内蒙古甲乌拉银铅锌矿床蚀变-矿化特征研究——基于短波红外光谱技术
doi: 10.20008/j.kckc.202505027
王磊1 , 方维萱1 , 孙贵远2 , 李志平2 , 刘志强1 , 管诰1 , 夏颜乐2
1. 有色金属矿产地质调查中心,北京 100012
2. 新巴尔虎右旗荣达矿业有限责任公司,内蒙古 满洲里 021499
基金项目: 本文受云南驰宏锌锗股份有限公司科技计划项目(202106CHRDKCB02)资助
Study on alteration and mineralization characteristics of Jiawula Ag Pb-Zn deposit in Inner Mongolia based on short-wave infrared spectroscopy
WANG Lei1 , FANG Weixuan1 , SUN Guiyuan2 , LI Zhiping2 , LIU Zhiqiang1 , GUAN Gao1 , XIA yanle2
1. China Non-ferrous Metals Resource Geological Survey, Beijing 100012 , Beijing
2. New Baltiger Right Banner Rongda Mining Co., Ltd., Manzhouli 021499 , Inner Mongolia, China
摘要
甲乌拉铅锌矿床随着开采深度的增加面临着资源储量保障问题,存在深部矿体形态复杂,分支复合现象,且小矿体较多,矿体的形态和品位连续性较差等问题,亟需新的找矿思路和技术方法取得找矿突破。本文在大比例尺构造岩相学填图基础上,利用短波红外光谱技术对矿区热液蚀变矿物进行精细探测研究,共识别出绿泥石、白云母、伊利石、方解石、铁白云石、高岭石、蒙脱石等16种蚀变矿物,围绕矿体及两侧形成梳状石英-伊利石-铁绿泥石-碳酸盐→白云母-伊利石-绿泥石-铁白云石→伊利石-蒙脱-绿泥石→绿泥石-高岭石-方解石的分带特征。矿区深部伊利石化Al-OH吸收峰波长较小(<2206 nm)和结晶度指数越大(>1.1),绿泥石化Fe-OH吸收峰波长较大(>2254 nm)和结晶度指数越大(>3.0)的区域可能是深部的热液中心。通过圈定的热液中心与已知矿体的空间位置,建立了英安玢岩+安山岩—铁绿泥石+伊利石— 高品位矿化的岩性-蚀变-矿化对应关系。为解决矿山深部和外围隐伏矿体定位预测提供一定依据。
Abstract
The Jiawula lead-zinc deposit encounters challenges related to ore reserve maintenance with the increment of mining depth, characterized by complex morphologies of deep ore bodies, prevalent branching and composite appearances, along with a multitude of small-scale ore bodies. There are issues with the continuity and consistency of ore body shapes and grades. This underscores the immediate requirement for pioneering exploratory strategies and technological methodologies to catalyze breakthroughs in mineral discovery. Based upon extensive-scale structural lithofacies mapping, this paper conducts a detailed investigation into hydrothermal alteration minerals in the mining area using short-wave infrared (SWIR) spectroscopy technology. Sixteen hydroxyl-bearing alteration minerals, including chlorite, muscovite, illite, calcite, siderite, kaolinite, and montmorillonite, among others, have been distinguished. These minerals establish zoning characteristics around the ore bodies and on their flanks, comprising a segmented assemblage reminiscent of comb-textured quartz-illite-chlorite-carbonate→muscovite-illite-chlorite-siderite→illite-montmorillonite-chlorite→chlorite-kaolinite-calcite. Deep zone illitization with reduced Al-OH absorbance peak wavelength (<2206 nm) and augmented crystallinity indices (>1.1), coupled with chloritization having expanded Fe-OH absorbance peak wavelengths (>2254 nm) and increased crystallinity indices (>3.0), are indicative of potential hydrothermal centers in the deeper regions. By circumscribing these hydrothermal centers and aligning their spatial distribution with existing ore bodies, a pertinent association between diabase + andesite— chlorite + illite—high-grade mineralization has been established concerning lithology-alteration-mineralization correspondences. This serves to provide a substantial basis for addressing the positioning and predictive assessment of concealed ore bodies within the depth-extensive regions and periphery of the mine.
