我国高岭石(土)矿床分为风化型、热液蚀变型和沉积型3大类^[1]。其中热液蚀变型高岭土矿床是指岩浆或火山热液作用于火山围岩而形成的高岭土矿床^[2-3]。其成矿围岩一般为富铝的黏土岩、酸性凝灰岩、中酸性岩浆岩等。通常高岭土矿体与围岩有明显的蚀变分带，常见有硅化、绢云母化、明矾石化、高岭土化、叶蜡石化，高岭土常为硬质岩石产出，往往与叶蜡石共生或伴生^[1]。近些年，在斑岩矿床领域，随着斑岩系统矿床勘查方法以及成矿理论的不断完善，研究者们正在将热液蚀变型高岭土矿床与斑岩系统顶部的蚀变岩帽建立起联系^[4-14]，认为蚀变岩帽的根部很可能发育斑岩浅成低温成矿系统^[15-16]。蚀变岩帽(lithocap)，最早由Sillitoe提出^[17]，指近地表且在侧向和垂向上广泛延伸的层控原生硅化、高级泥化、黏土化和泥化蚀变岩石复合体^{[11, 17-18]}，主体形成于浅地表古潜水面下方，包括多孔状石英和高级泥化带蚀变，并可能在深部发生斑岩-浅成低温热液型矿化。该复合体主要是由深部形成的富硅质的酸性流体在发生垂向和侧向运移过程中，对火山岩或次火山岩等围岩进行化学溶解和再沉淀作用所形成的一系列高级泥化矿物组合^[19-20]。目前世界范围内，随着勘查工作程度的提高, 矿产勘查领域正在发生历史性的转变——从以寻找地表矿或浅部矿为主逐步转向寻找隐伏矿和深部矿。在当前勘查深度和难度俱增的背景下，地质学工作者的研究重点也在从铁帽向蚀变岩帽转变，可为探测深部潜在的斑岩-浅成低温热液成矿系统提供理论支持。

大兴安岭中段破头山高岭土矿床是目前正在开采的小型非金属矿山。20世纪70年代，黑龙江省地质局对扎赉特旗扎赉特旗幅(L-51-Ⅸ)进行了1∶20万区域地质调查工作，其提交的《扎赉特旗幅(L-51-Ⅸ)区域地质矿产报告》为破头山高岭土矿床的发现和开采提供了重要支持^[21]。作为即将枯竭的小型非金属矿山，破头山矿床的成因研究工作目前仍是空白。与蚀变岩帽相对比，破头山高岭土矿床同样发育高岭石、地开石、明矾石、伊利石以及玉髓石英等矿物组合，该矿床是否可以定义为蚀变岩帽？具有什么样的地质意义？热液蚀变体系是什么类型？另外，虽然大兴安岭地区火山-岩浆活动十分频繁，发育多个总面积超过1万km²的大火成岩省，但以往研究并未有关于蚀变岩帽的成果报道，破头山蚀变岩帽的识别是区域勘查工作的新突破，是否预示深部发育潜在的斑岩-浅成低温成矿系统？基于以上问题，本文从蚀变矿物学的角度，对破头山矿床的蚀变矿物赋存产状、共生组合、蚀变金属矿物特征、角砾岩特征等综合开展野外踏勘、显微镜观察、扫描电镜观察、TIMA矿物识别等工作，识别热液体系，建立成因模式，以提升对破头山蚀变岩帽的成因认识，并为区域和深部勘查工作提供支持。

1 区域地质

破头山矿床地理上位于大兴安岭中段内蒙古与黑龙江毗邻区域，扎赉特旗市向北20 km处，大地构造上位于中亚造山带东段大兴安岭造山带中段和滨西太平洋陆缘活化带的重叠交汇部位，为大兴安岭中段森林覆盖区与东北平原西北侧过渡区域(图 1(a))。

