近紅外分析提取蝕變信息及其找礦實(shí)踐
——以甘肅崗岔金礦為例

彭自棟, 申俊峰, 曹衛(wèi)東, 劉海明, 李金春, 張兆宇

(1. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院,北京 100083；2. 惠天然礦業(yè)有限公司, 甘肅 蘭州 730000)

近紅外分析提取蝕變信息及其找礦實(shí)踐
——以甘肅崗岔金礦為例

彭自棟1, 申俊峰1, 曹衛(wèi)東2, 劉海明1, 李金春2, 張兆宇1

(1. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院,北京 100083；2. 惠天然礦業(yè)有限公司, 甘肅 蘭州 730000)

甘肅崗岔金礦位于秦嶺造山帶西段北側(cè)之夏河—禮縣成礦帶西段，屬構(gòu)造破碎蝕變巖型金礦床，目前探明儲(chǔ)量已達(dá)中型。采用近紅外礦物分析技術(shù)對(duì)礦區(qū)蝕變特征的研究結(jié)果表明，從遠(yuǎn)礦到近礦(礦體)存在3個(gè)明顯特征：①遠(yuǎn)礦蝕變礦物組合主要為高嶺石+地開(kāi)石+蒙脫石±伊利石，近礦蝕變礦物組合主要為白云母+伊利石±次生石英；②1 400 nm結(jié)晶水特征吸收峰、1 910 nm吸附水特征吸收峰和2 200 nm Al-OH特征吸收峰均表現(xiàn)出由遠(yuǎn)礦至近礦峰型變淺的趨勢(shì)；③普遍存在的蝕變礦物伊利石，在近礦位置其結(jié)晶度高，遠(yuǎn)礦位置結(jié)晶度低。上述分帶特征對(duì)于進(jìn)一步找礦具有重要的指導(dǎo)意義。

近紅外礦物分析; 礦物吸收光譜形態(tài); 特征峰; 伊利石結(jié)晶度; 崗岔; 甘肅

近紅外光是指波長(zhǎng)位于780～2 526 nm之間的電磁輻射波，它是人類(lèi)在吸收光譜中發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)非可見(jiàn)光區(qū)。當(dāng)紅外光照射礦物時(shí)，由于礦物晶格中化學(xué)鍵的彎曲和伸縮表現(xiàn)為對(duì)某些頻段紅外光的吸收，產(chǎn)生光譜的特征吸收峰。根據(jù)這一特性，可以識(shí)別礦物及其結(jié)晶度，因而在地質(zhì)找礦特別是提取蝕變信息方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

利用上述原理開(kāi)發(fā)的近紅外礦物分析儀，可以區(qū)分層狀硅酸鹽礦物(如各種粘土礦物)、含羥基的硅酸鹽礦物(綠簾石、閃石等)、硫酸鹽礦物(明礬石、黃鐵鉀礬、石膏等)以及碳酸鹽礦物(方解石、白云石等)。此外，礦物的結(jié)晶度不同，其近紅外光譜的吸收峰特征也不相同。基于紅外光譜特征差異提取蝕變信息對(duì)于尋找內(nèi)生金屬礦床具有實(shí)際意義。

20世紀(jì)90年代以來(lái)，一些礦業(yè)較發(fā)達(dá)國(guó)家如澳大利亞、美國(guó)、加拿大、南非、智利和歐洲等的許多礦業(yè)公司已將近紅外分析儀作為一種常規(guī)勘查工具而廣泛使用[1，2]。連長(zhǎng)云等2005年首次將其用于新疆土屋斑巖銅礦床和云南普朗斑巖銅礦床的蝕變礦物研究，建立了PIMA找礦模型，用于指導(dǎo)找礦，取得了良好的找礦效果。

筆者注意到：近年來(lái)國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)于近紅外礦物分析技術(shù)的應(yīng)用研究大都集中于蝕變礦物的識(shí)別、蝕變礦物相對(duì)含量的確定以及蝕變帶的劃分上，對(duì)于同種巖性不同蝕變程度的樣品以及不同巖性同一類(lèi)型蝕變的樣品的近紅外吸收光譜之間差異性的研究往往關(guān)注甚少，這些差異性的研究對(duì)于找礦同樣具有重要的意義。本文即是以甘肅合作市崗岔金礦為例，采用南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所研制的便攜式近紅外礦物分析儀(BJKF-1)，在識(shí)別蝕變礦物及其組合分析的基礎(chǔ)上，對(duì)比了遠(yuǎn)礦和近礦條件下近紅外光譜峰型特征的差異以及伊利石結(jié)晶度的差異，進(jìn)一步挖掘了蝕變信息，為礦區(qū)找礦提供重要依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)

