内蒙古额济纳旗格日勒图铜多金属矿深部综合信息提取及其指示意义.pdf

第 14 卷 第 8 期2023 年 8 月Vol.14 No.8August，2023矿 产 勘 查MINERAL EXPLORATION内蒙古额济纳旗格日勒图铜多金属矿深部综合信息提取及其指示意义尹艳广1，贾润幸1，方维萱1，李述国1，祁亚辉1，张凯2，李蒲刚3（1.有色金属矿产地质调查中心，北京 100012；2.阿拉善盟融拓铜业开发有限公司，内蒙古 阿拉善盟 735400；3.中国冶金地质总局第三地质勘查院，山西 太原 030000）摘 要 内蒙古额济纳旗格日勒图铜多金属矿床位于成矿地质背景优越的北山成矿带，是近几年新发现的矿床，然而，前人针对矿床深部蚀变矿物类型、地质体磁化率、成矿及相关蚀变元素分布特征研究相对不足，制约了勘查效率的提高。本文以该矿床为例，使用便携式短波红外（SWIR）光谱仪、X 射线荧光光谱仪（XRF）以及手持磁化率仪对矿区钻孔岩心蚀变特征、成矿元素分布特征和磁化率特征进行研究，识别出主要蚀变矿物有高岭石、钾伊利石、针铁矿、白云母、赤铁矿、埃洛石以及白云石等。在垂向上，从上至下与铜矿化关系密切的3类蚀变矿物组合依次为：埃洛石+白云石、白云母+铁镁绿泥石、高岭石+钾伊利石。成矿元素分布特征表明，Cu、Pb、Zn、Ag元素XRF分析结果与地质剖面中矿化层化学分析结果趋势基本一致，岩心中绢英岩XRF分析结果值较高，绢英岩化可作为重要的找矿标志，另外Fe可以作为判断地质体矿化信息指示性元素，As分布较集中于浅部矿层中，在矿化部位含量较高，认为As元素可以作为判定浅部矿化体的指示性元素。钻孔岩心显示磁化率有玄武岩（矿化）绢英岩绢英岩流纹岩安山岩、云母石英片岩的变化特点。研究结果表明，矿区内蚀变矿物组合关系、成矿元素分布特征、高磁化率对矿区勘查找矿具有理论指导意义。关键词 短波红外光谱；XRF；磁化率；铜多金属矿床；额济纳旗；内蒙古中图分类号：P614；P632+.2 文献标志码：A 文章编号：1674-7801（2023）08-1421-11Extraction of deep comprehensive information and its indicative significance of the Geriletu copper lead zinc polymetallic deposit in Ejina Banner，Inner MongoliaYIN Yanguang1，JIA Runxing1，FANG Weixuan1，LI Shuguo1，QI Yahui1，ZHANG Kai2，LI Pugang3（1.China Non-ferrous Metals Resource Geological Survey，Beijing 100012，China；2.Rongtuo Copper Development Co.，Ltd.，Alxa 735400，Inner Mongolia，China；3.Geological Prospecting Institute of China Metallurgical Geological Bureau，Taiyuan 030002，Shanxi，China）doi：10.20008/j.kckc.202308009收稿日期 2023-04-25；修回日期 2023-07-06基金项目 本文受阿拉善盟融拓铜业开发有限公司项目“内蒙古额济纳旗格日勒图铜多金属矿概略研究及外围前景分析”资助。第一作者简介 尹艳广，男，1991年生，硕士，工程师，主要从事地质勘查及找矿工作；E-mail：。引用格式 尹艳广，贾润幸，方维萱，李述国，祁亚辉，张凯，李蒲刚.2023.内蒙古额济纳旗格日勒图铜多金属矿深部综合信息提取及其指示意义 J.