2015 , 17 (12): 1545-1553 https://doi.org/10.3724/SP.J.1047.2015.01545

遥感科学与应用技术

航空高光谱遥感金矿床定位模型及找矿应用——以甘肃北山柳园-方山口地区为例

刘德长, 叶发旺, 赵英俊, 田丰, 邱骏挺

核工业北京地质研究研究院 遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室, 北京100029

Airborne Hyperspectral Remote Sensing for Gold Prospecting Around Liuyuan-Fangshankou Area, Gansu Province, China

LIU Dechang*, YE Fawang, ZHAOYingjun, TIAN Feng, QIU Junting

National Key Laboratory of Science and Technology on Remote Sensing Information and Image Analysis, Beijing Research Institute of Uranium Geology, Beijing 100029, China

通讯作者:  *Corresponding author: LIU Dechang, E-mail: liudc@yeah.net

收稿日期: 2015-03-2

修回日期:  2015-05-23

网络出版日期:  2015-12-20

版权声明:  2015 《地球信息科学学报》编辑部 《地球信息科学学报》编辑部 所有

基金资助:  中国地质调查局工作项目(1212011220277、12120113099500)

作者简介:

作者简介:刘德长(1938-),男,研究员,博士生导师,主要从事遥感地质研究,目前正在进行高光谱遥感固体矿产和油气的地质找矿研究。E-mail: liudc@yeah.net

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摘要

高光谱遥感技术找矿应用是当前遥感地质领域研究的前缘和热点,国内外都在积极进行探索。本文利用核工业北京地质研究院遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室的航空高光谱遥感成像系统(CASI/SASI/TASI),采用甘肃柳园-方山口地区获取的高空间分辨率的高光谱遥感数据,开展了航空高光谱遥感金矿床定位模型及找矿应用研究。提出了航空高光谱遥感金矿床定位模型的构建思路,强调将目标(蚀变矿物及其组合)与背景(控制要素和成矿环境)相结合,而不是以往只重视蚀变信息,而忽视蚀变所处的地质环境;开拓出“矿床尺度的矿物精细填图技术”,并建立了工作流程,解决了建模的技术关键,明显提高了航空高光谱遥感技术在矿床范围内的填图效果。在此基础上,选择柳园-方山口地区5个各具特色的金矿床,构建了不同于其他地质勘查技术建立的5个矿床定位模式,属航空高光谱遥感矿床定位模式,为该区的高光谱遥感模式找矿奠定了基础。经对5个定位模式共性的地质分析,探讨了金矿床的形成过程,对该区的金矿床形成机理,从高光谱研究角度提出了新看法。运用所建立的定位模型,结合确立的金矿评价准则,开展了模式找矿工作,结果在柳园-方山口地区前人不知的盲区发现了3处值得进行深部探索的成矿有利地段,取得了明显的找矿效果。实践表明,航空高光谱遥感金矿床定位模型研究具有重要的理论意义和找矿价值。

关键词: 航空高光谱遥感 ; 金矿床 ; 矿床定位模型 ; 找矿应用

Abstract

In this study, we obtained the airborne remote sensing data of a total area of 3500 km2 of the Liuyuan-Fangshankou area using CASI, SASI, and TASI imaging spectrometers of the National Key Laboratory of Science and Technology on Remote Sensing Information and Image Analysis, and carried out a series of studies in an attempt to establish assessment models for typical gold deposit, and evaluate the capability of airborne remote sensing in gold exploration. A procedure for the method of a sophisticated alteration mapping on an ore deposit scale has been proposed, and it was used for mapping alterations in five typical gold deposits, including Nanjintan, Huaxishan, Jingouzi, Huaniushan, and Laojinchang. In contrast to previous studies, which only use mineral alteration mapping in gold exploration without considering the mineralization condition, this study focuses on an integration of mineral alteration mapping and geological environment in which the gold mineralization occurred. The integrations of the mapping results with the geological conditions for the five deposits share similar characteristics. For example, all of these deposits have beresitization alterations, and there are relatively high gold concentrations in their wall rocks. In addition, the deposits are all controlled by geological structures and are emplaced by mafic veins. After analyzing the mineral alteration, wall rock characteristics, geological structures, and mafic veins, this study discussed the petrogenesis of these gold deposits, and proposed several criteria for gold prospecting in the Liuyuan-Fangshankou area. Based on these criteria, 3 ore prospecting areas have been recognized. These prospects were then inspected with field investigation and geochemical analysis. The results show that all these areas have Au anomalies, suggesting that airborne remote sensing is scientifically and practically important for ore exploration.

Keywords: airborne hyper-spectrum remote sensing ; gold deposit ; locating model for ore deposit ; common features ; petrogenesis analysis ; ore prospecting ; criteria

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刘德长, 叶发旺, 赵英俊, 田丰, 邱骏挺. 航空高光谱遥感金矿床定位模型及找矿应用——以甘肃北山柳园-方山口地区为例[J]. , 2015, 17(12): 1545-1553 https://doi.org/10.3724/SP.J.1047.2015.01545

LIU Dechang, YE Fawang, TIAN Feng, QIU Junting. Airborne Hyperspectral Remote Sensing for Gold Prospecting Around Liuyuan-Fangshankou Area, Gansu Province, China[J]. , 2015, 17(12): 1545-1553 https://doi.org/10.3724/SP.J.1047.2015.01545

