设计出许多有效的方法。加拿大地调所和加拿大遥感中心在Sulphurets“金银成矿三角”地区,利用TM数据,通过掩膜技术,将裸露岩石与其它地物像元分离出来,选择主成分分析变换处理,实现对含Fe3+和OH-蚀变矿物的信息识别和提取,圈定出含金的石英—黄铁矿—绢云母蚀变带。国内遥感信息提取技术的应用研究始于二十世纪80年代。我国遥感地质工作者也研制出了一系列有效的方法。刘燕君[2]根据与矿产信息有关的特征地物亮度比值和色度学原则,利用MSS图像,在北京密云丘陵区变质铁矿实验区和河北省迁安铁矿区,成功地把矿化点的围岩蚀变强烈部位增强出来;朱嘉伟等[3]在豫西熊耳山地区地物反射波谱特征研究的基础上,找出了一种从TM数据中自动提取遥感异常信息(即近矿图像蚀变信息及植被毒化信息)的新方法;甘甫平等[4]研究表明,遥感波谱特征和地球化学元素特征之间的关系是存在的,但是现有的研究成果还不能明确地阐述二者之间的定量关系。吴德文[5]等发展了基于逐步分离背景干扰信息的“遥感信息多层次分离定量提取技术”;张远飞[6]等发展了“背景”、“干扰”、“异常”光谱空间结构分析方法。
大兴安岭地区进行了大量而详实的遥感技术找矿方法,运用遥感数据划分了大量铁化蚀变异常区,但未具体分析金属矿点与铁化蚀变异常的关系,需论证矿点在异常区的分布情况,进而寻找和发现有找矿潜力的靶区。
针对以上存在问题,笔者在野外实际考察、路线地质观测、文献研究基础上,选取内蒙古小井子地区金属矿点与铁化蚀变信息的关系进行研究。
1 区域地质背景
本区大地构造位置属内蒙古中部地槽褶皱系苏尼特左旗晚华力西地槽褶皱带东部北段,哲斯—林西复向斜之南东翼,北邻锡林浩特中间地块南东缘,南与开鲁坳陷交接。区内构造岩浆活动强烈。不同构造层次地质体相互叠置,形成了以北东向构造为主的构造格架,控制了地质体的展布。测区古生界地层出露有大石寨组和哲斯组,中生界为满克头鄂博组。侵入岩以早白垩世为主,其次为中三叠世。测区构造活动较强烈,形成以北东向构造为主,东西和北西向构造为辅的构造格局。上述地质作用为内生金属矿产的形成提供了热源、运移、储存空间等条件。
2 铁化蚀变异常分布特征
2.1 铁化蚀变分布及其特征
地面上的各种岩石、土壤、植被及水体等均有各自独特的光谱特征,作为指示矿床和矿带存在的蚀变岩及蚀变带,也具有其独特的光谱特征。地物光谱特征的差异,是遥感技术识别各类地物的主要依据。热液流体在运移过程中由于其温度、物理化学条件以及围岩组分差异,形成不同的蚀变矿物。按照围岩组分,方维萱[7]认为可以分为三类:中酸性岩的蚀变(云英岩化、绢云母化、钠长石化、钾长石化)、基性超基性岩的蚀变(蛇纹石化、绿泥石化、青盘岩化、碳酸盐化)、石灰岩及其他碳酸盐类的蚀变(矽卡岩化、硅化、重晶石化、白云岩化)。在矿化围岩蚀变中,褐铁矿化与铁氧化物与金矿和赤铁矿等大多数金属硫化物矿床矿化关系密切,世界上许多金属矿床的发现,就是发掘和利用了褐铁矿化形成铁帽这一特征信息。因此,提取褐铁矿化及铁氧化物蚀变信息对找矿有重要意义。
本区中褐铁矿化异常主要分布在二叠系大石寨组、哲斯组、上侏罗统满克头鄂博组地层中和早白垩世岩体及岩体和地层的接触带上。异常由蚀变矿物引起的可能性大,特别是与碳酸盐化蚀变异常重合的地区可能与褐铁矿化、碳酸盐化和含羟基蚀变矿物的综合蚀变有关。根据异常的分布趋势,测区可分5个异常区(图1)。分别为:Yg1、Yg2、Yg3、Yg4、Yg5,其中Yg1、Yg3、Yg4等异常与1∶20万化探异常重合,是找矿的有利地区。
Yg1号异常区:位于小井子幅特尼格尔图,中心公里网坐标:X:4951125;Y:20708800,呈椭圆形,近东西向,面积6km2。异常位于早白垩世黑云母花岗岩与二叠系大石寨组地层分布区及接触带上,异常区内中酸性脉岩发育,蚀变发育,异常受遥感解译的线性构造控制,与1∶20万化探的Ag、Pb、Zn、W异常吻合,是找矿的有利地区。
