基于近紅外光譜技術(shù)的斑巖型礦床蝕變分帶劃分

基于近紅外光譜技術(shù)的斑巖型礦床蝕變分帶劃分

0蝕變分帶模型的建立斑巖礦裂隙帶可用作斑巖礦裂隙和雕刻中心的指示和依據(jù)（胡耀宇，1980；袁秉齊，1985；胡耀宇，2004；簡偉，2009；徐慶生等，2010）。對于野外露頭出露較好的區(qū)域可對地表的蝕變信息提取,在第四系覆蓋較厚地區(qū),從鉆孔巖心中提取蝕變信息也可用來進(jìn)行蝕變分帶劃分;蝕變分帶模型的建立對成礦類型、找礦靶區(qū)的圈定都具有重要的意義。隨著光譜礦物分析技術(shù)的逐步成熟,它已經(jīng)應(yīng)用于礦物的識別和測量;而基于三維可視化技術(shù)和地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的地質(zhì)三維建模軟件,可以將礦床內(nèi)外部的結(jié)構(gòu)、形態(tài)及空間變化形象的展現(xiàn)出來(吳立新,2000)。內(nèi)蒙古迪彥欽阿木鉬礦是近年新發(fā)現(xiàn)的在二連浩特-東烏珠穆沁旗成礦帶上一個(gè)典型的與斑巖有關(guān)的大型礦床,金屬資源量目前已達(dá)70萬噸。文章以Surpac軟件為操作平臺,運(yùn)用BJKF-1型便攜式近紅外礦物分析儀檢測野外采取的巖石樣品,分析、鑒別特征蝕變礦物,確定蝕變類型,劃分蝕變分帶,在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了礦區(qū)地表及深部蝕變體的三維實(shí)體模型和塊體模型,針對蝕變塊體模型進(jìn)行了距離冪次反比法插值運(yùn)算,并進(jìn)一步探討了基于該模型之上的成礦類型及侵入斑巖體的潛藏位置。1礦體及礦化帶迪彥欽阿木礦區(qū)位于內(nèi)蒙古錫林格勒盟東烏珠穆沁旗額仁高畢蘇木南約20km處。該礦區(qū)地處西伯利亞板塊南緣查干敖包-奧尤特-朝不楞古生代構(gòu)造-巖漿帶與大興安嶺中生代構(gòu)造-巖漿巖帶南段的疊加部位,是我國十分重要的多金屬成礦帶(聶鳳軍等,2007;張萬益等,2008)(圖1)。區(qū)內(nèi)出露的地層主要為中奧陶統(tǒng)汗烏拉組(O2h)、上石炭統(tǒng)寶力格廟組,廣泛分布于該區(qū)南部和東南部,巖性主要為灰綠、灰色晶屑巖屑凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖、安山巖、凝灰?guī)r,在汗烏拉組上巖段局部夾有結(jié)晶灰?guī)r透鏡體和硅質(zhì)巖脈體;上侏羅統(tǒng)查干諾爾組(J3c),巖性為凝灰質(zhì)角礫巖、晶屑巖屑凝灰?guī)r、安山巖,為該區(qū)的主要賦礦圍巖;第四系全新統(tǒng)(Q)湖積及風(fēng)成沉積物(圖2)。礦化區(qū)內(nèi)各類褶皺和斷裂構(gòu)造發(fā)育廣泛,其中與迪彥欽阿木鉬礦有關(guān)的是迪彥欽阿木背斜以及相關(guān)的構(gòu)造破碎帶,該背斜是北西向展布的,其兩翼的破碎帶是鉬礦發(fā)育的有利部位(聶秀蘭等,2010)。