1 前言

找矿实际上就是找矿床的位置,因此矿床定位是矿床勘查的最终目标。可见,航空高光谱矿床定位模型的研究,具有重要的理论意义和找矿价值。

甘肃北山是中国一处重要的金矿产地,仅柳园-方山口地区目前发现的金矿床、矿点约20余 处[1-3]。赋矿岩体、地层大致可分为2类:(1)海西-印支期花岗斑岩体及其外接触带的震旦系洗肠井群变质地层;(2)二叠系哲斯群中基性火山岩和火山沉积岩。矿床的成因类型可分为岩浆热液型和海相火山岩型:岩浆热液型,如拾金坡、南金滩、花牛山等矿床;海相火山岩型,如老金厂、新金厂等矿床[4]。不论是岩浆热液型,还是火山岩型金矿均为中低温热液型金矿床(点),受石英脉和断裂蚀变带控制明显。金矿的成矿时代主要为海西中晚期,次为印支早期。作者以该区为实验样区,开展了航空高光谱遥感金矿床定位模型及找矿应用研究。

研究工作是在中国国土资源航空物探遥感中心支持下,利用核工业北京地质研究院遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室的CASI/SASI/TASI航空高光谱成像系统,在甘肃北山柳园-方山口地区获取的高空间分辨率(1~2 m)的高光谱遥感数据的基础上开展。

2 航空高光谱金矿床定位模型的构建

2.1 构建思路

首先,选择具有代表性的矿床,如在柳园-方山口地区选择了花岗岩、花岗闪长岩体内花岗岩体外接触带型和火山岩-沉积岩型等不同类型具代表性的金矿床。然后,提取金矿床范围的蚀变信息,分析其标志性蚀变矿物组合,并对其控制要素和成矿环境进行地质分析。最后,将提取的蚀变矿物与其所处的成矿环境进行有机地整合,建立金矿床的定位模型(图1)。该建模思路的特点是强调将目标(蚀变矿物及其组合)与背景(蚀变矿物的控制要素和所处的成矿环境)相结合的建模原理,而不是以往只重视蚀变信息,而忽视蚀变信息的控制要素和所处的地质环境。

图1   航空高光谱遥感矿床定位模型构建的思路图

Fig. 1   Flow chart of building airborne hyperspectral remote sensing ore prospecting model

2.2 关键技术

根据建模思路,构建航空高光谱金矿床定位模型的技术关键是利用航空高光谱遥感技术充分、准确地挖掘出矿床范围的蚀变信息。为此,开拓出“矿床尺度的矿物精细填图技术”,其方法包括:

(1)以矿床为目标区,缩小填图范围,突出区域填图不易突出的微弱信息。

(2)改进传统的矿物识别和填图方法。将矿物光谱特征参数的识别技术和光谱的相似性填图方法相结合;注入地质学和矿物学的专业知识,把专业知识贯穿到矿物填图的全过程;填图的相关系数(MNF、PPI等)和阈值的选取以突出已知金矿床为标准。

(3)开展有针对性的二次填图。对填图的效果及时进行野外查证,对漏填的矿物进行有针对性的重新提取,并检验或改正已提取矿物的位置和范围。

在上述方法的基础上,建立了矿床尺度精细矿物填图的工作流程(图2)。通过关键技术的研究,明显提高了航空高光谱遥感技术在矿床范围内的填图效果。

图2   矿床尺度精细矿物填图工作流程图

Fig. 2   Flow chart of alteration mineral mapping

2.3 建模方法

建模方法包括建模矿床的选择、矿床尺度的矿物精细填图、矿床产出成矿环境分析、目标与背景的整合和模型的野外查证等。现以南金滩金矿床为例:

(1)进行矿床尺度的精细矿物填图

应用开拓的“矿床尺度的矿物精细填图技术”,在建模思路的指导下,对矿床范围进行蚀变矿物的提取。经提取该矿床范围的蚀变矿物有硅化、绢云母化、褐铁矿化(黄铁矿)、绿泥石化、方解石化、二价铁等。其中,绿泥石、绢云母、褐铁矿和二价铁的光谱特征如图3所示,矿物填图结果如图4所示。

图3   南金滩金矿典型蚀变矿物光谱特征图

Fig. 3   Spectra patterns for the alteration minerals from the Nanjintan gold deposit

图4   南金滩金矿区矿物填图结果

Fig. 4   Alteration mapping results for the Nanjintan gold deposit

(2)矿床所处围岩条件的分析

矿床位于海西期似斑状二长花岗岩体的南缘。该岩体产有拾金波、龙金山等一系列金矿床(点)。化探分析显示该岩体的金含量偏高(表1),可作为重要的金矿源。此外,矿床范围脉岩和基性火山岩残留体等还原性物质发育,不仅可提供部分金源,而且有利于含金溶液的沉淀富集。

表1   南金滩金矿床矿区岩石金元素含量表

Tab. 1   Gold abundance of rocks from the Nanjintan deposit

南金滩金矿区岩性Au平均含量(×10–9)
似斑状二长花岗岩2.64
似斑状二长花岗岩(区域含Au较高)38.36
黑云母二长花岗岩2.40
似斑状花岗岩中能反映原始金丰度的副矿物磁铁矿115

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(3)厘定控制矿床的断裂构造

矿床处于一新月形断块的南部,受其南缘弧形断裂带控制。矿床定位于弧形断裂由NW转向近EW的转弯地段(图5),断面向北倾,实际上矿床处于断裂的断面凹部位。该断裂经野外观察为左行张扭性断裂,当断裂活动时,拐弯地段(或断面凹部位)是易发生局部张开的地段。这一地段既是矿液流速减慢的地段,也是具有矿液沉淀空间的地段。因此,其是有利于矿体赋存的地段。