根据《扎赉特旗幅(L-51-Ⅸ)区域地质矿产报告》^[25](1972年)及《内蒙古自治区地层序列表》(2001年数字版)，本区域中、新生代地层分布广泛，主要有侏罗系上统满克头鄂博组(J₃mk)、玛尼吐组(J₃mn)、白音高老组(J₃b)，以及第四系全新统。区域内东西向、近南北向、北西向及北东向断裂构造发育，尤其北东向、北西向断裂为控矿、控岩构造，为矿床形成提供了有利空间。区内岩浆活动频繁，其中火山岩更为发育，区内现已发现了9个大小不等的火山口或火山机构^[23]，它们大致呈北东向串珠状展布，均为中心式喷发。其中规模较大环状构造有架子山环形构造、西六九山环形构造和后六九山环形构造，其他为规模较小的火山口或熔岩锥等，主要有后六九山火山口、架子山火山口、西六九山火山口、379.8 m高地火山口、54.0 m高地火山口、西六九山南西侧熔岩锥、379.8 m高地西侧熔岩锥和高发屯小南山熔岩锥^[23]。区域内多金属矿产资源较为发育，以往先后有地矿、石油、黄金武警部队等系统所属地质队伍在扎赉特旗幅开展过多方面的矿产勘查工作，对已知矿点、矿化点开展了不同程度的检查、评价工作，为本区域矿产资源的发现、开发和利用积累了丰富的资料，但总体上勘查和开发程度较低。目前区域内已发现多处金属矿床、矿(化)点，主要有六九铜银矿、黄宝山银矿点、黄宝山金矿点、二龙山金矿点、马山金矿点，其中六九铜银矿累计铜资源量约40万t，为区内最大的开采矿山^[24-25]。破头山高岭土矿床位于六九铜银矿床向南5 km处。

2 矿区地质特征 2.1 地层

中生界侏罗系上统满克头鄂博组(J₃mk)主要分布在工作区内东侧及矿区外南侧及北侧(图 1(b))。区域中部南侧被玛尼吐组整合覆盖；区域北东部被白音高老组不整合覆盖，地势低洼部位被第四系全新统冲洪积层不整合覆盖；区域南侧及东侧、北侧分别覆盖于晚二叠世斜长花岗岩、花岗岩之上；西部被晚侏罗世闪长玢岩、白垩纪正长花岗斑岩侵入。地层产状变化较大，倾向为320°~130°，倾角为18°~31°。本组地层岩性可划分为3段：下段主要为黑紫色粗安质含角砾凝灰岩，厚度大于53.22 m；中段为灰紫色粗安质凝灰岩，厚度为605.54 m；上段为灰白色流纹质凝灰岩、灰白色流纹质含角砾凝灰岩，厚度为517.43 m。本组地层是区内高岭土矿体的主要赋矿层位^[22]。侏罗系上统满克头鄂博组下段(J₃mk¹)分布于矿区西北部, 与侏罗系上统满克头鄂博组上段呈断层接触，岩性主要为粗安质含角砾凝灰岩(图 1(b))。火山角砾主要由晶屑、岩屑组成，大小一般为2~15 mm，占20%~25%，晶屑主要有肉红色钾长石及少量灰白色斜长石呈不均匀分布于岩石中。该岩段倾向为85°~100°，倾角为20°~24°，层理特征不明显，岩性特征变化较大，厚度约为210 m。侏罗系上统满克头鄂博组上段(J₃mk³)呈港湾状分布于矿区的中下部，其西北边部与侏罗系上统满克头鄂博组下段呈断层接触，西部被白音高老组中段不整合覆盖，其余部位被第四系沉积物不整合覆盖。该岩段同样为高岭土矿的含矿岩段，岩性主要为流纹质凝灰岩，灰白色，晶屑凝灰结构，块状构造(图 2(B)、2(C))。晶屑常呈炸碎棱角状，部分已磨圆，成分主要为石英和长石等，石英呈烟灰色或无色透明，油脂光泽，贝壳状或内凹孤形断口，含量约20%；长石为灰白色，部分浅肉红色或无色透明，玻璃光泽，可见阶梯状断口和发育的解理，含量约30%。矿区内以上出露岩石受后期热液蚀变作用较强，具绢云母化、绿泥石化、高岭土化(图 3(A)、3(B))，并有明矾石化(图 3(F))、重晶石化、黄铁矿化(图 4(H))等，局部有氧化褐铁矿脉沿裂隙呈细脉状产出(图 4(F))。

中生界侏罗系上统玛尼吐组(J₃mn)主要分布在图幅西北部，中部南侧亦有小面积分布，在本区域中部南侧整合覆盖于满克头鄂博组之上，地势低洼部位被第四系全新统冲洪积层不整合覆盖，西南部及东北部覆盖于晚二叠世斜长花岗岩、花岗岩之上，南侧被白垩纪正长花岗斑岩侵入。本组岩性出露不完整，仅见中段和下段，上段缺失，下段为灰黑色安山岩，中段为紫色、灰紫色安山质凝灰岩^{[22, 25]}。

中生界侏罗系上统白音高老组(J₃b)主要分布在普查区北东角，普查区外围北侧亦有少量分布，呈不整合特征覆盖于满克头鄂博组之上，地势低洼部位被第四系全新统冲洪积层不整合覆盖，区域西侧及北侧覆盖于晚二叠世斜长花岗岩、花岗岩之上，局部被晚侏罗世闪长玢岩、白垩纪正长花岗斑岩侵入。本组仅有中段出露，主要岩性为白色、乳白色流纹岩^[22]。

