CN116773774B - 基于电气石组分快速区分斑岩矿床成矿背景的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了基于电气石组分快速区分斑岩矿床成矿背景的方法及系统，其中方法步骤包括：在斑岩矿床中采集含电气石的岩石，得到岩石样本；对岩石样本进行预处理，得到处理后样品；对处理后样品进行电气石原位微量元素测试，得到测试结果；对测试结果进行数据处理与解译，得到电气石微量元素数据；基于电气石微量元素数据，建立判别因子；基于判别因子，进行成矿背景判别。本申请可以在一个新发现的斑岩矿床中，快速识别出矿床的形成背景，从而进行规律总结，快速指导下一步找矿方向。
Description
技术领域
本申请涉及勘查评价领域，具体涉及基于电气石组分快速区分斑岩矿床成矿背景的方法及系统。
背景技术
斑岩矿床可以形成在不同的成矿背景，如俯冲背景和碰撞背景。不同成矿背景形成的斑岩矿床在成矿过程中有所差异，如在俯冲背景，成矿岩浆来自于地幔楔的部分熔融，而碰撞背景成矿岩浆来自于俯冲改造下地壳的部分熔融。成矿过程的差异可能会被记录在岩浆演化或流体出溶过程中不断分离结晶的矿物中。斑岩矿床中电气石是一种广泛分布的矿物。电气石晶体结构通常可以容纳各种不同大小和价态的阳离子，从而产生复杂的类型和组分。由于其晶内扩散可以忽略不计，电气石能够保存其结晶的熔体或流体的化学印痕。因此，利用电气石组分可以有效区分斑岩矿床的形成背景。
发明内容
为解决上述背景中的技术问题，本申请提出了利用电气石组分区分斑岩矿床成矿背景的定量指标，能够快速的识别出斑岩矿床的形成背景，从而进一步指导找矿勘查。
为实现上述目的，本申请提供了基于电气石组分快速区分斑岩矿床成矿背景的方法，步骤包括：
在斑岩矿床中采集含电气石的岩石，得到岩石样本；
对所述岩石样本进行预处理，得到处理后样品；
对所述处理后样品进行电气石原位微量元素测试，得到测试结果；
对所述测试结果进行数据处理与解译，得到电气石微量元素数据；
基于所述电气石微量元素数据，建立判别因子；
基于所述判别因子，进行成矿背景判别。
优选的，得到所述岩石样本的方法包括：在斑岩矿床中对含有电气石的岩石进行采集，并记录岩石的采集信息；所述采集信息包括：采样编号、采样位置、岩性、蚀变、矿化和电气石产出状态。
优选的，进行所述预处理的方法包括：
将所述岩石样本中含电气石的区域磨制为探针片；
在显微镜下对所述探针片进行观察并对电气石进行识别；
对所述电气石进行标记，得到所述处理后样品。
优选的，得到所述测试结果的方法包括：对所述处理后样品开展激光剥蚀电感耦合等离子质谱原位微量元素分析；测试元素包括：Li、Be、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Sn、Sb、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta、Pb、Th、U、REE。
优选的，得到所述电气石微量元素数据的方法包括：将所述测试结果导入到ICPMSDataCal软件；获得每个测试点的微量元素积分曲线，按照预设规则逐一调整每一个观测点的积分曲线的开始时间和结束时间；根据元素积分曲线异常峰，剔除无效数据；将筛选后的积分曲线导出为Excel文件；在Excel文件中，设定B＝10000～40000ppm来剔除非电气石数据，其中B表示硼元素；得到所述电气石微量元素数据。
优选的，建立所述判别因子的方法包括：
基于历史数据，获得俯冲背景斑岩矿床和碰撞背景斑岩矿床中的所述电气石微量元素数据；
通过对比所述俯冲背景斑岩矿床和所述碰撞背景斑岩矿床的背景差异，来建立所述判别因子。
本申请还提供了基于电气石组分快速区分斑岩矿床成矿背景的系统，包括：采集模块、预处理模块、检测模块、解译模块、构建模块和判别模块；