图5   南金滩金矿床高光谱遥感构造解译图

Fig. 5   Strucutral map for the Nanjintan gold deposit

(4)整合矿床的蚀变信息与所处的成矿环境

将上述的蚀变矿物、含矿围岩、含矿断裂三者整合,便得到南金滩矿床的高光谱遥感定位模型,其具有模式如图6所示。

图6   南金滩金矿床的高光谱遥感定位模型

Fig. 6   Hyperspectral remote sensing gold prospecting model for the Nanjintan gold deposit

(5)模型的野外查证

经野外调查,矿床范围花岗岩为二长花岗岩,矿床范围基性岩脉发育,矿床受硅化断裂带控制(图7),沿断裂带蚀变发育,主要见硅化、绢云母化、绿泥石化和碳酸盐化,并见断裂带内有褐铁矿化为黄铁矿氧化的结果。经野外查证,建立的模型与实际情况基本符合。

图7   矿床受硅化断裂带控制野外照片

Fig. 7   Mineral deposit is controlled by silicon bearing fault

2.4 构建模型

通过上述方法构建了柳园-方山口地区金矿床的航空高光谱定位模型,按其差异性可分为南金滩、花西山、金沟子、花牛山、老金厂等模式(表2)。

表2   柳园-方山口地区5个典型金矿床航空高光谱遥感定位模式

Tab. 2   Five typical hyperspectral remote sensing gold prospecting models for the Liuyuan area

模式
结构
模式类型
南金滩模式花西山模式花牛山模式金沟子模式老金厂模式
蚀变
组合
硅化、绢云母化、褐铁矿(黄铁矿)化、绿泥石化、碳酸盐化等硅化、绢云母化、褐铁矿(黄铁矿)化、蛇纹石化等硅化、绢云母化、褐铁矿(黄铁矿)化、绿泥石化、碳酸盐化等硅化、绢云母化、褐铁矿(黄铁矿)化等硅化、绢云母化、黄铁矿化(褐铁矿化)、绿泥石化、碳酸盐化等
矿床产
出围岩
华力西期二长花岗岩(矿床定位处发育基性岩脉和火山岩残留体)印支期长条状花岗岩体(矿床定位处发育超基性岩)震旦系大理岩、片岩、角岩华力西期石英闪长岩体基-酸性火山岩和碎屑岩
构造
部位
含矿断裂弧形拐弯处区域大断裂或岩体分支复合部位蚀变岩体外接触带,褶曲构造转折处入字形分支断裂和与主干断裂的夹持部位受三角形断块的北缘断裂控制,矿床位于三角形断块的顶角部位

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3 航空高光谱金矿床定位模型共性与成矿机理分析

3.1 不同矿床定位模型的共性

通过对南金滩、花西山、花牛山、金沟子和老金厂5个金矿床的定位模式的对比分析,发现柳园-方山口地区金矿床的定位模式虽各具特点,却有如下共同特征:

(1) 金矿的标志性蚀变矿物相同

通过对5个典型金矿床的矿床尺度的蚀变矿物精细填图,提取的蚀变矿物是复杂而多样(图8):南金滩矿床提取的蚀变矿物有硅化、绢云母、褐铁矿(黄铁矿)、绿泥石、二价铁等;花西山矿床提取的蚀变矿物有硅化、绢云母、褐铁矿(黄铁矿)、蛇纹石、二价铁等;金钩子矿床提取的蚀变矿物有硅化、绢云母、褐铁矿(赤铁矿)、绿泥石、方解石、二价铁等;花牛山矿床提取的蚀变矿物有硅化、绢云母、高岭土、褐铁矿、黄铁矿等;老金厂矿床提取的蚀变矿物有硅化、褐铁矿、黄钾铁钒、绢云母、绿泥石、绿帘石、方解石等。对不同矿床提取的蚀变矿物进行分析,发现其共性的蚀变矿物有黄铁矿化、硅化和绢云母化。其余蚀变矿物与围岩的岩性有关,随围岩岩性的不同而变化,如围岩为花岗岩往往发育高岭土化,围岩为大理岩往往发育碳酸盐化蚀变,围岩为超基性往往发育蛇纹石化,围岩为中基性岩往往发育绿泥石化等。因此,金矿床的标志性蚀变是黄铁矿、绢云母和石英的组合,即黄铁绢英岩化。该围岩蚀变反映了金矿的成矿流体是一种富Si、K、S的热液流体。

图8   5个金矿床提取的部分蚀变矿物图

Fig. 8   Typical alteration mapping for five typical gold deposits

(2) 成矿岩体金的背景值明显偏高

南金滩矿床的成矿岩体为拾金坡复式花岗岩基,岩性为似斑状二长花岗岩。对采集的24个样品的微量金含量进行分析,其平均值为2.64 ppb(表2),比金的克拉克值明显增高[6];花牛山金矿的成矿母岩为印支期第一次侵入的花岗岩,岩性为黑云母花岗岩,其金含量为0.1~0.2 ppm,银含量为1~5 ppm,均超出金和银的克拉克值,有明显的富集特征。这类金含量高的岩体(也可能包括岩体外围的地层)可为金成矿提供金源。据金矿床地球化学研究揭示,作为金的矿源岩,只要有2.0 ppb的金元素被活化,并参与成矿,那么1.0 km3的岩石就可形成5 t金矿[17]