崗岔金礦位于秦嶺造山帶碌曲—成縣逆沖推覆構(gòu)造帶西側(cè)北緣，屬于夏河—禮縣成礦帶西段(圖1a)，該區(qū)內(nèi)礦床種類(lèi)多、類(lèi)型復(fù)雜，已發(fā)現(xiàn)礦床(點(diǎn))100余處，以Cu、Au、Hg、Sb為主。其中較大的有早子溝金礦、寨上金礦、禮縣金礦、德烏魯銅金礦床、阿姨山銅鎢礦床、完尕灘銅礦床、西溝河汞礦床、年木耳銅砷礦床、崗以銅礦床、老豆金礦床等。這些礦床大都受控于NW—NWW向深大斷裂，同時(shí)與印支期-燕山期巖漿活動(dòng)關(guān)系密切[3-5]。

圖1 西秦嶺金礦分布略圖及區(qū)域地質(zhì)(據(jù)文獻(xiàn)[5-8]修改)Fig.1 Sketch map of the gold deposits in West Qinling region and regional geologic map (modified from reference [5-8])1. 新近系甘肅群；2.三疊系隆務(wù)河組；3. 二疊系大關(guān)山組；4. 石炭系巴都組；5. 印支期花崗巖類(lèi)；6. 工作區(qū)；7. 臨夏—天水逆沖推覆構(gòu)造帶；8. 夏河—禮縣逆沖推覆構(gòu)造帶；9. 碌曲—成縣逆沖推覆構(gòu)造帶；10. 迭部—武都逆沖推覆構(gòu)造帶；11. 郎木寺—南坪逆沖推覆構(gòu)造帶；12. 構(gòu)造線；13. 行政區(qū)劃；14. 金礦點(diǎn)

1.1 地層

區(qū)域上出露地層有石炭系巴都組(C1bd)、二疊系大關(guān)山組(P1dg)、三疊系隆務(wù)河組(T1l)，以及新近系甘肅群(NG)等(圖1b)。其中，石炭系巴都組(C1bd)巖性主要為雜色石英砂巖、長(zhǎng)石石英砂巖夾粉砂巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖及灰?guī)r，偶夾安山質(zhì)角礫熔巖；二疊系大關(guān)山組(P1dg)巖性主要為淺灰—黑灰色灰?guī)r、砂巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖、凝灰質(zhì)砂巖、砂板巖、炭質(zhì)板巖；三疊系隆務(wù)河組(T1l)巖性主要為安山巖、含角礫安山巖、集塊巖、凝灰?guī)r、角礫凝灰?guī)r；新近紀(jì)甘肅群(NG)，其巖性為灰綠色—磚紅色泥巖(局部含石膏)，底部為礫巖。

1.2 構(gòu)造

西秦嶺是經(jīng)歷了長(zhǎng)期多旋回、不同構(gòu)造體系演化的復(fù)合型大陸碰撞造山帶。其主體為西秦嶺南帶，突出以中上部構(gòu)造層次為特征[6]。區(qū)域構(gòu)造線以北西向?yàn)橹鳎?guī)模較大的由西秦嶺南帶南北邊緣斷裂：武山—天水?dāng)嗔?F1)、瑪曲南坪-略陽(yáng)斷裂(F2)和發(fā)育在這兩條邊緣斷裂之間的夏河(合作)—岷縣—兩當(dāng)斷裂、舟曲—成縣—徽縣斷裂和郎木寺—武都斷裂，將西秦嶺從北到南劃分為冶力關(guān)—禮縣(北亞帶)、碌曲—成縣(中亞帶)、迭部—武都(南亞帶)、郎木寺—南坪4個(gè)逆沖推覆構(gòu)造帶(Ⅱ級(jí)構(gòu)造單元))。上述斷裂一般北傾，是逆沖推覆構(gòu)造帶主推覆面，斷裂之間平行發(fā)育派生的次級(jí)走向斷裂，并密集于南北兩個(gè)亞帶，橫斷層發(fā)育相對(duì)較少(圖1a)。在上述大地構(gòu)造背景下，通過(guò)多期次構(gòu)造、巖漿和熱液成礦作用的演化，由斷裂帶圍限的構(gòu)造單元中極有可能形成內(nèi)生金屬礦床系列[7]。

1.3 巖漿巖

巖漿巖在區(qū)域上與斷裂構(gòu)造共同形成顯著的構(gòu)造—巖漿巖帶。主要有美武巖體、德烏魯巖體、卡兒寨巖體、阿米山巖體、吉利巖體等(圖1b)。主要巖性為花崗斑巖、花崗閃長(zhǎng)巖、黑云母斑狀二長(zhǎng)花崗巖、花崗巖、石英閃長(zhǎng)巖等中酸性侵入巖，研究表明[8]其年代主要為168～245 Ma，侵入時(shí)代以燕山期為主，與本區(qū)的金成礦時(shí)空關(guān)系密切，大部分金礦產(chǎn)出于花崗巖體的附近。

2 礦區(qū)地質(zhì)

