砂巖型鈾礦蝕變礦物研究中的巖心光譜掃描技術(shù)

苗培森，張博，張紅亮 ，李建國(guó) ，盧燕 ，奧琮，曹民強(qiáng)，薛磊，軒一撒

（1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津300170；2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心非化石能源礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300170；3.中科遙感科技集團(tuán)有限公司，天津300384；4.遼河石油勘探局新能源開(kāi)發(fā)公司，遼寧盤(pán)錦124010）

砂巖型鈾礦蝕變礦物研究中的巖心光譜掃描技術(shù)

苗培森1，2，張博1，2，張紅亮3，李建國(guó)1，2，盧燕3，奧琮1，2，曹民強(qiáng)4，薛磊3，軒一撒3

（1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津300170；2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心非化石能源礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300170；3.中科遙感科技集團(tuán)有限公司，天津300384；4.遼河石油勘探局新能源開(kāi)發(fā)公司，遼寧盤(pán)錦124010）

以松遼盆地典型砂巖型鈾礦鉆孔巖心歸檔資料為基礎(chǔ),系統(tǒng)總結(jié)了巖心光譜掃描技術(shù)在砂巖型鈾礦中的應(yīng)用流程，并在前人光譜強(qiáng)度與礦物含量研究的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充開(kāi)展了不同時(shí)間域的礦物掃描結(jié)果對(duì)比。研究結(jié)果表明，巖心光譜掃描技術(shù)能快速、有效地提取巖心中的蝕變礦物空間分布信息，開(kāi)展蝕變礦物填圖，包括常見(jiàn)的粘土礦物、硫酸鹽礦物、碳酸鹽礦物和Fe3+氧化物等；沉積巖長(zhǎng)期放置帶來(lái)的風(fēng)化作用對(duì)光譜數(shù)據(jù)的影響主要反映在蝕變礦物的整體含量變化上，對(duì)蝕變礦物種類(lèi)未產(chǎn)生明顯變化；利用巖心光譜掃描技術(shù)完成的蝕變礦物填圖，獲取的宏觀蝕變礦物及其組合變化對(duì)砂巖型鈾礦地層劃分、氧化還原分帶、成礦流體特征反演和礦床勘查等具有重要意義，應(yīng)用前景廣闊。

巖心光譜掃描技術(shù)；砂巖型鈾礦；蝕變礦物；工作流程；應(yīng)用前景

前人對(duì)國(guó)內(nèi)外典型砂巖型鈾礦的研究結(jié)果表明，砂巖型鈾礦蝕變主要以低溫蝕變礦物為主，蝕變類(lèi)型一般包括粘土礦化、碳酸鹽化、硫酸鹽化、赤鐵礦化等[1-10]，它們是研究砂巖型鈾礦古流體特征的最重要信息源。目前，對(duì)于蝕變礦物的研究主要以傳統(tǒng)的肉眼觀察、鏡下巖相學(xué)分析和X射線衍射分析等為主，受限于樣品數(shù)量、個(gè)人識(shí)別能力以及測(cè)試經(jīng)費(fèi)等因素，往往難以獲取宏觀的蝕變礦物分布信息，因此也制約了對(duì)流體運(yùn)移方向、區(qū)分沉積-成巖與成礦流體作用差異等方面的研究。

巖心光譜掃描技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)并逐步成熟的一種光譜填圖技術(shù)，廣泛應(yīng)用于地質(zhì)、礦產(chǎn)資源以及環(huán)境監(jiān)測(cè)中。尤其是在光譜數(shù)據(jù)獲取、蝕變礦物識(shí)別、蝕變礦物填圖以及熱液蝕變垂向空間分布特征分析等方面取得了顯著的成果[11]。它集成可見(jiàn)光、近紅外（VNIR）、短波紅外（SWIR）等光譜范圍，通過(guò)對(duì)巖心快速自動(dòng)連續(xù)掃描，能夠在無(wú)損樣品的前提下，獲得地質(zhì)樣品的光譜數(shù)據(jù)并且自動(dòng)解譯為定性或半定量的礦物信息。由于熱液型礦床往往具有更為明顯的蝕變礦物特征，因此在過(guò)去幾年，該技術(shù)主要被成功應(yīng)用于與熱液有關(guān)的銅、金以及硬巖型鈾礦等領(lǐng)域[11-15]，但對(duì)以表生作用為主的砂巖型鈾礦床是否適用，鮮見(jiàn)報(bào)道。本文以松遼盆地典型砂巖型鈾礦鉆孔巖心為對(duì)象，針對(duì)巖心特點(diǎn)，總結(jié)了巖心光譜掃描技術(shù)在砂巖型鈾礦中的應(yīng)用流程，初步研究了風(fēng)化作用對(duì)礦物掃描的影響，展望了該技術(shù)在砂巖型鈾礦理論研究與實(shí)際找礦中的應(yīng)用前景。