0 引言
目前蚀变矿物填图主要采用高光谱测量技术,而只有短波红外波段应用比较成熟(Yang et al.,2005Chang and Yang,2012)。高光谱短波近红外矿物技术多为澳大利亚便携式短波红外矿物分析仪(PIMA)、美国 ASD 公司 TerraSpec® Halo、Ter‐ raSpecSpec4 分析仪和中国南京地质矿产研究所生产的 PNIRS(Yang et al.,2005修连存等,2007Chang and Yang,2012)。近年来短波红外光谱技术在国内外斑岩型-浅成低温热液型-矽卡岩型矿床的勘查找矿中得到广泛应用(修连存等,2007田丰等,2019白龙洋等,2025),特别是在隐伏矿找矿及矿山深边部找矿成果显著(徐庆生等,2010杨志明等,2012王锦荣等,2017许超等,2017张世涛等, 2017陈寿波等,2018田丰等,2019任欢等,2020唐楠等,2021管诰等,2023白龙洋等,2025)。前人在福建紫金山,西藏努日、德明顶、铁格隆南、念村,鄂东南铜绿山,新疆东天山,内蒙古乌奴格吐山、干珠尔善德等短波近红外及勘查应用研究,取得一系列成果。如许超等(2017)在紫金山铜钼矿段采用伊利石结晶度(ISM)和伊利石 2200 nm 吸收峰位值由高变低变化规律,总结了紫金山铜钼矿段勘查找矿标志。西藏冈底斯成矿带的驱龙、甲玛、努日、德明顶、铁格隆南、念村、斯弄等多个斑岩-浅成低温热液矿床,利用白云母、伊利石、明矾石、高岭石、绿泥石等矿物的波谱曲线提取特征参数,分析其空间变化规律并指导确定热液矿化中心(杨志明等,2012黄一入等,2017王锦荣等,2017陈寿波等,2018任欢等,2020唐楠等,2021)。张世涛等(2017)通过鄂东南铜绿山矽卡岩型矿床铁绿泥石/铁镁绿泥石的变化规律,提出绿泥石的高Fe-OH 特征吸收峰位值(Pos2250>2253 nm)可指示铜绿山矽卡岩型矿床的矿化中心。陈寿波等(2018)研究认为新疆东天山玉海铜矿区绿泥石 Fe-OH 特征吸收峰>2253 nm 附近的绢英岩化带为该区找矿勘查的标志。刘新星等(2021)在内蒙古乌奴格吐山、干珠尔善德斑岩-热液型矿床通过钻孔岩心短波红外和热红外光谱的伊利石-绢云母等的蚀变组合及结晶度研究,认为伊利石结晶度(ISM)与矿化度成正比关系,高伊利石结晶度指示热液中心。白龙洋等 (2025)基于短波红外技术对珠勒地区蚀变岩帽开展精细解剖研究,建立西藏珠勒矿的指针矿物光谱勘查标识并预测热液中心位置。以上研究表明,基于短波近红外矿物测量技术的矿物蚀变填图能够很有效地指导矿山的地质找矿工作。
20 世纪70—90年代,在满洲里新巴尔虎右旗地区陆续发现了甲乌拉、查干布拉根银铅锌矿、乌奴格吐山铜钼矿、额仁陶勒盖银矿共4个大型矿床,已然成为中国内蒙满洲里地区重要的有色金属资源基地(潘龙驹和孙恩守,1992孟昭君和秦克章, 1997牛斯达等,2019)。目前 4 个大型矿床仍在开采当中,但随着开采深度增加均面临资源量枯竭问题,甲乌拉银铅锌矿尤为突出。为此甲乌拉矿山积极需求解决方案,亟需在主矿体深部及北西部寻找新的找矿突破,并启动矿山技术改造工程和深部找探矿工程,以解决矿山生产实际问题和可持续发展所需的资源储量保障问题。该矿床以次火山斑岩成矿系列为主,最能体现成矿过程和形成条件的就是矿床的蚀变种类、分带性、形态和规模(赵一鸣和张德全,1997江思宏等,2004杨梅等,2017刘桂香等,2018),这也为蚀变矿物填图提供了良好的试验地。
本文在大比例尺构造岩相学填图基础上,利用 TerraSpec® Halo 短波红外手持式分析仪进行蚀变矿物填图,在内蒙古甲乌拉矿区深边部坑道与钻孔中测试与 Al-OH、Fe-OH、Mg-OH、CO32- 等化学键有关的硅酸盐矿物,提取这些矿物波谱分析相关的热液蚀变体系参数,矿物的相对含量与分布、结晶度等找矿指示信息,圈定蚀变矿物分带与成矿热液中心,建立甲乌拉矿床蚀变-矿化勘查找矿标志,为其深边部找矿提供一定的技术支撑。
1研究区区域构造位置图(a)及地质图(b,据杨梅等,2017修改)
