基于pima的普朗斑巖銅礦區(qū)蝕變礦物分布研究

基于pima的普朗斑巖銅礦區(qū)蝕變礦物分布研究

短距離紅外光譜礦測量技術(shù)是近年來發(fā)展起來并逐步成熟的一種應(yīng)用于光譜礦測量的遙感技術(shù)。這是高光譜遙感技術(shù)發(fā)展而來的。目前,技術(shù)上可行并常用的高光譜技術(shù)可探測波長區(qū)間大致為400～2500nm,包括了整個(gè)可見光區(qū)(400～700nm)和習(xí)慣上所稱的近紅外區(qū)(700～1100nm)與短波紅外區(qū)(1100～2500nm)。在該波長范圍內(nèi),地表的植物主要反映在可見光區(qū),而巖石中含水或含氫氧根的礦物(主要為層狀硅酸鹽和粘土類)以及硫酸鹽和碳酸鹽礦物則在短波紅外區(qū)有特殊顯示。因?yàn)檫@些礦物大多出現(xiàn)在與金屬礦床有關(guān)的熱液蝕變帶中,故該技術(shù)可用于指示熱液成礦體系的環(huán)境參數(shù),提供找礦線索并指導(dǎo)找礦。短波紅外(SWIR)光譜礦物測量技術(shù)一般采用的波長范圍為1300～2500nm,即大致位于短波紅外區(qū)。目前,這種技術(shù)已經(jīng)成熟并走向商業(yè)化,澳大利亞生產(chǎn)的便攜式短波紅外光譜礦物測量儀(PortableInfraredMineralAnalyzer,以下簡稱PIMA)是目前使用最廣泛的測量儀。20世紀(jì)90年代以來,PIMA已廣泛地應(yīng)用于礦產(chǎn)勘查領(lǐng)域,特別是澳大利亞、美國、加拿大、南非、智利和歐洲的許多礦業(yè)公司,已將PIMA測量作為一種常用的勘查手段。通過對(duì)礦物種類、豐度和成分的識(shí)別,特別是與成礦作用密切相關(guān)的蝕變礦物的識(shí)別,PIMA測量可有效地圈定熱液礦化蝕變帶,定量或半定量地估計(jì)被測區(qū)域的蝕變強(qiáng)度和蝕變礦物含量,給出成礦作用規(guī)模和強(qiáng)度等(Crowley,1999;Dennissetal.,1999;Passosetal.,1999;浦瑞良等,2000;Yangetal.,1999;2001)。在輔助勘查決策方面,PIMA測量也能提供獨(dú)特的信息。2001年,中國地質(zhì)調(diào)查局購進(jìn)了澳大利亞先進(jìn)的PIMA,旨在通過對(duì)典型礦區(qū)開展近紅外光譜礦物填圖試驗(yàn)和示范,建立高光譜探測技術(shù)找礦工作的技術(shù)流程,提高中國礦產(chǎn)資源調(diào)查、評(píng)價(jià)工作的水平。同年,中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心在新疆土屋斑巖銅礦區(qū)利用PIMA開展了示范研究,取得了很好的效果。2002年,筆者等在云南普朗斑巖銅礦區(qū)又開展了類似的工作,本文將此次工作的具體方案、工作方法及取得的結(jié)果敘述如下,旨在應(yīng)用蝕變礦物組合,結(jié)合其他勘探數(shù)據(jù),指導(dǎo)礦區(qū)的勘探部署工作。