基于高光譜巖心掃描的蝕變礦物光譜特征分帶及其在找礦勘查中的應(yīng)用

姜騰飛 支成龍 安茂國(guó) 韓宗瑞 尚振 謝麗麗 唐洪敏

摘要： 本文對(duì)郗山稀土礦進(jìn)行實(shí)物地質(zhì)資料數(shù)字化工作的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)該礦鉆孔巖心進(jìn)行高光譜掃描，利用光譜診斷特征進(jìn)行蝕變礦物識(shí)別，識(shí)別出熱液蝕變礦物主要有蒙脫石、伊蒙混層、伊利石、高嶺石、碳酸鹽礦物、金云母、綠泥石、白云母、蛋白石、石膏等，其中與稀土礦化關(guān)系密切的主要為金云母、綠泥石，總結(jié)了蝕變分帶特征，提取主要蝕變礦物的光譜特征參數(shù)，實(shí)現(xiàn)主要蝕變礦物在鉆孔垂向上的半定量表達(dá)。對(duì)主要蝕變礦物各自特征峰位置進(jìn)行特征峰位移統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)主要蝕變礦物各自特征峰位移明顯區(qū)域與礦化（礦體）段（熱液蝕變帶區(qū)域）具有良好對(duì)應(yīng)一致性。其中，Al OH峰位，即2200nm特征峰位置（Pos2000），在2190～2220nm之間進(jìn)行“漂移”，且普遍大于2205～2210nm部位能準(zhǔn)確指示熱液蝕變帶區(qū)域，可用于指示成礦環(huán)境，確定找礦方向及預(yù)測(cè)找礦，是郗山礦區(qū)稀土礦體找礦的又一重要標(biāo)志。

關(guān)鍵詞： 高光譜掃描；巖心；稀土礦；郗山礦區(qū)

中圖分類(lèi)號(hào)： TE822.01 ????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ???doi：10.12128/j.issn.1672 6979.2023.03.016

引文格式： 姜騰飛，支成龍，安茂國(guó)，等.基于高光譜巖心掃描的蝕變礦物光譜特征分帶及其在找礦勘查中的應(yīng)用——以山東省郗山稀土礦為例［J］.山東國(guó)土資源，2023，39（3）：110 118.JIANG Tengfei， ZHI Chenglong， AN Maoguo， et al. Spectral Characteristics Zoning of Altered Minerals Based on Hyperspectral Ccore Scanning ?and Its Application in Ore Prospecting and Exploration——Taking Xishan Rare Earth Mining Area as an Example［J］.Shandong Land and Resources，2023，39（3）：110 118.

0 引言

實(shí)物地質(zhì)資料較之成果地質(zhì)資料、原始地質(zhì)資料，具有原始性與客觀性、唯一性與不可再生性、獲取成本高、保管難度大、服務(wù)利用條件復(fù)雜等特殊性質(zhì)［1］。其中，巖芯高光譜掃描是實(shí)物地質(zhì)資料多參數(shù)數(shù)字化的一個(gè)重要的方面。巖心高光譜掃描是高光譜遙感向精細(xì)—深部拓展的新的應(yīng)用方向，主要基于短波紅外光譜技術(shù)進(jìn)行光譜礦物測(cè)量。SWIR技術(shù)在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查方面的應(yīng)用主要為蝕變礦物填圖和成礦地質(zhì)環(huán)境反演［2］。即通過(guò)光譜特征進(jìn)行蝕變礦物識(shí)別，劃分蝕變分帶，圈定成礦相關(guān)蝕變礦物分布范圍，提高找礦成功率和準(zhǔn)確度；通過(guò)對(duì)成礦相關(guān)蝕變礦物的光譜特征參數(shù)變化規(guī)律的分析，圈定熱液蝕變帶，反演成礦環(huán)境，提供找礦標(biāo)志。同時(shí)，巖心高光譜掃描編錄能夠彌補(bǔ)野外觀察人工編錄對(duì)于精細(xì)巖心礦物，尤其是細(xì)粒蝕變礦物識(shí)別的欠缺，同時(shí)取得的光譜數(shù)據(jù)后期能夠存儲(chǔ)和可持續(xù)性利用，為巖心數(shù)字化編錄提供數(shù)據(jù)支持。