1—古近系—新近系和第四系;2—下白垩统砂岩、泥岩;3—上侏罗统—下白垩统酸性—中酸性火山岩;4—中侏罗统基性—中基性火山岩;5—中侏罗统砂岩、砾岩;6—燕山期花岗岩;7—中侏罗世地质体;8—地质界线;9—实测或推测断层(①—得尔布干断裂;②—额尔古纳河—呼伦断裂; ③—哈尼沟断裂;④—木哈尔断裂;⑤—甲乌拉—查干布拉根断裂);10—银铅锌矿床;11—银矿床;12—铜钼矿床;13—铜锌锡矿床;14—国界
1 成矿地质背景
1.1 区域地质
研究区位于额尔古纳—呼伦深断裂带的西侧 (图1a),满洲里—新巴尔虎右旗火山隆起带的甲乌拉—阿敦楚鲁火山断隆北部北西向构造发育地段。出露地层岩性为:中侏罗统万宝组安山岩、流纹岩及砂砾岩、砂岩、泥质粉砂岩、炭质板岩,其上分别为中侏罗统塔木兰沟组中基性火山岩、火山碎屑岩,上侏罗统玛尼吐组中酸性火山岩组成的火山杂岩,及侵入其间的中性—中酸性次火山岩体。区域内分布有甲乌拉银铅锌矿床、查干布拉根银铅锌矿床、乌奴格吐山铜钼矿床及额仁陶勒盖银矿床等大型矿床(图1b)。
1.2 矿区地质
矿区出露地层主要为中侏罗统火山岩、陆相沉积岩和上侏罗统火山岩,由老至新分别为中侏罗统万宝组(J2wb)、塔木兰沟组(J2tm),上侏罗统玛尼吐组(J3mn),其中塔木兰沟组(J2tm)为主要赋矿地层。矿床主要受控于燕山晚期构造-岩浆活化作用,矿体主要沿北西向—北西西向张扭性构造破碎带及次火山岩体边缘构造分布(图2a、b),如F1控制1号矿体,F2 控制 2 号矿体,F3 控制 2-44 号矿体,F4 控制12号矿体,F5控制3号矿体。海西期花岗岩则主要以岩基产出,分布于 1 号矿体的东北部。燕山期次火山岩具有多期次侵入特征,早期为闪长玢岩,中晚期为长石斑岩(石英长石斑岩)、石英长石斑岩、石英斑岩、石英二长斑岩(图2a)。
2 样品采集与数据处理
2.1 样品采集及测试
本研究所用仪器为美国 ASD 公司的 Ter‐ raSpec® Halo便携式矿物分析仪。研究样品采集于甲乌拉矿床2号矿体,主要分为坑道、钻孔两类。坑道样品采自 0 m 中段、200 m 中段,钻孔样品采自钻孔ZK2115-1及2个中段的坑内钻,采样位置如图2b所示。采样时按照岩性、蚀变组合及强度进行采集。坑道采样点距一般在8~10 m,在蚀变强度较强区域点距为 2~3 m,在矿化强度较强层位点距为 1~2 m。钻孔采样点距一般为 3 m,在蚀变较强位置为 1~2 m、矿体部位为0.3~0.5 m、矿体上下盘围岩点距一般为 0.5~1.0 m。结合野外大比例尺构造岩相学填图重点对脉体(特别是碳酸盐脉、方解石脉、石英脉)、面状蚀变(绿泥石化、伊利石化等)、矿体及上下盘围岩进行采样(图3)。
坑道样品测试在室内进行,测试前,先将样品清洗干净,晾干。钻孔样品测试在室外将岩心洗净晒干后进行原位测试。每个样品测试1~3个点,单点测量时间15~20 s。测试时与编录的地质信息及位置进行一一对应,测试数据及时保存和导入电脑。
2甲乌拉矿床地质矿产简图(a)及采样位置图(b)
3甲乌拉矿床主要岩矿石蚀变照片
a—含闪锌矿蚀变闪长玢岩,闪锌矿星点状分布,与方铅矿伴生;b—基质中普遍绢云母化及绿泥石化,角闪石均被绿泥石交代;c—闪锌矿化石英斑岩,沿裂隙呈脉状充填,包裹黄铜矿固溶体分离物;d—硅化石英、白云母、绢云母沿裂隙呈脉状充填,绢云母呈显微鳞片状,部分有铁染现象;e—黄绿色强伊利石化英安玢岩,后期闪锌矿-方铅矿网脉,边部可见细粒黄铁矿团斑;f—长石核心及富钙的部位蚀变成高岭土、伊利石 (水白云母);g—石英脉充填热液角砾岩,块状方铅矿闪锌矿胶结,表面铁绿泥石化;h—方铅矿呈他形粒状,闪锌矿集合体呈团状分布,包裹微粒状黄铜矿固溶体分离物;i—闪锌矿化绿泥石化蚀变安山岩;j—绿泥石显微鳞片状呈集合体分布,硅化石英他形柱状、方解石呈脉状分布在岩石构造裂隙中;k—安山岩,岩石表面绿泥石化;l—长石斑晶普遍绢云母化及泥化,角闪石被方解石及绿泥石交代,椭圆状杏仁体内充填绿泥石及方解石;Q—石英;Py—黄铁矿;Gn—方铅矿;Sp—闪锌矿;Ccp—黄铜矿;Chl—绿泥石;Ill—伊利石;Ser—绢云母;Pl—长石;Ms—白云母;Cal—方解石;Kao—高岭石