礦區(qū)出露地層以三疊系隆務(wù)河組(T1l)為主，其巖性主要為安山巖、安山質(zhì)火山角礫巖、集塊巖、凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)礫巖，局部出露二疊系大關(guān)山組(P1dg)地層，其巖性為凝灰質(zhì)砂巖、粉砂巖、砂板巖、炭質(zhì)板巖。礦區(qū)西南部出露的侵入巖主要為印支晚期花崗閃長(zhǎng)巖和石英閃長(zhǎng)巖(圖2)。

礦區(qū)巖層總體上為一北西西向傾斜的單斜構(gòu)造，局部地層受褶皺影響傾向北東。礦區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，且金礦脈產(chǎn)出明顯受控于斷裂構(gòu)造(圖2)。其中斷層F1、F2、F3、F4、F5、F7、F9走向大致呈北西向，斷層F6、F8大致呈北東向展布。

礦體賦存于印支晚期花崗閃長(zhǎng)巖和石英閃長(zhǎng)巖體外接觸帶，三疊紀(jì)隆務(wù)河組火山碎屑巖及其下伏二疊紀(jì)大關(guān)山組凝灰質(zhì)砂巖、砂板巖中，呈脈狀、網(wǎng)脈狀產(chǎn)于構(gòu)造破碎帶內(nèi)。礦體傾角均較陡，一般都大于50°。區(qū)內(nèi)礦脈自西向東依次為Au-1號(hào)脈、Au-2號(hào)脈、Au-3號(hào)脈、Au-4號(hào)脈、Au-5號(hào)脈(圖2)，礦體沿走向膨縮變化、尖滅再現(xiàn)現(xiàn)象明顯，目前已獲探明儲(chǔ)量近中型。

礦石結(jié)構(gòu)主要有自形—半自形晶結(jié)構(gòu)、它形晶粒狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、假象結(jié)構(gòu)等、次為交代殘余結(jié)構(gòu)、乳濁狀結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)、反應(yīng)邊結(jié)構(gòu)等。

Au-3號(hào)金礦脈是礦區(qū)最大的礦脈，礦脈呈近南北或北北西走向展布，傾向西或南西西，傾角為50°～70°，地面走向延伸超過(guò)1 km，厚度0.83～8.04 m，平均厚度約2.91 m，厚度變化系數(shù)為242.23%，礦石Au 和Ag的平均品位分別為2.99×10-6和 8.64×10-6。

Au-3號(hào)金礦脈礦石物質(zhì)組成較復(fù)雜，金屬礦物中氧化物主要有赤鐵礦、褐鐵礦；硫化物以黃鐵礦為主，毒砂次之，偶見(jiàn)方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦等；脈石礦物有石英、方解石、斜長(zhǎng)石、及少量黑云母、綠簾石和綠泥石等。礦石結(jié)構(gòu)多為自形—半自形晶粒結(jié)構(gòu)，它形晶粒狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、假象結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、固溶體分離結(jié)構(gòu)、壓碎結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造主要為浸染狀、細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀。

礦區(qū)未開(kāi)展過(guò)系統(tǒng)的蝕變研究，經(jīng)野外觀察對(duì)礦區(qū)的蝕變發(fā)育情況認(rèn)識(shí)如下：地表普遍發(fā)育褐鐵礦化，局部可見(jiàn)粘土化；鉆孔巖心樣品近地表段以褐鐵礦化為主，局部發(fā)育黃鐵礦化，深部(-200 m以下)無(wú)礦段蝕變以弱褐鐵礦化、弱黃鐵礦化、碳酸鹽化、粘土化為主，含礦段蝕變主要為絹英巖化、黃鐵礦化，局部硅化。

圖2 崗岔礦區(qū)地質(zhì)圖Fig.2 Geological map of Gangcha gold deposit1. 第四系沖洪積層(Qh)；2. 二疊系大關(guān)山組(P1dg)；3. 三疊系隆務(wù)河組(T1l)；4. 印支晚期巖體；5. 金礦脈及編；6. 實(shí)測(cè)斷層；7. 勘探線及鉆孔

3 工作方法

采用近紅外礦物分析技術(shù)開(kāi)展礦床蝕變研究主要包括3個(gè)步驟：(1)野外樣品采集，(2)樣品處理及測(cè)試，(3)測(cè)試結(jié)果解譯。其中測(cè)試結(jié)果解譯是整個(gè)過(guò)程中最為重要的部分。

3.1 樣品采集

測(cè)試樣品均采自鉆孔巖心，采樣間距為非礦化(或無(wú)明顯蝕變)段采樣間隔2～5 m，礦化(或蝕變較強(qiáng))段采樣間隔1～2 m，樣品大小約4 cm×4 cm×4cm。取樣鉆孔包括ZK07-4、ZK07-6、ZK27-1共3個(gè)鉆孔(鉆孔位置見(jiàn)圖2)，共采集樣品460件。

