CN110333200A - 一种基于短波红外光谱圈定矿化中心的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种基于短波红外光谱圈定矿化中心的方法，在短波红外光谱解译过程中考虑了不同矿床类型、不同景观、不同围岩和矿源岩对光谱参数的影响，将岩浆‑热液成矿系统中有关蚀变矿物的含量由定性描述提升到定量解释，克服了常规的岩相学鉴定中因岩石不均一性、蚀变不具代表性、难以准确识别且效率低下的难点。通过深入解析不同影响因素对红外光谱信息的影响，能够大大提升圈定热液中心的准确率及见矿率，降低勘查风险，无需制样、测试时间短、节能环保、方便快捷，有效缩短矿产勘探周期。
Description
技术领域
本申请涉及矿产勘查评价技术领域，具体涉及一种基于短波红外光谱 圈定矿化中心的方法。
背景技术
西部地区生态脆弱、高寒缺氧、交通不便，传统勘探方法的实施不仅 困难，并且面临环保的高压，找矿勘查效果并不理想。
短波红外光谱技术近年来在西方矿业界得到迅速推广，运用该技术可 鉴别蚀变矿物种类、划分蚀变矿物组合分带、预测成矿靶区、圈定热液矿 化中心。比如利用地表或者钻孔岩芯扫描光谱数据解译出的绿泥石Fe-OH (pos2250)或者白云母Al-OH(pos2200)等特征吸收峰波长的系统变化 来圈定热液矿化中心。
然而，目前短波红外光谱技术的应用多是基于光谱数据本身圈定热液 中心，存在以下缺点：①因成矿过程中存在多期热液叠加现象而误导热液 中心的合理圈定；②由于不同的景观区、不同的矿床类型、不同的围岩和 矿源岩等对短波红外光谱参数的影响，致使圈定热液中心的指标不明确。 因此目前应用短波红外光谱技术圈定热液矿化中心的结果往往凌乱、多解、 规律性不强，指导找矿勘查效果不显著。急需精细圈定热液矿化中心的新方法，进而提高工作效率、降低勘查成本、实现找矿突破。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于短波红外光谱圈定矿化中 心的方法，通过大量的实验研究及找矿实践，总结出精细圈定热液矿化中 心的红外光谱定量指标，解决了西部地区矿产快速勘查评价的技术难题， 实现了地质、红外光谱、矿床勘探的有机结合，该方法具有预测精度高、 找矿效果好等特点。
一种基于短波红外光谱圈定矿化中心的方法，包括如下步骤：
步骤一、岩性-蚀变专项调查
厘定工作区关键成矿地质体、岩性分界和蚀变分界，填绘地质图和蚀 变分带图；
步骤二、光谱样品采集
根据上述填图情况，设计采样路线，光谱样品采集覆盖整个工作区；
步骤三、样品红外光谱测试
测试前清洗、晾晒样品，每块样品测试部位进行圈点标记，每块样品 测试3个点，将红外光谱测试数据及时保存；
步骤四、数据处理与解译
将上述测试数据导入TSG8软件中，进行数据解译、数据图表导出、 数据筛选；
步骤五、查明光谱特征对应的地质属性
选择不同波长样品磨制探针片，开展电子探针成分分析，观察其对应 的蚀变矿物特征；
步骤六、热液矿化中心的圈定
考虑不同矿床类型、不同景观区、不同矿源岩和围岩条件下的红外光 谱定量指标，综合圈定热液矿化中心，绘制特征光谱波长变化散点图或等 值线图。
具体地，考虑不同矿床类型的红外光谱定量指标为：对于斑岩型矿床， 越靠近热液矿化中心，白云母波长越短，绿泥石波长越短；对于矽卡岩型 矿床，越靠近热液矿化中心，白云母波长越长，绿泥石波长越长；对于火 山块状硫化物矿床，越靠近热液矿化中心，白云母波长越短，绿泥石波长 无明显变化。
具体地，考虑不同景观区的红外光谱定量指标为：对于强风化景观区， 远离热液矿化中心，伊利石结晶度逐渐降低；对于弱风化景观区，根据地 表发育的云母类和帘石类蚀变矿物的波长变化来圈定热液矿化中心。
具体地，考虑不同矿源岩和围岩条件的红外光谱定量指标为：对于矿 源岩，当矿源岩为二长花岗岩时，白云母波长变化于2199-2216nm，绿泥 石波长变化于2238-2245nm；当矿源岩为火山岩时，白云母波长变化于 2196-2206nm，绿泥石波长对应于2252-2256nm；对于围岩，当围岩为火 山岩时，白云母波长变化于2210-2221nm，伊利石结晶度对应于2.8-1.0， 当围岩为花岗闪长岩时，绿泥石波长变化于2250-2256nm。
具体地，所述步骤二为：地表样品采集线距不超过200m，点距不超 过40m，钻孔样品间距为2-5m，矿化、蚀变强烈区域适当加密；每个采 样点采集坐标数据，每个采样点详细记录原始地质资料，包括每块样品的 岩性、蚀变和矿化特征。