所述采集模块用于在斑岩矿床中采集含电气石的岩石，得到岩石样本；
所述预处理模块用于对所述岩石样本进行预处理，得到处理后样品；
所述检测模块用于对所述处理后样品进行电气石原位微量元素测试，得到测试结果；
所述解译模块用于对所述测试结果进行数据处理与解译，得到电气石微量元素数据；
所述构建模块用于基于所述电气石微量元素数据，建立判别因子；
所述判别模块用于基于所述判别因子，进行成矿背景判别。
优选的，所述预处理模块的工作流程包括：
将所述岩石样本中含电气石的区域磨制为探针片；
在显微镜下对所述探针片进行观察并对电气石进行识别；
对所述电气石进行标记，得到所述处理后样品。
与现有技术相比，本申请的有益效果如下：
本申请可以在一个新发现的斑岩矿床中，快速识别出矿床的形成背景，从而进行规律总结，快速指导下一步找矿方向。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例的方法流程示意图；
图2为本申请实施例的区分结果示意图；其中(a)为以Be含量为横坐标，Ti含量为纵坐标进行投图；(b)为以c(Ni)*c(Ga)为横坐标，c(V)*c(Sn)为纵坐标进行投图；
图3为本申请实施例的系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
实施例一
如图1所示，为本实施例的方法流程示意图。
首先，在斑岩矿床中采集含电气石的岩石，得到岩石样本。在一个斑岩矿床中对含电气石的岩石进行采集，并获取采集信息。采集信息包括：样编号、采样位置、岩性、蚀变、矿化、电气石产出状态等信息。
之后，对岩石样本进行预处理，得到处理后样品。将岩石样本中含电气石区域磨制为探针片。在显微镜下对探针片进行观察并识别出电气石。选择>30um的电气石约20粒，使用记号笔对这些电气石进行标记。
对处理后样品进行电气石原位微量元素测试，得到测试结果。具体步骤包括：
对处理后样本开展激光剥蚀电感耦合等离子质谱原位微量元素分析。本实施例中采用每8个样品点插入2个标准样品(NIST SRM 610和NIST SRM 612)，每10个样品点插入1个监控样(GHVO-2)的测试流程。测试元素包括Li、Be、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Sn、Sb、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta、Pb、Th、U、REE。
对测试结果进行数据处理与解译，得到电气石微量元素数据。将测试结果导入到ICPMSDataCal软件；获得每个测试点的微量元素积分曲线，按照预设原则逐一调整每一个观测点的积分曲线开始时间和结束时间，预设原则为：保证所选元素积分曲线信号范围最平、最宽。之后，根据元素积分曲线异常峰，剔除无效数据；将筛选后的积分曲线导出为Excel文件。在Excel文件中，设定B＝10000～40000ppm剔除非电气石数据，其中B表示硼元素，得到电气石微量元素数据。即如果硼元素含量在10000～40000ppm范围内，则该数据为电气石数据，则否为非电气石数据，并剔除。
基于电气石微量元素数据，建立判别因子。基于历史数据，获得俯冲背景斑岩矿床和碰撞背景斑岩矿床中电气石微量元素数据；历史数据来源于斑岩矿床中已公开发表的期刊或论文。对不同元素制作箱型图对比两种背景下(俯冲背景斑岩矿床和碰撞背景斑岩矿床)哪些元素存在差异，经对比发现：相比于俯冲背景，碰撞背景具有明显高的Be和Ti含量，轻微高的Ga、Ni、Sn、V含量。因此，定义Be、Ti、Ni、Ga、V、Sn含量为c(Be)、c(Ti)、c(Ni)、c(Ga)、c(V)、c(Sn)。
①计算判别因子F1