1 技術(shù)原理

1.1 基本原理

巖心光譜掃描技術(shù)實(shí)質(zhì)是高光譜礦物識(shí)別技術(shù)。當(dāng)光譜進(jìn)入物質(zhì)內(nèi)部時(shí)，會(huì)產(chǎn)生吸收行為。這種吸收行為是物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、微量元素以及具有指示類(lèi)型的離子等物質(zhì)的光譜表現(xiàn)[16-20]。對(duì)于可見(jiàn)光-近紅外和短波紅外遙感來(lái)說(shuō)，分子的振動(dòng)和電子躍遷是物質(zhì)與電磁波作用的主要方式。當(dāng)光譜粒子與礦物中的原子、分子互相作用后，某些具有選擇作用的物質(zhì)原子、分子中的電子獲得能量在（400～1 000 nm）波長(zhǎng)范圍上產(chǎn)生電子能級(jí)躍遷，形成特征譜帶，在（1 000～2 500 nm）波長(zhǎng)范圍內(nèi)某些具有選擇作用的原子或分子中的電荷耦合極性就要發(fā)生變化，導(dǎo)致原子或分子產(chǎn)生振動(dòng)而形成特征譜帶，它們是識(shí)別礦物或礦物組合的基礎(chǔ)。巖心光譜掃描使用的光譜波長(zhǎng)范圍在350～2 500 nm之間，對(duì)該范圍內(nèi)光譜吸收的官能團(tuán)主要包括C-H（甲基、亞甲基、甲氧基、羧基、芳基等）、羥基O-H、巰基S-H、氨基N-H等，它們的合頻和一級(jí)倍頻位于1 300～2 500 nm波段[12，21，22]。

對(duì)于砂巖型鈾礦的主要蝕變礦物，絕大多數(shù)不同程度地含有金屬離子，如Fe2+、Fe3+、Mn2+等陽(yáng)離子和等陰離子基團(tuán)。蝕變礦物多數(shù)含有基團(tuán)結(jié)構(gòu)，如：含Al-OH基團(tuán)礦物—白云母、高嶺石、地開(kāi)石、葉蠟石、蒙脫石、伊利石；含F(xiàn)e-OH基團(tuán)礦物—黃鉀鐵礬；含Mg-OH基團(tuán)礦物—綠泥石、綠簾石、滑石；含基團(tuán)礦物—方解石、白云石、菱鐵礦等，這些礦物在350～2 500 nm均具有各自的診斷性特征光譜吸收帶。光譜的吸收特征包括波長(zhǎng)位置、深度和半波長(zhǎng)寬度等，它們?nèi)Q于基團(tuán)中原子的數(shù)量和質(zhì)量，原子的幾何排布、原子間的結(jié)合力，直接反映了礦物的組成和晶體結(jié)構(gòu)[23]，而礦物的結(jié)晶度既與礦化作用過(guò)程中的溫度和化學(xué)環(huán)境有關(guān)，又與蝕變體系中的粘土風(fēng)化有關(guān)[22]。特征光譜吸收帶的形態(tài)及深度往往是判定礦物種類(lèi)及含量的最主要依據(jù)。理論上說(shuō)，根據(jù)Beer定律，礦物的吸收強(qiáng)度與吸收物質(zhì)含量間的正相關(guān)關(guān)系是確定的，這種關(guān)系在前人工作已經(jīng)得到了充分驗(yàn)證和普遍應(yīng)用（圖1）[24-25]。部分關(guān)于礦物含量檢出限的研究表明，盡管光譜解譯結(jié)果反映的是多個(gè)礦物的混合含量，但明礬石含量在大約1%時(shí)就可被檢出，而高嶺石、蒙脫石的檢出限分別為1%～2%、2%～3%[26-28]。