1具有巨大的遠(yuǎn)景資源普郎斑巖銅礦床位于云南省中甸地區(qū)(現(xiàn)稱香格里拉),是一處新近發(fā)現(xiàn)和勘查的具有超大型遠(yuǎn)景的銅礦床(楊岳清等,2002;云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1990;曾普勝等,1999;2003)。礦床位于中甸縣縣城北東42°方向36km處,行政上隸屬香格里拉藏族自治州格咱鄉(xiāng)。1.1普朗斑巖巖體區(qū)域上,普朗斑巖銅礦區(qū)位于紅山復(fù)式背斜南段東翼的次級(jí)黑水塘_牙樹背斜中,出露地層主要為上三疊統(tǒng)圖姆溝組二、三段(T3t2_3)的板巖夾安山巖、砂巖及曲嘎寺組三段(T3q3)的灰?guī)r、大理巖夾砂板巖。北西向的普朗河斷裂和北東東向的力中全達(dá)主干斷裂控制了普朗巖體的展布。普朗復(fù)式巖體呈不規(guī)則狀出露于地表,面積約9km2,巖性主要為黑云石英閃長玢巖、黑云石英二長斑巖和閃長玢巖。目前,普朗斑巖銅礦區(qū)已發(fā)現(xiàn)14個(gè)含礦斑巖體,這些斑巖體的地表露頭面積大于40km2,其中在普朗、松諾、卓瑪?shù)戎兴嵝园邘r體內(nèi),圈出了工業(yè)銅礦體。普朗斑巖銅礦體的工程控制厚度達(dá)數(shù)百米,平均銅品位近1%。1.2探槽及鉆孔控制礦巖普郎銅礦區(qū)出露的巖體以石英閃長玢巖為主,后期的石英二長斑巖及花崗斑巖又侵入到石英閃長玢巖中。它們與更晚期的脈狀閃長玢巖組成一復(fù)式巖體。復(fù)式巖體以1號(hào)礦體附近為中心,由內(nèi)向外,大致可劃分出鉀化硅化帶→黃鐵絹英巖化帶→青磐巖化帶,礦化主要與鉀化、硅化、絹云母化等蝕變有關(guān)(圖1)。整個(gè)巖體呈北西向展布,向北東陡傾。工程揭露控制3個(gè)礦化體,礦化體的面積分別為0.85km2、0.24km2和0.13km2。探槽、鉆孔控制4個(gè)礦體,其中1號(hào)礦體長600m,寬500m,厚69.89～289.20m,Cu品位(wB,下同)0.1%～1.74%,平均0.58%,伴生Au品位0.08～0.25g/t,平均0.15g/t;2號(hào)礦體長900m,寬6～60m,Cu品位0.2%～1.4%,平均0.47%;3號(hào)礦體厚35m,Cu品位(wB,下同)0.1%～0.74%,平均0.32%;4號(hào)礦體長大于300m,Cu品位0.17%～1.90%,平均0.96%。以斑巖體為中心,由內(nèi)向外依次出現(xiàn)鉀化硅化帶—黃鐵絹云母化帶—青磐巖化帶,礦化型式相應(yīng)出現(xiàn)面型—線型—稀疏細(xì)脈或星點(diǎn)狀礦化。金屬礦物主要有黃銅礦、斑銅礦(?)、黃鐵礦、磁黃鐵礦、輝鉬礦、方鉛礦等,脈石礦物有石英、長石、黑云母、綠泥石、絹云母。礦石結(jié)構(gòu)為自形_半自形粒狀、交代溶蝕、包裹結(jié)構(gòu)等;礦石構(gòu)造為細(xì)脈浸染狀、斑塊狀、網(wǎng)脈狀、星點(diǎn)狀構(gòu)造等。礦石類型按氧化程度分為氧化礦和硫化礦,以后者為主(前者僅極個(gè)別地方發(fā)育);按含礦巖性分為石英閃長玢巖型和石英二長斑巖型;按礦石構(gòu)造分為細(xì)脈浸染狀銅礦石、稠密浸染狀_塊狀銅礦石、浸染狀銅礦石等。