內蒙古西部朱拉扎嘎金礦遙感蝕變異常與化探異常對比研究

  區域化探異常評價是勘查地球化學長期以來面臨的主要問題, 截止2000年底統計資料表明, 1∶20萬全國區域化探掃面完成600 ×104 km2 , 有色地質部門完成1∶10萬和1∶5萬區域化探掃面72×104 km2 , 發現各類元素的異常4.3 ×104 處, 但異常檢查評價率僅為5.3 %, 見礦率只有3% ±, 大批異常處于擱置狀態。新一輪國土資源大調查, 繼續將區域化探掃面資料作為重要找礦依據, 并且在各地都取得了可觀的成績, 如內蒙古的拜仁達壩銀礦 , 西藏的朱諾斑巖銅礦, 都是區域化探資料二次開發過程中發現的大型礦床, 區域化探異常中蘊藏著巨大的找礦潛力。現今, 我國礦產資源短缺, 急需一批重要的礦產地, 特別是我國西北地區,礦產勘查程度低, 找礦潛力大, 在該區對現有區域化探異常進行快速篩選和評價, 優選出一批有找礦潛力的異常做為后備普查基地, 是實現找礦突破的重要措施之一。

 

  金屬礦產在成礦過程中往往伴隨著熱液活動,近礦圍巖蝕變現象作為找礦標志已有數百年歷史。

 

  遙感探測的是地表物質的光譜信息, 因此只要有一定面積的蝕變巖石出露, 遙感都有可能探測到, 也就是說, 隱伏礦體只要有蝕變巖出露, 也有可能用遙感手段發現。借助遙感技術提取蝕變巖異常在國內外成功的實例較多, 特別是在干旱地區, 此方法技術基本成熟。我國西北大部分地區屬于荒漠區, 四季干旱, 植被稀少, 基巖裸露程度高, 適合遙感地面監測, 本文以朱拉扎嘎金礦為例, 研究遙感蝕變巖異常、化探異常與礦體之間的關系, 探究遙感技術評價化探異常的可行性。

 

  1 地質概況

 

  朱拉扎嘎金礦位于華北陸塊北緣渣爾泰山群成礦帶上, 礦區產于紅格爾玉林-巴音諾爾公-克布爾海NE向大斷裂與哈里敖包-巴因諾爾公近NW向隱伏大斷裂交匯部位, 地質構造比較復雜① 。

 

  礦區位于朱拉扎嘎近NNW向褶皺與近SN向斷裂交匯處。礦區主要出露中元古界渣爾泰山群增隆昌組(Chz)和阿古魯溝組(Jxa)地層;金礦層主要賦存于阿古魯溝組一巖性段中部含鈣質的淺變質碎屑巖中。礦區內出露巖體較少, 中酸性脈巖較多。

 

  朱拉扎嘎金礦體總體走向與礦區地層產狀基本一致, 礦體集中分布在2 條礦帶中, Ⅰ 號礦帶分布于礦床東南部, 總體走向35°, 長400 m,西南寬, 向東北逐漸尖滅。Ⅱ號礦帶分布于礦床西北部, 走向基本是35°, 受NNW向多次斷裂活動影響, 靠近斷裂的礦體呈近EW走向, 礦體破碎, 礦帶長570 m, 向西撒開。礦體的規模大小不一, 長約10 ～ 300 m, 寬達幾十米, 延深170 m, 礦體沿走向有分支、復合、尖滅、再現等現象。

 

  礦帶由礦化蝕變巖和金礦體組成, 蝕變范圍是礦體的1 ～ 3 倍, 礦體多處于礦化蝕變巖帶的中心部位, 礦化蝕變帶和礦體均為蝕變變質砂巖, 蝕變越強, 含礦性越好。

 

  礦區內與礦化有關的蝕變礦物主要是磁黃鐵礦、毒砂、黃鐵礦和黃銅礦等, 其它蝕變還有透輝石化、陽起石化、綠簾石化、綠泥石化、冰長石化、碳酸鹽化等。原生礦石有噴流沉積型, 蝕變火山巖型、蝕變變質砂巖型、交代巖型和石英脈型等多種類型礦石。在表生作用中, 原生礦石發生褐鐵礦化、黃鉀鐵礬化及高嶺土化, 受褐鐵礦化、高嶺土化影響,地表礦石普遍氧化成松散的土狀、土塊狀, 巖石呈黃褐、紅褐色。