Yg2号异常区:位于小井子幅其日恰,中心公里网坐标:X:4944000;Y:20709000呈椭圆形,常轴近东西向,面积48km2。异常位于中三叠世黑云母花岗山长岩体与中二叠统大石寨组、哲斯组外接触带上。1∶20万区域地质填图发现岩体与围岩接触带硅化、绢云母化蚀变均较好,已知铁矿化点2个。异常中西部的蚀变异常与1∶5万化探Ag、W、Sn、Cu异常吻合,是找矿的有利地区。
Yg3号异常区:位于小井子幅敖瑙达坝。中心公里网坐标:X:4939000;Y:20701500,呈椭圆形,近北西向,面积10km2。异常位于中二叠统哲斯组地层区,遥感解译的菱形构造区上,异常区内中酸性脉岩发育,与1∶20万化探Ag、Zn、Cu、Mo、Pb、W异常中心吻合极好,是找矿有利地区。
Yg4号异常区:位于小井子幅古尔斑敖包,中心公里网坐标:X:4938000;Y:20717000呈椭圆形,近北东向,面积125km2。异常位于早白垩世黑云母花岗岩体与中二叠统哲斯组外接触带上。1∶20万区域地质填图发现岩体与围岩接触带硅化、绢云母化蚀变均较好,已知铁矿化2个。异常西南部的蚀变异常与1∶5万Ag、Pb、Zn、Cu化探异常。
Yg5号异常区:位于小井子幅呼赉浑迪。中心公里网坐标:X:4936000;Y:20707000,呈棱形,近北东向,面积130km2。异常区位于早白垩世黑云母花岗岩体与中二叠统哲斯组外接触带上。1∶20万区域地质填图发现岩体与围岩接触带硅化、绿泥石化、角岩化蚀变较好。
2.2 铁物相分析物相分析,是矿石分析的一个组成部分,它的任务是测定 元素在矿石中的存在状态及其含量,有人把它叫做化学合理分析。笔者在研究区选取7件样品进行铁物相分析,来说明样品中铁的赋存状态,进而验证研究区中铁化蚀变数据对遥感数据的实际特征。
HND695在Yg3异常区内,HND699-1、HND699-2在Yg1和Yg2异常区之间,ND707、ND708、ND709、ND709s在Yg5异常区稍远处。
所选样品铁含量在2.91%~31.27%之间,其中,HND695的磁铁含量达到21.97%、赤(褐)铁矿含量为4.98%、硅酸铁含量为2.35%;HND699-1的磁铁矿含量为7.89%、可溶铁为3.36%、碳酸铁含量为1.03%;HND699-2的可溶铁为3.36%、磁铁为1.69%、碳酸铁为1.30%;而ND707、ND708、ND709、ND709s样品中含铁量相对都较少。
3 典型矿床与遥感铁化蚀变异常特征
目前,本区已发现矿床4处,矿点24处,矿化点11处,现选其中2处进行论述。
3.1 敖瑙达坝多金属矿床
敖瑙达坝多金属矿床产于内蒙古东部的黄岗—甘珠尔庙—乌兰浩特锡铅锌矿带的中段,是火山—浅成侵入岩浆活动有关的潜火山—斑岩型锡多金属矿床。矿区出露地层为下二叠统黄岗梁组浅海相碎屑岩。其岩性以砂岩为主,时有板岩夹层。矿区内发育北东、北西、北北东向断裂。岩体中及近接触带密集的北东向裂隙带是矿体的主要控矿构造。
敖脑大坝银锡铜多金属矿床的围岩蚀变强烈[21],含矿斑岩及接触带围岩已蚀变得面目全非,二者间界线难以准确圈定。经过详细的野外观察、地表和钻孔大量薄片鉴定和对比,确认出蚀变矿物组合及先后顺序,将矿床蚀变主要分为早、中、晚三期。
早期蚀变:由深部岩浆房分馏出的流体相聚集于岩体上部,体系处于相对封闭状态。其初始流体属高温(>380℃),偏碱性,富HCl、HF、CO2流体。其与斑岩及围岩发生钾交代反应,在岩体中形成钾长石化花岗斑岩,近接触带的砂泥质沉积岩变成黑云母石英角岩。斑岩最顶部,受HCI、HF的酸性淋滤作用,产出富铝硅酸盐相蚀变,形成黄玉石英交代岩和锡矿石堆积。
中期蚀变:大量流体相聚集于斑岩顶部,内压不断增高。当流体相的内压远超出围岩的静压力时,引起岩体顶部爆破,导致网脉状裂隙发育。这时体系近于开放,地下水对流循环。压力释放的同时,导致减压沸腾。酸性热流体(300~380℃)与斑岩和围岩之间发生广泛的水解反应(氢交代)和金属硫化物沉淀。