新生界第四系全新统冲洪积层(Q)为现代松散亚砂土、亚黏土层，夹砂砾层沉积，呈不整合覆盖在老地层之上，分布在沟谷和平原地带。

2.2 构造特征

矿区处于黄岗梁—甘株尔庙—乌兰浩特—神山北东向深断裂带、明水河—音德尔东西向断裂带、嫩江—八里罕北北东向深断裂、淖尔河—巴彦高勒和雅鲁河北西向断裂所围限的一个菱形块体内^[26]。区域上的深大断裂明显地控制着本区火山活动和岩浆侵入活动，进而控制了一级矿带的分布以及次级矿带的产出。区域内的断裂主要为北西向及北北东方向断裂, 其中后者断裂方向已为酸性火山岩类所充填。北北东向断裂为区内较大的断裂系，由于为酸性熔岩及凝灰岩所占据，地质图中表现不十分明显，在破头山地段形成一系列北北东20°方向断裂，长约1.5 km，致使一些脉岩沿此方向分布，反映出长期地质作用的结果^{[22, 25-26]}。矿区的北部发育有西六九山火山口、西六九山南西侧熔岩锥^[23]等中小型火山机构，相应的构造体系在破头山高岭土矿区内并不发育。

2.3 侵入岩特征

矿区内岩浆岩除发育大面积的侏罗系火山岩，也发育多世代的侵入岩岩株及脉岩，主要有晚二叠世花岗岩，晚侏罗世闪长玢岩、闪长岩及白垩纪正长花岗岩，其次有花岗岩脉、花岗斑岩脉、闪长岩脉、闪长玢岩脉等岩脉^[22](图 1(b))。晚二叠世花岗岩呈岩基状、岩滴状出露，与晚二叠世斜长花岗岩侵入接触，被白垩纪正长花岗斑岩侵入，并被侏罗系上统满克头鄂博组、玛尼吐组、白音高老组及第四系地层所覆盖。晚侏罗世闪长岩类如闪长玢岩和闪长岩呈小面积分布在区域的中部及北东部，呈岩株状产出，侵入于晚二叠世斜长花岗岩及侏罗系上统满克头鄂博组、白音高老组地层内。除以上侵入岩之外，区内脉岩发育，种类从中性-酸性均有出露，其中以酸性脉岩为主，均成群出现，主要有花岗岩脉、花岗斑岩脉、闪长岩脉、闪长玢岩脉及安山玢岩脉，上述几种脉岩的分布方向均受北西向与北东向断裂控制。

2.4 角砾岩特征

破头山矿区内发育多种角砾岩(图 2)，分别为角砾凝灰岩(图 2(C))、碳质-绿泥石胶结热液角砾岩(图 2(E))、褐铁矿胶结热液角砾岩(图 2(F))、碳质-绿泥石胶结多角砾热液角砾岩(图 2(J))、方解石-硅质胶结热液角砾岩(图 2(K))等。火山角砾岩为围岩地层，在矿区内广泛发育，且普遍发生泥化-高级泥化、明矾石化和绢云母化、硅化等蚀变。其他热液角砾岩在矿区呈脉状或者小范围面状分布，其中碳质-绿泥石胶结热液角砾岩角砾成分单一且磨圆度低，主要发育绿泥石化和黏土化蚀变；碳质-绿泥石胶结多角砾热液角砾岩角砾成分复杂且磨圆度高，普遍可见烘烤边，主要发育绿泥石化、硅化和黏土化蚀变，且角砾成分复杂，含有火山岩角砾、侵入岩角砾以及少量硅质石英角砾等；方解石-硅质胶结热液角砾岩偶见发育，角砾成分单一，主要发育硅化和碳酸盐化蚀变(图 2(K))；褐铁矿胶结热液角砾岩在矿区内十分少见，主要角砾成分为钠长石岩，具磨圆特征，胶结物为硅质和褐铁矿，发育硅化、褐铁矿化等蚀变。