2.2 数据处理
本研究数据处理使用 The Spectral Geologist (TSG)光谱解译软件进行解译,对测试的光谱与光谱数据库进行匹配或拟合,识别出矿物种类和相对含量,如白云母族矿物(白云母和伊利石)光谱解译范围 2195~2200 nm(Al-OH吸收峰),确定为白云族矿物。绿泥石(铁镁绿泥石、铁绿泥石、镁绿泥石) 光谱的解译范围2245~2265 nm(Fe-OH吸收峰),确定为绿泥石。
对 TSG 解译后的蚀变矿物,根据野外编录和光谱吸收深度,按照岩性段分类进行人工解译和筛选,最终确定蚀变矿物种属。
3 测试结果与解译
3.1 蚀变矿物种类
甲乌拉铅锌银矿床采集的样品共识别出 16 种蚀变矿物(图4),其中主要蚀变矿物有绿泥石(铁镁绿泥石、镁绿泥石、铁绿泥石)、绢云母(白云母、钠云母、多硅白云母)、伊利石(白云母伊利石、钠云母伊利石、多硅白云母伊利石)、方解石、铁白云石、高岭石、蒙脱石。结合TerraSpec矿物波谱仪鉴定及野外人工蚀变识别,本文将白云母、多硅白云母、钠云母归为白云母类,将白云母伊利石、多硅白云母伊利石、钠云母伊利石统称为伊利石,将铁镁绿泥石、镁绿泥石、铁绿泥石统称为绿泥石。
4甲乌拉矿床蚀变矿物频数图
通过 TSG 识别解译的蚀变矿物种类及质量分数,为提高识别的准确度,将质量分数大于 0.2的矿物参加蚀变矿物组合划分,质量分数低于 0.2 的则忽略。石英硅化脉带多识别为“NULL”或“Aspec‐ tral”,TerraSpec 矿物波谱仪无法识别造成的,因此硅化带主要通过人工编录进行识别并圈定。典型的蚀变矿物组合主要为白云母-伊利石,白云母-伊利石-绿泥石,伊利石-绿泥石-方解石±铁白云石,泥化带主要为伊利石-蒙脱石-绿泥石,白云母-高岭石。
3.2 主要蚀变矿物短波红外光谱特征
(1)白云母(伊利石)类短波红外光谱特征
白云母类矿物含有 OH+H2O 和 Al-OH 两个基团,一般高结晶度的白云母可以分为普通白云母、多硅白云母和钠云母,而伊利石化的白云母通常发生成分变化,主要分为伊利石、多硅白云母伊利石和钠云母伊利石。其主要变化表现为:普通白云母波长 2190 nm 吸收峰尖锐,多硅白云母波长 2214~2225 nm 吸收峰尖锐,钠云母波长 2184~2190 nm 吸收峰尖锐。白云母与伊利石的光谱曲线具有一致性,特征吸收峰主要表现在 1400 nm 附近结晶水 (Pos1400)、1900 nm附近吸附水(Pos1900),2200 nm 附近的 Al-OH(Pos2200)(图5),特征吸收峰深度表示在标准化反射率光谱中吸收峰附近深度最大值 (Dep1400、Dep1900、Dep2200)。甲乌拉铅锌矿区白云母类Pos1900吸收峰尖锐,故以1900 nm为本区吸附水中心,半径15进行提取;Pos2200吸收峰较为尖锐,但有向长波方向漂移趋势,故以2205 nm为本区 Al-OH中心,半径15进行提取。白云母族矿物结晶度(ISM),表示方法为Al-OH吸收深度(Dep2200)与 1900 nm吸附水吸收峰的吸收深度(Dep1900)之比。样品提取的特征吸收峰、吸收深度和结晶度通过散点图进行系统统计后,确定本矿区白云母(伊利石) 类Pos2200变化范围为2200.26~2212.72 nm,平均值为2206.49;ISM值范围0.058~3.193,平均值为0.96。
5标准矿物吸收特征
(2)绿泥石类短波红外光谱特征