1.2 砂巖型鈾礦常見(jiàn)蝕變礦物的光譜特征

綜合國(guó)內(nèi)外多個(gè)砂巖型鈾礦的文獻(xiàn)資料，常見(jiàn)的蝕變礦物主要包括高嶺石、蒙脫石、伊利石、綠泥石、方解石、白云石、石膏、赤鐵礦、褐鐵礦、黃鐵礦、黃鉀鐵礬、綠脫石等。有關(guān)蝕變礦物的光譜學(xué)特征，前人已經(jīng)做了大量的研究[16，18-20，22，29]。本文列出沉積盆地砂巖中幾種常見(jiàn)礦物的光譜吸收峰位（表1）。

圖1 蝕變礦物吸收強(qiáng)度與含量分布圖（據(jù)參考文獻(xiàn)[24、25]）Fig.1 Alteration mineral absorption intensity and content distribution

表1 砂巖型鈾礦常見(jiàn)蝕變礦物光譜特征（據(jù)參考文獻(xiàn)[22、29]修改）Tab.1 Spectral characteristics of common altered minerals in sandstone type uranium deposits

由表1可以明顯看出，各類(lèi)蝕變礦物多具有診斷意義的特征譜。例如，粘土礦物高嶺石反射光譜以1 400 nm（O-H的一級(jí)倍頻）和2 200 nm（Al-OH和OH的組合頻）附近的兩個(gè)雙吸收譜帶為特征（圖2a），極易與其它粘土礦物分辨，以獨(dú)有的2 160 nm吸收為高嶺石的鑒定特征，且1 400 nm為對(duì)稱(chēng)峰，2 160 nm不對(duì)稱(chēng)，結(jié)果可靠性高。隨著結(jié)晶度的增加，肩峰向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，原地型高嶺石結(jié)晶度好，峰形尖銳；搬運(yùn)型高嶺石結(jié)晶度低，峰形緩；蒙脫石反射光譜顯示主要是2 200 nm（Al-OH和O-H的組合頻）附近的單吸收（圖2b），伊利石反射光譜顯示主要是2 200 nm（Al-OH和O-H的組合頻）的單吸收，輔以稍強(qiáng)的2 345 nm吸收作為特征（圖2c），二者的峰位基本一致，在1 410 nm、1 910 nm和2 210 nm附近有吸收峰，2 210 nm處是Al-OH特征峰，只是伊利石在2 400 nm處多了一個(gè)吸收峰，通常實(shí)際測(cè)量過(guò)程中兩者很難區(qū)分，一般的蒙脫石在1 410 nm、1 910 nm結(jié)晶水和吸附水吸光度較高。

圖2 主要粘土礦物的標(biāo)準(zhǔn)光譜曲線Fig.2 Standard spectral curves of the main clay minerals

2 主要工作流程

巖心光譜掃描工作流程主要包括巖心預(yù)處理、評(píng)估試驗(yàn)、數(shù)據(jù)采集、蝕變信息提取、數(shù)據(jù)后處理及成果應(yīng)用等。

2.1 巖心預(yù)處理與評(píng)估試驗(yàn)

巖心的預(yù)處理工作主要包括巖心表面清潔和巖心擺放整理兩項(xiàng)。巖心的光譜特征較為復(fù)雜，除主要受組成、結(jié)構(gòu)控制外，還受到表面泥漿、塵土、長(zhǎng)時(shí)間風(fēng)化等諸多因素的影響[30]，因此在測(cè)試前必須對(duì)巖心進(jìn)行清潔處理。巖心清潔的主要手段包括水洗、鋼刷清掃和巖心表面切除等。與硬巖型鈾礦主要采用水洗不同，由于砂巖型鈾礦巖石相對(duì)較松散，加上野外供水難等因素，多不采用水洗清潔方法。一般對(duì)松散、無(wú)明顯泥漿層覆蓋的巖心主要采用鋼刷清掃，而對(duì)明顯泥漿覆蓋或風(fēng)化較為嚴(yán)重的巖心，則可采用手持巖心切割機(jī)進(jìn)行巖心切割或表層泥漿去除。同時(shí)，為保證與地質(zhì)、測(cè)井等數(shù)據(jù)的綜合對(duì)比，還必須對(duì)巖心及巖心箱進(jìn)行整理、排序和記錄等，為后續(xù)深度校正奠定基礎(chǔ)。