高光譜掃描技術(shù)在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中承擔(dān)著越來(lái)越重要的作用，尤其對(duì)蝕變礦物發(fā)育的熱液型礦床勘查來(lái)說(shuō)，成礦相關(guān)的熱液蝕變礦物的準(zhǔn)確識(shí)別是重中之重，而低溫?zé)嵋何g變礦物的識(shí)別正是高光譜技術(shù)的優(yōu)勢(shì)所在。

首次利用高分辨高光譜掃描技術(shù)對(duì)郗山稀土礦巖心進(jìn)行蝕變礦物識(shí)別，通過(guò)提取相關(guān)蝕變礦物光譜特征參數(shù)，結(jié)合前人的工作方法及經(jīng)驗(yàn)［3 14］，對(duì)郗山稀土礦內(nèi)蝕變礦物光譜特征進(jìn)行研究，嘗試建立主要蝕變礦物各自特征峰峰位移與稀土礦化空間位置二者之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以期為實(shí)物地質(zhì)資料多參數(shù)數(shù)字化、存儲(chǔ)及再次開(kāi)放利用提供新的思路。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于山東省微山縣城東南20km的郗山村，行政區(qū)劃隸屬微山縣韓莊鎮(zhèn)。出露地層簡(jiǎn)單，主要分布新生代第四系，地表見(jiàn)中生代燕山期堿性侵入巖巖體。探礦工程揭露，第四系之下發(fā)育新太古代片麻狀中粒花崗閃長(zhǎng)巖、片麻狀中粗粒二長(zhǎng)花崗巖。中生代燕山期堿性侵入巖巖體呈不規(guī)則枝叉狀侵入中粒花崗閃長(zhǎng)巖中，接觸處多發(fā)生程度不同的堿性交代作用。巖體展布形態(tài)為NW向延伸，并向南西傾斜，主體巖性為正長(zhǎng)巖、石英正長(zhǎng)巖及含霓輝石英正長(zhǎng)巖等（圖1）。

稀土礦體多圍繞郗山剝蝕殘丘展布，嚴(yán)格受各期構(gòu)造控制，單脈狀、網(wǎng)脈狀、浸染狀產(chǎn)出，分布于堿性巖體頂、底板附近。各礦體的規(guī)模、產(chǎn)狀、組分、品位等方面不盡相同，以北向斷層為界，北西盤(pán)形成礦脈群比南東盤(pán)礦脈群規(guī)模稍大。位于礦區(qū)北區(qū)部的成礦后斷層對(duì)礦體連續(xù)性造成較大影響，個(gè)別礦體向深部延伸有產(chǎn)狀變緩、厚度變小、品位降低的趨勢(shì)。礦體尖滅再現(xiàn)、分支復(fù)合現(xiàn)象明顯。

礦石類(lèi)型主要為含稀土石英重晶石碳酸鹽脈（地表為含稀土褐鐵礦化石英重晶石脈）。此類(lèi)型是礦區(qū)主要含稀土礦脈，具有重要的工業(yè)意義。含稀土石英重晶石碳酸鹽脈數(shù)量最多，分布廣泛，多為單脈狀礦體，形態(tài)比較規(guī)則，厚度相對(duì)較大，礦體延伸連續(xù)性較好，其他礦脈都是零星分布。網(wǎng)脈型礦體，多為含稀土碳酸鹽細(xì)脈，脈寬1～2mm。其發(fā)育在單脈狀礦體外側(cè)，多條細(xì)脈交織相伴組成網(wǎng)脈帶。浸染狀礦體，多為含稀土礦物等礦化物質(zhì)，以微細(xì)脈狀、浸染狀充填交代于含霓輝石正長(zhǎng)巖及其他巖石中形成礦石者。在礦區(qū)內(nèi)，此類(lèi)浸染狀礦石數(shù)量大、品位較低。