2pimasp的基本原理PIMASP是由澳大利亞IntegratedSpectronicsPtyLtd公司生產(chǎn)的一種短波紅外反射光譜分析儀,它的波長范圍為1300～2500nm;光譜分辨率7～10nm;光譜取樣間距2nm;信噪比1/3500～1/4500;對(duì)于樣品和參考物有32個(gè)識(shí)別級(jí)別,測量速度10s～6min。PIMASP具有很多優(yōu)點(diǎn),包括儀器輕便、測試速度快、無須制樣、測量樣品類型多樣、不需要單獨(dú)光源和成本低廉等。PIMASP的工作原理是:利用短波紅外光照射被測樣品,并接收礦物的特征吸收光譜,通過對(duì)所獲的光譜曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線比對(duì),反演被測樣品蝕變礦物信息。具體而言,由于包括羥基、水、碳酸鹽以及Al_OH、Mg_OH和Fe_OH等分子鍵的礦物對(duì)短波紅外光十分敏感,當(dāng)短波紅外光照射到這些礦物表面時(shí),就會(huì)產(chǎn)生特征的吸收光譜。包含上述分子鍵的礦物主要有層狀硅酸鹽(粘土、綠泥石和蛇紋石類礦物)、羥基化硅酸鹽(綠簾石和閃石)、硫酸鹽(明礬石、黃鉀鐵礬和石膏)和碳酸鹽等蝕變礦物。因此,PIMASP主要用于測量上述幾類蝕變礦物。3工作方法PIMA測量工作包括野外樣品的采集、現(xiàn)場測量和數(shù)據(jù)處理與解譯3個(gè)密切相關(guān)的環(huán)節(jié)。3.1巖心與探槽盡管PIMA測量的介質(zhì)多種多樣,但本次工作只采集巖(礦)石樣品進(jìn)行測量。采樣原則是,沿已有的勘探線剖面,相隔一定點(diǎn)距采樣,一般3～5m,地表和剖面測量分別以探槽和鉆孔巖心為對(duì)象,盡量使所采樣品具有代表性。在普朗斑巖銅礦區(qū)共采集了9個(gè)鉆孔的巖心樣品和2條地表長剖面的巖石樣品。9個(gè)鉆孔分別是PLD001、PLD002、PLD003、ZK0401、ZK0606、ZK0608、ZK0807、ZK1201和ZK1203,它們在地表的位置見圖1。共采集巖心樣品927件。地表樣品的采集主要集中在0線和0′線上。盡量從探槽中采樣,在未進(jìn)行工程揭露的地段,從地表露頭上采樣。共采集樣品356件。3.2測量,測試野外采集的絕大多數(shù)樣品均在野外駐地進(jìn)行PIMA測量,部分樣品在采樣的現(xiàn)場進(jìn)行測量。對(duì)每一塊樣品,一般測試3個(gè)數(shù)據(jù)。此外,考慮到不同樣品的吸收率不同,具體測量時(shí)適當(dāng)調(diào)整了樣品的測量時(shí)間。3.3蝕變礦物識(shí)別PMIA測量獲得的是巖石、礦石樣品的光譜曲線。如何將光譜曲線解譯為對(duì)應(yīng)的蝕變礦物,是數(shù)據(jù)處理與解譯工作的主要任務(wù)。PIMA內(nèi)儲(chǔ)存了大量的蝕變礦物標(biāo)型譜線,因此,將測量獲得的光譜曲線與蝕變礦物標(biāo)型譜線對(duì)比,即可獲得所測樣品的蝕變礦物種類。蝕變礦物識(shí)別是在PimaView3.1軟件支持下自動(dòng)進(jìn)行的,同時(shí)參考礦物特征的吸收譜線。對(duì)識(shí)別出的蝕變礦物,可將其投影到礦區(qū)平面地質(zhì)圖和剖面地質(zhì)圖上。