引言

花牛山礦集區(qū)位于中亞造山成礦域南部花牛山地體，屬于花牛山島弧和敦煌地塊的銜接地帶，是花牛山-金場溝金、銀、鉛、鋅、鉬、鎢等多金屬成礦帶的重要組成部分，區(qū)內(nèi)金礦顯示出良好的找礦前景。該區(qū)礦產(chǎn)勘查工作程度相對較高，但實現(xiàn)找礦突破的難度越來越大。區(qū)內(nèi)金礦床與巖漿熱液活動關(guān)系密切，蝕變相對發(fā)育，且基巖出露好，非常適合開展遙感找礦預(yù)測應(yīng)用。前人在研究區(qū)開展過較多的基礎(chǔ)地質(zhì)工作，認為區(qū)內(nèi)與金礦化關(guān)系密切的蝕變帶均發(fā)育絹云母化。但區(qū)內(nèi)巖漿、變質(zhì)作用強烈，地層巖石中的絹云母化也很發(fā)育，而區(qū)內(nèi)金礦床的蝕變范圍相對較小，這些因素為遙感找礦預(yù)測應(yīng)用增加了難度，機載高光譜數(shù)據(jù)因其高空間分辨率、高信噪比等特點，能夠識別較小范圍的礦化蝕變信息，同時還可區(qū)分不同成分云母信息。因此，機載高光譜數(shù)據(jù)為該區(qū)域的遙感找礦提供了良好的數(shù)據(jù)支持。自20世紀90年代后期以來，機載高光譜儀在礦物信息識別、地質(zhì)找礦應(yīng)用等方面開展了大量的應(yīng)用研究，在識別蝕變礦物、界定劃分蝕變帶、圈定找礦預(yù)測區(qū)及解釋成礦熱液系統(tǒng)等多個方面發(fā)揮了重要作用。21世紀以來，國內(nèi)利用引進的機載高光譜儀在西部重要成礦區(qū)帶開展了大量應(yīng)用研究，在礦物信息提取、蝕變異常信息篩選及區(qū)域找礦預(yù)測等方面取得一系列成果。同時，在20世紀90年代末期，野外便攜式光譜儀已廣泛應(yīng)用于熱液蝕變填圖工作中，用于采集礦區(qū)地表和鉆孔內(nèi)巖礦樣品的 光譜信息。其一方面可以準確識別蝕變礦物；另一方面能探測關(guān)鍵蝕變礦物化學(xué)成分的細微變化，為研究礦床蝕變礦物組合、分析熱液流體、建立礦產(chǎn)勘查模型提供重要依據(jù)。本文結(jié)合航空及地面高光譜遙感技術(shù)的優(yōu)勢，首先利用便攜式光譜儀獲取地表樣品光譜信息，并利用航空高光譜遙感數(shù)據(jù)提取礦區(qū)及周邊的蝕變礦物信息，以剖析花西山金礦床的高光譜蝕變礦物種類及其分布特征；然后結(jié) 合區(qū)內(nèi)金礦床成／控地質(zhì)背景和蝕變信息等成礦要素，構(gòu)建基于高光譜蝕變信息的金礦找礦預(yù)測模型，開展找礦預(yù)測；最后通過野外查證，驗證找礦效果，為該地區(qū)今后的金礦找礦預(yù)測提供技術(shù)支撐。

區(qū)域及礦床地質(zhì)特征

花牛山礦集區(qū)大地構(gòu)造分區(qū)位于中亞造山帶南緣的甘肅北山地區(qū)，為星星峽斷裂以南的花牛山島弧和敦煌地塊的銜接地帶（圖1a）。區(qū)內(nèi)地層隸屬于天山-興蒙地層區(qū)北山地層分區(qū)印尼喀拉 -紅柳園地層小區(qū)，主要地層有震旦系洗腸井群（Zx）和中奧陶統(tǒng)花牛山群（O２ｈｎ）。