3.2 樣品處理及測(cè)試

樣品測(cè)試采用南京中地儀器公司研制的BJKF-1 型便攜式近紅外礦物分析儀。儀器光譜波長(zhǎng)范圍為1 300～2 500 nm，分辨率小于8 nm，光譜采樣間隔2 nm，信噪比大于60 dB，單個(gè)樣品掃描時(shí)間小于1 min，工作環(huán)境溫度-20～50 ℃，隨機(jī)帶有標(biāo)準(zhǔn)礦物數(shù)據(jù)庫(kù)[9，10]。

樣品測(cè)試前需先清洗浮層并干燥，然后選擇樣品新鮮面進(jìn)行掃描測(cè)試?？紤]到地質(zhì)過(guò)程的復(fù)雜性及樣品內(nèi)部礦物成分分布的不均勻性，每塊樣品至少選擇3個(gè)不同方向的新鮮面進(jìn)行測(cè)量。此外，由于不同樣品的吸收率存在差異，需酌情調(diào)整掃描速度，對(duì)吸收較差樣品降低其掃描速度。

3.3 數(shù)據(jù)處理與解譯

本次測(cè)試共獲得近1 400條光譜曲線，曲線解譯采用隨機(jī)攜帶的礦物光譜分析專(zhuān)家系統(tǒng)MSA(Mineral Spectral Analyses)軟件進(jìn)行解譜，參照軟件自帶的標(biāo)準(zhǔn)礦物近紅外光譜曲線，同時(shí)參考之前在該礦區(qū)工作獲得的區(qū)內(nèi)各類(lèi)巖(礦)石的近紅外光譜曲線進(jìn)行蝕變礦物組合的判別、選取，進(jìn)行自動(dòng)和人工反復(fù)對(duì)比，最終選取相對(duì)實(shí)際測(cè)試曲線擬合度最高的礦物組合，并根據(jù)曲線特征提取礦物特征識(shí)別信息(特征峰、峰強(qiáng)比、峰位移等)。

4 結(jié)果與解釋

4.1 蝕變礦物種類(lèi)及組合變化規(guī)律

對(duì)礦區(qū)460件樣品近1 400條光譜曲線分析表明：區(qū)內(nèi)識(shí)別出的主要蝕變礦物(相對(duì)含量大于5%)有白云母、伊利石、地開(kāi)石、高嶺石；次要礦物(小于5%)有蒙脫石、方解石、白云石；僅個(gè)別樣品檢測(cè)出石膏、綠泥石、綠簾石等礦物(圖3)。

結(jié)合近紅外礦物分析結(jié)果及野外觀察和室內(nèi)鏡下觀察表明，鉆孔巖心蝕變礦物組合變化呈現(xiàn)出以下特征：從遠(yuǎn)礦至近礦，蝕變礦物組合由高嶺石+地開(kāi)石±蒙脫石±伊利石，逐漸轉(zhuǎn)化為白云母+伊利石±次生石英。后者屬典型的絹英巖化蝕變礦物組合，這一結(jié)果與目前對(duì)同類(lèi)型其他地區(qū)的蝕變巖型金礦認(rèn)識(shí)相符合，即礦體大多數(shù)位于絹英巖化帶內(nèi)[11]。

4.2 光譜曲線變化特征

前人[12]研究表明，同一類(lèi)型的蝕變巖其近紅外吸收光譜波形具有一定的相似性，特征吸收波段一致，但其特征吸收強(qiáng)度并不相同，而是隨著蝕變程度的不同而發(fā)生變化。

圖4 ZK27-1鉆孔柱狀圖及樣品特征光譜曲線Fig.4 Histogram of the drill hole ZK27-1 and the spectrum of samples

本次對(duì)崗岔金礦區(qū)460件樣品光譜曲線分析結(jié)果表明：同種巖性下，在同一蝕變帶內(nèi)(近礦絹英巖化帶，其蝕變礦物組合為白云母+伊利石±次生石英)，距蝕變中心(或礦體)不同距離的樣品其近紅外吸收光譜存在明顯的差異，具體表現(xiàn)為：蝕變較弱處或稍遠(yuǎn)離礦體段樣品其1 400 nm處結(jié)晶水吸收峰、1 910 nm處吸附水吸收峰、2 200 nm處Al-OH特征吸收峰深度明顯較深，且峰形較為尖銳；蝕變較強(qiáng)處或靠近礦體的地方1 400 nm處結(jié)晶水吸收峰、1 910 nm處吸附水吸收峰、2 200 nm處Al-OH特征吸收峰深度明顯較淺，且峰形較為平緩(圖4—圖6)。此外，蝕變較強(qiáng)處或距礦體較近的樣品，其近紅外光譜吸收曲線主吸收峰(1 400 nm處結(jié)晶水吸收峰、1 910 nm處吸附水吸收峰、2 200 nm處Al-OH吸收峰)之間呈鋸齒狀，表明有很多弱吸收峰的存在，這與遠(yuǎn)離蝕變中心樣品光譜有顯著差異，后者光譜整體較為平滑，在1 400 nm、1 910 nm、2 200 nm特征吸收峰之間未見(jiàn)有鋸齒狀吸收峰(圖4—圖6)。