对于在两种背景中差异明显的元素含量，利用二元图解直接进行区分。以Be为横坐标，Ti为纵坐标进行投图(图2a)，依据投图范围获得俯冲背景和碰撞背景的分界线，利用如下公式计算得到判别因子：
F1：F1＝4100.4*c(Be)-0.88 (1)
②计算判别因子F2
对于在两种背景中存在微弱差异的元素含量，以两两元素乘积的方式来放大不同背景中元素含量的差异，之后利用二元图解进行区分。以Ni*Ga为横坐标，V*Sn为纵坐标进行投图(图2b)，依据投图范围获得俯冲背景和碰撞背景的分界线，利用如下公式计算得到判别因子：
F2：F2＝3*1012*(c(Ni)*c(Ga))-2.53 (2)
最后，基于判别因子，进行成矿背景判别。利用上述步骤所获得的电气石微量元素数据，将获得的电气石Be含量带入式(1)，计算判别因子F1，当c(Ti)>F1时，则判别为俯冲背景，反之则为碰撞背景；将获得的电气石Ni和Ga含量带入式(2)，计算判别因子F2，当c(V)*c(Sn)>F2时，则判别为俯冲背景，反之则为碰撞背景。
最终判别结果如图2所示。
实施例二
下面将结合本实施例，验证本申请的可行性。利用电气石成分区分斑岩矿床成矿背景：以西藏北姆朗斑岩Cu矿床为例：
a.样品采集：在北姆朗矿床对含电气石样品进行采集，并记录信息(如表1所示)。
表1
| 样品编号 | X | Y | 岩性 | 蚀变 | 矿化 | 电气石特征 |
| ZK0201 | 544819 | 3280700 | 二长花岗斑岩 | 钾化 | 无 | 浸染状 |
| ZK0001 | 544974 | 3281101 | 二长花岗岩 | 钾化 | 无 | 脉状 |
| ZK0501 | 544215 | 3285961 | 二长花岗岩 | 绢英岩化 | 少量黄铜矿化 | 团块状 |
| … | … | … | … | … | … | … |
b.样品制备：选择含电气石区域制备为探针片。在显微镜下识别出探针片中的电气石，标记>30um的电气石20粒左右。
c.样品测试：利用激光剥蚀电感耦合等离子质谱原位微量元素分析仪进行测试。
d.数据处理及解译：将获得测试数据使用ICPMSDataCal软件进行数据处理，包括①数据导入；②数据解译；③数据筛选三个步骤。
e.区分成矿背景：利用Excel处理后的最终数据(表2)，根据判别因子F1和F2的计算结果判别出本次采集到的北姆朗电气石成分为碰撞背景，与地质事实相符。
表2
实施例三
如图3所示，为本实施例的系统结构示意图，包括：采集模块、预处理模块、检测模块、解译模块、构建模块和判别模块。其中，采集模块用于在斑岩矿床中采集含电气石的岩石，得到岩石样本；预处理模块用于对岩石样本进行预处理，得到处理后样品；检测模块用于对处理后样品进行电气石原位微量元素测试，得到测试结果；解译模块用于对测试结果进行数据处理与解译，得到电气石微量元素数据；构建模块用于基于电气石微量元素数据，建立判别因子；判别模块用于基于判别因子，进行成矿背景判别。
下面将结合本实施例，详细说明本申请如何解决实际生活中的技术问题。
首先，采集模块在斑岩矿床中采集含电气石的岩石，得到岩石样本。在一个斑岩矿床中对含电气石的岩石进行采集，并获取采集信息。采集信息包括：样编号、采样位置、岩性、蚀变、矿化、电气石产出状态等信息。
之后，预处理模块对岩石样本进行预处理，得到处理后样品。将岩石样本中含电气石区域磨制为探针片。在显微镜下对探针片进行观察并识别出电气石。选择>30um的电气石约20粒，使用记号笔对这些电气石进行标记。
利用检测模块对处理后样品进行电气石原位微量元素测试，得到测试结果。具体流程包括：