矿产勘查，14（8）：1421-1431.Yin Yanguang，Jia Runxing，Fang Weixuan，Li Shuguo，Zhang Kai，Li Pugang.2023.Extraction of deep comprehensive information and its indicative significance of the Geriletu copper lead zinc polymetallic deposit in Ejina Banner，Inner Mongolia J.Mineral Exploration，14（8）：1421-1431.14212023 年矿产勘查Abstract:The Geriletu copper polymetallic deposit in Ejin Banner，Inner Mongolia，is located in the Beishan metallogenic belt with superior metallogenic geological background and is a newly discovered deposit in recent years.However，the research on the types of deep altered minerals，magnetic susceptibility of geological body，distribution characteristics of mineralization and related altered elements in the deposit is relatively insufficient，which restricts the improvement of exploration efficiency.In this paper，via using portable short-wave infrared（SWIR）spectrometer，X-ray fluorescence（XRF）and handheld magnetic susceptibility meter，a case study of the Geriletu copper polymetallic deposit is presented，aiming to investigate the alteration characteristics，distribution of ore-forming elements，and magnetic susceptibility of drill cores.The main identified altered minerals include kaolinite，potassium illite，goethite，muscovite，hematite，halloysite，dolomite，et al.From top to bottom，three distinct altered mineral assemblages that are closely connected to copper mineralization are identified vertically：kaolinite+potassium illite，muscovite+ferromagnesian chlorite group and halloysite+dolomite.According to the distribution features of ore-forming elements，the XRF analysis results of Cu，Pb，Zn，and Ag elements are consistent with that of the mineralized layer in the geological profile.High content of sericite was observed in the core through XRF analysis，suggesting that sericite mineralization serves as an important prospecting indicator.Iron（Fe）can also be utilized as a mineral indicator to evaluate the mineralization data of geological entities.The drill core reveals differences in magnetic susceptibility，with