绿泥石主要分为铁绿泥石、铁镁绿泥石和镁绿泥石。其主要区别表现为:镁绿泥石吸附水特征吸收峰波长 1394 nm,结晶水特征吸收峰波长范围 1880~1980 nm(Pos1900),Fe-OH 特征吸收峰波长 2245 nm(Pos2250);Mg-OH 特征吸收峰波长 2325 nm(Pos2350),该位置吸收峰深度越深代表为越富镁绿泥石。铁镁绿泥石吸附水特征吸收峰波长 1409 nm,结晶水特征吸收峰波长 2000 nm,Fe-OH 特征吸收峰波长 2254 nm,Mg-OH 特征吸收峰波长 2347 nm,该波长反应典型的铁镁绿泥石特征。铁绿泥石结晶水特征吸收峰波长范围 1900~2000 nm; Fe-OH 特征吸收峰波长 2261 nm,Fe-OH 波长比 Mg-OH 吸收峰深度稍浅一些;Mg-OH 特征吸收峰波长范围 2355~2365 nm,该位置吸收峰深度越深代表为越富铁绿泥石(图5)。甲乌拉铅锌矿区绿泥石类Pos1900吸收峰尖锐,故以1900 nm为本区吸附水中心,半径 15 进行提取;Pos2250 吸收峰尖锐,故以 2250 nm 为本区 Fe-OH 中心,半径 15 进行提取; Pos2350 吸收峰尖锐,故以 2350 nm 为本区 Mg-OH 中心,半径 15 进行提取。样品提取的特征吸收峰、吸收深度和结晶度通过散点图进行系统统计后,确定本矿区绿泥石类 Pos2250 变化范围为 2247.87~2260.05 nm,平均值为 2253.96;绿泥石结晶度 (CSM)值范围0.212~9.082,平均值为2.37。
3.3 蚀变矿物组合与蚀变分带
本文在大比例尺构造岩相学填图及蚀变矿物填图的基础上,采用 TSG 光谱地质分析软件识别的岩心及坑道样品蚀变矿物,选取 ZK13'03 研究北部矿区200 m中段水平蚀变分带,ZK20(0)1'02研究北部矿区0 m中段水平蚀变分带,ZK2115-1研究北部矿区垂相蚀变分带,具体特征如下:
(1)钻孔ZK19(200)13'03根据蚀变矿物组合划分为 4个蚀变带(图6):白云母+伊利石+绿泥石+方解石+蒙脱石+铁白云石,白云母+绿泥石+方解石+ 蒙脱石,白云母+伊利石+绿泥石+高岭石,绿泥石+ 方解石+蒙脱石+铁白云石。镁绿泥石主要分布于钻孔上部,铁绿泥石主要分布于钻孔下部。
6ZK13'03蚀变矿物分带
(2)钻孔ZK20(0)1'02根据蚀变矿物组合划分为 3个蚀变带(图7):绿泥石+方解石+铁白云石+高岭石,白云母+伊利石+绿泥石+方解石,绿泥石+铁白云石。该钻孔未见镁绿泥石,铁绿泥石主要分布于钻孔下部。铁白云石主要分布于绢云母伊利石的两侧。
(3)钻孔 ZK2115-1根据蚀变矿物组合划分为 5 个蚀变带:伊利石+绿泥石+方解石+蒙脱石+高岭石,白云母+伊利石+绿泥石+方解石+蒙脱石+铁白云石,白云母+伊利石+绿泥石+方解石+蒙脱石,绿泥石+方解石+蒙脱石,白云母+伊利石+绿泥石+方解石+蒙脱石。根据相对含量和频次可以看出伊利石、铁镁绿泥石、方解石、蒙脱石在岩心样品中贯穿出现(图8),镁绿泥石主要分布于钻孔上部,铁绿泥石团状分布于钻孔上部3个区块。
7ZK20(0)1'02蚀变矿物分带
4 讨论
4.1 热液中心的指示
绿泥石族矿物 Fe-OH 吸收峰波长(pos2260)和结晶度指数这2个参数与矿物的形成温度密切相关 (杨志明等,2012唐楠等,2021)。许多包含 Fe-OH 的矿物有细微的成分变化,其表明发生蚀变活动时出现的液体化学成分。由于这些成分变化导致Fe-OH吸收特征在2260 nm附近发生波长偏移,此特征的波长位置可以作为发生蚀变活动时地质化学条件的指示。通常大多数情况下,富Fe绿泥石的吸收谷在2260~2265 nm,而富Mg绿泥石吸收峰在2255~2260 nm(修连存等,2007刘碧洪和刘鹤,2016刘新星等,2021)。Fe绿泥石→Mg-Fe绿泥石→Fe-Mg 绿泥石→Mg绿泥石降温序列。
白云母族矿物 Al-OH 吸收峰波长(Pos2200)和结晶度(ISM)与矿物的形成温度密切相关(任欢等, 2020唐楠等,2021)。在蚀变事件发生时存在流体的化学成分变化,这些成分变化导致1900 nm附近的吸附水和2200 nm附近的Al-OH吸收特征的波长发生偏移。随着蚀变程度的加剧,吸附水持续损失,而 Al-OH特征吸收峰波长会在2160~2240 nm范围内数值不断增大,其结晶度指数也会增大。因此该特征的波长位置是蚀变事件发生时地球化学条件的指标。
8钻孔ZK2115-1蚀变矿物分带