具体地，所述步骤三为：每个测点的短波红外光谱测量时间为15～20 秒，保存数据时补齐所述原始地质资料。
具体地，所述步骤四为：设定参与解译矿物的最低含量，根据工作区 蚀变矿物种类制作单矿物掩膜，并提取主要矿物的特征吸收峰波长和吸收 深度参数，利用数学运算增强光谱特征参数。
具体地，所述步骤五为：开展电子探针成分分析，利用化学成分计算 矿物形成的温度，将样品光谱参数与温度变化一一对应，查明光谱特征对 应的地质属性。
有益效果：本发明的基于短波红外光谱圈定矿化中心方法，通过深入 解析不同影响因素对红外光谱信息的影响，能够大大提升圈定热液中心的 准确率及见矿率，降低勘查风险，无需制样、测试时间短、节能环保、方 便快捷，可以有效缩短矿产勘探周期，是一种新的不可或缺的勘探手段和 方法，具有重要的推广和普及价值。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一 部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申 请的不当限定。在附图中：
图1是实施例1中基于短波红外光谱圈定矿化中心方法流程图；
图2是实施例2中朱诺斑岩型铜矿区白云母族矿物Al-OH波长分布及 热液矿化中心圈定示意图；
图3是实施例2中打加错矽卡岩矿区热液矿化中心预测示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进 行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是 说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中 的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所 有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参见图1，本发明实施例提供的基于短波红外光谱圈定矿化中心方法， 包括如下步骤：
步骤一、岩性-蚀变专项调查
在应用短波红外光谱技术进行找矿预测时，查明工作区的地质特征是 关键，是后续光谱数据解译的基础。在光谱样品采集前，首先要开展工作 区岩性-蚀变专项调查，系统厘定工作区关键成矿地质体、岩性分界和蚀 变分界，填绘地质图和蚀变分带图。
步骤二、光谱样品采集
利用上述岩性-蚀变专项调查成果，合理布线，光谱样品采集要覆盖 整个工作区。采样原则是，地表样品采集线距不超过200m，点距不超过 40m，钻孔样品间距为2-5m。在矿化、蚀变强烈区域，适当加密。每个采 样点采用GPS定位，采集坐标数据，拍摄野外照片，每个采样点作详细 的野外记录，描述每块样品的岩性、蚀变和矿化特征，作为光谱解译的一手原始地质资料。部分测量的典型岩石样品作为化学分析样或标本保留。
步骤三、样品红外光谱测试
样品测试前，对样品进行清洗、晾晒、观察。对每一块样品的测试部 位进行圈点标注，方便光谱解译时核对样品地质信息。为避免偶然性，每 块样品一般测试3个点，每个点的短波红外光谱测量时间为15～20秒，在 测量时选择相对平整的岩石表面。为了保证测试数据质量，测试过程中要 保证定标频率。将Halo的测试数据及时保存，并补充齐全样品的原始地 质资料。
步骤四、数据处理与解译
将光谱数据导入TSG 8软件中，设定参与解译矿物的最低含量，根据 工作区蚀变矿物种类制作单矿物掩膜，并提取主要矿物的特征吸收峰波长 和吸收深度参数，进而利用适当的数学运算增强光谱特征参数。
步骤五、查明光谱特征对应的地质属性
在圈定矿化中心之前，选择不同波长的样品磨制探针片，观察其对应 的蚀变矿物特征(比如绿泥石、白云母、绿帘石等)，开展电子探针成分 分析，利用化学成分计算矿物形成的温度(比如绿泥石Ti温度计)，将样 品光谱参数与温度变化一一对应，查明光谱特征对应的地质属性，比如短 波白云母对应的是高温钠云母还是低温多硅白云母，短波绿泥石对应的是 高温富Mg绿泥石还是低温富Fe绿泥石等。
步骤六、热液矿化中心的圈定
该步骤要考虑不同矿床类型、不同景观区、不同矿源岩和围岩条件下 的热液矿化中心红外光谱定量指标，综合圈定热液矿化中心，利用Mapgis、 Suffer等软件，绘制特征光谱波长变化散点图或等值线图。
其中，圈定热液矿化中心红外光谱定量指标为：
(1)不同的矿床类型
