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(chǎng)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(duì)較高，但實(shí)現(xiàn)找礦突破的難度越來(lái)越大。區(qū)內(nèi)金礦床與巖漿熱液活動(dòng)關(guān)系密切，蝕變相對(duì)發(fā)育，且基巖出露好，非常適合開(kāi)展遙感找礦預(yù)測(cè)應(yīng)用。前人在研究區(qū)開(kāi)展過(guò)較多的基礎(chǔ)地質(zhì)工作，認(rèn)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(qiáng)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(duì)較小，這些因素為遙感找礦預(yù)測(cè)應(yīng)用增加了難度，機(jī)載高光譜數(shù)據(jù)因其高空間分辨率、高信噪比等特點(diǎn)，能夠識(shí)別較小范圍的礦化蝕變信息，同時(shí)還可區(qū)分不同成分云母信息。因此，機(jī)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(jì)90年代后期以來(lái)，機(jī)載高光譜儀在礦物信息識(shí)別、地質(zhì)找礦應(yīng)用等方面開(kāi)展了大量的應(yīng)用研究，在識(shí)別蝕變礦物、界定劃分蝕變帶、圈定找礦預(yù)測(cè)區(qū)及解釋成礦熱液系統(tǒng)等多個(gè)方面發(fā)揮了重要作用。21世紀(jì)以來(lái)，國(guó)內(nèi)利用引進(jìn)的機(jī)載高光譜儀在西部重要成礦區(qū)帶開(kāi)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(cè)等方面取得一系列成果。同時(shí)，在20世紀(jì)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(zhǔn)確識(shí)別蝕變礦物；另一方面能探測(cè)關(guān)鍵蝕變礦物化學(xué)成分的細(xì)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(shì)，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(cè)模型，開(kāi)展找礦預(yù)測(cè)；最后通過(guò)野外查證，驗(yàn)證找礦效果，為該地區(qū)今后的金礦找礦預(yù)測(cè)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(jiǎn)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?shī)W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(jí)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(zhǎng)-二長(zhǎng)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?；ㄎ魃浇鸬V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(jiǎn)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(gè)別 傾向南西，傾角近直立，有沿傾向深延品位變富的趨勢(shì)，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(cè)量結(jié)果及蝕變特征分析

本次研究共實(shí)施２條光譜測(cè)試剖面，采集樣品21塊。所采樣品均為地表巖石撿塊樣，對(duì)礦體、近礦圍巖、遠(yuǎn)礦圍巖、外圍正常圍巖進(jìn)行了控制（取樣位置見(jiàn)圖 ２）。需要說(shuō)明的是，本次僅對(duì)賦存在蝕變花崗斑巖中的金礦化體進(jìn)行了采樣研究，原因是通過(guò)野外對(duì)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(cè)試結(jié)果，在樣品中識(shí)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(jiǎn)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(jiàn)，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(shì)：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(huì)隨Ａｌ、Ｎａ、Ｋ、Ｓｉ幾種元素的含量變化而移動(dòng)，向2190ｎｍ移動(dòng)代表Ｎａ含量增加（即鈉云母），而向2206ｎｍ方向移動(dòng)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(shì)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(qiáng)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(duì)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(gè)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(biāo)志。外圍帶分布于礦（化）體外圍，發(fā)育范圍相對(duì)中心帶較大，是礦（化） 體與圍巖的過(guò)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(jī)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(shí)，區(qū)內(nèi)可見(jiàn)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(duì)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(jī)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(jìn)行分析，本文建立了花西山式金礦高光譜找礦預(yù)測(cè)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(jí)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(diǎn)。

4.2 找礦預(yù)測(cè)區(qū)圈定與野外查證

根據(jù)構(gòu)建的找礦預(yù)測(cè)模型，本次在研究區(qū)西南部圈定了１處金礦預(yù)測(cè)區(qū)（圖８）。從遙感影像上可以看出，在花崗巖斷裂帶中可見(jiàn)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(shí)地查證發(fā)現(xiàn)１處礦化線索，該地地表沿?cái)嗔炎呦驍嗬m(xù)出露一條硅化帶，呈北東向展布，地表可控制的長(zhǎng)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(jìn)行連續(xù)取樣化學(xué)分析，測(cè)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(cè)區(qū)分布圖

圖 ９ 預(yù)測(cè)區(qū)野外查證圖

表 １ 預(yù)測(cè)區(qū)樣品化學(xué)分析測(cè)試結(jié)果

結(jié)論

本文采用地面樣品光譜測(cè)量分析技術(shù)對(duì)花牛山礦集區(qū)內(nèi)花西山金礦進(jìn)行了精細(xì)的蝕變礦物綜合研究，并利用機(jī)載高光譜遙感數(shù)據(jù)對(duì)研究區(qū)進(jìn)行了礦物信息提取，綜合獲得如下認(rèn)識(shí)：（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(duì)性的高光譜遙感找礦預(yù)測(cè)模型。依據(jù)該模型圈定了一個(gè)金礦預(yù)測(cè)區(qū)，野外驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)有金異常，該找礦預(yù)測(cè)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