3 矿体及蚀变矿物组合 3.1 矿体特征

矿区高岭土矿共圈定矿体2个(图 1(b))，自北向南依次编号为Ⅰ号、Ⅱ号，其中Ⅰ号矿体为主矿体。

Ⅰ号高岭土矿体位于矿区中部，东西800 m，南北1 100 m，赋矿标高为337~316 m，矿体埋深为1.50~17.72 m。矿体100 m中段控制矿体厚度2.02~4.67 m，平均厚度3.12 m，矿石平均品位为Al₂O₃ 20.60%、Fe₂O₃ 0.14%、TiO₂ 0.29%、SiO₂ 68.04%。矿体200 m中段控制矿体厚度4.00~11.72 m，平均厚度7.41 m，矿石平均品位为Al₂O₃ 21.17%、Fe₂O₃ 0.16%、TiO₂ 0.32%、SiO₂ 68.00%。矿体沿倾向由0号勘探线上控制矿体厚度4.00~7.96 m，平均厚度5.54 m，矿石平均品位为Al₂O₃ 20.78%、Fe₂O₃ 0.17%、TiO₂ 0.31%、SiO₂ 67.93%。矿体沿倾向由4号勘探线上控制矿体厚度2.02~6.50 m，平均厚度4.26 m，矿石平均品位为Al₂O₃ 21.33%、Fe₂O₃ 0.17%、TiO₂ 0.30%，品位变化系数为Al₂O₃ 7.72%、Fe₂O₃ 10.94%、TiO₂ 7.65%、SiO₂ 3.26%。矿体沿倾向由8号勘探线上控制矿体厚度2.66~11.72 m，平均厚度7.19 m，矿石平均品位为Al₂O₃ 21.67%、Fe₂O₃ 0.18%、TiO₂ 0.30%、SiO₂ 67.14%^[22]。

Ⅱ号高岭土矿体位于矿区南部，赋矿标高为312~287 m，矿体埋深为7.16~32.31 m。矿体100 m中段控制矿体厚度3.99~5.54 m，平均厚度4.77 m，矿石平均品位为Al₂O₃ 21.11%、Fe₂O₃ 0.20%、TiO₂ 0.25%、SiO₂ 66.89%。矿体沿倾向由16号勘探线上控制矿体厚度4.00~5.63 m，平均厚度4.82 m，矿石平均品位为Al₂O₃ 19.73%、Fe₂O₃ 0.36%、TiO₂ 0.22%、SiO₂ 68.63%。矿体沿倾向由20号勘探线上控制矿体厚度4.00~6.00 m，平均厚度5.0 m，矿石平均品位为Al₂O₃ 20.10%、Fe₂O₃ 0.29%、TiO₂ 0.25%、SiO₂ 68.68%^[21]。矿体内无夹石，矿体空间结构及展布特征较为简单。

从20世纪70年代发现以来，破头山即被作为潜在的高岭土开采区，后期的区域地质调查工作在该区域并未发现显著的铜、铅、锌、金、银等元素异常。而在破头山矿床西北侧约3.5 km处发育有铅锌、金、银矿化异常点，并在地表由探槽工程圈出金矿化体2条、银矿化体3条^[22]。

3.2 蚀变矿物组合

主要蚀变矿物为高岭石、地开石、蒙脱石矿物, 粒径十分细小，在0.01 mm左右，大部分为隐晶质集合体，显微镜下无法详细区分。其他矿物有明矾石、石英、玉髓石英、蛋白石、绢云母、绿泥石、黄铁矿、叶蜡石、水铝石、硬石膏、金红石、重晶石、闪锌矿、碲铅矿、辰砂、褐铁矿、碳质等(图 3~图 5)，粒径大小约为0.05~2 mm，其中绿泥石、长石、石英、褐铁矿、碳质等呈撕裂状、火焰状、不规则状，火山灰粒径在0.01 mm以下，起胶结物作用，并可见后期褐铁矿化蚀变(图 4)。综合来看，由于研究区原岩揭露的面积有限，蚀变矿物在平面上的分带特征较弱，由矿区中心的低温高级泥化(高岭土化、地开石化、明矾石化、硅化等)高岭土矿体向外围过渡为绿泥石化、绢云母化蚀变组合。

4 蚀变矿物特征 4.1 蚀变非金属矿物

矿区主要发育3种石英: 微细脉状石英、玉髓状石英、角砾石英。其中脉状石英脉宽0.5~5 mm，在围岩各类岩石中发育，与方解石、黄铁矿、明矾石(图 3(E)、3(F)、3(H))共生；玉髓状石英多见于火山角砾岩(图 3(B)、3(C))中，单偏光下淡黄色环带结构，正交偏光下呈放射状-火焰状，兼具环带特征；角砾状石英多见于火山角砾岩和热液角砾岩(图 3(D))中。

地开石是低温高级泥化的重要蚀变矿物，样品中与高岭石共生，以短柱状分布于高岭石矿石中，粒径10~40 μm，单偏光呈无色，正低突起，呈显微隐晶质结构，正交偏光镜下干涉色1级灰(图 3(G))。