表面清潔工作的評(píng)估主要是通過(guò)對(duì)比評(píng)估試驗(yàn)完成的，它需要隨機(jī)采集若干組處理后的表層和內(nèi)部巖心樣品進(jìn)行對(duì)比，特別是特征譜的吸收位置、深度和寬度等，它們決定了礦物的類(lèi)型和含量信息反演。以錢(qián)家店鈾礦床巖心為例，主要采用鋼刷清掃方式進(jìn)行處理。為檢驗(yàn)巖心內(nèi)外光譜差別，利用CSD350A光譜儀或便攜式ASD光譜儀測(cè)定了巖心內(nèi)部與外部樣品的光譜數(shù)據(jù)，評(píng)估鉆探泥漿等異物及表面風(fēng)化對(duì)巖心礦物成分的影響。

圖3是部分試驗(yàn)樣品的內(nèi)部和表面光譜測(cè)試結(jié)果?？梢钥闯觯?jīng)過(guò)清潔處理的巖心，其內(nèi)部與外表的光譜特征總體變化較小。a與b兩個(gè)樣品內(nèi)外礦物成分基本一致，其中蒙脫石在外表面未見(jiàn)有增高跡象；而c和d兩個(gè)樣品內(nèi)部和外表均不含蒙脫石，說(shuō)明即便有鉆探泥漿污染，其蒙脫石的殘留低于檢測(cè)限也可以忽略。對(duì)比評(píng)估試驗(yàn)表明巖心清潔處理較好，巖心內(nèi)外部測(cè)試的礦物種類(lèi)、含量基本一致。

2.2 數(shù)據(jù)采集及處理

2.2.1 數(shù)據(jù)采集

利用CMS350A型全自動(dòng)數(shù)字化巖心掃描儀，進(jìn)行巖心光譜數(shù)據(jù)掃描采集（圖4），可見(jiàn)光和近紅外（VNIR）波段（400～1 100 nm）光譜分辨率為3 nm，短波紅外（SWIR）波段（1 100～2 500 nm）光譜分辨率要求為10 nm。

數(shù)據(jù)采集過(guò)程主要包括以下4個(gè)環(huán)節(jié)：1）ASD光源和相機(jī)光源的最佳角度調(diào)試；2）白板定標(biāo)；3）巖心光譜數(shù)據(jù)的掃描采集；4）工作記錄及質(zhì)量監(jiān)控。其中，巖心光譜數(shù)據(jù)掃描的采樣間距設(shè)置主要根據(jù)研究的精細(xì)程度要求而定，一般可采用5 cm。

圖3 CSD350A型光譜儀測(cè)定巖心內(nèi)與外部礦物成分對(duì)比結(jié)果Fig.3 The core and the external mineral composition contrast results by the CSD350A

圖4 巖心光譜掃描數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場(chǎng)及主要環(huán)節(jié)Fig.4 Core spectrum scanning data acquisition and main steps

2.2.2 數(shù)據(jù)處理

主要分為數(shù)據(jù)預(yù)處理及蝕變信息提取兩部分。

數(shù)據(jù)預(yù)處理：野外巖心光譜掃描獲得的數(shù)據(jù)包括很多誤差因素，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，主要包括深度值重復(fù)判斷處理、深度值校正、光譜數(shù)據(jù)降噪及歸一化（消除亮度效應(yīng)）等處理。

蝕變信息提取及后處理：主要利用TSG等數(shù)據(jù)處理軟件直接利用預(yù)處理后的光譜吸收和反射特征提取礦物信息[31，32]。它主要以礦物標(biāo)準(zhǔn)波譜庫(kù)為參考，依據(jù)蝕變礦物類(lèi)型的可診斷吸收光譜特征，識(shí)別并建立標(biāo)志，它主要包括：吸收峰波長(zhǎng)位置、吸收峰深度、吸收對(duì)稱(chēng)性、完全波形特征參數(shù)等，利用這些參數(shù)進(jìn)行光譜形狀匹配，并輸出最優(yōu)匹配結(jié)果。例如：含Al-OH礦物的診斷譜帶一般位于2 165～2 205 nm附近；含CO32-礦物診斷譜帶一般位于2 335～2 386 nm之間；含Mn2+礦物診斷譜帶一般位于450～600 nm附近。吸收譜帶的深度D和寬度W（半深位置）通?？梢杂米鞯V物的含量和多種礦物混合的評(píng)價(jià)指標(biāo)，它們可以在剔除了反射背景之后測(cè)量獲得（圖5）。