(3) 矿床范围超基性和基性岩脉发育

金矿床范围内普遍发育超基性岩和基性岩脉,如南金滩金矿床发育辉绿岩脉、煌斑岩脉、闪长岩脉等脉岩;花牛山矿床发育超基性岩,而老金厂矿床发育辉绿岩、辉绿玢岩等。对与南金滩矿床处于同一成矿环境的拾金坡矿床内的基性岩脉Au含量分析,发现辉绿岩脉3个样品Au平均含量为6.07 ppb,闪长岩4个样品Au平均含量为9.85 ppb[18-19],这说明基性脉岩有较高的金丰度值。这些岩脉与含金石英脉呈交切关系,反映其是在同一构造作用背景下形成的。由此可见,基性岩脉不仅可能为金矿床的形成提供热动力和还原性物质,还有可能提供部分金源。

(4) 所有矿床均受断裂构造控制,而变异部位是矿体赋存的有利空间

通过对5个典型金矿床的航空高光谱遥感图像的解译和野外查证,所有金矿床均发育有成矿断裂构造(图9),金矿体受石英脉或破碎蚀变带控制,富集于断裂的交叉部位、弧形拐弯(或断面凹)部位和入字形断裂的交汇部位等。这些部位是成矿过程中强烈破碎或易于局部张开的部位,也是矿液流速减缓和易形成矿体赋存空间的部位。

图9   建模金矿床断裂构造航空高光谱遥感影像解译图

Fig. 9   Fault structures in typical gold deposits interpreted by hyperspectral remote sensing images

(5) 所有矿床矿石提取的二价铁含量均高

图10是利用航空高光谱遥感技术对5个金矿床二价铁提取的结果图,从图上可看出,所有矿床的矿石二价铁含量均较高。这不仅反映金矿石形成于还原环境,而且提示金矿的勘探深度须从氧化带揭露到还原带,否则会出现误判。

图10   金矿床的矿石堆二价铁航空高光谱遥感信息提取图

Fig. 10   Ferrous iron alteration mapping in gold deposits using airborne hyperspectral remote sensing technology

3.2 成矿机理的剖析

通过对5个金矿床的共性信息注入金成矿地质知识分析,认为柳园-方山口地区金矿形成机理和成矿过程大致如下:

金矿的成矿流体来源于深部地幔流体,这种流体是一种富钾、富硫的高温流体,因其具有很强的萃取能力,在上升过程中,从含金和含硅高的岩体或地层中萃取了硅和金,变成了含金量高的富硅、富钾和硫的热液。由于上升作用和天水的加入,原来高温的流体,温度逐渐降低,成为中低温的富硅、钾、硫的热流体。在构造力的作用下,这种含金的热流体沿断裂构造运移,其方向是从压力高的方向向压力低的方向运移。断裂构造变异部位往往是构造破碎强烈或是易形成局部张开的部位,即压力相对较低的部位,这些部位不仅会使矿液流速降低,而且会形成赋矿的空间。

含金热液中的金以硫氢络合物形式进行迁移。当这些断裂变异部位发育基性或超基性岩时,除可能提供部分金源外,由于其为富铁的还原性物质,金的硫氢络合物易被破坏[20],其中的硫与铁结合形成黄铁矿,而金沉淀富集,这就是金矿终与黄铁矿等硫化物伴生的原因;当断裂局部张开部位不发育基性、超基性岩等富铁的还原性物质时,金无法沉淀富集,使含金热液流失,尽管存在有利的成矿构造部位,但仍然不能成矿。

在对柳园-方山口地区含金热液的形成、运移及沉淀富集的过程和金成矿机理剖析的基础上,建立了柳园-方山口地区金矿的成矿模型(图11)。

图11   柳园地区金成矿模型图

Fig. 11   Petrogenesis of gold deposits in the Liuyuan area

4 航空高光谱遥感金矿模型的找矿应用

4.1 航空高光谱遥感成矿模型确立的金矿评价准则

通过柳园-方山口地区金成矿机理的剖析和成矿模型的建立,确定了该区金矿的评价准则:(1)找矿目标区存在金背景值增高的花岗岩体或地层;(2)发育辉绿岩、煌斑岩基性和超基性脉岩、基性岩体或中基性火山岩层;(3)发育金的标志性蚀变:黄铁矿化、硅化、绢云母化组合,即黄铁绢英岩化;(4)发育石英脉,断裂蚀变带和岩体的接触带等,以及这些构造的变异部位,如断裂交叉部位,弧形拐弯部位,入字型断裂的交角部位等;(5)经化学分析,有金异常显示。

4.2 航空高光谱遥感金矿床定位模型的模式找矿与效应

航空高光谱矿床定位模型的构建旨在模式找矿。简单地说,即以建模的矿床为参照物,建立的航空高光谱遥感矿床定位模式为识别标志,在所填的矿物区域分布图上(图12),通过模式识别,预测出具有矿床价值的地区或地段,并进行野外调查和室内鉴定分析,经综合对比,优选出找矿靶区。

图12   柳园地区蚀变矿物区域分布图(据SASI数据)

Fig. 12   Alteration distribution map for the Liuyuan area (according to SASI data)

通过对南金滩矿床及其外围的矿床尺度的蚀变矿物精细填图,发现其东部一处地段同样发育硅化、绢云母化和黄铁矿化,具有与南金滩矿床相似的标志性蚀变矿物组合(图13)。围岩与已知矿床相同,处于含金海西期二长花岗斑岩体内,同样发育基性岩脉和基性变质火山岩残留体,与南金滩矿床同受新月型断块南缘断裂带控制,也处于断裂的拐弯地段,即断面凹部位。因此,该处与南金滩矿床具有相同的定位模式。经野外取样化学分析,发现金异常点均沿着新月形断块构造的南缘断裂发育。根据野外调查和室内鉴定分析结果,预测了南金滩东新的找矿靶区或找矿有利地段(图14)。