通过对 200 m 中段的坑内钻、坑道进行矿物蚀变填图(图9),结合编录工作,200 m 中段伊利石化 (白云母族)Al-OH吸收峰波长在1'~17'线<2206 nm 有总体呈面状分布,并与 2 号矿体具有较好的吻合性。伊利石的结晶度>1.1 总体沿北西向呈带状分布,并在 1'和 5'~9'线 2 个异常中心。绿泥石化 Fe-OH 吸收峰波长在 0'~7'线>2254 nm 有以面状异常,该异常长约 500 m,宽约 20 m,走向北西,与矿体方向一致。在 15'线深部可见向北西延伸的弱异常(>2251 nm 圈定)。绿泥石的结晶度>3.0 在 9'和 17'线有一个异常中心。同时在0 m中段绿泥石化Fe-OH 吸收峰波长在1'线>2254 nm有以面状异常,该异常长约 50 m,宽约 20 m,走向北西,与矿体方向一致。上下对应后有向南东或南西延深的趋势。
9甲乌拉矿床200 m中段绿泥石结晶度(a)与伊利石结晶度(b)等值线图
研究认为甲乌拉矿区深部伊利石化Al-OH吸收峰波长较小(<2206 nm)和结晶度指数越大(>1.1),绿泥石化Fe-OH吸收峰波长较大(>2254 nm)和结晶度指数越大(>3.0)的区域可能是深部的热液中心。而 Pos2200值总体上也具有由矿化中心到外围从高值到低值的变化趋势,与其在北东向剖面上的规律一致。
结合钻孔及坑道编录,在该区域主要以强硅化的细脉—网脉状方铅矿闪锌矿脉英安玢岩体,这与前文中圈定的梳状石英+伊利石+铁绿泥石+方解石的蚀变分带一致,特别是铁绿泥石的出现。靠近东侧的的蚀变范围相对弱一些,推测主要由另一类靠近围岩的梳状石英+方解石+铁镁绿泥石+高岭石蚀变组合。需要强调的是,在安山岩、安山质晶屑岩屑凝灰岩中也普遍存在绿泥石化,但从矿物的分类来看主要以铁镁绿泥石为主,属于早期的围岩蚀变,而在矿体及周边的绿泥石化蚀变主要以铁绿泥石化为主,可以看出发生了一定的地质作用后温度升高,绿泥石由铁镁绿泥石向铁绿泥石转变。在矿体附近的热液角砾岩中,角砾成分以安山岩、安山质凝灰岩为主。推测英安玢岩可能为两期,一期为成矿早期侵入,二期为成矿期侵入。二期英安玢岩的侵入造成了矿体附近的温度转变,绿泥石以铁绿泥石为主,且结晶度>3.0。
10ZK2115-1(a)和ZK13'03(b)白云母及绿泥石特征参数变化规律
4.2 勘查指示意义
研究区短波红外光谱检测结果与矿化相关的蚀变主要为伊利石化、绿泥石化,多分布于安山岩、安山质晶屑岩屑凝灰岩、闪长玢岩、英安玢岩中。
ZK2115-1中Pos2200整体变化平稳,在122.5~128.35 m Al-OH 吸收峰波长有小幅的降低趋势,伊利石结晶度>1.0 在 122.5~128.35 m、200 m、300~350 m共3个区域,绿泥石结晶度>3.0分布在122.5~200 m、350 m共2个区域(图10a)。而122.50~128.35 m矿化层,原岩为安山岩,裂隙中见米黄色方解石-石英发育,沿方解石脉见斑点状、块状、稀疏浸染状黄铁矿、闪锌矿。绿泥石化较强,岩石较破碎。127~127.75 m 有大量方解石-石英脉发育,矿化较好。 247.20~248.40 m:铅锌矿体,见星点状、斑点状黄铁矿、方铅矿、闪锌矿沿裂隙伴随方解石-石英脉产出。 257~257.7 m 岩石胶结疏松,见绿泥石化、伊利石化菱锰矿,石英-方解石细脉网状发育。
ZK13’03 中 Pos2200 整体变化平稳,而在 120.6~137.25 m 伊利石结晶度、Pos2350、绿泥石结晶度明显有升高(图10b)。130.15~135.27 m 含矿,岩性为安山岩,绿泥石化、伊利石化强烈。见细脉状方铅矿、闪锌矿、黄铁矿沿裂隙发育。其中 130.15~130.50 m 有石英脉发育,见块状、稠密浸染状黄铁矿、方铅矿、闪锌矿沿裂隙大量发育,后期石英脉截切铅锌铁矿脉。133.18~134.58 m可见脉状、浸染状方铅矿、闪锌矿、黄铁矿沿裂隙发育。