对处理后样本开展激光剥蚀电感耦合等离子质谱原位微量元素分析。本实施例中采用每8个样品点插入2个标准样品(NIST SRM 610和NIST SRM 612)，每10个样品点插入1个监控样(GHVO-2)的测试流程。测试元素包括Li、Be、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Sn、Sb、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta、Pb、Th、U、REE。
解译模块对测试结果进行数据处理与解译，得到电气石微量元素数据。将测试结果导入到ICPMSDataCal软件；获得每个测试点的微量元素积分曲线，按照预设原则逐一调整每一个观测点的积分曲线开始时间和结束时间，预设原则为：保证所选元素积分曲线信号范围最平、最宽。之后，根据元素积分曲线异常峰，剔除无效数据；将筛选后的积分曲线导出为Excel文件。在Excel文件中，利用B＝10000～40000ppm剔除非电气石数据，其中B表示硼元素，得到电气石微量元素数据。即如果硼元素含量在10000～40000ppm范围内，则该数据为电气石数据，则否为非电气石数据，并剔除。
构建模块基于电气石微量元素数据，建立判别因子。基于历史数据，获得俯冲背景斑岩矿床和碰撞背景斑岩矿床中电气石微量元素数据；历史数据来源于斑岩矿床中已公开发表的期刊或论文。对不同元素制作箱型图对比两种背景下(俯冲背景斑岩矿床和碰撞背景斑岩矿床)哪些元素存在差异，经对比发现：相比于俯冲背景，碰撞背景具有明显高的Be和Ti含量，轻微高的Ga、Ni、Sn、V含量。因此，定义Be、Ti、Ni、Ga、V、Sn含量为c(Be)、c(Ti)、c(Ni)、c(Ga)、c(V)、c(Sn)。
①计算判别因子F1
对于在两种背景中差异明显的元素含量，利用二元图解直接进行区分。以Be含量为横坐标，Ti含量为纵坐标进行投图，依据投图范围获得俯冲背景和碰撞背景的分界线，利用如下公式计算得到判别因子：
F1：F1＝4100.4*c(Be)-0.88 (3)
②计算判别因子F2
对于在两种背景中存在微弱差异的元素含量，以两两元素乘积的方式来放大不同背景中元素含量的差异，之后利用二元图解进行区分。以c(Ni)*c(Ga)为横坐标，c(V)*c(Sn)为纵坐标进行投图，依据投图范围获得俯冲背景和碰撞背景的分界线，利用如下公式计算得到判别因子：
F2：F2＝3*1012*(c(Ni)*c(Ga))-2.53 (4)
最后，判别模块基于判别因子，进行成矿背景判别。利用上述流程所获得的电气石微量元素数据，将获得的电气石Be含量带入式(3)，计算判别因子F1，当c(Ti)>F1时，则判别为俯冲背景，反之则为碰撞背景；将获得的电气石Ni和Ga含量带入式(4)，计算判别因子F2，当c(V)*c(Sn)>F2时，则判别为俯冲背景，反之则为碰撞背景。
以上所述的实施例仅是对本申请优选方式进行的描述，并非对本申请的范围进行限定，在不脱离本申请设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本申请的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本申请权利要求书确定的保护范围内。
Claims (8)
1.基于电气石组分快速区分斑岩矿床成矿背景的方法，其特征在于，步骤包括：
在斑岩矿床中采集含电气石的岩石，得到岩石样本；
对所述岩石样本进行预处理，得到处理后样品；
对所述处理后样品进行电气石原位微量元素测试，得到测试结果；
对所述测试结果进行数据处理与解译，得到电气石微量元素数据；
基于所述电气石微量元素数据，建立判别因子；步骤包括：
①计算判别因子F1
对于在两种背景中差异明显的元素含量，利用二元图解直接进行区分；以Be含量为横坐标，Ti含量为纵坐标进行投图，依据投图范围获得俯冲背景和碰撞背景的分界线，利用如下公式计算得到判别因子：
F1：F1＝4100.4*c(Be)-0.88(1)