根據(jù)蝕變礦物及其組合的空間分布特征,以及它們與礦區(qū)巖石、構(gòu)造、礦體的對(duì)應(yīng)關(guān)系,可分析蝕變作用產(chǎn)生的地質(zhì)特征,總結(jié)蝕變與礦化間的關(guān)系及規(guī)律。4結(jié)果和解釋4.1地表蝕變礦物PIMA測試結(jié)果表明,地表識(shí)別出的蝕變礦物共有18種。按出現(xiàn)多少排序?yàn)?硬石膏、伊利石、鎂綠泥石、多水高嶺石(埃洛石)、鐵鎂綠泥石、角閃石、鐵綠泥石、白云母、黑云母、蒙脫石、多硅白云母、陽起石、透閃石、方解石、金云母、白云石、電氣石和高嶺石。其中主要的蝕變礦物為硬石膏、伊利石、鎂綠泥石、多水高嶺石、鐵鎂綠泥石和鐵綠泥石。在鉆孔中識(shí)別出的蝕變礦物比地表要多一些。按出現(xiàn)多少排序?yàn)?伊利石、鎂綠泥石、多水高嶺石、硬石膏、蒙脫石、黑云母、角閃石、鐵鎂綠泥石、多硅白云母、白云母、陽起石、金云母、方解石、透閃石、高嶺石、綠脫石、鐵綠泥石、文石、白云石、菱鐵礦、電氣石、綠簾石、石膏、水鋁石和滑石。主要蝕變礦物包括伊利石、鎂綠泥石、多水高嶺石、硬石膏、蒙脫石、黑云母(以上為體積分?jǐn)?shù)大于10%的)和鐵鎂綠泥石、多硅白云母、白云母、陽起石、金云母(以上為體積分?jǐn)?shù)大于5%的)。4.2主要雕刻礦物的分布4.2.1伊利石的分布廣義地講,伊利石屬于白云母族,是一種熱液系統(tǒng)中常見的礦物。在普朗銅礦區(qū),伊利石是分布最廣泛的蝕變礦物之一。盡管如此,它在地表不同部位和不同鉆孔中的分布特征也不盡相同。地表識(shí)別出的伊利石具有以下特征:在0線,伊利石集中分布于2個(gè)地段:一是1號(hào)礦體上方及其東側(cè);二是東部脈狀礦體的東北側(cè)。在PLD002鉆孔(PLD002為早期勘探工作中使用的鉆孔編號(hào),本文沿用此編號(hào)。PLD001、PLD003與此相同)的西南側(cè)則很少;在0′線及12線東部,伊利石均勻分布。總體上,伊利石以ZK0608鉆孔為中心呈近環(huán)狀分布(圖2)。剖面上,伊利石的分布也具有明顯的規(guī)律性。在0線剖面的3個(gè)鉆孔中,伊利石從ZK0608到PLD001再到PLD002逐漸增多(圖3);而在0′線和12線,伊利石在各鉆孔中的分布則基本均勻,變化不大。4.2.2地表、地質(zhì)體或礦體硬石膏是普郎斑巖銅礦區(qū)另一種非常普遍的蝕變礦物。它在地表分布最廣,在鉆孔中也大量出現(xiàn)。地表識(shí)別出的硬石膏在所測的2條剖面線上都有分布,且較為均勻(圖4)。因此,至少從地表的分布特征看,硬石膏與地質(zhì)體或礦體并無明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在剖面上,硬石膏的變化特征與地表基本相似。無論在0線、0′線還是12線,硬石膏在各鉆孔中均有分布,只是不如在地表分布廣泛(圖5)。地表的硬石膏不排除次生成因,但在鉆孔中的硬石膏特別是在較深部位的硬石膏(如ZK1203顯示的那樣)可能是在熱液活動(dòng)的衰退期,由上升的巖漿SO2氣體(通常與鉀質(zhì)蝕變有關(guān))與后來下滲的酸性地下水反應(yīng)形成。這種情況下,硬石膏可以疊加于斑巖成礦系統(tǒng)的高溫蝕變產(chǎn)物(如硅化、鉀化和黑云母化)之上。