ZK20(0)1'02 中,伊利石(MuscoviticIllite)高值区主要出现在48.9~54.8 m,80~86.6 m处集中分布 (图7);48.9~54.8 m段以铁绿泥石+伊利石+方解石为主,80~86.6 m 段以铁镁绿泥石+伊利石+蒙脱石为主。矿化强度以 48.9~54.8 m 段最强,Pb 含量 29.35%,Zn 含量 12.14%,Ag 含量 301×10-6,铜含量 0.2%。
综合分析,铅锌矿化主要与英安玢岩、安山岩中的后期破碎蚀变密切相关,结晶度指数越大(>1.1),绿泥石化 Fe-OH 吸收峰波长较大(>2254 nm) 和结晶度指数越大(>3.0)区段 Pb-Zn-Ag 的含量普遍偏高,且绿泥石主要为铁绿泥石。因此英安玢岩+安山岩—铁绿泥石+伊利石—高品位矿化的岩性-蚀变-矿化对应关系。后期的找矿方向应多重视深部的碎裂岩化伊利石化英安玢岩的分布特征,其与矿化之间的联系比较密切。
5 结语
(1)对甲乌拉铅锌矿床深部及地表蚀变岩石的短波红外光谱测量,识别出绿泥石(铁镁绿泥石、镁绿泥石、铁绿泥石)、绢云母(白云母、钠云母、多硅白云母)、伊利石(白云母伊利石、钠云母伊利石、多硅白云母伊利石)、方解石、铁白云石、高岭石、蒙脱石等 16 种含羟基蚀变矿物。根据岩石特征和 TSG 光谱解译结果,查明了甲乌拉矿床的蚀变矿物的水平蚀变分带和垂向蚀变分带,总体形成梳状石英-伊利石-铁绿泥石-碳酸盐→白云母-伊利石-绿泥石-铁白云石→伊利石-蒙脱-绿泥石→绿泥石-高岭石-方解石的分带特征。
(2)甲乌拉矿区深部伊利石化 Al-OH吸收峰波长较小(<2206 nm)和结晶度指数越大(>1.1),绿泥石化 Fe-OH 吸收峰波长较大(>2254 nm)和结晶度指数越大(>3.0)的区域可能是深部的热液中心。
(3)通过圈定的热液中心与已知矿体的空间位置,建立了英安玢岩+安山岩—铁绿泥石+伊利石— 高品位矿化的岩性-蚀变-矿化对应关系。建议后期的找矿方向应多重视深部的碎裂岩化伊利石化英安玢岩的分布特征,其与矿化之间的联系比较密切。
1研究区区域构造位置图(a)及地质图(b,据杨梅等,2017修改)
2甲乌拉矿床地质矿产简图(a)及采样位置图(b)
3甲乌拉矿床主要岩矿石蚀变照片
4甲乌拉矿床蚀变矿物频数图
5标准矿物吸收特征
6ZK13'03蚀变矿物分带
7ZK20(0)1'02蚀变矿物分带
8钻孔ZK2115-1蚀变矿物分带
9甲乌拉矿床200 m中段绿泥石结晶度(a)与伊利石结晶度(b)等值线图
10ZK2115-1(a)和ZK13'03(b)白云母及绿泥石特征参数变化规律
Chang Z S, Yang Z M. 2012. Evaluation of inter-instrument variations among short wavelength infrared (SWIR) devices[J]. Economic Ge-ology, 107(7): 1479-1488.
Yang K, Lian C, Huntington J F, Peng Q, Wang Q. 2005. Infrared spec-tral reflectance characterization of the hydrothermal alteration at the Tuwu Cu-Au deposit, Xinjiang, China[J]. Mineralium Deposita, 40: 324-336.
白龙洋, 代晶晶, 刘治博, 宋扬, 王楠, 陈伟. 2025. 西藏珠勒矿化点的发现与勘查——来自短波红外蚀变矿物填图的证据[J]. 地质与勘探, 61(2): 221-229.
陈寿波, 黄宝强, 李琛, 田庆磊, 王超, 吴见新, 陈明霞, 韩金生, 冯雨周, 王云峰. 2018. 新疆东天山玉海铜矿蚀变矿化特征及SWIR 勘查应用研究[J]. 地球科学, 43(9): 2911-2928.
管诰, 杨自安, 方维萱, 王磊, 刘志强, 江少卿, 孙贵远. 2023. 内蒙古查干布拉根银铅锌矿床44~100线蚀变矿物分布特征及组合分带模式[J]. 矿产勘查, 14(3): 392-406.