礦區(qū)蝕變作用發(fā)育，與稀土礦化關(guān)系較為密切的主要有螢石化、鉀長(zhǎng)石化、黃鐵礦化、重晶石化、褐鐵礦化、碳酸鹽化等。

2 短波紅外礦物分析測(cè)試方法

2.1 測(cè)試儀器

本次工作使用儀器為CMS350B型全自動(dòng)數(shù)字化巖心光譜掃描儀，由國(guó)家重大儀器專項(xiàng)資助，南京地質(zhì)調(diào)查中心聯(lián)合國(guó)內(nèi)外著名高校、研究所和企業(yè)等單位研制。儀器突破了傳統(tǒng)的巖心圖像掃描單一功能，增加了蝕變礦物光譜探測(cè)，實(shí)現(xiàn)了譜圖合一數(shù)據(jù)采集。通過(guò)數(shù)據(jù)反演，完成快速巖心自動(dòng)編錄、蝕變礦物填圖，為巖心數(shù)字化，建立巖心數(shù)據(jù)庫(kù)提供重要技術(shù)手段。光譜掃描的波長(zhǎng)范圍為350～2500nm，光譜分辨率：<7nm，可快速分析層狀硅酸鹽中單礦物、含羥基之硅酸鹽礦物、硫酸鹽礦物和碳酸鹽礦物等低溫蝕變礦物，掃描速度約為300～500m/d（表1）。

2.2 樣品采集和測(cè)試

本次工作主要選取郗山礦區(qū)具有代表性的5個(gè)鉆孔進(jìn)行巖心高光譜掃描，以鉆孔為單位進(jìn)行掃描，一個(gè)鉆孔為一個(gè)掃描批次，開(kāi)始巖心掃描前，需要準(zhǔn)備的資料有鉆孔地質(zhì)編錄表、鉆孔柱狀圖和巖心整理登記表。

進(jìn)行儀器優(yōu)化校準(zhǔn)，依次選擇：本底數(shù)據(jù)→標(biāo)準(zhǔn)本底→參比數(shù)據(jù)→標(biāo)準(zhǔn)參比→反射率數(shù)據(jù)→雙向連續(xù)掃描，掃描過(guò)程中每隔5cm采集一個(gè)樣品點(diǎn)，共掃描巖心3310.1m，采集高光譜樣品點(diǎn)65792個(gè)。同時(shí)進(jìn)行傳統(tǒng)人工地質(zhì)編錄，在人工編錄的基礎(chǔ)上采集基本分析樣品543件，與光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)照，以期找到二者之間的聯(lián)系（表2）。

2.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理和光譜解釋

對(duì)取得的高光譜原始數(shù)據(jù)，與系統(tǒng)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)光譜線進(jìn)行比對(duì)，分別用儀器自帶軟件CMS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、MSA近紅外礦物分析系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)處理和光譜蝕變礦物識(shí)別，并對(duì)典型蝕變礦物的光譜進(jìn)行人工識(shí)譜，最終確定所測(cè)蝕變礦物的種類(lèi)。每個(gè)樣品點(diǎn)光譜特征是多個(gè)蝕變礦物光譜疊加，診斷性吸收峰特征進(jìn)行蝕變礦物類(lèi)型確定，通過(guò)數(shù)學(xué)算法擬合得到每個(gè)樣品點(diǎn)的主要蝕變礦物的相對(duì)百分含量。

用MSA近紅外礦物分析系統(tǒng)對(duì)主要蝕變礦物的光譜特征參數(shù)進(jìn)行提取分析處理，光譜特征參數(shù)主要包括峰位移、峰強(qiáng)比、峰強(qiáng)度、峰對(duì)稱、反射率和半寬高。

3 礦產(chǎn)勘查應(yīng)用

3.1 蝕變礦物種類(lèi)