高岭石多呈鳞片状集合体，偶见板条状、板状、蠕虫状、书状晶形，单偏光下无色，负突起，干涉色一级灰。多交代长石并呈长石假象，部分高岭石沿裂隙充填呈树枝状、细脉状、不规则状或团块状分布，可与水铝石共生呈脉状产出(图 3(N)、3(O))。

明矾石主要发育于中酸性含角砾晶屑凝灰岩中，呈脉状和细粒集合体状2种形式产出。细粒集合体明矾石主要交代长石，粒径10~30 μm，含量在10%左右，干涉色1级红至2级蓝(图 3(M))。脉状明矾石主要与石英共生(图 3(I))，粒径范围50~100 μm，干涉色为1级红至2级蓝绿。

绿泥石有2种产状，一种见于火山角砾岩的岩浆角砾中，黑云母或者角闪石蚀变而来，呈片状或板状，薄片具挠性，集合体呈鳞片状、土状，部分绿泥石具有靛蓝色异常干涉色(图 3(J))；另一种是热液角砾岩中的胶结物，手标本上呈黑褐色，与碳质共生。

绢云母多呈细粒鳞片状，肉眼不可见，粒径一般小于60 μm，具有丝绢光泽，呈细粒集合体交代长石, 单偏光无色，正交偏光为2~3级鲜艳干涉色(图 3(A))。

方解石在蚀变岩石中较为发育，呈白色，晶形大小不等。方解石脉多与石英、黄铁矿、绿泥石共生。在偏光显微镜下，方解石显示无色或白色，具有3组完全解理，平面上只能看到2组(菱形)(图 3(F))。

辰砂在岩石中少量分布，肉眼不可见。镜下观察呈朱红色粒状，主要呈半自形结构，晶体形态多样，包括板状、柱状或双晶形式，且常以粒状或块状集合体出现。具有显著的朱红色内反射和金刚光泽。发育于方解石-石英脉中(图 3(K))。

重晶石在岩石中少量分布，肉眼不可见，镜下观察呈粒状，单偏光下无色，中正突起，发育两组不完全解理，干涉色低，最高为一级橙黄，有时干涉色分布不均(图 3(L))。

水铝石在岩石中少量分布，肉眼不可见, 镜下观察呈粒状，单偏光下无色，正高突起，不发育解理，主要与高岭石共生，呈细脉状(图 3(N))。

4.2 蚀变金属矿物

褐铁矿在蚀变岩中普遍发育，岩石样品呈褐色-红褐色，共存在脉状、原位交代、胶状等3种形式褐铁矿(图 4(D)、4(F)~4(G)、图 5)。脉状褐铁矿呈1~5 mm细脉状发育在蚀变火山角砾岩中；原位交代褐铁矿通常交代粒状黄铁矿，并呈黄铁矿晶型假象；胶状褐铁矿呈他形充填在破碎岩石裂隙中。薄片中褐铁矿为不透明或半透明，黄褐至暗褐，有时呈黑色或者红褐色，反射光下呈灰色-浅灰色，一般不显金属光泽, 有时与黄铁矿密切共生，并呈现黄铁矿被逐步风化交代的连续过渡特征。

针铁矿在手标本中不可见，通常呈片状和针状结构(图 4(A)~4(C))，可在微裂隙、黏土化长石边部发育或者与碳酸盐矿物共生。单偏光下为不透明褐色，反射光下为亮白色。

黄铁矿在蚀变岩中发育较少，以细脉状、稀疏浸染状、格状、胶状、自形集合体、草莓状、微纳米包裹体状等多种结构形式发育(图 4(G)~4(O))。格状结构黄铁矿较为特殊，反射光下呈黄白色，发育两组完全解理, 稀疏浸染状黄铁矿主要出现在热液角砾岩的角砾中；自形集合体状黄铁矿粒径差异较大，大粒径黄铁矿100~300 μm，小粒径则普遍小于50 μm，其中大颗粒自形黄铁矿中偶见银矿物(图 4(M))；胶状黄铁矿呈他形结构充填在岩石微裂隙中；草莓状黄铁矿发育较少，具10~20 μm粒径；在胶状石英中，可识别出微纳米级细小黄铁矿，粒径在5 μm以内(图 4(N))。

闪锌矿在手标本中肉眼无法识别，粒径小于20 μm，镜下偶见与黄铁矿共生，充填在自形黄铁矿、石英晶体间隙中(图 4(O)、图 5), 扫描电镜下呈亮白色，可出现在黄铁矿晶体内部或者黄铁矿周围, 判断为晚期结晶并交代黄铁矿。

深红银矿在黄铁矿中微量发现，粒径小于10 μm(图 4(M))，稀少发育, 镜下主要以包裹体形式存在黄铁矿晶体内部，不规则他形粒状结构，反射光下呈灰红色, 判断为晚期低温热液矿化作用并交代黄铁矿。