對(duì)于上述現(xiàn)象的成因，筆者認(rèn)為可能是不同空間熱流體溫度差異導(dǎo)致熱液蝕變差異所致。即，含礦地段熱流體較為活躍或更接近熱液流體的中心相，該處發(fā)生高溫蝕變且多形成高溫蝕變礦物組合，同時(shí)溫降也相對(duì)較慢，礦物具有充分的時(shí)間進(jìn)行結(jié)晶，所以蝕變礦物結(jié)晶度高，晶格缺陷相對(duì)較少。當(dāng)這類(lèi)蝕變礦物接受紅外光照射時(shí)，表現(xiàn)為吸收弱，因此其光譜曲線1 400 nm處結(jié)晶水吸收峰及2 200 nm處Al-OH特征吸收峰相對(duì)較淺。另外，遠(yuǎn)礦段與近礦段樣品1 910 nm處吸附水吸收峰的差異可能是由樣品吸附水含量差異所致，即近礦段蝕變反應(yīng)溫度較高，吸附水更易失去，因此礦體段樣品吸附水吸收峰變淺甚至消失。非常值得注意的是，礦體段樣品的光譜主吸收峰之間的曲線大多呈鋸齒狀，推測(cè)可能是由于熱液中心相蝕變反應(yīng)更為復(fù)雜，可能會(huì)產(chǎn)生更多種能夠吸收近紅外光的官能團(tuán)，因此礦體段樣品主吸收峰之間會(huì)出現(xiàn)更多小的鋸齒狀的吸收峰。

圖5 ZK07-4鉆孔柱狀圖及部分樣品光譜圖Fig.5 Histogram map of drill hole ZK07-4 and the spectrum of samples

在上述分析的基礎(chǔ)上，為了更直觀反映鉆孔中距礦體(或蝕變中心區(qū)域)不同距離樣品1 400 nm處結(jié)晶水特征吸收峰、2 200 nm處Al-OH特征吸收峰的差異，以鉆孔ZK07-4部分樣品為例，對(duì)其光譜特征峰進(jìn)行了量化計(jì)算比較，具體做法見(jiàn)圖7。

表1 ZK07-4鉆孔部分樣品吸收峰深度值對(duì)比

圖6 ZK07-6鉆孔柱狀圖及樣品特征光譜曲線Fig.6 Histogram of the drill hole ZK07-6 and the spectrum of samples

圖7中H36號(hào)樣品為遠(yuǎn)礦樣品，H50、H64號(hào)樣品均為近礦樣品，H58號(hào)樣品為礦體樣品，假定樣品1 400 nm處吸收峰深度和2 200 nm處吸收峰深度分別以DA和DB表示。將H36號(hào)、H50號(hào)、H64號(hào)3個(gè)樣品的1 400 nm處吸收峰深度值、2 200 nm處吸收峰深度值分別和H58號(hào)樣品對(duì)應(yīng)的吸收峰深度值相除，其具體結(jié)果詳見(jiàn)表1。

圖7 ZK07-4鉆孔部分樣品光譜對(duì)比圖Fig.7 Spectrum comparison diagram of samples from drill hole ZK07-4

結(jié)合圖7、表1可見(jiàn)，遠(yuǎn)礦段及近礦段樣品1 400 nm、2 200 nm處吸收峰深度均大于礦體段相應(yīng)吸收峰深度，且離礦體越遠(yuǎn)樣品1 400 nm、2 200 nm處吸收峰深度越大，這些數(shù)據(jù)很好地印證了根據(jù)光譜曲線所總結(jié)的規(guī)律，即礦體段樣品1 400 nm處結(jié)晶水吸收峰、2 200 nm處Al-OH特征吸收峰均較淺，對(duì)近紅外光吸收較弱。

4.3 伊利石結(jié)晶度變化分析

伊利石作為在中、低溫(100～300 ℃)熱液蝕變環(huán)境、埋藏成巖及低級(jí)變質(zhì)作用中普遍存在的粘土礦物，其形成是一個(gè)由反應(yīng)動(dòng)力學(xué)控制的水/巖反應(yīng)過(guò)程，其生成受溫度、時(shí)間、流體性質(zhì)等因素制約。而且熱液環(huán)境中形成的伊利石只要不經(jīng)受后期變質(zhì)作用，即使在表生條件下也與其他粘土礦物(如綠泥石、伊/蒙混層礦物、高嶺石等)易發(fā)生風(fēng)化的性質(zhì)不同，表現(xiàn)十分穩(wěn)定[13]。因此伊利石完全可以用于熱液礦床的研究[14]。