basalt（mineralized）sericitesericiterhyoliteandesite，indicating variations in micaschist.In summary，distribution of ore-forming components，association of changed minerals，and high magnetic susceptibility in mining area all show theoretical significance for prospecting and exploration.Keywords:short wave infrared（SWIR）spectroscopy；XRF；magnetic susceptibility；copper polymetallic deposit；Ejina Banner；Inner Mongolia0引言对矿区内不同蚀变矿物的类型、组合、期次、空间分布特征等进行系统的梳理和研究，有助于深入认识矿床成因和提高找矿勘查效率（胡受奚等，2004；张世涛等，2018；陈华勇等，2019，郭东旭等，2022）。精细梳理矿区内不同矿物特征需要结合电子探针成分分析和X射线衍射光谱等分析结果，需经过样品采集、薄片制作（制样）、试验等流程，使得周期长、效率低、成本高的问题突出（郭东旭等，2022）。应用短波红外（SWIR）光谱技术可以快速进行矿物鉴定和蚀变矿物填图，并且利用蚀变矿物光谱特征的变化规律可指导矿床勘查工作（黄健瀚等，2015；彭自栋等，2016；管诰等，2023）。便携式快速分析仪（XRF）被誉为地质学家的眼睛（彭自栋等，2016），利用XRF分析不同元素分布特征，研究钻孔岩心的矿化信息，具有方便、快捷、实用、可靠、无损、成本低廉等优点（夏庆霖等，2011；曹红，2012；李莎莎等，2020；李蝶等，2021），同时该项技术能做到对岩心样品的无损检测，能极大限度地保存岩心中地质现象。近年来，红外光谱技术与便携式快速分析仪和手持磁化率分析仪相结合作为一种新兴绿色矿产勘查技术，以快速、无损、精确探测矿物而备受关注（陈华勇等，2019；代晶晶等，2020）。这一新兴找矿勘查技术逐渐被广泛应用，章革等首先将其用于云南普朗斑岩铜矿床和西藏墨竹工卡县驱龙铜矿床的勘查中，并基于近红外矿物分析成果建立了相应的找矿模型，取得了良好的找矿效果（章革等，2004，2005；连长云等，2005a，2005b）。陈华勇等（2019）将这一技术应用到鄂东南矿集区典型矽卡岩-斑岩矿床中，结果表明蚀变矿物可以为鄂东南矿集区提供有效的勘查标志体系。为进一步探讨该项勘查技术适用性及论证指导找矿勘查效果，因而将该项技术应用到内蒙古额济纳旗格日勒图铜多金属矿床中。内蒙古额济纳旗格日勒图铜多金属矿床位于阿拉善盟额济纳旗境内的珠斯楞地区，属于北山成矿带。北山成矿带是中国最具找矿突破潜力的重要成矿带之一，具有优越的成矿地质条件，已发现铜多金属、铜镍、铅锌、铀、锰等矿产地几十处。（聂凤军等，2002；徐志刚等，2008）。格日勒图铜多金属矿床是近几年新发现的矿床，前人对该矿床成矿1422第 14 卷 第 8 期尹艳广等：内蒙古额济纳旗格日勒图铜多金属矿深部综合信息提取及其指示意义地质条件、矿床成因、成矿期次、成矿构造环境等进行了相关研究（侯朝勇等，2022，贾润幸等，待发表），认为矿体产于下石炭统白山组双峰式火山岩中，火山岩具有岛弧火山岩成因特征，形成于洋-陆碰撞后的伸展环境；同时认为铜多金属矿体在垂向具有明显的分带，上部发育高品位的次生富集带，金属硫化物主要为蓝辉铜矿、辉铜矿、黄铁矿、闪锌矿和少量的砷黝铜矿、黄铜矿等，下部主要为黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、砷黝铜矿、黄铜矿等；矿床的形成可初步划分为火山沉积成岩期，岩浆热液成矿期和表生成矿期。然而，对研究区矿床深部蚀变矿物类型、地质体磁化率、XRF成矿及相关蚀变元素分布特征研究相对不足，制约了勘查效率的提高。对钻孔岩心矿化与蚀变现象的深入研究，既可以更好地总结矿体空间分布规律，又能对物化探数据解释提供地质依据，同时还能佐证前人研究成果，从而降低深部勘查的不确定性，达到进一步提高深部找矿成功率的目的。