結(jié)果顯示，鉆孔巖心中識(shí)別出蝕變礦物主要有蒙脫石、伊蒙混層、伊利石、碳酸鹽礦物、金云母、綠泥石、白云母、蛋白石、石膏、綠簾石等（圖2）。

3.2 主要蝕變礦物光譜特征

本次工作蝕變礦物金云母的主要診斷特征出現(xiàn)在2330nm附近的吸收峰，同時(shí)2380nm附近的肩部（單峰）也很明顯（圖3）。蒙脫石在2200nm附近可見(jiàn)強(qiáng)吸收峰，1410nm和1910nm的特征明顯不對(duì)稱，這是因?yàn)樵?460nm和1940nm附近分別形成了肩部。與白云母相比，蒙脫石在2345nm或2440nm附近沒(méi)有明顯的特征。碳酸鹽礦物2340nm處的特征吸收峰十分明顯，2300nm附近的肩峰也清晰可見(jiàn)。伊利石大部分?jǐn)?shù)據(jù)缺少2100nm附近吸收峰、具有1455nm附近的肩峰、深1910nm的吸附水峰特征、1950nm附近的典型蒙脫石肩峰和缺少2440nm特征峰的光譜特征，結(jié)合主要的1408nm、2348nm、2442nm和Al OH影響2200nm吸收峰的伊利石特征，判斷為混合層蒙脫石/伊利石（伊蒙混合層）。綠泥石主吸收峰位置在2250nm和2340nm處，判斷為鎂綠泥石，部分2390nm吸收峰也比較明顯，2105nm處吸收峰偏向于長(zhǎng)波部位，偏移到2200nm處，是其他蝕變礦物白云母混合影響的結(jié)果，總體而言，綠泥石的蝕變特征比較明顯。白云母在2100nm附近淺而寬的吸收峰十分明顯，同時(shí)1400nm、1900nm附近的水峰規(guī)模較小，2200nm附近的主特征吸收峰十分發(fā)育。此外，2348nm、2442nm附近吸收峰也十分清晰。

3.3 蝕變礦物組合分帶

依據(jù)蝕變礦物在空間上分布趨勢(shì)，劃分蝕變礦物組合分帶。郗山礦區(qū)中蝕變礦物組合中金云母、綠泥石分帶與熱液蝕變帶對(duì)應(yīng)性良好，與稀土品位呈正相關(guān)性，能較好的劃定熱液蝕變帶部位。

ZK3 2中伊利石在鉆孔中分布廣泛，金云母集中分布于鉆孔下部，其他蝕變礦物分布稀少。ZK5 1中碳酸鹽礦物、蒙脫石在鉆孔中分布廣泛，金云母集中分布于鉆孔中上部，蛋白石集中于鉆孔中下部，伊利石分布稀少。ZK39 1中蒙脫石、白云母在鉆孔中分布廣泛，伊利石、綠泥石集中分布于鉆孔中下部，其他蝕變礦物分布較少。ZK48 3中伊蒙混層分布廣泛，金云母分布較多，蒙脫石分布于鉆孔下部，其他蝕變礦物分布稀少。ZK64 1中白云母分布廣泛，金云母密集分布于鉆孔局部，伊蒙混層集中于鉆孔上部，其他蝕變礦物分布稀少。

高光譜在蝕變信息提取及巖心編錄的應(yīng)用上有良好的效果，能獲取豐富的蝕變信息，反映更多的地質(zhì)信息。以ZK39 1為例進(jìn)行蝕變礦物組合分帶劃分，該鉆孔金云母相對(duì)含量較少，故蝕變礦物組合分帶名稱以綠泥石等蝕變礦物為主。ZK39 1共掃描樣品點(diǎn)15344個(gè)，識(shí)別出主要蝕變礦物為蒙脫石、伊利石、白云母、綠泥石、蛋白石、金云母、方解石、石膏（圖4）。蝕變礦物組合分帶依次為：蒙脫石+白云母+伊利石、方解石、蒙脫石+白云母、綠泥石+方解石、蒙脫石+綠泥石+白云母、方解石+綠泥石+蒙脫石、白云母+綠泥石+蒙脫石、白云母+蒙脫石+伊利石、蒙脫石+伊利石、綠泥石+白云母、蒙脫石+伊利石、蒙脫石+白云母、方解石+白云母、綠泥石+伊利石+蒙脫石、綠泥石+蒙脫石。