值得注意的是，由于不同礦物之間的光譜疊加效應(yīng)是常見(jiàn)現(xiàn)象，因此無(wú)論是在單礦物的蝕變信息提取過(guò)程還是信息的后處理，掩膜技術(shù)都是一種十分常用的手段，它能簡(jiǎn)單而有效地剔除疊加效應(yīng)或雜亂信息。

3 風(fēng)化作用對(duì)蝕變礦物的影響

鉆探巖心經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間暴露空氣，會(huì)發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)（風(fēng)化及氧化還原反應(yīng)等）。它會(huì)使原始巖石的成分、結(jié)構(gòu)產(chǎn)生改變，從而有可能導(dǎo)致巖石光譜特征的變異。正常巖心保管條件下的蝕變礦物隨時(shí)間變化特征對(duì)應(yīng)用該技術(shù)開(kāi)展流體特征研究具有重要意義。因此選取了同一鉆孔巖心分兩個(gè)時(shí)間段用相同儀器和方法進(jìn)行重復(fù)掃描。第一次光譜掃描時(shí)間為2016年10月初，標(biāo)記為5D901-1；第二次掃描時(shí)間為2017年6月，標(biāo)記為5D901-1_rescan。兩次掃描的時(shí)間差為8個(gè)月，期間樣品主要由巖心箱保管存放于室外，具體分析結(jié)果見(jiàn)圖6。

結(jié)果顯示（圖6），盡管經(jīng)歷了8個(gè)月的室外放置風(fēng)

圖5 剔除反射背景的巖心光譜曲線Fig.5 Core spectral curve after reflection background removed

圖6 CSD350A型光譜儀重復(fù)測(cè)定巖心主要蝕變礦物結(jié)果對(duì)比Fig.6 The core mineral composition contrast results at different time using the CSD350A sample

4 測(cè)試結(jié)果與應(yīng)用分析

本次實(shí)驗(yàn)共選取錢(qián)家店鈾礦NE、NW兩個(gè)剖面，共計(jì)9 000余米巖心進(jìn)行光譜掃描測(cè)試，涵蓋無(wú)礦孔、鈾異常鉆孔、鈾礦化孔、鈾工業(yè)孔等。通過(guò)對(duì)研究區(qū)鉆孔進(jìn)行全孔光譜掃描，獲得采集間距5 cm的連續(xù)蝕變礦物光譜數(shù)據(jù)，結(jié)合地質(zhì)情況提取了高嶺石、蒙脫石、伊利石、綠泥石、碳酸鹽、硫酸鹽、Fe3+氧化物等信息，并經(jīng)過(guò)深度校正后編制了各個(gè)鉆孔的蝕變礦物綜合柱狀圖（圖7）。它們可以清楚地反映不同區(qū)帶、不同深度蝕變礦物的種類(lèi)及礦物組合、變化，以及蝕變礦物分布與巖性、鈾礦化等信息的相互關(guān)系。