图13   南金滩矿区和预测区蚀变矿物分布图

Fig. 13   Alteration distribution map for the Nanjintan deposit and the prospecting area

图14   南金滩东找矿有利地段地表化探分析结果和圈定的找矿靶区图

Fig. 14   Geochemistry analysis of the rock samples from the gold prospecting area

通过上述金矿评价准则和建立的矿床定位模式的探测,在柳园地区共发现3处值得深入探索的金矿找矿靶区。除南金滩东找矿靶区外,还发现另2处金矿找矿靶区或找矿有利地段(图15)。这3处找矿靶区均是前人未知的盲区,而是经过航空高光谱遥感矿床定位模型直接找到的金矿靶区,取得了明显的找矿效果。

图15   新发现的另外两处找矿靶区野外照片

Fig. 15   Photograph of the gold anomaly with element analysis

5 结语

(1)本文提出了航空高光谱遥感金矿床定位模型的构建思路,开拓了矿床尺度的航空高光谱矿物精细填图技术,通过对几个具代表性金矿床的矿物精细填图,并与所填蚀变矿物的成矿环境整合,建立了5种各具特色的金矿床航空高光谱定位模式,为柳园-方山口地区的高光谱模式找矿提供了依据。

(2)通过对不同金矿床的航空高光谱遥感矿床定位模式共性的分析,并注入金矿地质知识,实现了信息转化,探讨了该区金成矿过程,剖析了金矿的形成机理,从航空高光谱遥感的角度,构建了该区金矿床的成因新模型,并据此建立了评价准则。

(3)运用所建立的矿床定位模型,结合评价准则,进行了模式预测,不仅为该区的金矿勘查提供了新的找矿靶区或有利找矿地段,同时为其他地区的金矿找矿提供了启迪。

(4)实践表明,航空高光谱遥感技术是一种先进的找矿手段,而模式找矿是一种有效的找矿途径。

The authors have declared that no competing interests exist.


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URL      摘要

花牛山金矿床位于北山造山带柳园地区,是一处矽卡岩型矿床。矿体 产在花牛山钾长花岗岩与蓟县系平头山组大理岩的接触带上。获得矽卡岩型矿石中辉钼矿Re-Os模式年龄为221.0±3.4 Ma,成岩-成矿时间误差范围内一致,暗示成矿作用发生在晚三叠世。石英-硫化物期早阶段石英中发育四类流体包裹体:富液两相包裹体(Ⅰ型)、富气两相包 裹体(Ⅱ型)、三相包裹体(Ⅲ型)和纯液相包裹体(Ⅳ型)。Ⅰ型包裹体均一温度范围为170~430℃,多数集中在300~370℃,盐度介于 6.59%~14.04% NaCleq;Ⅱ型包裹体均一温度范围为330~415℃,盐度为12.62%~16.14% NaCleq;Ⅲ型包裹体完全均一温度范围为300~436℃。晚阶段方解石中仅发育富液两相包裹体(Ⅰ型),均一温度范围为121~182℃,相应盐度 4.34%~8.01%NaCleq。主成矿阶段(即早阶段)流体具高温、中等盐度、富CO2、CH4流体特征,并在300~415℃温度区间发生了流体 沸腾作用。从早阶段到晚阶段,流体温度和盐度逐渐降低,密度有增大趋势。流体系统演化过程中,可能发生了岩浆水与大气降水的混合作用。石英中流体包裹体的 δ18O和δD值分别为-0.01‰~0.29‰和-116‰~-109‰,暗示成矿流体是岩浆水与大气降水的混合热液。矿石金属硫化物δ34S值范围为 4.21‰~6.53‰,均一化程度较高,矿石硫主要来自花牛山钾长花岗岩浆。结合区域地质,认为该矿床形成于造山后伸展环境,幔源岩浆底侵诱发地壳物质 的部分熔融,继而导致构造-岩浆活动和金成矿作用发生。
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[J].岩石学报,2006,16(1):134-144.

https://doi.org/10.3321/j.issn:1000-0569.2006.01.018      URL      [本文引用: 1]      摘要