斑岩型矿床：①白云母的特征吸收峰Al-OH(pos2200)由短变长主 要是由于云母中八面体位置的Al(Alvi)被Fe、Mg等原子代替，Alvi的 含量越高，表示云母形成的温度越高，指示云母的成分从钠云母到白云母 到多硅白云母的变化。因而，越靠近矿化中心，白云母波长越短。②绿泥 石矿物特征吸收峰为Fe-OH(pos2250)，若Fe2+离子置换了Mg2+离子，吸收峰位置的波长也会变长，富Fe的绿泥石要比富Mg的绿泥石波长更长， 温度更低。因而，越靠近热液矿化中心，绿泥石Fe-OH波长越短。
矽卡岩型矿床：①接触交代作用会形成含Fe、Mg的矿物，如绿泥石 和绿帘石等矽卡岩矿物，会促使云母八面体内的Al与Fe、Mg之间的类 质同象作用的发生，因此降低了云母族矿物Al含量，形成贫铝白云母， 即多硅白云母。因而，越靠近热液矿化中心，白云母波长越长。②远离 热液矿化中心，由富Mg的绿泥石逐渐变化为富Fe的绿泥石，不同于斑 岩型矿床，此时绿泥石Fe-OH波长逐渐变短。
火山块状硫化物矿床(VMS)：靠近热液矿化中心，白云母Al-OH波 长变短(2190-2200nm)，远离热液矿化中心，白云母Al-OH波长变长 (>2200nm)。而绿泥石Fe-OH波长无明显变化规律。
(2)不同的景观区
强风化景观区：白云母和绿泥石不发育，粘土化发育，可使用伊利石 的结晶度(IC＝Dep2200/Dep1900)来判别矿化中心，远离热液矿化中心， 伊利石结晶度逐渐降低。
弱风化景观区：基于不同的矿床类型所对应的红外光谱定量指标，根 据地表发育的云母类和帘石类蚀变矿物的波长变化来圈定热液矿化中心。
(3)不同的矿源岩和围岩
矿源岩：当矿源岩为二长花岗岩时，白云母Al-OH波长变化于 2199-2216nm之间，工业铜矿体波长对应于2199-2208nm，低品位铜矿体 波长对应于2208-2216nm，工业钼矿体波长对应于2208-2212nm；绿泥石 Fe-OH波长变化于2238-2245nm之间，工业铜矿体波长对应于 2238-2245nm，低品位铜矿体波长对应于2245-2252nm。当矿源岩为火山 岩时：白云母Al-OH波长变化于2196-2206nm之间，矽卡岩绿泥石Fe-OH 波长对应于2252-2256。
围岩：当围岩为火山岩时，白云母Al-OH吸收峰波长主要变化于 2210-2221nm之间，伊利石结晶度对应于2.8-1.0。当围岩为花岗闪长岩时， 绿泥石Fe-OH波长变化于2250-2256nm之间。
实施例2
参见图2-图3，该实施例提供了短波红外光谱技术在朱诺矿区的找矿 应用，通过以下技术方案实现。
a.开展朱诺矿区岩性-蚀变专项地质调查，编制地质图和蚀变分带图。
b.野外样品采集：
根据岩性-蚀变专项填图情况，设计采样路线，在蚀变矿化强烈的区 域适当加密采样点，保证样品至少有1-2个新鲜面。在采样过程中，如实 详细记录以下信息：
| 采样号 | X | Y | H | 岩性 | 手标本蚀变 | 矿化 | 新鲜面 | 备注 | … |
| ZN001 | 548461 | 3283167 | 4945 | 花岗斑岩 | 绢英岩化 | 黄铁矿化 | 3 | … | |
| ZN002 | 549170 | 3283152 | 5234 | 花岗斑岩 | 绿泥石化 | 黄铁矿化 | 3 | … | |
| … | … | … | … | … | … | … | … | … | … |
c.样品测试：
在样品测试前，对样品进行清洗、晾晒、观察，对每一块样品测试部 位圈点标记。测试时需要对仪器进行优化校正，保证仪器自身的准确性。 每块样品测试3个新鲜面，每个点的短波红外光谱测量时间为15～20秒。
d.数据处理：使用TSG 8软件进行数据处理，包括①数据导入；②数 据解译；③数据图表导出；④数据筛选四个步骤。
e.矿物成分分析：
按空间分布位置选择代表性的不同波长的样品磨制探针片，观察白云 母对应的蚀变矿物特征，开展白云母电子探针成分分析，发现短波白云母 对应的是高温钠云母(靠近热液中心)，长波白云母对应的是低温多硅白 云母(远离热液中心)。
f.圈定热液中心
绘制白云母波长散点图和吸收峰深度等值线图等。参考斑岩型矿床对 应的圈定热液矿化中心的红外光谱定量指标，综合白云母光谱特征代表的 地质意义及空间变化规律，精细定位朱诺热液矿化中心为短波白云母富集 的二长花岗斑岩区域，白云母特征Al-OH波长变化于2194～2205nm之间。