5 讨论 5.1 蚀变岩帽识别

中国高岭土矿床成因主要分为风化型、热液型和沉积型3大类，其中热液蚀变型矿床主要分布在江苏、安徽、浙江、福建、江西等省^[1]，是由富含长石的岩石、黏土质岩石经中-低温热液蚀变作用所形成的^[3]，与火山作用密切相关，常赋存在中酸性火山岩和火山碎屑岩地层中。近些年来，伴随着金属矿床研究程度和勘查程度的提高，研究者们开始广泛关注热液蚀变型高岭土矿、叶蜡石矿和明矾石矿等非金属矿床^{[4, 11, 27]}，将它们的成因与斑岩-浅成低温热液成矿系统建立起联系^{[5-6, 8, 12-14, 17, 28]}，并将该类矿床命名为岩浆-热液成矿系统顶部的蚀变岩帽^{[11, 17]}。

内蒙古破头山高岭土矿床所属的大兴安岭中段经历了古元古代基底形成、新元古代陆壳生长、新元代末期板块裂解、古生代古板块间的俯冲拉张拼贴碰撞，早中生代碰撞造山、晚中生代造山后伸展垮塌、与俯冲有关的陆缘构造-岩浆作用等复杂的地质构造演化历史^[28]，火山-岩浆活动频繁^[29]。从地质研究和勘查工作角度来看，大兴安岭中段地区植被覆盖严重、交通不便，工作条件较差。与大兴安岭南段和北段的勘查-研究程度相比^[30-35]，大兴安岭中段基础地质工作程度、矿产资源勘查程度以及科研工作程度均较低^[35-36]。已有工作表明该区域主要发育斑岩-矽卡岩-隐爆角砾岩-浅成低温热液成矿系统^[37-38]。

破头山高岭土矿床北距六九隐爆角砾岩型铜银矿约5 km，东北向距黄宝山浅成低温热液银金矿点约3.5 km，围岩地层主要为侏罗系中酸性火山岩^[21]，地表揭露区及浅钻岩芯样品识别出的蚀变矿物为高岭石、地开石、明矾石、微脉石英、玉髓石英、蛋白石、绢云母、绿泥石、叶蜡石、水铝石、硬石膏、金红石、重晶石、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、深红银矿、碲铅矿、辰砂、褐铁矿等(图 3~图 5)，与我国安徽庐枞地区、浙东南地区和福建南部地区蚀变岩帽中发育的蚀变矿物组合十分相似^{[8, 11, 13, 28, 39]}(表 1)。

从全球范围来看，由于蚀变岩帽埋藏浅、易于风化氧化，保存难度很大，现存的蚀变岩帽一般形成于中生代—新生代(表 1)，主要分布在特提斯—喜马拉雅、古亚洲洋和环太平洋等成矿区带^[40]。蚀变岩帽往往在水平和垂向方向上表现出不同样式的分带模式(图 6(a))：在水平方向上，从核部至边部依次发育气孔状石英→石英+明矾石→明矾石+地开石+绢云母→地开石+高岭石→伊利石+白云母+绢云母+蒙脱石等矿物组合；在垂向方向上，自下而上发育石英+叶蜡石±红柱石→石英+明矾石±水铝石±高岭石±绢云母→高岭石+地开石→高岭石±蒙脱石等蚀变矿物组合^{[11, 18, 41-43]}。破头山矿床蚀变组合主要为泥化-高级泥化、绢云母化、明矾石化、绿泥石化、碳酸盐化、硅化、黄铁矿化、重晶石化等，地表剥露区水平分带特征尚不明显，其中泥化-高级泥化、绢云母化、硅化、明矾石化占主导地位，呈现蚀变岩帽中-浅部的典型热液蚀变特征(图 6(a)~6(c))^{[11, 17, 27, 43]}。在低温热液蚀变矿物相图中(图 6(b)、6(c))，破头山矿床主体位于200 ℃以下的高岭石-地开石-明矾石低温高级泥化蚀变区域，属于典型的热液蚀变岩帽^[44-47]。

