收系数与折射率，反映其具较高的含水量，表明该类岩石在进变质过程中能够通过脱水反应提供主要的成矿流体。本研究证实太赫兹时域光谱技术在沉积岩含水特性及含水矿物表征中具有良好的应用，为示踪造山型金矿成矿流体来源提供了新的技术方法。

关键词

太赫兹时域光谱 / 沉积岩 / 岩石含水性 / 含水矿物

基金资助

国家重点研发计划项目(2023YFE0125000); 国家自然科学基金项目(42303067); 甘肃省金矿资源勘查利用技术创新中心开放课题(JKZY-202505); 北京科学技术协会青年人才托举工程项目(BYESS2024122); 中央高校基本科研业务专项项目(2-9-2023-055); 自然资源部新一轮找矿突破战略行动科技支撑项目(ZKKJ202410)