本发明的基于短波红外光谱圈定矿化中心方法，在短波红外光谱解译 过程中充分考虑了不同景观、不同矿床类型、不同围岩和矿源岩对光谱参 数的影响，将岩浆-热液成矿系统中的有关蚀变矿物的含量由定性描述提 升到定量解释，克服了常规的岩相学鉴定中因岩石不均一性、蚀变不具代 表性、难以准确识别且效率低下的难点。通过短波红外光谱技术找矿的精 细分析，明确光谱信息的不同影响因素，优化和完善短波红外光谱数据处理方法和程序，最大限度的从地表或有限的钻孔样品中定量提取相关信息 参数，并将蚀变信息定量化，总结和完善了一套适合西部地区的短波红外 光谱找矿标示体系。
此外，上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。 在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例 中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领 域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于短波红外光谱圈定矿化中心的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、岩性-蚀变专项调查
厘定工作区关键成矿地质体、岩性分界和蚀变分界，填绘地质图和蚀变分带图；
步骤二、光谱样品采集
根据上述填图情况，设计采样路线，光谱样品采集覆盖整个工作区；
步骤三、样品红外光谱测试
测试前清洗、晾晒样品，每块样品测试部位进行圈点标记，每块样品测试3个点，将红外光谱测试数据及时保存；
步骤四、数据处理与解译
将上述测试数据导入TSG8软件中，进行数据解译、数据图表导出、数据筛选；
步骤五、查明光谱特征对应的地质属性
选择不同波长样品磨制探针片，开展电子探针成分分析，观察其对应的蚀变矿物特征；
步骤六、热液矿化中心的圈定
考虑不同矿床类型、不同景观区、不同矿源岩和围岩条件下的红外光谱定量指标，综合圈定热液矿化中心，绘制特征光谱波长变化散点图或等值线图。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，考虑不同矿床类型的红外光谱定量指标具体为：对于斑岩型矿床，越靠近热液矿化中心，白云母波长越短，绿泥石波长越短；对于矽卡岩型矿床，越靠近热液矿化中心，白云母波长越长，绿泥石波长越长；对于火山块状硫化物矿床，越靠近热液矿化中心，白云母波长越短，绿泥石波长无明显变化。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，考虑不同景观区的红外光谱定量指标具体为：对于强风化景观区，远离热液矿化中心，伊利石结晶度逐渐降低；对于弱风化景观区，根据地表发育的云母类和帘石类蚀变矿物的波长变化来圈定热液矿化中心。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，考虑不同矿源岩和围岩条件的红外光谱定量指标具体为：对于矿源岩，当矿源岩为二长花岗岩时，白云母波长变化于2199-2216nm，绿泥石波长变化于2238-2245nm，当矿源岩为火山岩时，白云母波长变化于2196-2206nm，绿泥石波长对应于2252-2256nm；对于围岩，当围岩为火山岩时，白云母波长变化于2210-2221nm，伊利石结晶度对应于2.8-1.0，当围岩为花岗闪长岩时，绿泥石波长变化于2250-2256nm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二具体为：地表样品采集线距不超过200m，点距不超过40m，钻孔样品间距为2-5m，矿化、蚀变强烈区域适当加密；每个采样点采集坐标数据，每个采样点详细记录原始地质资料，包括每块样品的岩性、蚀变和矿化特征。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤三具体为：每个测点的短波红外光谱测量时间为15～20秒，保存数据时补齐所述原始地质资料。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤四具体为：设定参与解译矿物的最低含量，根据工作区蚀变矿物种类制作单矿物掩膜，并提取主要矿物的特征吸收峰波长和吸收深度参数，利用数学运算增强光谱特征参数。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤五具体为：开展电子探针成分分析，利用化学成分计算矿物形成的温度，将样品光谱参数与温度变化一一对应，查明光谱特征对应的地质属性。
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