5.2 勘查意义 5.2.1 蚀变岩帽意义

大兴安岭显生宙位于古亚洲洋、蒙古-鄂霍茨克洋及古太平洋构造域的复合叠加区域^[48-50]，火山-岩浆活动十分频繁，发育多个总面积超过1万km²的大火成岩省^[51]，火成岩面积约占75%^[52]，表明大兴安岭区域存在众多的岩浆-热液系统。20世纪90年代以来，随着区域地质调查、矿产普查工作的系统开展，该区相继发现了一系列铜、钼、铅锌、金银等多金属矿床，主要类型包括斑岩型Cu-Mo、矽卡岩型Fe-Cu、中低温热液脉型Pb-Zn-Ag、喷流-沉积型(sedimentary exhalative，SEDEX)Fe-Zn、中温热液脉型Au、浅成低温热液型Te-Au-Ag、热液脉型和矽卡岩型Sn-Cu-Pb-Zn-Ag多金属矿床、高温热液型和云英岩型W-Mo矿等^[34], 但是大兴安岭地区大面积的森林覆盖使得区域地质研究与地质勘查程度仍旧较低^[53]。基于大面积火成岩发育以及严重的森林覆盖特征，大兴安岭地区理论上应该是蚀变岩帽较为发育且保存完好的区域^[11], 但是通过梳理以往的地质研究成果，发现较多研究者关注的是地表氧化性铁帽^[54-55]，并未有与蚀变岩帽相关的地质成果报道。大兴安岭中段破头山蚀变岩帽的识别对区域地质研究和资源勘查工作具有重要的引领性意义。

较多的研究已经揭示，蚀变岩帽下部的岩浆岩有时并不发育矿化，即使深部识别到多期侵入岩，也并不一定发育斑岩型成矿作用^[11]。同时也并非所有的蚀变岩帽都发育高硫型浅成低温热液型矿床，所以在蚀变岩帽中寻找高硫型矿床或其下方寻找斑岩型矿床往往并不理想^{[8, 10-11]}。在实际地质勘查过程中，如果在地表已经出露较为广泛的高温高级泥化带蚀变矿物组合，比如发现了刚玉、红柱石等相对高温的矿物(图 6(c))，则表明该蚀变岩帽已经被风化剥蚀到蚀变岩帽的根部，距离中高温热液蚀变中心很近^[56]。尽管针对(酸性)蚀变岩帽的工作存在以上勘查风险，并不妨碍研究者们将蚀变岩帽作为寻找斑岩-浅成低温热液型铜钼、铅锌、金银等成矿作用的主要标志之一，(酸性)蚀变岩帽常常在浅成低温热液型铅锌-金银矿床、斑岩型铜-钼矿床的顶部浅表发育，构成完整的斑岩-浅成低温热液矿床成矿系统^{[11, 16, 18, 42-43, 56-57]}。比如已有研究认为蚀变岩帽内可发育2类高硫型浅成低温热液矿床^[13]，分别是形成较深的块状硫化物多金属矿体和深度较浅的呈浸染分布在孔洞状石英和高级泥化带中的金(银)矿体，这两类高硫型浅成低温热液成矿作用往往发育在蚀变岩帽的热源中心或流体通道附近^{[18, 20]}(图 6(a))。在安徽庐枞盆地矾山酸性蚀变岩帽研究中，研究者们新近发现热液明矾石的1 480 nm峰值从西南牛头山到东北大矾山逐渐升高，指示大矾山明矾石形成温度较高，为热液来源或成矿中心区^[39]。福建南部大矾山蚀变岩帽中的明矾石颗粒普遍发育明显的亮暗环带，亮带K含量高，暗带Na含量高，其明矾石1 480 nm峰位变化范围为1 477.69~1 479.98 nm，从矿区的东南部到西北部有明显的增大趋势，预示热源中心在矿区西北部，其下部沿断裂带可能存在浅成低温热液型铜多金属矿床^[13]。

破头山蚀变岩帽所在的大兴安岭中段以发育斑岩-浅成低温-隐爆角砾岩-矽卡岩复合成矿系统为特征^[36]，但区域勘查程度较低，已有研究程度较为薄弱。已有工作表明，破头山蚀变岩帽蚀变范围约4~6 km² (表 1)，其面积远小于浙东南、福建省以及安徽庐枞地区发育的蚀变岩帽。前期工作认为蚀变岩帽的蚀变面积与深部热液活动的强度和浅表裂隙密度呈正相关^{[5, 14]}，结合大兴安岭区域的植被覆盖特征以及研究区周边的原岩揭露情况，初步判断破头山蚀变岩帽的蚀变面积仍有较大的增加空间。另外，矿区周边的勘查与研究工作可为本研究区的工作提供借鉴，2002—2017年期间，黑龙江黑龙矿业集团、省矿业集团、陆玖矿业集团和内蒙古矿业开发集团、一一五地质矿产勘查开发公司等单位分别在该区域开展勘查工作，先后发现了六九隐爆角砾岩型铜银矿、黄宝山浅成低温热液型银金矿化点和破头山高岭土矿床等矿床(点)，三者在地表呈三角形展布，相互距离3~5 km。目前六九铜银矿主矿体赋存在标高400 m以上的隐爆角砾岩中^[24]，探测深度约820 m，已识别出钾化、黑云母化、硅化、绢英岩化、萤石化、碳酸盐化、褐铁矿化等蚀变；黄宝山银金矿化点浅表岩石发育泥化-高级泥化、绿泥石化、硅化、明矾石化、黄铁矿化、绢云母化、褐铁矿化等蚀变，地表由探槽工程控制金矿化体2条、银矿化体3条^[22]。以上2种特征性矿化类型均为斑岩-热液系统顶部的矿化-蚀变产物^[23]。本次详细的矿物学工作表明，破头山蚀变岩石中已识别出高岭石、地开石、明矾石、玉髓石英等低温高级泥化矿物(图 6(a)~6(c))，以及少量的闪锌矿、碲铅矿、深红银矿、黄铁矿、褐铁矿等低温金属矿物组合，预测破头山蚀变岩帽深部具有勘查斑岩-浅成低温成矿系统的潜力。