蚀变分带矿床的蚀变具面型特点,主要的五类蚀变岩石之间在空间上呈渐变过渡关系。因此,根据各类蚀变岩石及蚀变矿物组合的空间分布范围。显示出大致对称的前进中心式分带特点,即岩体中心是一厚度不大的钾硅酸盐化核,其外侧较广泛地发育着绢英岩带。岩体顶部是黄玉云英岩带,再往外在接触带附近分布着青磐岩带,最外侧是较宽的角岩化带。
3.2 特尼格尔图铅锌矿床
特尼格尔图矿区铅锌矿是一个以铅锌为主,并伴有铜银等有益元素的小型多金属矿床,矿区内目前已控制2条矿体,即:1号和2号矿体。特尼格尔图铅锌矿矿体特征见表2。
①矿石矿物组合。金属矿物主要为闪锌矿、铁闪锌矿、方铅矿,其次为少量黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿等。
方铅矿:呈铅灰色,多呈集合体产出,充填状结晶、嵌布,粒度不均匀。粒径一般在0.05~0.5mm左右,以它形粒状集合体嵌布与脉石。矿区方铅矿的形成有两期,早期形成的方铅矿被晚期形成的粗粒脉状方铅矿所穿插。
②结构、构造。矿石结构主要以半自形、他形粒状为主,偶见自形粒状结构、固溶体分解结构、交代结构、填隙结构、包含结构和反映边结构等。矿石构造类型较复杂,但主要为块状、漫染状、脉状和似角砾状。
③矿石类型。矿石自然类型为闪锌矿—方铅矿,工业类型为原生硫化矿石。
④围岩与夹石。矿体空间上赋存于含大理岩泥质板岩及矽卡岩透镜体中,受北东向构造破碎带控制。矿体的顶板直接围岩均为含条带状大理岩的泥质板岩,底板为矽卡岩,局部已蚀变,其组成成分为石榴石、透辉石、符山石等。靠近矿体部分蚀变较强,主要有矽卡岩化、钠黝帘石化、角岩化,其次为绿泥石化、绿帘石化、碳酸盐化和硅化。在矿体厚度增大处局部见有透镜状夹石,其岩性为酸性熔岩,安山质角砾岩。因其不够工业品位中规定的剔除厚度,所以未予以剔除。
⑤矿床成因类型。根据矿体的产出特征和矿石的矿物组和认为矿床成因类属热液充填交代夕卡岩型矿床。
4 结论
本区铁化蚀变异常主要分布在大石寨组(片理化凝灰砂岩,大理岩夹硅质岩下部黑色、黄绿色细砂岩,砂质板岩、泥质板岩)地层及第四系地层中。构造以北西向、北东向为主,也有近南北向构造。岩浆主要以燕山晚期钾长花岗岩、黑云母花岗岩及钾长花岗岩为主。铁矿点、矿化点全部围绕在铁化蚀变异常区内及近异常区内,大部分铅锌、银、锌、铜矿(化)点在近铁化蚀变异常区,有些甚至在异常区内,这说明了铁化蚀变异常区为本区找矿提供了很好的线索。遥感蚀变异常定位精度高,异常范围小,更接近矿体,应用于化探异常查证可以提高查证效率。该方法技术适合于寻找与热液活动有关的金属矿产,有助于发现具有找矿潜力的靶区。
参考文献:
[1]刘燕君.遥感找矿的原理和方法[M].北京:冶金工业出版社,1991.
[2]刘燕君.遥感图象中矿产信息的再现及其意义[J].科学通报,1983,16(2):995-997.
[3]朱嘉伟,等.金矿遥感异常信息自动提取方法研究及其应用[J].国土资源遥感,1996,30(4):58-67.
[4]甘甫平,王润生.遥感岩矿信息提取基础与技术方法研究[J].北京:地质出版社,2004,9(3):19-96.
[5]吴德文,朱谷昌,张远飞,等.多元数据分析与遥感矿化蚀变信息提取模型[J].国土资源遥感,2007,8(4):43-47.
[6]张远飞,吴健生.基于遥感图像提取矿化蚀变信息.有色金属矿产与勘查,1999,8(6):604-606.
[7]方维萱,郭玉乾.基于风险分析的商业性找矿预测新方法与应用[J].地学前缘,2009,16(2):209-226.
[8]方维萱.小秦岭含金石英脉矿物地球化学研究[J].地质与勘探,1996,32(3):40-50.
[9]方维萱,徐杰,刘正桃,等.东疆库姆塔格沙泉子地区岩屑地球化学异常优选排队方法[J].地质与勘探,2003,39(5):57-62.
[10]张德全.敖瑙达巴斑岩型锡多金属矿床地质特征[J].矿床地质,1993,12(1):10-18.