在現(xiàn)有工作程度上,礦區(qū)范圍內(nèi)共圈定三處礦化帶,從東向西依次為為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號礦化帶。其中Ⅰ、Ⅱ號礦化帶以鉛鋅多金屬礦化為主,Ⅲ號礦化帶為鉬多金屬成礦,考慮到本文的建模分析只牽涉Ⅲ號礦化帶,故不對Ⅰ、Ⅱ號礦化帶進(jìn)行描述。Ⅲ號礦化帶礦體形態(tài)主要受北西向背斜控制,在背斜的南西翼傾向南西,傾角40°～60°,背斜為一寬緩褶皺,背斜兩翼從21線向61線逐漸撒開,兩翼成礦較好,背斜核部受擠壓應(yīng)力的影響礦化較差。根據(jù)礦層的空間位置和礦化集中情況分別圈出了三個(gè)大的礦體,自上至下依次編號為Ⅲ-1號、Ⅲ-2號、Ⅲ-3號礦體。21線鉆孔僅控制Ⅲ-1號礦體,25～61線在Ⅲ-1號礦體下部均見到Ⅲ-2號礦體。在37～85勘探線北東方向見到Ⅲ-3號礦體(圖3)。Ⅲ-1號礦體:位于礦區(qū)西南部,背斜的南西翼,分布在21～85線之間,礦體形態(tài)為厚大脈狀;由41個(gè)鉆孔控制長約1600m,寬約240m,傾向南西,傾角40°～60°。Ⅲ-1號礦體估算332+333+334鉬金屬資源量20.53萬t,鉬平均品位為0.098%,占全部資源量的52.41%,為Ⅲ號帶的主礦體。Ⅲ-2號礦體:平行傾伏于Ⅲ-1號礦體之下,長約1000m,寬約50m。鉬平均品位為0.071%,此礦體估算332+333資源量1.64萬t,占全部資源量的4.18%。Ⅲ-3號礦體:該礦體位于背斜北東翼,長約1000m,寬約200m,鉬平均品位為0.115%,礦體估算332+333+334資源量16.98萬噸,占全部資源量的43.35%。礦化帶總體為三層似層狀礦化體,夾石較多,礦層分支復(fù)合現(xiàn)象明顯。礦體形態(tài)比較復(fù)雜,礦化體、低品位礦體及工業(yè)礦體從成礦機(jī)理、礦物來源上并無差異,它們之間也無明顯的界限;由于鉬礦化的不均勻性及褶皺斷裂對礦層形態(tài)的影響,導(dǎo)致礦體形態(tài)復(fù)雜,呈近平行層狀或大的透鏡狀,礦體單層之間難以對應(yīng)。在野外鉆孔編錄中觀察到的主要礦石礦物為:輝鉬礦、黃鐵礦、磁鐵礦、黃銅礦。礦石中的脈石礦物受后期蝕變和后期構(gòu)造作用影響,較為雜亂,成分較為復(fù)雜,主要有石英、鉀長石、斜長石、螢石、綠泥石、絹云母、白云母、碳酸鹽、粘土礦物和火山碎屑礦物。2蝕變礦物的識別在迪彥欽阿木礦區(qū)共采集21條勘查線上的133個(gè)鉆孔的樣品,采樣原則為:在鉆孔編錄基礎(chǔ)上,除第四紀(jì)覆蓋層以外,選擇蝕變發(fā)育的巖心,以5m為點(diǎn)距進(jìn)行全孔采樣,蝕變強(qiáng)烈處加密至3m;共計(jì)獲得蝕變樣品5116件。樣品在野外取得并標(biāo)號,在室內(nèi)運(yùn)用BJKF-1型便攜式近紅外礦物分析儀進(jìn)行測量,識別蝕變礦物,樣品大小以覆蓋儀器測量窗(15mm×15mm)為宜。結(jié)果顯示,主要蝕變礦物為:伊利石、絹云母、高嶺石、葉蠟石、綠泥石、綠簾石、陽起石、地開石、明礬石等,并且以組合形式出現(xiàn):葉蠟石+高嶺石、地開石+葉蠟石+高嶺石、綠泥石+綠簾石、伊利石+黃鐵礦、石英+絹云母、地開石+高嶺石、明礬石+地開石等。