黄一入, 郭娜, 郑龙, 杨宗耀, 伏媛. 2017. 基于遥感短波红外技术的三维蚀变填图——以低硫化浅成低温热液型矿床斯弄多为例[J]. 地球学报, 38(5): 779-789.
江思宏, 聂凤军, 张义, 胡朋. 2004. 浅成低温热液型金矿床研究最新进展[J]. 地学前缘, 11(2): 401-411.
刘碧洪, 刘鹤. 2016. 内蒙古干珠尔善德银铅锌矿床的短波红外光谱研究[J]. 地质与勘探, 52(4): 703-711.
刘桂香, 张春鹏, 吕骏超, 张朋. 2018. 大兴安岭甲乌拉铅锌银矿床石英二长斑岩锆石 U-Pb 年代学及地质意义[J]. 地质与资源, 27 (5): 424-430.
刘新星, 张弘, 张娟, 史维鑫, 张新乐, 成嘉伟, 卢克轩. 2021. 基于红外光谱技术研究内蒙古乌奴格吐山斑岩铜钼矿蚀变和矿化特征[J]. 岩矿测试, 40(1): 121-133.
孟昭君, 秦克章. 1997. 内蒙甲-查银多金属矿田地质特征、成矿中心与隐伏矿体预测[J]. 有色金属矿产与勘查, 6(1): 25-31.
牛斯达, 李胜荣, 郭健, 赵文斌. 2019. 内蒙古甲乌拉铅锌银矿2号矿体元素分带特征及成矿远景分析[J]. 矿物岩石地球化学通报, 38(4): 759-765.
潘龙驹, 孙恩守. 1992. 内蒙古甲乌拉银铅锌矿床地质特征[J]. 矿床地质, 11(1): 45-53.
任欢, 郑有业, 吴松, 张心, 叶吉文, 陈雪冬. 2020. 西藏德明顶铜钼矿床短波红外光谱特征及勘查指示意义[J]. 地球科学, 45(3): 930-944.
唐楠, 林彬, 李玉彬, 王艺云, 李佳俊. 2021. 短波红外光谱技术在斑岩-高硫化型浅成低温热液矿床中的应用——以西藏铁格隆南超大型铜(金)矿床为例[J]. 地质学报, 95(8): 2613-2627.
田丰, 冷成彪, 张兴春, 田振东, 张伟, 郭剑衡. 2019. 短波红外光谱技术在矿床勘查中的应用[J]. 矿物岩石地球化学通报, 38(3): 634-642.
王锦荣, 吕新彪, 黄照强, 孙赫, 秦志平, 邹睿馨, 范兴炉, 黄啸宇. 2017. 西藏努日铜多金属矿床蚀变矿物的近红外光谱学研究[J]. 地质与勘探, 53(1): 141-150.
修连存, 郑志忠, 俞正奎, 黄俊杰, 殷靓, 王弥建, 张秋宁, 黄宾, 陈春霞, 修铁军, 陆帅. 2007. 近红外光谱分析技术在蚀变矿物鉴定中的应用[J]. 地质学报, 81(11): 1584-1590.
徐庆生, 覃锋, 刘阳, 袁波, 孙赫, 陈喜峰, 郑杰, 牛向龙. 2010. 岩帽: 地质特征及找矿意义[J]. 地质与勘探, 46(1): 20-23.
许超, 陈华勇, Noel W, 祁进平, 张乐骏, 张爽, 段甘. 2017. 福建紫金山矿田西南铜钼矿段蚀变矿化特征及 SWIR 勘查应用研究[J]. 矿床地质, 36(5): 1013-1038.
杨梅, 孙景贵, 王忠禹, 赵世峰, 刘晨, 冯洋洋, 任泽宁. 2017. 大兴安岭西坡甲乌拉铜银铅锌矿床富碱花岗斑岩的成因及其地质意义: 锆石U-Pb定年和地球化学特征[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 47(2): 477-496.
杨志明, 侯增谦, 杨竹森, 曲焕春, 李振清, 刘云飞. 2012. 短波近红外光谱技术在浅剥蚀斑岩铜矿勘查中的应用——以西藏念村矿区为例[J]. 矿床地质, 31(4): 699-717.
张世涛, 陈华勇, 张小波, 张维峰, 许超, 韩金生, 陈觅. 2017. 短波红外光谱技术在矽卡岩型矿床中的应用——以鄂东南铜绿山铜铁金矿床为例[J]. 矿床地质, 36(6): 1263-1288.
赵一鸣, 张德全. 1997. 大兴安岭及其邻区铜多金属矿床成矿规律与远景评价[M]. 北京: 地震出版社, 20-60.