北山金矿南带是西北5省区规模 最大的金矿带。选择北山南带的新金厂、老金厂和小西弓金矿床,在矿床地质和岩相学研究的基础上,对脉石英的流体包裹体进行了显微温度计和激光拉曼探针气体 成分测定;对石英和矿石黄铁矿的包裹体H_2O,CO_2和CH_4进行了H和C同位素组成测定,对石英和黄铁矿分别做了O和S同位素组成测定。3个金矿 床的脉石英含有富CO_2+CH,、H_2O溶液以及H_2O-CO_2+CH_4包裹体。小西弓金矿床流体包裹体的均一化温度主要介于 270℃~450℃;一部分H_2O溶液包裹体圈闭了高盐度流体(16.43~18.63wt.%NaCl equiv.),大部分H_2O溶液包裹体和全部富CO_2+CH_4包裹体代表了中一低盐度(2.8%~13.6%)流体。新金厂金矿床流体包裹体的均 一化温度主要介于210℃~346℃;一部分流体包裹体圈闭了高盐度(10.98%一14%NaCl equiv.)流体,一部分H_2O溶液包裹体和绝大多数富CO_2+CH_4包裹体圈闭了中一低盐度(2.9%~8.81%NaCI equiv.)流体。老金厂金矿床H_2O溶液包裹体的均一化温度主要分布于141℃~400℃,含盐度介于1.4%~8.28%,属于中一低盐度流体。 进行了大气降水-围岩~18O/~16O、D/H交换反应模拟。小西弓矿床早期硫化物-石英脉金矿成矿流体对应较高的水/岩比(≈0.01-0.05), 其~18O/~16O和D/H组成更受钾长花岗岩者控制,硫化物的δ~34S值也接近钾长花岗岩的黄铁矿者,指示热液流体围绕着钾长花岗岩的对流淋滤。成 矿晚期,围绕着花岗岩侵入体的热液对流崩溃,矿区围岩内发育更大尺度的彼此分离的弥漫性流体渗透淋滤;相应地,小西弓矿床晚期蚀变岩金矿成矿流体的δD值 对应低水/岩比(0.005~≈0.01),其δ~18O值变化范围较宽,受当地中元古界变质岩控制,蚀变岩型金矿黄铁矿的δ~3S值也接近中元古界长英 质片岩的黄铁矿者。新金厂金矿和老金厂金矿成矿流体的δD值和δ~18O值对应的水/岩值分别介于0.004~0.01和0.007~0.02,与岩浆流 体或者下二叠统哲斯群辉绿岩和英安岩围岩具有更密切的关系。新金厂金矿和老金厂金矿黄铁矿样品的δ~34S值介于-2.58‰和-6.32‰,指示S来源 于下二叠统哲斯群辉绿岩、英安岩和碳质板岩围岩。3个金矿的石英包裹体CO_2(δ~13C=-2.20‰~-9.14%),以及石英和黄铁矿包裹体 CH_4(δ~13C=-13.10‰~-27.40‰)不平衡;前者来源于幔源岩浆去气,后者来源于哲斯群碳质板岩或者中元古界长英质片岩中的还原碳。 3个金矿黄铁矿包裹体的C02(δ~13C=-10.79‰~-23.62‰)主要来源于哲斯群碳质板岩或中元古界长英质片岩中的还原碳,但是,也混合了 较少的岩浆CO_2。包裹体CO_2和CH_4δ~13C值的系统变化,也反映了从岩浆侵位和去气、流体对流,到围岩中流体大面积弥漫性渗透淋滤的演化过 程。CH_4介入成矿流体,导致流体不混溶和金的沉淀。北山金矿南带的形成既不同于典型的造山带型金矿床,也不同于与侵入岩有关的金矿床。我们提出北山金 矿南带的成矿模式为:岩浆去气和流体对流、岩石挤压破碎、流体弥漫性渗透淋滤。
[5] 曾长华,吴大江,夏文彬,.

北山成矿带金矿成矿规律与远景

[J].新疆地质,2002,20(3):219-223.

https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-8845.2002.03.009      URL      摘要

位于新(疆)甘(肃)交界的北山成矿带属于北山古生代裂谷-造山 带,呈NEE-EW-NWW向展布.在该裂谷带及其两侧基底岩系中分布着不同类型金矿床(点),根据矿床成因可分为:热液石英脉型、火山-次火山热液型、 变质热液层控型、构造蚀变岩型及矽卡岩型金矿床.控矿因素:韧性、韧-脆性断裂,火山岩-碎屑岩地层,华力西、加里东期中酸性、中基性岩浆岩,成矿时代为 华力西晚期、印支期和燕山期,与该期构造同或准同步.据此认为:坡子泉-明锡山、金窝子-照壁山、拾金坡-金厂沟、方山口-营毛沱、老硐沟-洗肠井、老金 厂-金场沟、白墩子-石板墩、小西弓-金庙沟井和小宛南山-万字沟等找矿远景区.
[6] 安国堡.

甘肃北山拾金坡金矿地质特征及成因分析

[J].矿床地质,2006,25(4):483-490

[本文引用: 1]     

[7] 曹亮,许荣科,段其发,.

甘肃北山南金山金矿地质特征及深部成矿预测

[J].地质与勘探,2010,46(3):377-384.

[8] 高永伟,张振亮,曹新志.

新疆北山金窝子金矿田断裂构造控矿作用及控矿构造格架

[J].地质找矿论丛,2012,27(3):322-327

https://doi.org/10.6053/j.issn.1001-1412.2012.03.009      URL      摘要

金窝子金矿田位于新甘交界的哈密地区,是北山地区最为重要的金矿 田之一,其大地构造背景处于哈萨克斯坦—准噶尔板块与塔里木板块交汇部位东北缘的北山裂谷;断裂构造是矿田内最为重要的控矿因素.文章对矿田内主要的控矿 断裂构造特征和断裂构造控矿规律特征进行了研究,F210韧脆性剪切断裂带为矿田内的主干断裂,该断裂的逆冲破碎带为210金矿床的直接控矿构造,控制了 蚀变岩型金矿化的发育,由逆冲剪切产生的叠瓦式逆断层不含矿,而近SN向缓倾斜构造控制了210金矿床石英脉型矿化的发育:由F210韧脆性剪切断裂逆冲 作用在金窝子岩体内形成的近SN向高角度追踪张性断裂控制了金窝子金矿床石英脉型矿体的形态、产状及成矿元素的分布;在对构造控矿作用研究的基础上,建立 了矿区的控矿构造格架.
[9] 战寇安,何智祖.

甘肃北山新金厂金矿地质特征及找矿思路

[J].甘肃科技,2014,20(3):23-25.

[10] 任广利,杨军录,杨敏,.