本文通过对格日勒图铜多金属矿区钻孔岩心蚀变矿物、磁化率及XRF的综合研究，重点探讨与矿化有关的蚀变矿物组合、成矿元素分布及磁化率变化特征。进行矿化、蚀变信息的识别和提取，旨在为矿床深部及外围找矿提供理论依据。1地质概况研究区大地构造位置位于塔里木板块东北缘，隶属中亚造山带之北山成矿带东段，成矿带内深大断裂纵横交错，岩浆岩发育，成矿地质背景优越（殷先明，2008；Xiao et al.，2013；Zheng et al.，2014；任云伟等，2019；陈耀等，2023）（图1）。从新元古代以来在塔里木古陆北缘曾发育过一个沟弧盆系统，在早古生代末发生陆-弧碰撞，中泥盆世发生与北侧的西伯利亚板块发生陆-陆碰撞。晚古生代发育两次裂谷构造运动，加里东期新生陆壳之上叠加了石炭纪二叠纪巨厚的裂谷型火山-沉积建造和侵入岩组合。二叠纪末期华北板块北缘发生陆-弧碰撞及塔里木和华北板块的陆-陆碰撞型造山作用，印支期的造山运动使华北古陆与塔里木古陆拼合。中侏罗世晚侏罗世包括研究区在内的整个中亚大陆发生一次重要的板内会聚事件，其中中蒙边境地区是这次板内南北会聚的中心。同时该期在北山地区是一重要成矿期，在EW向裂谷和NE向深断裂交汇地段形成了大量与印支燕山期花岗岩侵入有关的钨、锡、钼、铍、铜、铅、锌、银、金等矿产，主要成因类型有斑岩型、矽卡岩型、高温热液型、中低温热液型及复合成因类型，其规模和数量在北山都占重要的位置（L et al.，2018；Chen et al.，2020；Gong et al.，2020；Chen et al.，2021）。研究区内出露地层主要为下石炭统白山组二段（C2b2），以酸性、中基性火山岩为主，主要包括流纹岩、英安岩、云英岩、绢英岩、闪长玢岩、安山岩、安山玄武岩、玄武岩，其中夹杂有12层薄层状炭质层，该段（C2b2）为主要的Cu、Pb、Zn赋矿地层。研究区构造总体呈NE向展布，基本控制了区内下石炭统白山组二段（C2b2）火山岩建造分布，发育次级NW向构造，主要为隐伏断裂，为火山岩重要的岩相分界线，同时影响矿体垂向分布。区内岩浆岩发育，由老而新依次为：石炭纪石英闪长岩（C），二叠纪闪长岩（P）和二长花岗岩（P）。目前已发现的Cu、Pb、Zn多金属矿体分布在研究区西南部下石炭统白山组二段（C2b2）火山岩区，地表可见明显的孔雀石化、铁锰矿化及硅化蚀变带等，走向呈NE向，与本区总体的构造格架相一致。钻孔岩心显示，研究区内15线8线纵向岩性主要为安山岩、云英片岩、流纹岩、绢英岩、玄武岩等，矿体呈多层分布于绢英岩中，碎裂岩化发育。矿体在水平方向上15线0线，由上至下，矿体呈多层产出，0线8线，由上至下，矿体层数明显少于前者主要以铜矿体为主；垂向上变化体现在上部发育高品位的次生富集带，下部主要为原生矿体（图2）。2样品采集与分析方法2.1样品采集样品采自钻孔岩心，采样按照岩性为大类进行采集，同种岩性取样间距一般为1020 m。样品长度为 10 cm。样品采自 ZK1501、ZK0901、ZK0001、ZK0801共4个钻孔的岩心（钻孔位置见图2A-A），共计采样44件。样品编号按照钻孔编号+样品序号原则由上至下依次编号，如 ZK1501-B1、ZK0901-B1、ZK0001-B1、ZK0801-B1等。样品测试分析前，用清水洗净，选择新鲜的断面作为测试对象，测试分析为避免环境因素干扰，选择在室内同一场所完成。用于测试的样品通过野外肉眼识别+镜下鉴定的方式进行岩性判定，增加测试结果可信度，采集14232023 年矿产勘查样品特征及位置如图3、图4。2.2主要岩石类型研究区钻孔获得的主要岩石类型为岩浆岩，其中以安山岩、流纹岩、绢英岩、玄武岩、炭质层及矿石为主，现分述如下：（1）安山岩：灰、灰绿色，块状构造，粒状变晶结构、微晶隐晶结构、交代残留结构（图3a）。岩石主 要 由 绿 帘 石（75%）、斜 长 石（15%）和 隐 晶 质（10%）等组成（图 3b）。绿帘石为柱状、粒状、微粒状、隐晶状，多呈稀散状分布，少量呈脉状充填在岩石构造裂隙中，粒径0.050.50 mm；斜长石多为自形、半自形板条状，少量呈粒状，双晶发育，星点状分布，局部可见定向分布，粒径0.100.60 mm，部分晶粒被绢云母及硅质交代。隐晶质多呈集合体不均匀分布。（2）流纹岩：粉红色、砖红色，块状构造，流纹结构、斑状结构（图 3c）。