此外，多數(shù)學(xué)者[15-17]認(rèn)為，在熱液蝕變條件下，靠近熱源中心形成的伊利石，其XRD結(jié)晶度(簡(jiǎn)稱(chēng)XRD-IC)較高；遠(yuǎn)離熱源中心，其XRD結(jié)晶度較低。Pontual等[18]研究認(rèn)為，短波紅外儀也可以測(cè)試并計(jì)算伊利石結(jié)晶度(short wavelength infrared illite crystallinity，簡(jiǎn)稱(chēng)SWIR-IC)，即伊利石的SWIR-IC值等于其2 200 nm處短波紅外吸收峰深度除以其1 900 nm處短波紅外吸收峰深度(圖8)；而且計(jì)算表明[19-21]，溫度越高，伊利石結(jié)晶度越高，其SWIR-IC值越大。顯然，伊利石短波紅外結(jié)晶度變化對(duì)于熱液蝕變礦床的研究具有重要意義?？紤]到不同巖性樣品對(duì)近紅外光的吸收有差異，為避免這一因素的干擾，以2 m為間距，均勻選取礦區(qū)ZK07-4鉆孔、ZK27-1鉆孔同一巖性類(lèi)型(ZK07-4鉆孔樣品均為凝灰?guī)r，ZK27-1鉆孔樣品均為凝灰質(zhì)砂巖)且均有金品位化驗(yàn)數(shù)據(jù)的82件樣品，進(jìn)行短波紅外掃描，光譜去背景處理后，提取各樣品伊利石單礦物吸收光譜分析表明：礦體段伊利石2 200 nm處Al-OH特征吸收峰較深，1 900 nm處吸附水特征吸收峰較淺；而遠(yuǎn)礦段樣品的2 200 nm處Al-OH特征吸收峰與1 900 nm吸附水特征吸收峰深度則差異不大。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行短波紅外結(jié)晶度(即SWIR-IC)計(jì)算，各樣品SWIR-IC計(jì)算結(jié)果及樣品對(duì)應(yīng)的金品位變化情況見(jiàn)表2、表3及圖9、圖10(圖中H1、H3、H5等為樣品金品位化驗(yàn)編號(hào))。

圖8 伊利石短波紅外結(jié)晶度計(jì)算圖(據(jù)文獻(xiàn)[21],有修改)Fig.8 Calculation diagram of illite’s short wave infrared crystallinity(modified from reference [21])

結(jié)合圖9、圖10中折線分析可知，兩個(gè)鉆孔樣品金品位變化與伊利石短波紅外結(jié)晶度變化有以下規(guī)律：金品位高的樣品其短波紅外結(jié)晶度也相對(duì)較高，反之金品位較低(或無(wú)品位)的樣品其伊利石短波紅外結(jié)晶度也相對(duì)較低。分別對(duì)ZK07-4鉆孔、ZK27-1鉆孔金品位變化曲線和伊利石結(jié)晶度變化曲線進(jìn)行趨勢(shì)擬合(圖9、圖10中虛線)，可看出兩者在趨勢(shì)上具有很高的一致性。這表明在崗岔礦區(qū)，伊利石結(jié)晶度的變化對(duì)于金的找礦勘探具有很好的指示意義。

表2 ZK07-4鉆孔樣品伊利石SWIR-IC計(jì)算表

注：部分樣品3個(gè)方向新鮮面獲得的伊利石結(jié)晶度不同，采用算術(shù)平均值。

表3 ZK27-1鉆孔樣品伊利石SWIR-IC計(jì)算

續(xù)表3

注：部分樣品3個(gè)方向新鮮面獲得的伊利石結(jié)晶度不同，采用算術(shù)平均值。

圖9 ZK07-4鉆孔部分樣品短波紅外結(jié)晶度及金品位折線圖Fig.9 The SWIR-IC and gold grade line chart of samples from drill hole ZK07-4

圖10 ZK27-1鉆孔部分樣品短波紅外結(jié)晶度及金品位折線圖Fig.10 The SWIR-IC and gold grade line chart of samples from drill hole ZK27-1

綜上，在對(duì)礦區(qū)進(jìn)行野外調(diào)查及對(duì)礦區(qū)樣品進(jìn)行室內(nèi)鏡下分析、近紅外分析并提取蝕變信息的基礎(chǔ)上，筆者總結(jié)出以下規(guī)律：首先，從遠(yuǎn)礦到礦體蝕變礦物組合上有明顯變化；其次，近礦蝕變帶絹英巖化帶內(nèi)隨著距礦化中心(礦體)距離的變化，巖(礦)石光譜曲線也有著顯著的差異；此外，伊利石作為在整個(gè)近礦蝕變帶內(nèi)普遍存在的一種礦物，隨著距礦化中心距離的差異，它的短波紅外結(jié)晶度也呈現(xiàn)出近礦及礦體段大，遠(yuǎn)離礦體段變小的規(guī)律性變化。