根據(jù)斑巖型礦床的典型特征劃分出:絹英巖化帶、高級泥化帶、青磐巖化帶。3建模流程和應(yīng)用將測試的樣品結(jié)果建成數(shù)據(jù)庫,與以往不同的是,這里將品位數(shù)據(jù)用蝕變信息取代,流程圖如下(圖4)。3.1數(shù)據(jù)庫的建立為建立迪彥欽阿木礦區(qū)鉆孔巖心蝕變數(shù)據(jù)庫,共收集并整理了21條勘查線上的133個(gè)鉆孔數(shù)據(jù),按照Surpac數(shù)據(jù)庫的建制要求,分別建立了以TXT文件為格式的開孔坐標(biāo)、測斜數(shù)據(jù)、巖性數(shù)據(jù)、蝕變數(shù)據(jù)表格。表格中,用蝕變礦物數(shù)據(jù)取代了傳統(tǒng)建模中的品位數(shù)據(jù)去構(gòu)建模型。3.2數(shù)據(jù)庫生成和顯示工程布局將已經(jīng)建立好的四個(gè)TXT格式文件導(dǎo)入Surpac數(shù)據(jù)庫后生成數(shù)據(jù)庫定義文件*.ddb,隨生成的*.mdb即為Access2000數(shù)據(jù)庫,通過鉆孔設(shè)置便可在三維空間顯示工程布局(圖5)。3.3圍巖蝕變的普遍性迪彥欽阿木礦區(qū)三維實(shí)體模型創(chuàng)建采用剖面線法。本文雖然不是以礦體資源量估算為目的,但通過鉆孔巖心柱的識別及野外編錄內(nèi)容可以看出,礦區(qū)的主要賦礦圍巖為安山巖和凝灰?guī)r,圍巖蝕變也主要發(fā)生在安山巖和凝灰?guī)r上,盡管不同巖性間蝕變程度具有非均一性,但由于熱液作用致使原巖中的化學(xué)元素遷移所發(fā)生的圍巖蝕變具有普遍性(IgnacioS.Torres-Alvarado,2007;侯增謙等,2009)、以及對圍巖選擇的隨機(jī)性(胡受奚,2004),鑒于此,本文可以將礦區(qū)已施工的范圍做為一個(gè)整體的蝕變模型來考慮。圈連時(shí),將每條勘查線上有明顯蝕變的巖體圈定在一個(gè)范圍內(nèi)形成一個(gè)二維剖面,連接各勘查線間剖面使之形成三角網(wǎng),并對實(shí)體兩端封閉后驗(yàn)證,即可得到迪彥欽阿木礦區(qū)圍巖蝕變的DTM實(shí)體模型(圖6)。3.4塊體模型的成本低值考慮到迪彥欽阿木礦區(qū)的三維建模是根據(jù)鉆孔中的蝕變信息構(gòu)建的,將蝕變信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字參數(shù)并取代傳統(tǒng)的品位數(shù)據(jù)。絹英巖化、泥化和青磐巖化的參數(shù)值是固定的,所以不會有特高值的出現(xiàn),但同樣要考慮到在周圍一定距離內(nèi)相近的點(diǎn)有較強(qiáng)的相關(guān)性,隨著距離的增大,相關(guān)性隨即減弱(侯景儒等,2001),所以本文選用距離冪次反比法進(jìn)行塊模型的估值?？