圖 １ 甘肅花牛山礦集區(qū)地質(zhì)簡圖

以花西灘-花牛山大斷裂為界，北側(cè)出露震旦系洗腸井群（Zx）第二、三、四巖組，呈東西向帶狀展布，總體上屬于淺變質(zhì)的淺海相泥巖、碳酸鹽巖建造,巖性主要為板巖、角巖、大理巖、石英片巖、千 枚巖等，其第三巖組下巖性段為區(qū)內(nèi)鉛鋅等多金屬的重要含礦層位。南側(cè)以奧陶系中統(tǒng)花牛山群（O２ｈｎ）為主，主要巖性為變質(zhì) 砂巖、角巖、蝕變玄武巖和大理巖等。區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜，褶皺、斷裂均較發(fā)育，主要斷裂為花西 灘-花牛山深大斷裂及其控制的次級斷裂，按展布方向可分為北西、北東向兩組，是重要的導(dǎo)/控礦構(gòu)造；主要褶皺構(gòu)造為近東西向的石人子井-五井河復(fù)式向斜褶皺組合。區(qū)內(nèi)主要巖體為印支期花牛山正長-二長花崗巖體，出露于花西灘-花牛山大斷裂北部，呈不規(guī)則狀近東西向分布，具工業(yè)意義的金、鎢、鉬礦化基本上分布在該巖體外接觸帶或巖枝上。花西山金礦位于花牛山礦集區(qū)中南部花西灘-花牛山深大斷裂的斷裂帶中（圖1b），共圈出金（金 銀）礦體20余條，主要賦存于印支期花牛山巖體花崗斑巖、蝕變花崗斑巖的構(gòu)造裂隙和破碎帶中，屬中低溫?zé)嵋盒徒鸬V（圖2）。

圖 ２ 花西山金礦床地質(zhì)簡圖

礦體形態(tài)為脈狀和透鏡體狀，受控于斷裂構(gòu)造，多傾向北東，個別 傾向南西，傾角近直立，有沿傾向深延品位變富的趨勢，與含金脈體有關(guān)的圍巖蝕變有硅化、黃鐵礦化、絹云母化等。

3 高光譜蝕變特征分析

3.1 地面光譜儀測量結(jié)果及蝕變特征分析

本次研究共實施２條光譜測試剖面，采集樣品21塊。所采樣品均為地表巖石撿塊樣，對礦體、近礦圍巖、遠礦圍巖、外圍正常圍巖進行了控制（取樣位置見圖 ２）。需要說明的是，本次僅對賦存在蝕變花崗斑巖中的金礦化體進行了采樣研究，原因是通過野外對比，發(fā)現(xiàn)蝕變巖型礦體的蝕變相較于石英脈型礦體更為發(fā)育，類型也更加全面。母根據(jù)測試結(jié)果，在樣品中識別出鈉云母、白云 、多硅白云母（下文將以上三種云母統(tǒng)稱為絹云母）、蒙脫石、黃鉀鐵礬、伊利石、石膏、水鋁石、綠簾石、皂石、方解石、鐵鎂綠泥石（ 下文簡稱為綠泥石）、明礬石、針鐵礦、赤鐵礦等蝕變礦物（圖３）。

圖 ３ 主要蝕變礦物光譜示意圖

由圖4可見，在大多數(shù)樣品中均出現(xiàn)2200nｍ附近的AI-OH吸收峰，即典型的絹云母特征吸收。但礦體和圍巖的特征吸收位置略有不同，且呈一定變化趨勢：礦體樣品（hxstc1-5、-7、-8；hxxtc2-2、-3)集中在2206~2215nｍ之間，而圍巖樣品(hxstc1-1、-3、-4、-6、-19、-k；hxstc2-4、-5、-6、-7、-8、-9）集中在2190~2206ｎｍ之間。已有研究表明，絹云母2200ｎｍ處的特征吸收會隨Ａｌ、Ｎａ、Ｋ、Ｓｉ幾種元素的含量變化而移動，向2190ｎｍ移動代表Ｎａ含量增加（即鈉云母），而向2206ｎｍ方向移動則代表Ｋ含量增加（即白云母），若出現(xiàn)在2210~2225ｎｍ之間則代表Ａｌ被Ｓｉ取代，Ｓｉ:Ａｌ大 于３:1（即多硅白云母）。從圍巖到礦體，絹云母特征吸收由2190ｎｍ 逐漸向右漂移，這一變化趨勢即代表鈉云母逐漸被白云母和多硅白云母取代。從蝕變礦物空間分布與組合上可看出，在礦（化）體部位主要發(fā)育白云母、多硅白云母、黃鉀鐵 礬、針鐵礦（褐鐵礦）和赤鐵礦幾種蝕變礦物，且越 靠近礦體蝕變強度越大，表現(xiàn)為在巖礦光譜上礦物特征吸收程度變深。在礦（化）體賦礦圍巖中，蝕變礦物主要為鈉云母、蒙脫石（蒙脫石 ＋ 皂石）、綠簾石、綠泥石、水鋁石和方解石（圖５）。

圖 ４ 樣品光譜與ＵＳＧＳ典型絹云母光譜對比圖

圖 ５ 花西山金礦蝕變礦物分布圖

由礦物組合特征可將花西山金礦蝕變帶分為中心帶和外圍帶兩個蝕變帶。中心帶主要為絹英巖化，分布于礦（化）體部位，是蝕變的中心區(qū)域，代表蝕變礦物組合為絹云母（白云母＋多硅白云母） ＋黃鉀鐵礬＋赤鐵礦＋針鐵礦。中心帶與金礦化關(guān)系密切，是金礦化的重要指示標志。外圍帶分布于礦（化）體外圍，發(fā)育范圍相對中心帶較大，是礦（化） 體與圍巖的過渡區(qū)域，主要蝕變礦物組合為絹云母（鈉云母）＋綠簾石＋綠泥石＋蒙脫石＋水鋁石。