高光谱遥感异常提取在甘肃北山金滩子-明金沟地区成矿预测中的应用

[J].大地构造与成矿学,2013,37(4):765-776.

URL      摘要

利用机载高光谱遥感数据(CASI/SASI),对甘肃北山成矿 带金滩子-明金沟一带的蚀变矿物异常信息进行提取和分析,总结了区内蚀变矿物异常信息的分布规律及成因;结合典型岩石、矿物 ASD 地面光谱测量,对不同地质体中蚀变矿物的光谱曲线特征进行分析、总结;选取研究区北部明金沟金矿床的矿化蚀变地质剖面开展光谱测量,结合成矿地质条件分 析,建立基于区内金矿床的高光谱遥感找矿模型。以找矿模型为指导,综合成矿地质背景及地球化学异常特征,筛选出成矿有利区段,进而通过野外查证检验高光谱 异常信息在成矿预测中的应用效果。野外查证表明圈定出的找矿预测区金矿化发育,成矿潜力较好,说明高光谱遥感能为找矿提供较为准确且可靠的信息。
[11] 刘德长,邱骏挺,田丰,.

区域控矿断裂带的航空高光谱遥感技术研究——以黑石山-花牛山深大断裂带为例

[J].地质与勘探,2015,51(2):366-375.

URL      摘要

利用引进的CASI/SASI/TASI成像光谱系统在甘肃北山柳园-方山口地区获得了3500km2的高空间、高光谱分辨率遥感数据。应用该数据对柳园-方山口地区十余种矿化相关蚀变进行了精细矿物填图,根据蚀变矿物与断裂构造的空间关系,可以区分出成矿构造与非成矿构造。将识别出的成矿构造进行组合,可以得到研究区的成矿构造格架,再将该区已知矿床(点)分布图与其叠合,可以看出:该区已知矿床(点)明显受成矿构造格架控制。深入分析发现,其中黑石山-花牛山大断裂带为成矿构造格架的主干构造。该断裂带在遥感图像上呈"之"字形,通过对受该断裂控制的岩浆岩的岩性识别,确认其为一条深切硅镁壳的深大断裂带。断裂带的EW段在岩浆活动期间被拉张,造成花岗岩类-超基性岩浆的侵入,为成矿提供了重要的物源和热源。在成矿期黑石山-花牛山深大断裂带扭动方向发生了反转,由成岩期的右行变为左行,EW区段由拉张变为挤压,造成成矿热流体上升和对含矿地层的改造,有利于多金属矿床的形成。通过建立航空高光谱遥感找矿模型并开展模式找矿,在柳园-方山口地区新发现了7处多金属矿的找矿靶区(金3处,镍1处,钨钼1处,铜钼1处,铅银1处)。上述研究说明,航空高光谱遥感技术可以从一个新的角度来研究区域控矿断裂带及其成矿作用,并以新的思路和方法指导区域找矿工作。
[12] 叶发旺,刘德长,赵英俊.

CASI/SASI航空高光谱遥感测量系统及其在铀矿勘查中的初步应用

[J].世界核地质科学,2014,39(4):231-236.

https://doi.org/10.3969/j.issn.1672-0636.2011.04.008      URL      摘要

介绍了我国首次引进的CASI/SASI航空高光谱遥感测量系统 组成及其主要技术指标,并以新疆柯坪地区铀矿勘查为例,阐述了该系统遥感数据获取、数据预处理、铀矿化蚀变矿物填图和野外验证等.研究表 明,CASI/SASI航空高光谱遥感测量系统可以获取高空间、高光谱分辨率的遥感数据,在新疆柯坪地区大比例尺提取铀矿化蚀变信息方面取得了很好的效 果.
[13] 杨燕杰,赵英俊,秦凯,.

高光谱影像预处理技术

[J].科技导报,2013.31(9):65-67.

https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2013.09.011      Magsci      摘要

以核工业北京地质研究院遥感重点实验室获取的高光谱数据CASI/SASI的处理为例,总结了高光谱数据处理技术的流程、具体技术细节和技术点,并根据数据处理中存在的问题,例如高光谱数据量大、处理时间长、影像的拼接困难等,阐述了对高光谱影像预处理中所存在问题的相关对策,为高空间分辨率的高光谱数据预处理提供了较好的应用范例和技术支撑.
[14] 杨燕杰,赵英俊.

航空成像光谱的蚀变信息提取技术

[J].科技导报,2011,29(23):57-61.

https://doi.org/10.3981/j.issn.1000-7857.2011.23.007      Magsci      摘要

根据成像光谱仪CASI/SASI的影像特点,制定了高光谱影像的处理方法流程,介绍了各步骤的内容和需要注意的事项.阐述了噪声和坏波段去除、大气校正的过程,并提出了一些经验性的处理方法.在成像光谱岩石蚀变提取算法中,根据经验对已有方法进行了改进;在基于特定算法的矿物填图方法中,依据柯坪地区CASI影像中富含二价铁的辉绿岩脉的光谱特征,提出了富二价铁岩石提取算法.经过实地验证,富二价铁岩石的提取对铀矿勘探具有较好的指导作用.通过提取的信息结果与已经矿区或矿点的空间叠加分析发现,富二价铁岩石空间分布与铀异常点分布有很强的相关性.根据富二价铁与铀矿的空间分布规律,提出了断裂+富二价铁岩石的成矿模式.红色砂岩提供铀源,岩脉提取铀成为存储容器.富二价铁岩石提供铀沉淀催化剂的作用,且线性的富二价铁岩石分布区域对成矿更有利.通过富二价铁岩石的提取,在柯坪南部地区新发现了3条铀异常带.
[15] 刘德长. 铀矿地质遥感与铀矿构造研究[M].北京:地质出版社,2013:13-20.