0.00～131.70m，主要蝕變礦物組合為蒙脫石+白云母+伊利石。主要巖性為第四系亞黏土、花崗閃長(zhǎng)巖、含氟碳鈰礦花崗閃長(zhǎng)巖、石英正長(zhǎng)巖，黑云斜長(zhǎng)角閃巖?；◢忛W長(zhǎng)巖可見(jiàn)裂隙發(fā)育，石英正長(zhǎng)巖中可見(jiàn)星點(diǎn)狀黃鐵礦分布，局部可見(jiàn)螢石礦化。86.80～93.10m處巖性為含氟碳鈰礦花崗閃長(zhǎng)巖，主要礦物成分為斜長(zhǎng)石、石英、黑云母、角閃石及少量氟碳鈰礦等。

131.70～144.50m，主要蝕變礦物組合為方解石。主要巖性為石英正長(zhǎng)巖。巖石中可見(jiàn)星點(diǎn)狀黃鐵礦分布，局部見(jiàn)螢石礦化。

144.50～185.30m，主要蝕變礦物組合為蒙脫石+白云母。主要巖性為花崗閃長(zhǎng)巖、石英正長(zhǎng)巖。163.30～167.00m處巖性為石英正長(zhǎng)巖，主要礦物成分為鉀長(zhǎng)石、石英、少量黑云母，局部見(jiàn)團(tuán)塊狀黃鐵礦分布，見(jiàn)螢石礦化、鉛鋅礦化。

185.30～217.60m，主要蝕變礦物組合為綠泥石+方解石。主要巖性為黑云斜長(zhǎng)角閃巖、含氟碳鈰礦石英重晶石脈。215.20～215.60m處巖性為含氟碳鈰礦石英重晶石脈，顏色呈雜色，主要礦物成分為石英、重晶石、氟碳鈰礦及少量螢石。215.60～217.60m處巖性為黑云斜長(zhǎng)角閃巖，底部20cm黃鐵礦化、螢石礦化較強(qiáng)。

217.60～249.60m，主要蝕變礦物組合為蒙脫石+綠泥石+白云母。主要巖性為石英正長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖。石英正長(zhǎng)巖主要礦物成分為鉀長(zhǎng)石、石英、少量黑云母，局部見(jiàn)黃鐵礦沿裂隙分布。

249.60～277.80m，主要蝕變礦物組合為方解石+綠泥石+蒙脫石。主要巖性為（蝕變）石英正長(zhǎng)巖、含氟碳鈰礦石英重晶石脈。256.05～261.60m處巖性為蝕變石英正長(zhǎng)巖，局部見(jiàn)星點(diǎn)狀黃鐵礦分布，鉀長(zhǎng)石見(jiàn)高嶺土化，暗色礦物具綠簾石化，巖石風(fēng)化破碎嚴(yán)重。271.85～273.80m處巖性為含氟碳鈰礦石英重晶石脈，主要礦物成分為石英、重晶石、氟碳鈰礦及少量螢石。

277.80～344.90m，主要蝕變礦物組合為白云母+綠泥石+蒙脫石，少量方解石。主要巖性為石英正長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖。石英正長(zhǎng)巖主要礦物成分為鉀長(zhǎng)石、石英、少量黑云母，局部可見(jiàn)星點(diǎn)狀黃鐵礦分布。

344.90～448.30m，主要蝕變礦物組合為白云母+蒙脫石+伊利石。主要巖性為石英正長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖。400.85～401.25m、402.80～403.35m巖性為含氟碳鈰礦石英重晶石脈。433.50～435.20m、439.80～441.10m、444.80～445.10m、445.60～446.50m處可見(jiàn)氟碳鈰礦化。