4.2.3普朗斑巖銅礦區(qū)綠泥石在普朗斑巖銅礦區(qū)的分布也很廣泛。據(jù)統(tǒng)計(jì),普郎斑巖銅礦區(qū)的綠泥石主要為富鎂綠泥石,其次為鐵鎂綠泥石,此外還有少量鐵綠泥石。富鎂綠泥石在普朗斑巖銅礦區(qū)地表的分布見圖6。富鎂綠泥石集中分布在1號(hào)礦體的東側(cè)和ZK1203附近地區(qū),在礦體上方較少。從剖面上看,0線剖面自東北向西南,富鎂綠泥石逐漸減少(圖7),在0′線,自南而北,富鎂綠泥石逐漸增多(圖8),而在12線,富鎂綠泥石在各鉆孔中均勻分布。這種分布特征似乎表明富鎂綠泥石在空間上有2處明顯的濃集區(qū),一處位于ZK0608附近,另一處位于北部12線沿線。4.2.4南西方向分布在普朗銅礦區(qū)地表所測試的2條剖面中,蒙脫石較少,主要集中分布在1號(hào)礦體及其東北側(cè)和ZK1203鉆孔附近(圖9)。從剖面上看,0線剖面蒙脫石也非常少,并且自北東向南西方向分布越來越少;0′線剖面的蒙脫石也比較少,但具有從東南向西北含量逐漸增多的趨勢。在12線剖面,蒙脫石較多,并且從東北向西南方向其含量逐漸增多(圖10)。圖11顯示了蒙脫石在PLD001和PLD003鉆孔中的分布。可以看出,蒙脫石集中分布于主礦體邊部,顯示了由主礦體向外,蝕變從絹英巖化向泥化過渡的特點(diǎn)。總體上看,以ZK0608為中心,蒙脫石具有向南西方向逐步增多、向北西方向進(jìn)一步增多的趨勢,在垂直方向則具有向北西方向延伸而不斷富集的趨勢。4.2.5黑云母的分布在普朗銅礦區(qū)地表識(shí)別出的黑云母主要位于3個(gè)地段,一是ZK0608鉆孔附近,二是PLD001鉆孔附近,三是ZK1201鉆孔,似乎有3個(gè)濃集中心(圖12)。剖面上,黑云母分布的規(guī)律性更強(qiáng)。在0線剖面,黑云母主要分布在ZK0608鉆孔中,數(shù)量多且分布均勻,在PLD001和PLD002鉆孔中則相對(duì)較少(圖13)。在0′線,黑云母在PLD001、ZK0401和ZK1203三個(gè)鉆孔中均有分布,且在數(shù)量上沒有明顯的差別(圖14)。在12線,黑云母主要分布于ZK1203和ZK0807鉆孔的下部。盡管在ZK1201鉆孔地表附近識(shí)別出許多黑云母,但在該鉆孔深部,黑云母卻很少。4.3蝕變礦物分帶根據(jù)光譜測量結(jié)果,普朗斑巖銅礦區(qū)至少可識(shí)別出以下3個(gè)主要的蝕變帶:鉀化帶:主要以發(fā)育豐富的黑云母(有時(shí)有金云母)和陽起石為特征,同時(shí)疊加有綠泥石、伊利石、硬石膏等礦物。該帶以ZK0608鉆孔為中心,向外圍黑云母含量逐漸減少,而伊利石和蒙脫石等低溫蝕變礦物逐漸增多。鉀化帶出現(xiàn)大量陽起石(圖15中ZK0608所示),表明斑巖成礦系統(tǒng)的剝蝕程度比較淺,因?yàn)殛柶鹗窃诮乇項(xiàng)l件下,由于酸性蝕變發(fā)生氧化作用而形成的。總體上看,普朗斑巖銅礦區(qū)具有較多的黑云母,表明鉀質(zhì)蝕變在本區(qū)是比較重要的一次熱事件。熱液活動(dòng)的中心位于ZK0608鉆孔附近,此處也是流體上升的主要通道。按照斑巖成礦系統(tǒng)的一般規(guī)律,彌散狀的黑云母化蝕變往往發(fā)生于成礦作用的早期,而且范圍比較大。之后,鉀化帶被后期的絹英巖化作用疊加改造,因此在ZK0608鉆孔中也可以看到較多的綠泥石和伊利石。