3.2 航空高光譜遙感蝕變特征

高光譜遙感數(shù)據(jù)共提取了褐鐵礦、高嶺石、蛇紋石、角閃石、綠簾石／綠泥石、絹云母、白云石和方解石等礦物信息，并據(jù)此繪制了研究區(qū)礦物分布圖（圖６）。

圖 ６ 花牛山地區(qū)機載高光譜遙感蝕變礦物分布圖

從圖６中可以看出，褐鐵礦信息主要分布在巖脈與地層的接觸帶附近，在花西山金礦附近發(fā)育明顯。同時，區(qū)內(nèi)可見大面積絹云母化和綠泥石／綠簾石化信息，多呈面狀和脈狀分布，其中絹云母化以白云母為主，多硅白云母相對較少。從絹云母的豐度圖上看（圖７），絹云母在花西山礦區(qū)存在明顯富集現(xiàn)象，且呈脈狀發(fā)育，與礦區(qū)已知礦化范圍一致。

圖 ７ 花牛山地區(qū)機載高光譜遙感絹云母豐度圖

4、找礦模型構(gòu)建及找礦應(yīng)用

4.1 找礦模型構(gòu)建

從礦床蝕變分帶模型和航空高光譜遙感礦物信息出發(fā)，綜合區(qū)域內(nèi)金礦床的成／控礦條件和找礦規(guī)律進行分析，本文建立了花西山式金礦高光譜找礦預(yù)測模型：（１）位于中酸性巖體內(nèi)部和巖體與地層接觸帶處，且蝕變礦物也主要發(fā)育在上述部位；（２）存在有利成礦的裂隙、斷裂等構(gòu)造環(huán)境，即位于區(qū)內(nèi)深大斷裂的構(gòu)造破碎帶以及次級小斷裂中；（３）具有絹云母（外圍鈉云母，中心白云母、多硅白云母）＋褐鐵礦的特征蝕變礦物組合，蝕變礦物有富集中心，且呈脈狀產(chǎn)出，表現(xiàn)出斷裂控制特點。

4.2 找礦預(yù)測區(qū)圈定與野外查證

根據(jù)構(gòu)建的找礦預(yù)測模型，本次在研究區(qū)西南部圈定了１處金礦預(yù)測區(qū)（圖８）。從遙感影像上可以看出，在花崗巖斷裂帶中可見脈狀分布的褐鐵礦＋絹云母（白云母、多硅白云母）礦物組合，鈉云母分布在周圍，綠簾石／綠泥石呈串珠狀零星分布于帶上。經(jīng)野外實地查證發(fā)現(xiàn)１處礦化線索，該地地表沿斷裂走向斷續(xù)出露一條硅化帶，呈北東向展布，地表可控制的長度100余米，寬約３～５ ｍ（圖９ａ），多發(fā)育褐鐵礦化、絹云母化（圖９ｂ）。沿硅化帶走向進行連續(xù)取樣化學(xué)分析，測得５塊樣品中Ａｕ的含量為（0.48~1.04）x10-6(表1）。

圖 ８ 高光譜遙感找礦預(yù)測區(qū)分布圖

圖 ９ 預(yù)測區(qū)野外查證圖

表 １ 預(yù)測區(qū)樣品化學(xué)分析測試結(jié)果

結(jié)論

本文采用地面樣品光譜測量分析技術(shù)對花牛山礦集區(qū)內(nèi)花西山金礦進行了精細的蝕變礦物綜合研究，并利用機載高光譜遙感數(shù)據(jù)對研究區(qū)進行了礦物信息提取，綜合獲得如下認識：（1）花西山金礦體及圍巖發(fā)育的蝕變類型主要有絹云母化、褐鐵礦化、綠簾石／綠泥石化等。其中鈉云母和綠簾石／綠泥石是賦礦圍巖的主要蝕變礦物類型，而褐鐵礦和白云母／多硅白云母與金礦化關(guān)系更為密切，可作為圈定礦化或蝕變中心的指示信息。（２）基于地面典型金礦床蝕變礦物研究，結(jié)合航空高光譜遙感蝕變礦物信息，建立了有針對性的高光譜遙感找礦預(yù)測模型。依據(jù)該模型圈定了一個金礦預(yù)測區(qū)，野外驗證發(fā)現(xiàn)有金異常，該找礦預(yù)測模型可為該區(qū)域后續(xù)更大范圍的找礦應(yīng)用提供參考。

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審核編輯黃宇