岩石主要由斑晶斜长石（35%40%）、石 英（15%20%）、黑 云 母（10%15%）、基质（25%40%）组成（图 3d）。斜长石为灰白色，自形半自形柱状，粒径0.202.50 mm；石英为灰色，半自形，粒状，粒径0.202.00 mm；黑云母为黑色，片状，粒径0.201.00 mm。基质由隐晶长英质组成。图1研究区大地构造位置图（a）和内蒙古北部地区区域地质简图（b，据Zheng et al，2014修改）1424第 14 卷 第 8 期尹艳广等：内蒙古额济纳旗格日勒图铜多金属矿深部综合信息提取及其指示意义（3）绢英岩：灰、灰白色，流纹构造、定向构造，鳞片粒状变晶结构、碎裂化结构（图3e）。岩石主要由残留原岩（5%）、蚀变组分（90%）、不透明矿物（5%）组成。其中残留原岩主要成分为斜长石，呈自形、半自形板状，粒径0.200.50 mm，星点状分布；蚀变组分成分主要为石英、绢云母（图3f），石英呈他形粒状及不规则粒状，粒径0.020.30 mm，呈定向的稀散状分布，局部集合体呈条带状分布，绢云母呈显微鳞片状，粒径0.10 mm，呈定向的稀散状分布，局部集合体呈条带状分布。不透明矿物少量呈自形、半自形粒状及他形粒状，粒径0.100.50 mm，星点状分布。（4）玄武岩：绿色，暗绿色，定向构造、片理化构造，碎斑结构、鳞片粒状变晶结构（图3i）。主要成分由残留原岩（15%20%）和蚀变组分（80%85%）组成。残留原岩（15%20%）由斜长石、基质组成，斜长石呈自形、半自形板状及他形粒状，粒径 0.403.00 mm，星点状分布（图3j）；基质主要为板条状斜长石，粒径0.050.25 mm，呈定向分布。蚀变组分由方解石、绿泥石及绢云母组成，其中方解石呈他形粒状及微粒状，粒径0.30 mm，多呈条带状及脉状分布，少量稀散状分布；绿泥石呈鳞片状，粒径0.05 mm，呈定向的稀散状分布；绢云母呈显微鳞片状，粒径（矿化）绢英岩绢英岩流纹岩安山岩、云英片岩；含矿的钻孔岩心段，往往磁化率较高，含矿性差的岩石或围岩，其磁化率较低。根据本文获得的数据和研究认为，在内蒙古额济纳旗格日勒图铜多金属矿的岩心中，当不同围岩磁化率值有较大差异时，可将该段岩心段初步判定为矿化段。因此，较高的磁化率可作为判断地质体矿化的指示信息。4结论（1）内蒙古额济纳旗格日勒图铜多金属矿应用短波红外（SWIR）光谱仪对钻孔岩心进行典型蚀变矿物识别，识别出的矿物主要有高岭石、钾伊利石、针铁矿、白云母，赤铁矿，埃洛石，白云石等，与矿化体相关的蚀变矿物组合分为 3类：高岭石+钾伊利石、白云母+铁镁绿泥石和白云石+埃洛石。（2）研究区内各类岩石的XRF元素分布特点显示出较大差异，绢英岩类Cu、Pb、Zn、Ag分析结果较高，绢英岩化可作为重要的找矿标志。同时高Fe、As元素分布特点，对矿区勘查找矿同样具有指示性意义，认为研究区西南深部成矿潜力较大。（3）研究区内岩（矿）石磁化变化规律为：玄武岩绢英岩（矿化）绢英岩流纹岩安山岩、云英片岩，认为本地区的航磁异常可作为重要的靶区圈定依据。注释 贾润幸，尹艳广，方维萱，李述国，张凯，李蒲刚，李建军.待发表.内蒙古额济纳旗格日勒图晚石炭世双峰式火山岩地球化学特征及其意义 J.矿物岩石地球化学通报.贾润幸，尹艳广，方维萱，李述国，张凯，李蒲刚.待发表.内图7钻孔岩心磁化率特征1第四系；2流纹岩；3安山岩；4云英片岩；5绢英岩；6炭质层；7玄武岩；8Cu矿体；9Zn矿体；10推断断层及编号1430第 14 卷 第 8 期尹艳广等：内蒙古额济纳旗格日勒图铜多金属矿深部综合信息提取及其指示意义蒙古额济纳旗格日勒图铜多金属矿成因及找矿潜力 J.西北地质.参考文献Chen Y，Gan L S，Wu T R.2021.The CarboniferousPermian tectonic setting for the southernmost Central Asian Orogenic Belt：Constraint from magmatic and sedimentary records in the Alxa area，NW China J.Lithos，398：106350.Chen Y，Wu T，Zhang Z，Fanning C 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