448.30～486.70m，主要蝕變礦物組合為蒙脫石+伊利石，少量白云母。主要巖性為石英正長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖、含氟碳鈰礦石英重晶石脈。451.20～453.10m處巖性為含氟碳鈰礦石英重晶石脈，主要礦物成分為石英、重晶石、氟碳鈰礦及少量螢石等。

486.70～534.10m，主要蝕變礦物組合為綠泥石+白云母。主要巖性為石英正長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖、含氟碳鈰礦石英重晶石脈。495.50～496.70m、497.70～501.50m、520.20～524.40m、527.40～529.65m處巖性為含氟碳鈰礦石英重晶石脈，主要礦物成分為石英、重晶石、氟碳鈰礦及少量螢石等。

534.10～587.40m，主要蝕變礦物組合為蒙脫石+伊利石。主要巖性為石英正長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖、含氟碳鈰礦石英重晶石脈。538.60～559.60m處巖性為蝕變花崗閃長(zhǎng)巖，巖石破碎，局部見(jiàn)含氟碳鈰礦石英重晶石脈穿插，巖石破碎呈碎塊狀，局部見(jiàn)方解石脈。鉀長(zhǎng)石具高岒土化蝕變，暗色礦物具綠泥石化蝕變。559.60～587.40m處巖性為構(gòu)造角礫巖，其中559.60～567.60m處巖性為含氟碳鈰礦石英重晶石脈。

587.40～652.00m，主要蝕變礦物組合為蒙脫石+白云母。主要巖性為石英正長(zhǎng)斑巖、花崗閃長(zhǎng)巖、含氟碳鈰礦石英重晶石脈。593.10～593.50m、607.50～610.00m、618.70～619.30m處巖性為含氟碳鈰礦石英重晶石脈，主要礦物成分為石英、重晶石、氟碳鈰礦及少量螢石等。

652.00～665.65m，主要蝕變礦物組合為方解石+白云母。主要巖性為石英正長(zhǎng)斑巖、石英正長(zhǎng)巖。

665.65～702.30m，主要蝕變礦物組合為蒙脫石+白云母。主要巖性為花崗閃長(zhǎng)巖、石英正長(zhǎng)巖。690.80～691.15m處見(jiàn)含氟碳鈰礦石英重晶石脈。

702.30～754.10m，主要蝕變礦物組合為綠泥石+伊利石+蒙脫石。主要巖性為花崗閃長(zhǎng)巖、石英正長(zhǎng)巖。

754.10～780.00m，主要蝕變礦物組合為綠泥石+蒙脫石。主要巖性為花崗閃長(zhǎng)巖、石英正長(zhǎng)巖、黑云斜長(zhǎng)角閃巖。黑云斜長(zhǎng)角閃巖中局部見(jiàn)正長(zhǎng)巖脈，石英巖脈穿插，脈寬約3～10cm。

3.4 光譜特征參數(shù)的應(yīng)用

以往學(xué)者對(duì)于蝕變礦物的光譜特征參數(shù)有著相當(dāng)程度的研究，光譜特征參數(shù)對(duì)于指示蝕變礦物的特性有著重要意義，尤其是峰位移、峰強(qiáng)比［15 20］。

峰位移為特征峰波長(zhǎng)位置變化，反映在地質(zhì)作用下，蝕變礦物中陽(yáng)離子的交換情況。云母族、蒙脫石、伊利石等蝕變礦物具有Al OH礦物特征峰的峰位移的現(xiàn)象，原因?yàn)锳l不同程度的被Fe2+、Fe3+、Mg2+等替代，會(huì)造成硅酸鹽礦物Al OH特征吸收峰峰位的變化。如果數(shù)值偏大，礦物當(dāng)中的K+或者Na+取代Al OH當(dāng)中的Al3+，出現(xiàn)貧Al的問(wèn)題，Al OH吸收峰就會(huì)往高波長(zhǎng)方向移動(dòng)。