[16] 闫玉琨,才士福,王化普,.

金矿分析影响因素的研究

[J].分析实验室,1985,4(1):47-51.

URL      摘要

正 金是一种十分分散的元素,它在地壳中的克拉克值为5×10~(-7)%(金矿石含金较此值高三个数量级);金的矿物成份简单,具有工业价值的是自然金,常 含有少量银、铜,含银15—50%的变种叫金银矿;金的比重为19.2,金的延展性很好,1克纯金可延展成3公里长的金属丝,也可压制成27.85平方米 的金片。由此可见,矿石中的自然金有四个特点:即含量低、比重大、延展性好、单矿物含金属量高。这对于制样和分析都是不利的,特别是含有明金的矿样更是
[17] 华仁民,陈克荣,赵连泽.

江西银山外围地层中金的地球化学降低场及成矿意义

[J].矿床地质,1993,12(4):289-295.

URL      [本文引用: 1]      摘要

通过对江西银山矿区外围 225km~2范围内213个双桥山群地层样品的金含量分析,获得了明显的围绕矿区展布的金地球化学降低场及其含量梯度变化,从而证实双桥山群为银山矿床 的金矿化提供了成矿物质。作者根据这一降低场的性质,对银山的蚀变矿化特征、NE向断裂构造的控矿作用以及找矿方向等进行了讨论。
[18] 安国堡.

甘肃北山拾金坡花岗岩特征及其与金成矿的关系

[J].甘肃地质,2007,16(3):19-25.

URL      [本文引用: 1]      摘要

通过对拾金坡岩体宏观地质特征、岩石矿物学、岩石化学以及地球化学成果的全面分析,通过对区 域成矿地质背景的研究,总结了该区金矿的控制因素。区内金成矿主要受岩体和构造控制。岩体是成矿的最主要因素,矿化与岩体有密切的时空关系,区内大多数金 矿床产在拾金坡岩体的边缘。拾金坡复式花岗岩由早期到晚期可分出闪长岩、似斑状二长花岗岩和黑云母二长花岗岩共3期岩浆活动。岩石学和地球化学研究表明该 岩体为下地壳或上地幔源,属Ⅰ型或同熔型;岩体相对富集轻稀土,δEu值为0.45~0.99。加里东晚期似斑状二长花岗岩提供了成矿物质,海西早期钾长 花岗岩对含矿热液的运移起到了积极作用。处于深处的钾长花岗岩在上升过程中产生了含矿热液,并且在似斑状花岗岩中形成了一系列断层,这些断层为成矿流体的 运移和富集提供了空间。海西期的构造岩浆活动不但为含金热液在二长花岗岩中的上升运移开辟了通道,而且为金矿化提供了热源,在似斑状二长花岗岩中形成石英 脉型金矿床。
[19] 辛存林,孙柏年,张祥年,.

甘肃拾金坡矿床地质特征及找矿作用

[J].兰州大学学报(自然科学版),2009,45(1):1-7.

[本文引用: 1]     

[20] 安芳,朱永峰.

热液金矿成矿作用地球化学研究综述

[J].矿床地质,2011,30(5):799-814.

https://doi.org/10.3969/j.issn.0258-7106.2011.05.004      URL      [本文引用: 1]      摘要

文章总结了热液金矿成矿地球化学研究进展,其中包括含金热液来源、控制岩浆热液中金浓度的因素、金在热液中的富集和沉淀机制以及热液金矿成矿地球化学环境。含金岩浆演化早期,磁铁矿、磁黄铁矿和钛铁尖晶石结晶分异会影响岩浆演化形成热液型金矿的能力。与金成矿有关的地热流体中w(Au)为1×10-9~80×10-6,岩浆热液中w(Au)在1×10-6~4×10-6之间变化。金主要以Au-Cl和Au-HS络合物形成运移富集,当热液体系的压力较高(〉20 MPa)时,Au-HS或Au-Cl络合物在热液气相中富集。流体混合、沸腾、不混溶和水岩反应等引起的热液物理化学条件变化会导致金络合物的溶解度降低,发生金矿化。在含非晶质As2S3和Sb2S3溶胶的热液中,As2S3和Sb2S3溶胶可以吸附金硫络合物并携带其随热液运移,Au最终随着溶胶沉淀而沉淀。在硫逸度较低〔logf(S2)〈-12〕而砷浓度较高的热液中,As可以增大Au的溶解度,As溶解度降低引起含砷矿物和金矿物沉淀,形成含砷黄铁矿-毒砂-自然金/银金矿或自然砷-自然金/银金矿矿物组合。在温度高于自然铋(271.4℃)或铋碲化物(富Bi端266℃,富Te端413℃)熔点的热液中,自然铋和铋-碲化物以熔融状态与热液共生,并吸附热液中的Au,当热液温度降低至Au-Bi(241℃)、Au-Bi-Te(235℃)熔体的熔点时,结晶形成自然铋-自然金-黑铋金矿或自然铋-自然金-铋碲化物组合。含金成矿热液沿着有利热液通道运移过程中,与围岩反应导致围岩发生硅化、绢云母化、碳酸盐化以及硫化等蚀变。中-碱性热液体系中,绢云母化会导致金矿化发生。热液蚀变矿物组合反应了成矿体系的物理化学条件,可以用于推断金矿成矿地球化学环境。

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