5 結(jié)論與建議

由于蝕變礦物近紅外光譜的復(fù)雜性和變異性及地質(zhì)過(guò)程的復(fù)雜性，對(duì)蝕變礦物近紅外光譜的分析一定要建立在對(duì)工作區(qū)地質(zhì)情況詳盡了解的基礎(chǔ)上，這樣才能得到更為可靠的分析結(jié)果。此次采用近紅外礦物分析技術(shù)在崗岔礦區(qū)的工作共有以下幾點(diǎn)收獲：

(1)在熱液蝕變礦床區(qū)域，采用近紅外礦物分析技術(shù)進(jìn)行蝕變礦物分類(lèi)及分帶性研究是一種快速有效的手段。結(jié)合野外觀察及對(duì)礦區(qū)樣品顯微鏡下觀察、近紅外分析，表明礦體主要位于絹英巖化帶內(nèi)，其礦物組合為：白云母+伊利石±次生石英。礦體外圍蝕變礦物組合變?yōu)椋焊邘X石+地開(kāi)石+蒙脫石±伊利石。

(2)對(duì)于礦區(qū)同一巖性(凝灰?guī)r或凝灰質(zhì)砂巖)、同種蝕變類(lèi)型(絹英巖化)的樣品分析表明：蝕變中心相樣品近紅外吸收光譜與蝕變邊緣相樣品近紅外吸收光譜有明顯差異，表現(xiàn)為蝕變中心相樣品1 400 nm附近結(jié)晶水吸收峰及2 200 nm附近Al-OH吸收峰較邊緣相樣品淺，且中心相樣品近紅外吸收光譜的主吸收峰之間有很多鋸齒狀的小吸收峰，這可能與蝕變中心相反應(yīng)更為復(fù)雜，生成了更多能夠吸收近紅外光的礦物相關(guān)。由于目前認(rèn)識(shí)程度有限，具體有哪些礦物還有待進(jìn)一步研究。

(3)作為在礦區(qū)普遍存在的一種熱液蝕變礦物伊利石，其結(jié)晶度變化與金品位變化有很好的相關(guān)性，即伊利石結(jié)晶度較高區(qū)域，對(duì)應(yīng)金品位也較高，反之亦然。

(4)結(jié)合本次工作分析及前人的研究，筆者認(rèn)為：不同礦區(qū)(產(chǎn)地)的同種蝕變礦物或同一巖性的同種類(lèi)型蝕變的巖(礦)石，其近紅外吸收光譜均存在一定的差異，因此可在對(duì)工作區(qū)典型樣品蝕變光譜分析的基礎(chǔ)上，建立針對(duì)該工作區(qū)的蝕變礦物(巖石)標(biāo)準(zhǔn)光譜庫(kù)，這對(duì)礦區(qū)進(jìn)一步找礦工作具有重要意義。

致謝：感謝甘肅惠天然礦業(yè)公司在野外工作過(guò)程中給予的熱心幫助，感謝師弟李杰、王書(shū)豪、王冬麗、杜佰松、徐立為在野外采樣工作中及樣品測(cè)試工作中給予的幫助。

[1] 章革,連長(zhǎng)云,元春華.PIMA在云南普朗斑巖銅礦礦物識(shí)別中的應(yīng)用[J].地學(xué)前緣,2004,12(4):460.

[2] 連長(zhǎng)云,章革,元春華,等.短波紅外光譜礦物測(cè)量技術(shù)在熱液蝕變礦物填圖中的應(yīng)用——以土屋斑巖銅礦床為例[J].中國(guó)地質(zhì),2005,32(3):483-495.

[3] 周會(huì)武,王偉,張發(fā)榮.甘肅夏河—合作地區(qū)近礦特征及找礦思路[J].甘肅地質(zhì)學(xué)報(bào),2003,12(1):63-69.

[4] 周俊烈,隨風(fēng)春,張世新.甘肅省合作市德烏魯巖體及外圍金多金屬成礦區(qū)成礦地質(zhì)特征[J]. 地質(zhì)與勘探,2010,45(5):779-786.

[5] 王峰.甘肅老豆村金礦成礦地質(zhì)條件及形成機(jī)理淺析[J].甘肅冶金,2004,26(2):16-23.

[6] 張國(guó)偉,張宗清,董云鵬.秦嶺造山帶主要構(gòu)造巖石地層單元的構(gòu)造性質(zhì)及其大地構(gòu)造意義[J].巖石學(xué)報(bào),1995,11(2):101-114.

[7] 王靖華,張復(fù)新,于在平,等.秦嶺金屬礦床成礦系列與大陸造山帶構(gòu)造動(dòng)力學(xué)背景[J].中國(guó)地質(zhì),2002,29(2):192-196.

[8] 駱必繼,張宏飛,肖尊奇.西秦嶺印支早期美武巖體的巖石成因及其構(gòu)造意義[J].地學(xué)前緣,2012, 19(3):201-211.