峰強(qiáng)比為礦物特征峰強(qiáng)度與其吸附水峰（位于1900nm）強(qiáng)度之比值，簡(jiǎn)稱短波紅外光譜結(jié)晶度（SWIR IC），該比值反映了礦物內(nèi)部的結(jié)晶度信息。在溫度較高的條件下，絹云母族等蝕變礦物接近理想的配比模型，隨著溫度的變低，其四面體晶格中的分子逐漸被一些缺陷和其他分子替代，因此礦物層間位置會(huì)容納更多的吸附水，分子晶格中較高的H2O會(huì)引起短波紅外波段1900nm吸收峰的深度增加，引起礦物中的的結(jié)晶度值（SWIR IC）降低。

特征峰位移與結(jié)晶度有很好的相關(guān)性，Al OH吸收峰位也可以作為伊利石結(jié)晶度的估計(jì)，短波的伊利石具有高的結(jié)晶度，代表相對(duì)較高的熱液蝕變溫度。

4 討論

本次工作系統(tǒng)提取了鉆孔中蝕變礦物的光譜特征參數(shù)，主要包括峰位移、峰強(qiáng)比、峰強(qiáng)度、峰對(duì)稱、反射率和半寬高，得到其在鉆孔垂向上的分布特征。其中，對(duì)主要蝕變礦物A1 OH的2200nm特征峰位置均作了散點(diǎn)圖。另對(duì)蒙脫石A1 OH的2200nm特征峰位置（Pos2000）、金云母Mg OH特征峰位置（Pos2300）、碳酸鹽礦物2340nm特征峰位置（Pos2340）進(jìn)行單礦物特征峰位移統(tǒng)計(jì)。

通過(guò)對(duì)光譜特征參數(shù)與蝕變礦物相對(duì)含量、稀土礦化程度、垂向巖性進(jìn)行對(duì)比研究，在主要蝕變礦物A1 OH的特征峰位置散點(diǎn)圖中看出，石英重晶石脈、構(gòu)造角礫巖部位可見(jiàn)明顯的Al OH峰位移，即2200nm特征峰位置漂移現(xiàn)象，并多往長(zhǎng)波方向移動(dòng)，意味著Al OH峰位移能夠準(zhǔn)確的指示熱液蝕變帶的部位。主要表現(xiàn)為，2200nm特征峰位置（Pos2000）在2190～2220nm之間進(jìn)行“漂移”，最高值可到2225nm及最低值可到2185nm，且波長(zhǎng)普遍在2205～2210nm部位與熱液蝕變帶區(qū)域重合。

在單礦物特征峰位移中同樣發(fā)現(xiàn)主要蝕變礦物各自特征峰峰位移明顯區(qū)域與礦化（礦體）段（熱液蝕變帶區(qū)域）對(duì)應(yīng)性良好，而且可以明顯看到分別利用高光譜掃描儀得到的特征峰位移特征和實(shí)驗(yàn)測(cè)試得到的稀土品位曲線特征表現(xiàn)出了驚人的相似性，相關(guān)性極高（圖5）。

主要蝕變礦物的其他光譜特征參數(shù)也有相應(yīng)體現(xiàn)，可作為次要參考因素。表現(xiàn)為礦化（礦體）段對(duì)應(yīng)光譜特征參數(shù)的強(qiáng)度比（結(jié)晶度）值較低，代表相對(duì)較低的熱液蝕變溫度，結(jié)合光譜特征參數(shù)結(jié)晶度來(lái)看，SWIR IC結(jié)晶度值指示了熱液活動(dòng)中心在深部，向上礦物形成溫度逐漸降低。

本次工作對(duì)比主要蝕變礦物相對(duì)含量與稀土品位后發(fā)現(xiàn)，金云母的相對(duì)含量高值區(qū)依然多與稀土品位的高值區(qū)重合，作為次要指示礦物，綠泥石相對(duì)含量高值區(qū)與稀土品位的高值區(qū)重合率有所提高。