5.2.2 热液角砾岩意义

破头山蚀变岩帽除了发育低温高级泥化蚀变矿物组合，也发育4种热液角砾岩，分别是碳质-绿泥石胶结热液角砾岩、褐铁矿胶结热液角砾岩、碳质-绿泥石胶结多角砾热液角砾岩、方解石-硅质胶结热液角砾岩(图 2、图 3)等。浅部地表热液角砾岩的发育表明深部存在水热流体的沸腾作用和去气作用^[58-59]。一般认为，热液(隐爆)角砾岩是指在一定地壳深度(0.5~3 km)的封闭条件下，中酸性侵入体上升定位过程中，岩浆或水热流体由于扩容减压而产生不混溶、相分离和去气等地质作用，进而引起隐蔽爆发并形成特殊的岩石组合^[60-62]，并常形成贯通高温岩浆区到低温蚀变区的隐爆角砾岩筒^[63]。Sillitoe^[64]总结了岩浆系统中热液角砾岩形成的6种主要成因机制，其中二次沸腾和减压过程中岩浆热液从岩浆房释放是主要的形成机制。在斑岩-浅成低温成矿系统中，热液(隐爆)角砾岩是从岩浆冷凝-流体出溶到流体运移沉淀过程中出现的特征产物(图 6(a))，国内发育热液角砾岩的斑岩-浅成低温成矿系统如赤峰陈家杖子金矿、河南祁雨沟金矿、黑龙江岔路口钼矿、西藏斯弄多银多金属矿、赣南牛形坝银金多金属矿、河北牛圈银矿以及东秦岭木头沟钼矿等矿床^{[63, 65-68]}，其中在黑龙江岔路口斑岩钼矿中发育1种岩浆角砾岩和4种不同的热液角砾岩，空间上呈现明显的分带性，是富钼岩浆-流体多阶段多期次活动的重要产物^[68]，并形成了我国最大的单钼矿体。在西藏斯弄多银多金属矿床中，研究者们已经识别出热液角砾岩筒，其中发育气喷角砾岩、岩浆蒸汽角砾岩、构造热液角砾岩等不同类型角砾岩，是揭示银多金属成矿机制的重要对象^[69]。

对比已有研究成果，综合认为破头山蚀变岩帽中多种热液角砾岩的发育指示其深部存在隐伏的岩浆-热液系统，并在岩浆-流体演化过程中发生了流体不混溶、相分离以及去气作用，以上特征是发育铜-钼-金多金属热液成矿体系的潜在条件^[70-72]。

6 结论

大兴安岭中段破头山高岭土矿区内发育以高岭石、明矾石、地开石、石英、叶蜡石为特征的低温高级泥化蚀变矿物组合，属于斑岩-浅成低温热液系统顶部特征的蚀变岩帽，在大兴安岭地区尚属首次识别。除发育低温高级泥化蚀变矿物组合外，矿区蚀变岩石中可观察到少量的闪锌矿、碲铅矿、深红银矿、黄铁矿、褐铁矿等微细粒金属矿物，并识别出4种胶结物、角砾成分可相互区别的热液角砾岩，指示破头山蚀变岩帽深部存在隐伏的岩浆-热液系统，并有可能发生斑岩-浅成低温热液型成矿作用。大兴安岭古生代至中生代大范围的岩浆活动以及湿润肥厚的森林覆盖层为蚀变岩帽的发育和保存提供了充分条件，建议未来的地质研究和勘查工作可更多关注蚀变岩帽，以追踪深部隐伏的岩浆-热液系统以及可能的金属成矿作用。