[9] 修連存,修鐵軍,陸帥,等.便攜式礦物分析儀研制[M]//陸婉珍,當(dāng)代中國(guó)近紅外光譜技術(shù)——全國(guó)第一屆近紅外光譜學(xué)術(shù)會(huì)議論文集.北京:中國(guó)石化出版社, 2006：193-202.

[10] 修連存,鄭志忠,俞正奎,等.近紅外光譜分析技術(shù)在蝕變礦物鑒定中的應(yīng)用[J].地質(zhì)學(xué)報(bào),2007,81(1):1584-1590.

[11] 趙利清,鄧軍,原海濤,等.臺(tái)上金礦床蝕變帶短波紅外光譜研究[J].地質(zhì)與勘探,2008,44(5):58-63.

[12] 相愛(ài)芹.短波紅外技術(shù)在礦物填圖與遙感巖性識(shí)別中的應(yīng)用研究[D].長(zhǎng)沙:中南大學(xué),2007.

[13] Pollastro R M.Considerations and applications of the illite/smectite geothermometer in hydrocarbonbearing rocks of Miocene to Mississippian age[J]. Clays and Clay Minerals, 1993, 41(1):119-113.

[14] 章金東,朱金初,季峻峰,等.成礦流體對(duì)德興斑巖銅礦床中伊利石結(jié)晶度的控制作用[J].礦物巖石,1999,19(4):5-9.

[15] Duba D， Williams Jones A E.The application of illite crystallinity, organic matter reflectance, and isotopic techniques to mineral exploration: A case study in southwestern Gaspe, Québec [J].Economic Geology, 1983, 78:1350-1363.

[16] Frey M.Very low-grade metamorphism of clastic sedimentary rocks[M]//Frey M. Low Temperature Metamorphism. Glasgow:Blackie and Son,1987:9-58.

[17] 王河錦, 陶曉風(fēng), Rahn M.伊利石結(jié)晶度及其在低溫變質(zhì)研究中若干問(wèn)題的討論[J].地學(xué)前緣,2007,14(1):151-156.

[18] Pontual S,Merry N,Gamson P.Spectral interpretation field manual, Arrowtown,New Zealand[M]. AusSpec International Pty.Ltd.Unpublished manual,1997,1:1168.

[19] Chang Z S, Hedenquist J W, White N C, et al.Exploration tools for linked porphyry and epithermal deposits: Example from the Mankayan intrusion-centered Cu-Au district, Luzon, Philippines [J].Economic Geology, 2011, 106:1365-1398.

[20] 徐慶生,郭建,劉陽(yáng),等.近紅外光譜分析技術(shù)在帕南銅-鉬-鎢礦區(qū)蝕變礦物填圖中的應(yīng)用[J].地質(zhì)與勘探,2011,47(10):107-112.

[21] 楊志明,侯增謙,楊竹森,等.短波紅外光譜技術(shù)在淺剝蝕斑巖銅礦區(qū)勘查中的應(yīng)用——以西藏念村礦區(qū)為例[J].礦床地質(zhì),2012,31(4):699-717.

Short Wave Infrared Spectral Analysis Extraction Alteration Information and Prospecting Practice-A Case Study of Gangcha Gold Deposit, Gansu

PENG Zi-dong1,SHEN Jun-feng1,CAO Wei-dong2,LIU Hai-ming1,LI Jin-chun2,ZHANG Zhao-yu1

(1.SchoolofEarthSciencesandResources,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China；2.HuiTian-ranMiningLimited,Lanzhou,Gansu730000,China)

Gangcha deposit, a medium-size structure controlled alteration type gold deposit, is located in the western section of Xiahe-Lixian metallogenic belt of West Qinling Orogen. In order to study the alteration mineral of the deposit, short wave infrared spectral mineral analysis technology was applied, and two alteration zones had been identified from wallrocks to ore bodies. In this study: we ① identiied the compositions of muscovite+illite+secondary quartz were close to ore bodies, and kaolinite +dickite +montmorillonite ± illiten were far away from ore bodies; ② found the trends of 1 400 nm, 1 910 nm and 2 200 nm characteristic absorption peak turned to be shallow as it closed to the ore bodies; ③ found the crystallinity trend of illite was better when it closed to ore bodies. These provided new ideas for the further exploration of Gangcha deposit.

short wave infrared spectral mineral analysis technology; shape of mineral absorption spectrum; characteristic peak; illite crystallinity; Gangcha; Gansu

2015-01-12； 改回日期： 2015-02-02。

國(guó)家自然科學(xué)基金(編號(hào)：41072070)項(xiàng)目資助。

彭自棟(1988—)男，碩士研究生，主要從事成因礦物學(xué)與找礦礦物學(xué)研究。Email：pengzidong2007@126.com。

申俊峰(1962—)男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事成因礦物學(xué)與找礦礦物學(xué)研究。Email：shenjf@cugb.edu.cn。

TP79; P618.51

A

2095-8706(2015)03-0028-12