 

  2 地球化學特征

 

  1995年, 內蒙古第一物化探隊在內蒙古西部開展1∶20萬區域化探掃面, 在K -48 -(33)和K-48 -(34)幅內圈出了長8 km, 寬5 km以Au為主, 伴生Ag, Cu, Pb, Zn, As, Hg, Sb, Bi, W, Sn,Mo, Fe2 O3 , Co, Ni, Mn, B, F等近20 個元素的綜合異常(AS28), 異常規模強大, 濃集中心明顯, 各元素吻合好。Au峰值17 ×10-9 , 面積36 km2 , 單點樣品分析, Au峰值最高達170 ×10-9 , 在其兩側水系中分別出現了51.2 ×10-9和40 ×10-9的高值點, 進一步縮小了靶區。

 

  為了追索異常源, 1997年進行了1∶5 萬水系加密測量, 圈出了以Au為主伴有Ag, Cu, Pb, Zn,Sb, Bi, As, Mo等元素組成的綜合異常, 在朱拉扎嘎一帶Au異常強度最高, 規模最大, 出現了多個濃集中心, 其中三處峰值分別達到380 ×10-9 、270 ×10-9和150 ×10-9 ;在峰值380 ×10-9點附近發現了朱拉扎嘎金礦, 在其它幾處發現了金礦化脈。

 

  2000年, 該礦經內蒙古自治區國土資源勘查開發院(原內蒙古第一物探化探隊)進行普查工作,已控制D+E級地質儲量(含C級)礦石l195.73 ×104 t;Au金屬量34587 Kg, 地表平均品位4.2 ×10-6 , 最高11.3 ×10-6 , 為大型金礦① 。

 

  3 遙感蝕變巖異常特征

 

  本次研究采用ETM+遙感數據接收時間:

 

  2000年7月11日, 軌道:131 -32)。ETM+數據包含可見光, 近紅外, 短波紅外共8 個波段, 適合鐵化、泥化、碳酸鹽化蝕變巖異常提取。每景ETM+數據覆蓋面積為31 110 km2 (183 km×170 km)各波段空間分辨率30 m, 是目前地質監測中廣泛應用的數據源。

 

  朱拉扎嘎金礦位于我國西部干旱荒漠景觀區,地表蝕變以褐鐵礦化為主, 少量的高嶺土化和碳酸鹽化。這些蝕變礦物在可見光和近紅外光譜區間產生有診斷性的吸收谷特征, ETM+數據在部分吸收谷處設置有接收波段, 如Fe3 +的吸收谷0.5 μm和0.9 μm, 對應ETM+波段為Band1、Band4, 碳酸鹽和粘土類礦物的吸收谷在2.2 μm附近, 對應的ETM+波段為Band7, 這些波段的設置成為ETM+數據提取蝕變巖信息的基礎。

 

  由于傳感器分辨率的限制, 各波段范圍較寬,直接從單波段圖像上截取蝕變巖異常非常困難, 因此產生了大量的數據處理方法, 如比值分析、主成份分析、光譜角等方法。本次工作總結前人經驗, 經過多次試驗, 首先以掩膜技術剔除沙漠覆蓋區的干擾, 然后以波段比值主成份分析方法完成了蝕變巖異常的提取工作, 具體為:

 

  Band2, Band3, Band4, Band5 /Band1主成份分析提取鐵化(鐵氧化物)蝕變巖異常;Band2, Band4, Band5, Band7主成份分析提取泥化(粘土化)和碳酸化蝕變巖異常。

 

  礦區遙感蝕變巖異常以褐鐵礦化為主, 同時含粘土和碳酸鹽化的蝕變巖異常, 這與地面調查結果一致。為了便于研究, 將二者進行二次主成份分析取其第一主因子完成綜合異常的提取工作。

 

  由弱到強將綜合異常分為三級:遙感蝕變巖一級異常(圖5淺粉色區), 遙感蝕變巖二級異常(圖5深紅色區), 遙感蝕變巖三級異常(圖5 綠色區)① 。異常高值區沿近NNW 向斷裂和近EW向阿古魯溝組地層層理方向呈帶狀分布, 礦體位于異常帶交匯部位, 異常區總面積0.3 km2(圖5B)。

 