捎孟率奖硎?Z=∑i=1n1(Di)pZi∑i=1n1(Di)pΖ=∑i=1n1(Di)pΖi∑i=1n1(Di)p式中,Z是估計(jì)值,Zi是第i(i=1,2,3,,n)個(gè)樣本,Di是距離,P是距離的冪,冪越高,內(nèi)插結(jié)果越平滑(Whiteetal.,2004)。在已建立好的蝕變實(shí)體模型基礎(chǔ)上創(chuàng)建“con_蝕變”的約束文件,這樣就可以把塊體模型控制在圈定的塊體邊界內(nèi)。執(zhí)行“距離冪次反比法”命令,導(dǎo)入“蝕變模型.mdl”,利用過程中制定的組合樣線串文件作為數(shù)據(jù)源來填充塊模型。添加已經(jīng)創(chuàng)建好的“con_蝕變”的約束,通過增加屬性比重來賦值,再根據(jù)屬性為蝕變塊體著色。由于在鉆孔中沒有發(fā)現(xiàn)與礦化同期的鉀長石和黑云母,故著色時(shí)按照絹英巖化、高級泥化、青磐巖化依次設(shè)定為黃、粉、綠三種顏色,在未蝕變地區(qū)用白色表示,就可以十分清晰的看出迪彥欽阿木鉬礦區(qū)的熱液蝕變分布情況(圖7)。4蝕變機(jī)構(gòu)與蝕變量的關(guān)系對礦區(qū)鉆孔巖心進(jìn)行蝕變礦物取樣時(shí),發(fā)現(xiàn)在若干鉆孔中有部分鉀長石的存在,通過對在鉆孔中鉀長石發(fā)育部位兩側(cè)的巖石進(jìn)行蝕變礦物分析后發(fā)現(xiàn),礦區(qū)鉆孔中鉀長石發(fā)育部位兩端的蝕變礦物多為葉蠟石+高嶺土、地開石+葉蠟石+高嶺土、綠泥石+綠簾石等,根據(jù)斑巖型礦床典型的蝕變分帶特征,這幾組礦物組合通常與鉀長石不發(fā)育在同一蝕變帶;此外,在鉀長石賦存的巖心部位,沒有發(fā)現(xiàn)斑巖型礦床中鉀化帶特有的黑云母化現(xiàn)象。與以往資料的對比中我們發(fā)現(xiàn),在馬拉松多、玉龍和莽總礦區(qū)的鉀化帶中,黑云母的析出到達(dá)了10%;而在多寶山、德興礦區(qū)中,鉀長石化和黑云母化是相伴產(chǎn)出的(芮宗瑤等,1984);而在上述礦區(qū)中,在絹英巖化帶中出現(xiàn)了絹云母+黃鐵礦+伊利石組合;在高級泥化帶中出現(xiàn)了地開石+明礬石+葉蠟石組合;在青磐巖化中出現(xiàn)了綠泥石+綠簾石+黃鐵礦組合;這說明,迪彥欽阿木礦區(qū)鉆孔中發(fā)現(xiàn)的鉀長石化并不是成礦同期的熱液蝕變造成的,這些鉀長石應(yīng)該是巖漿成因,與礦化期蝕變無關(guān)。熱液成礦作用總是伴隨著熱液的蝕變作用,但熱液的蝕變作用卻不一定伴隨有礦床的形成(芮宗瑤等,1984;胡受奚,2004),也就是說,由于巖漿熱液的多階段性,后期導(dǎo)致成礦的熱液蝕變疊加在先期未能成礦的熱液蝕變之上,產(chǎn)生了早期與后期蝕變礦物在成礦地區(qū)共存的現(xiàn)象,因此,這里的鉀長石不能作為后期與礦同期成因的標(biāo)志來看待。鉆孔中的蝕變主要以青磐巖化、高級泥化和絹英巖化為主;就礦區(qū)輝鉬礦的礦化分布而言,鉆孔中的輝鉬礦主要產(chǎn)出位于巖心絹英巖化蝕變較為發(fā)育的部位,這說明輝鉬礦礦化與絹英巖化蝕變關(guān)系最為密切,巖心中條帶礦化脈兩側(cè)絹云母呈現(xiàn)團(tuán)塊集合體形態(tài)分布并與輝鉬礦共生。