絹英巖化帶:主要以發(fā)育絹云母(此處主要為伊利石)為特征,還分布有綠泥石和硬石膏。該帶以ZK0608鉆孔為中心,形成圍繞鉀化帶的暈圈。伊利石是該帶的主要蝕變礦物,有的地方為白云母和多硅白云母。該帶不總是嚴(yán)格地受斑巖體的控制。普朗銅礦區(qū)主礦體即位于該帶內(nèi)。泥化帶:主要由蒙脫石構(gòu)成,也見伊利石和綠泥石。無論地表或深部,蒙脫石都具有以ZK0608鉆孔為中心漸遠(yuǎn)漸多的特征,而且主要位于絹英巖化帶的外部。蒙脫石在外圍的大量出現(xiàn),意味著蒙脫石是在成礦作用的晚期,由于斷裂或角礫巖帶中冷的地下水下滲而形成,代表了普朗斑巖銅礦成礦作用的最后階段。圖16是根據(jù)PIMA測量結(jié)果描繪的普朗斑巖銅礦區(qū)蝕變礦物空間變化特征圖。圖17是根據(jù)蝕變礦物空間分布及其變化特征推定的蝕變礦物分帶圖。由圖17可以看出,利用PIMA測量獲得的蝕變礦物分帶具有明顯的不對(duì)稱特點(diǎn),蝕變中心鉀化帶位于礦區(qū)東部,其內(nèi)產(chǎn)出低品位銅礦體;絹英巖化帶位于主礦體上方及其東側(cè),是銅礦體產(chǎn)出的主要部位;泥化帶較窄,位于礦區(qū)西部,以蒙脫石等蝕變礦物增多為突出標(biāo)志。前人?對(duì)普朗地區(qū)蝕變分帶也進(jìn)行過研究,得出南、北2個(gè)蝕變分帶系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)(圖18)。本次工作對(duì)南部主要的斑巖成礦系統(tǒng)開展了PIMA測量,得出的蝕變分帶模型與前人的(圖18)不同。筆者認(rèn)為,普朗斑巖銅礦區(qū)熱液成礦流體系統(tǒng)的中心位于礦區(qū)東北部的ZK0608附近,而非主礦體上方。在鉀化帶外圍是呈近環(huán)狀分布的絹英巖化帶,主礦體位于鉀化帶與絹英巖化帶之間,泥化帶緊靠絹英巖化帶分布,范圍很窄。外圍可能是青磐巖化帶,以綠泥石為主,綠簾石極少,但該帶在本區(qū)不太明顯。4.4建立蝕變礦物分帶模型由于普朗銅礦區(qū)PIMA測量剖面均在斑巖體內(nèi)或礦體、礦化體內(nèi),因此難以從光譜識(shí)別所獲得的蝕變礦物中確切地分辨出蝕變礦物與礦體(礦化體)或斑巖體的對(duì)應(yīng)關(guān)系,從而建立類似土屋斑巖銅礦區(qū)的蝕變礦物或其組合的PIMA找礦模型?。但是通過建立蝕變礦物分帶模型,并根據(jù)斑巖銅礦成礦作用的一般規(guī)律,可以建立普朗斑巖銅礦區(qū)的找礦概念模型,以指導(dǎo)未知地區(qū)同類礦床的勘查。本次工作建立的蝕變礦物分帶模型見圖17。該模型與Lowell等(1970)提出的石英二長斑巖模式基本一致,唯一的差別是本區(qū)青磐巖化帶不很發(fā)育。根據(jù)Lowell的石英二長斑巖模式,主要的斑巖銅礦體位于鉀化帶外側(cè)及絹英巖化帶內(nèi),普朗礦區(qū)的主礦體也正是在此部位。那么,在現(xiàn)已勘探的斑巖銅礦床外圍,繼續(xù)找礦的方向在哪里?如果筆者建立的蝕變礦物分帶模型是正確的話,普朗斑巖銅礦區(qū)進(jìn)一步找礦的目標(biāo)應(yīng)瞄準(zhǔn)在以ZK0608鉆孔為中心的環(huán)狀范圍內(nèi),即在鉀