5 結(jié)論

（1）基于高光譜掃描技術(shù)識(shí)別出郗山礦區(qū)蝕變礦物主要有蒙脫石、伊蒙混層、伊利石、碳酸鹽礦物、金云母、綠泥石、白云母、蛋白石、石膏、綠簾石等。其中，金云母、綠泥石與稀土礦化的關(guān)系密切。查明了郗山地區(qū)稀土礦主要蝕變礦物類(lèi)型和分布，以及與稀土礦化之間的關(guān)系。

（2）通過(guò)對(duì)郗山稀土鉆孔巖心高光譜掃描及光譜特征參數(shù)分析，獲得了以下認(rèn)識(shí)：發(fā)現(xiàn)主要蝕變礦物各自特征峰峰位移明顯區(qū)域與礦化（礦體）段（熱液蝕變帶區(qū)域）對(duì)應(yīng)性良好。其中，Al OH特征峰位置（Pos2000），在2190～2220nm之間進(jìn)行“漂移”，且普遍大于2205～2210nm部位能準(zhǔn)確指示熱液蝕變帶區(qū)域，可用于指示成礦環(huán)境，確定找礦方向及預(yù)測(cè)找礦等方面，該特征可作為郗山礦區(qū)稀土礦體找礦的又一重要標(biāo)志，為該地區(qū)下一步稀土礦勘查提供新的技術(shù)方法支持。

（3）經(jīng)過(guò)系統(tǒng)驗(yàn)證，高光譜技術(shù)在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查應(yīng)用中，尤其在熱液型礦床中是可行的，將來(lái)在國(guó)內(nèi)外同類(lèi)型稀土礦的找礦勘查中也可能擁有著良好的應(yīng)用前景。

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Spectral Characteristics Zoning of Altered Minerals ??Based on Hyperspectral Ccore Scanning ?and ??Its Application in Ore Prospecting and Exploration ????——Taking Xishan Rare Earth Mining Area as an Example

JIANG Tengfei， ZHI Chenglong， AN Maoguo， HAN Zongrui， SHANG Zhen， XIE Lili， TANG Hongmin

（Lunan Ge engineering Exploration Institute （No.2 Geological Brigade of Shandong Provincial Bureau of Geology and Mineral Resources）， Shandong Jining 272100， China）

Abstract： On the basis of digitizing physical geological data of Xishan mining area， hyperspectral scanning of the borehole cores in the area have been carried out. By using spectral diagnostic characteristicss， altered minerals have been identifed. The hydrothermal altered minerals identified are mainly montmorillonite， illite， kaolinite， carbonate minerals， phlogopite， chlorite， muscovite opal and gypsum. Phlogopite and chlorite are closely related to rare earth mineralization. The characteristics of alteration zoning have been summarized， and spectral characteristic parameters of main alteration minerals have been extracted to realize the semi quantitative expression of main alteration minerals in the vertical direction of the borehole. According to the statistics of the characteristic peak displacement of main altered minerals， It is found that the obvious characteristic peak displacement areas of main altered minerals have good correspondence with the mineralization （ore body） section （hydrothermal alteration zone area）. Among them， the peak position of Al ??OH， that is， the position of the characteristic peak （Pos2000） of 2200nm drifts between 2190～2220nm， and is generally larger than 2210nm. It can accurately indicate hydrothermal alteration zone area， and be used to indicate the ore forming environment， determine the prospecting direction and predict the prospecting. It is another important indicator of rare earth ore body prospecting in Xishan mining area. By using this method， ore leakage has been found in the drill holes ZK5 ??1 and ZK48 ??3. It is verified that hyperspectral analysis technology can improve the exploration quality of rare earth ore in Xishan area， and provide some references for prospecting and exploration of the same type rare earth deposit.

Key words： Hyperspectral scanning; core; rare earth deposit; Xishan mining area