鉆孔巖心中的粘土礦物組成是沉積-成巖與后生流體共同作用的結(jié)果，與沉積、成巖環(huán)境水介質(zhì)及后期流體的物理化學(xué)性質(zhì)關(guān)系極為密切，尤其是對(duì)次生粘土礦物而言，水介質(zhì)環(huán)境的酸堿度（pH值）、Eh值、氣候、主要陽(yáng)離子的含量、溫度等條件成為主要的控制因素[34]。如圖7，粘土礦物在垂向的變化規(guī)律明顯，不同地層巖石往往呈現(xiàn)不同的蝕變礦物組合特征，如青山口組的砂巖化過(guò)程，但5D901-1號(hào)鉆孔巖心的礦物類(lèi)型未發(fā)生變化。對(duì)不同時(shí)間段實(shí)測(cè)礦物含量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果顯示，蝕變礦物的相對(duì)含量變化率均小于5%，其中，F(xiàn)e3+氧化物變化最大，變化率約4.25%；高嶺石幾乎未發(fā)生變化，變化率為-0.06%；蒙脫石變化率為2.3%；綠泥石變化率為-1.9%；石膏變化率為-1.95%?？傮w反映不同時(shí)間域?qū)ΦV物種類(lèi)及含量的影響較小，這與田慶久等[33]關(guān)于沉積巖風(fēng)化面與新鮮面的光譜特性對(duì)比結(jié)果較為一致。在各蝕變礦物中，鐵的氧化物變化相對(duì)較大，這可能與長(zhǎng)期暴露在空氣中有關(guān)，但一個(gè)顯著的特征是，風(fēng)化并沒(méi)有造成礦物類(lèi)型及其組合特征發(fā)生明顯變化，這對(duì)以此為基礎(chǔ)的成礦流體特征研究十分重要，這一特性使得一些存放時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)的巖心也可以被用于開(kāi)展蝕變礦物研究工作。與姚家組的砂巖相比，前者的蒙脫石（或伊蒙混層）含量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于后者，突變的位置與前人的地層劃分基本一致。這主要反映了沉積環(huán)境和深度對(duì)粘土礦物的影響。這使得他們可以成為砂巖型鈾礦研究中地層劃分的又一證據(jù)。同樣通過(guò)對(duì)比，我們也可以發(fā)現(xiàn)，在成礦段的位置，一些礦物含量有明顯的增加，這一點(diǎn)可以直接用于反演成礦流體的性質(zhì)。

編制的連井剖面圖往往能更好的反映蝕變礦物的空間宏觀變化特征。圖8是Fe3+氧化物的NE向連井剖面，從圖中可以看出Fe3+氧化物的分布主要與淺紅色細(xì)砂巖、紅色泥質(zhì)巖有關(guān)，反映紅色調(diào)主要是Fe3+染色所致，局部灰色砂巖也檢測(cè)到Fe3+氧化物，可能表明灰色砂巖中也遭受過(guò)氧化作用，但氧化程度較弱，還不足以將砂體顏色改變。根據(jù)Fe3+氧化物含量這一主要指標(biāo)的空間分布可以顯著地判別研究區(qū)氧化、還原帶的空間分布位置。另一個(gè)重要的應(yīng)用意義是，由于可以獲取連續(xù)的蝕變礦物信息，通過(guò)橫向和縱向?qū)Ρ?，成礦段與非成礦段對(duì)比，還有可能區(qū)分沉積-成巖作用與成礦流體作用的蝕變礦物差異，為成礦流體的運(yùn)移方向和流體性質(zhì)研究提供重要數(shù)據(jù)，這對(duì)砂巖型鈾礦研究及找礦具有重要意義。

圖7 基于巖心光譜掃描技術(shù)的蝕變礦物綜合柱狀圖Fig.7 The altered mineral distribution comprehensive histogram based on the spectral scanning technology

圖8 Fe3+氧化物的NE向連井剖面（紅色代表Fe3+氧化物）Fig.8 NE aligned well section of Fe3+oxide(red represents Fe3+oxide)

此外，測(cè)試結(jié)果也可以直觀地反映碳酸鹽、硫酸鹽的空間分布規(guī)律。但是，該技術(shù)也存在一些不足之處，比如目前還不能很好地區(qū)分碳酸鹽（方解石、白云石、鐵白云石等）、Fe3+氧化物（赤鐵礦、褐鐵礦等）的各種亞類(lèi)。

但不可否認(rèn)，與傳統(tǒng)的取樣分析方法相比，巖心光譜掃描技術(shù)可以在幾乎無(wú)損巖心的情況下，快速有效地獲取巖心蝕變礦物的連續(xù)分布特征。盡管還主要是定性-半定量精度，但在宏觀上對(duì)地層劃分、氧化還原分帶、成礦流體特征反演等研究提供了重要依據(jù)，這在常規(guī)研究方法中是難以實(shí)現(xiàn)的。結(jié)合X射線衍射、掃描電鏡等多種定量、微觀研究方法，將大大提高對(duì)砂巖型鈾礦的蝕變礦物及其流體研究水平。