②计算判别因子F2
对于在两种背景中存在微弱差异的元素含量，以两两元素乘积的方式来放大不同背景中元素含量的差异，之后利用二元图解进行区分；以c(Ni)*c(Ga)为横坐标，c(V)*c(Sn)为纵坐标进行投图，依据投图范围获得俯冲背景和碰撞背景的分界线，利用如下公式计算得到判别因子：
F2：F2＝3*1012*(c(Ni)*c(Ga))-2.53(2)；
基于所述判别因子，进行成矿背景判别；步骤包括：将获得的电气石Be含量带入式(1)，计算判别因子F1，当c(Ti)>F1时，则判别为俯冲背景，反之则为碰撞背景；将获得的电气石Ni和Ga含量带入式(2)，计算判别因子F2，当c(V)*c(Sn)>F2时，则判别为俯冲背景，反之则为碰撞背景。
2.根据权利要求1所述的基于电气石组分快速区分斑岩矿床成矿背景的方法，其特征在于，得到所述岩石样本的方法包括：在斑岩矿床中对含有电气石的岩石进行采集，并记录岩石的采集信息；所述采集信息包括：采样编号、采样位置、岩性、蚀变、矿化和电气石产出状态。
3.根据权利要求1所述的基于电气石组分快速区分斑岩矿床成矿背景的方法，其特征在于，进行所述预处理的方法包括：
将所述岩石样本中含电气石的区域磨制为探针片；
在显微镜下对所述探针片进行观察并对电气石进行识别；
对所述电气石进行标记，得到所述处理后样品。
4.根据权利要求1所述的基于电气石组分快速区分斑岩矿床成矿背景的方法，其特征在于，得到所述测试结果的方法包括：对所述处理后样品开展激光剥蚀电感耦合等离子质谱原位微量元素分析；测试元素包括：Li、Be、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Sn、Sb、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta、Pb、Th、U、REE。
5.根据权利要求1所述的基于电气石组分快速区分斑岩矿床成矿背景的方法，其特征在于，得到所述电气石微量元素数据的方法包括：将所述测试结果导入到ICPMSDataCal软件；获得每个测试点的微量元素积分曲线，按照预设规则逐一调整每一个观测点的积分曲线的开始时间和结束时间；根据元素积分曲线异常峰，剔除无效数据；将筛选后的积分曲线导出为Excel文件；在Excel文件中，设定B=10000~40000 ppm来剔除非电气石数据，其中B表示硼元素；得到所述电气石微量元素数据。
6.根据权利要求1所述的基于电气石组分快速区分斑岩矿床成矿背景的方法，其特征在于，建立所述判别因子的方法包括：
基于历史数据，获得俯冲背景斑岩矿床和碰撞背景斑岩矿床中的所述电气石微量元素数据；
通过对比所述俯冲背景斑岩矿床和所述碰撞背景斑岩矿床的背景差异，来建立所述判别因子。
7.基于电气石组分快速区分斑岩矿床成矿背景的系统，其特征在于，包括：采集模块、预处理模块、检测模块、解译模块、构建模块和判别模块；
所述采集模块用于在斑岩矿床中采集含电气石的岩石，得到岩石样本；
所述预处理模块用于对所述岩石样本进行预处理，得到处理后样品；
所述检测模块用于对所述处理后样品进行电气石原位微量元素测试，得到测试结果；
所述解译模块用于对所述测试结果进行数据处理与解译，得到电气石微量元素数据；
所述构建模块用于基于所述电气石微量元素数据，建立判别因子；
所述判别模块用于基于所述判别因子，进行成矿背景判别。
8.根据权利要求7所述的基于电气石组分快速区分斑岩矿床成矿背景的系统，其特征在于，所述预处理模块的工作流程包括：
将所述岩石样本中含电气石的区域磨制为探针片；
在显微镜下对所述探针片进行观察并对电气石进行识别；
对所述电气石进行标记，得到所述处理后样品。
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