  利用遙感ETM+數據提取的蝕變巖異常分布特征從宏觀上佐證了朱拉扎嘎金礦的形成與構造、地層和熱液活動之間的關系, 即近EW向的逆沖斷層活動造成阿古魯溝組一巖段地層中產生大量的層間破碎帶, 為后期金礦的形成提供賦礦空間,NNW向斷層可能成為導礦構造, 并切穿了近EW向構造。地表遙感蝕變巖異常沿NNW向和近EW向構造分布, 吻合了熱液沿NNW向構造運移、向阿古魯溝組近EW向層間裂隙滲透, 并在有利部位沉淀成礦的認識。

 

  前人研究結果認為, 礦體位于蝕變帶中部, 蝕變帶大于礦體1 ～ 3倍。本次研究利用遙感技術從更宏觀的角度監測到以礦體為中心的蝕變帶位于更大規模的蝕變帶交匯部位, 且處于蝕變由強向弱的過渡帶上, 這將為遙感、化探異常查證過程中的定位提供了參考價值。

 

  4 討論

 

  朱拉扎嘎金礦區的遙感蝕變巖異常與礦體之間吻合關系好, 如果遙感蝕變巖異常作為一種找礦參數應用到化探異常評價工作中, 可以增加化探異常成礦有力度的判別。從空間分布范圍分析, 地球化學異常范圍大, 容易發現, 但異常源追索困難, 傳統的方法是通過逐漸加大工作比例尺縮小異常范圍, 最后鎖定目標, 但這個過程周期長, 費用高, 經歷的環節多, 失誤的可能性也大, 如朱拉扎嘎金礦異常查證歷時3年, 數次樣品分析、外業查證和資料整理, 其中任何環節的失誤都有可能導致結果的失敗。利用ETM+遙感數據提取的蝕變巖異常定位精度30 m, 直接用于1∶20萬化探異常查證, 可以將查證范圍直接縮小到可能與熱液礦床有關的蝕變巖附近, 提高查證效率。

 

  本次研究揭示了熱液成因的朱拉扎嘎金礦遙感蝕變巖異常、化探異常與礦體之間的相關性, 為利用遙感技術評價化探異常提供參考。研究工作的順利完成與礦床本身的特殊性有關, 朱拉扎嘎金礦熱液活動強烈, 礦體埋藏淺, 地表氧化帶褐鐵礦化和粘土化蝕變強烈, 礦區無植被覆蓋, 具備遙感蝕變巖異常提取的地質條件。因此利用遙感技術評價化探異常首先針對熱液型金屬礦產, 以Au,Ag, Cu, Pb, Zn, As, Sb, Bi, Hg, W, Sn, Mo等化探異常為重點, 選擇基巖裸露程度高的地區, 開展快速掃面工作。

 

  5 結論和建議

 

  隨著遙感技術的迅猛發展, 遙感對地監測能力逐漸增強, 特別是高光譜技術的發展, 波譜分辨率提高到幾個納米, 可以鑒別到礦物, 這項技術的普及和應用必將翻開地質工作新的一頁。本次研究只是多光譜遙感ETM+數據應用于地質找礦工作的一個方面, 是推廣遙感地質找礦事業的一次探索, 通過這次研究可以得出以下認識:

 

  ⑴朱拉扎嘎金礦區遙感蝕變巖異常、化探異常與礦體之間表現了良好的相關性, 說明二者都有指示礦床存在的能力, 將遙感蝕變巖異常參數應用到1∶20萬化探異常篩選工作中, 可以增加化探異常成礦有力度的判別。

 

  ⑵ETM+數據提取的遙感蝕變巖異常定位精度30 m, 直接應用于1∶20萬化探異常查證, 有利于異常源追索, 提高工作效率。

 

  ⑶與熱液活動有關的金屬礦床在礦體埋藏淺的情況下, 蝕變巖會出露地表, 同時也會形成以熱液元素組合為特征的地球化學異常。建議利用遙感提取蝕變巖技術評價化探異常首先選擇與熱液型金屬礦產有關的Au, Ag, Cu, Pb, Zn, As, Sb, Bi,Hg, W, Sn, Mo等異常。

 

  ⑷我國西北部大部分地區屬于荒漠景觀區, 工作程度低, 大量的1∶20萬化探異常蘊藏著豐富的找礦信息, 良好的基巖露頭, 適合遙感地面監測。

 

  建議在該地區開展利用遙感提取蝕變巖技術評價化探異常, 快速篩選和評價一批化探異常, 為西部礦產資源勘查提供找礦基地。