對比德興、多寶山、玉龍等斑巖型礦區(qū),具有工業(yè)品位的輝鉬礦化通常也主要產(chǎn)出在絹英巖化帶中(芮宗瑤等,1984)。根據(jù)已有的特征蝕變礦物組合(袁見齊,1985;胡受奚,2004;簡偉,2009;徐慶生等,2011),據(jù)此劃分出了迪彥欽阿木礦區(qū)特有的蝕變分帶,即:絹英巖化帶(石英+絹云母/伊利石+黃鐵礦)、高級泥化帶(蒙脫石+葉蠟石+高嶺土+地開石+明礬石)、青磐巖化(綠泥石+綠簾石+黃鐵礦)。通過上述判別得出的迪彥欽阿木礦區(qū)蝕變塊模型就具有較高的實(shí)際意義。從礦區(qū)的蝕變塊模型上看,在XY平面上(塊模型正上方)(圖8a),可清楚的看到,整個(gè)礦區(qū)的蝕變主要以青磐巖化為主,這主要集中在礦區(qū)的北部;而在礦區(qū)的南部,出現(xiàn)了高級泥化和絹英巖化的過渡現(xiàn)象,即蝕變增強(qiáng)趨勢,這種增強(qiáng)趨勢主要集中在礦區(qū)的西南方和東南方位。從XZ平面上(圖8b)看,整個(gè)礦區(qū)內(nèi)的青磐巖化蝕變現(xiàn)象大為減少,絹英巖化和高級泥化蝕變相對增加并以分帶的形式出現(xiàn)在礦區(qū)東南和西南部的下方。礦區(qū)中高級泥化蝕變的出現(xiàn)表明,該礦區(qū)風(fēng)化剝蝕程度較淺,作為斑巖蝕變體系的最上部,它的存在指示了鉀化蝕變很可能存在于更深的部位,鉆孔還未探測到,同時(shí)也說明礦區(qū)深部還有很好的找礦前景。將迪彥欽阿木礦區(qū)800m深度的主礦體在地表的投影以及礦區(qū)蝕變分帶在地表的投影疊加在礦區(qū)1∶10000的地質(zhì)圖上(圖9),可更加形象的看出礦化與蝕變之間的關(guān)系。800m深處的礦體礦化連續(xù)性較好,呈C字型展布,C字型開口向東南方,其開口兩端正好位于礦區(qū)東南和西南部,即兩處高級泥化和絹英巖化地段。從整個(gè)礦體的形態(tài)看,其開口兩端的礦化較寬大,各自向北西延伸逐漸變窄直至相連,說明礦體的產(chǎn)出起始于礦區(qū)兩處高級泥化和絹英巖化帶,并隨即向北西方向延伸的。圖中勘查基線均勻的切割了礦化和蝕變,并且間斷了它們的連續(xù)性,推測這種間斷很可能是受礦區(qū)成礦關(guān)系密切的北西向斷裂構(gòu)造影響,不僅切割了礦區(qū)鉬礦產(chǎn)出,還影響到其下部隱伏的、從更深部蔓延出的兩枝侵入體巖株的位置,這也說明在兩個(gè)巖株的下部還會有更大的巖漿房存在。利用兩種不同觀察角度以及礦體和蝕變的疊加中得到的結(jié)果共同表明:礦區(qū)的蝕變分帶現(xiàn)象具備了斑巖型礦床特有的蝕變特征,以西南部和東南部為主,推測接近斑巖-蝕變礦化體系中心。5礦化期蝕變特征利用Surpac三維建模軟件,從鉆孔中提取蝕變信息來構(gòu)建礦區(qū)蝕變?nèi)S模型,對斑巖型礦區(qū)進(jìn)行蝕變礦物填圖,從而由平面延展至三維空間。迪彥欽阿木礦區(qū)鉆孔中的蝕變礦物類型主要為青磐巖化和絹英巖化,并在礦區(qū)南部發(fā)育小范圍的高級泥化現(xiàn)象。盡管礦