5 結(jié)論與展望

巖心光譜掃描技術(shù)是在高光譜技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的巖心蝕變礦物識(shí)別技術(shù)，它在砂巖型鈾礦調(diào)查研究中具有廣闊的應(yīng)用前景：

（1）巖心光譜掃描技術(shù)能無(wú)損、快速、有效地提取巖心中的蝕變礦物空間分布信息，包括常見(jiàn)的粘土礦物，硫酸鹽礦物、碳酸鹽礦物和Fe3+氧化物等；

（2）常規(guī)保存的巖心在風(fēng)化作用下，除鐵的氧化物外，各蝕變礦物類(lèi)型及含量變化較小，相對(duì)含量變化率均小于5%，且呈整體變化特征，一般不影響宏觀的蝕變礦物空間分布規(guī)律研究，這一特性使得一些存放時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)的巖心也可以被用于開(kāi)展蝕變礦物研究工作。

（3）通過(guò)蝕變礦物填圖，編制連井或三維蝕變礦物分布圖，可直接應(yīng)用于地層劃分、氧化還原分帶和成礦流體特征反演和礦床勘查等工作中，加上該技術(shù)具有快速自動(dòng)掃描、無(wú)損樣品和測(cè)試結(jié)果穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)北方砂巖型鈾礦成礦理論研究和找礦實(shí)踐中具有廣闊的應(yīng)用前景。

致謝：在野外巖心光譜掃描測(cè)試操作中得到中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心修連存研究員的指導(dǎo)；中科遙感科技集團(tuán)有限公司楊凱博士在光譜數(shù)據(jù)解譯中給予了幫助；遼河油田新能源開(kāi)發(fā)公司提供了野外作業(yè)基地，在此一并致以誠(chéng)摯的謝意！

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Automated drill core spectral scanning technique in the study of altered minerals in sandstone-type uranium deposits

MIAO Pei-sen1,2,ZHANG Bo1,2,ZHANG Hong-liang3,LI Jian-guo1,2,LU Yan3,AO Cong1,2,CAO Min-qiang4,XUE Lei3,XUAN Yi-sa3
（1.Tianjin Centre,China Geological Survey,Tianjin 300170,China;2.Laboratory of Non-Fossil Energy Minerals,Tianjin Center of China Geological Survey,Tianjin 300170,China;3.China RS Geoinformatics Co.,Ltd,Tianjin 300384,China;4.Development Company of New Energy Sources of Liaohe Petroleum Exploration Bureau,Panjin Liaoning 124010,China)

Taking the drilling core of typical sandstone-type uranium deposit in Songliao Basin as the object,we summarize the application process of core spectral scanning technology in sandstone-type uranium deposits.And on the basis of previous research and the spectral intensity of mineral content,the contrast of mineral scan results are made in different time domain.The results show that the core spectral scanning technique can rapidly and effectively extract the spatial distribution information of altered minerals in the core of the rock,including common clay minerals,sulfate minerals and carbonate minerals and Fe3+oxide.The influence from long-term core weathering on the spectral data is mainly only less than 5%change of the total content of altered minerals,and has no obvious change in the types of altered minerals.The alteration minerals and their combination changes obtained by core spectrum scanning technique are of great significance for stratigraphic division,redox zoning and characteristics inversion of ore-forming fluids,and have wide application prospects.

core spectrum scanning technology;sandstone-type uranium deposit;altered mineral;technological process;Qianjiadian uranium deposit

P619.14;P627

A

1672－4135（2017）03－0210-09

2017-07-10

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）“中國(guó)北方巨型砂巖鈾成礦帶陸相盆地沉積環(huán)境與大規(guī)模成礦作用（2015CB453000）”；國(guó)家地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目“油氣田勘查區(qū)砂巖型鈾礦調(diào)查與勘查示范（DD20160128）”

苗培森（1958-），男，博士，教授級(jí)高級(jí)工程師，近年主要從事砂巖型鈾礦地質(zhì)調(diào)查研究，E-mail：tjmpeisen@sina.com；通訊作者：李建國(guó)（1980-），男，博士，高級(jí)工程師，近年主要從事砂巖型鈾礦地質(zhì)調(diào)查研究，E-mail：jianguo_lee@126.com。