内蒙古西部朱拉扎嘎金矿遥感蚀变异常与化探异常对比研究

  区域化探异常评价是勘查地球化学长期以来面临的主要问题, 截止2000年底统计资料表明, 1∶20万全国区域化探扫面完成600 ×104 km2 , 有色地质部门完成1∶10万和1∶5万区域化探扫面72×104 km2 , 发现各类元素的异常4.3 ×104 处, 但异常检查评价率仅为5.3 %, 见矿率只有3% ±, 大批异常处于搁置状态。新一轮国土资源大调查, 继续将区域化探扫面资料作为重要找矿依据, 并且在各地都取得了可观的成绩, 如内蒙古的拜仁达坝银矿 , 西藏的朱诺斑岩铜矿, 都是区域化探资料二次开发过程中发现的大型矿床, 区域化探异常中蕴藏着巨大的找矿潜力。现今, 我国矿产资源短缺, 急需一批重要的矿产地, 特别是我国西北地区,矿产勘查程度低, 找矿潜力大, 在该区对现有区域化探异常进行快速筛选和评价, 优选出一批有找矿潜力的异常做为后备普查基地, 是实现找矿突破的重要措施之一。

 

  金属矿产在成矿过程中往往伴随着热液活动,近矿围岩蚀变现象作为找矿标志已有数百年历史。

 

  遥感探测的是地表物质的光谱信息, 因此只要有一定面积的蚀变岩石出露, 遥感都有可能探测到, 也就是说, 隐伏矿体只要有蚀变岩出露, 也有可能用遥感手段发现。借助遥感技术提取蚀变岩异常在国内外成功的实例较多, 特别是在干旱地区, 此方法技术基本成熟。我国西北大部分地区属于荒漠区, 四季干旱, 植被稀少, 基岩裸露程度高, 适合遥感地面监测, 本文以朱拉扎嘎金矿为例, 研究遥感蚀变岩异常、化探异常与矿体之间的关系, 探究遥感技术评价化探异常的可行性。

 

  1 地质概况

 

  朱拉扎嘎金矿位于华北陆块北缘渣尔泰山群成矿带上, 矿区产于红格尔玉林-巴音诺尔公-克布尔海NE向大断裂与哈里敖包-巴因诺尔公近NW向隐伏大断裂交汇部位, 地质构造比较复杂① 。

 

  矿区位于朱拉扎嘎近NNW向褶皱与近SN向断裂交汇处。矿区主要出露中元古界渣尔泰山群增隆昌组(Chz)和阿古鲁沟组(Jxa)地层;金矿层主要赋存于阿古鲁沟组一岩性段中部含钙质的浅变质碎屑岩中。矿区内出露岩体较少, 中酸性脉岩较多。

 

  朱拉扎嘎金矿体总体走向与矿区地层产状基本一致, 矿体集中分布在2 条矿带中, Ⅰ 号矿带分布于矿床东南部, 总体走向35°, 长400 m,西南宽, 向东北逐渐尖灭。Ⅱ号矿带分布于矿床西北部, 走向基本是35°, 受NNW向多次断裂活动影响, 靠近断裂的矿体呈近EW走向, 矿体破碎, 矿带长570 m, 向西撒开。矿体的规模大小不一, 长约10 ～ 300 m, 宽达几十米, 延深170 m, 矿体沿走向有分支、复合、尖灭、再现等现象。

 

  矿带由矿化蚀变岩和金矿体组成, 蚀变范围是矿体的1 ～ 3 倍, 矿体多处于矿化蚀变岩带的中心部位, 矿化蚀变带和矿体均为蚀变变质砂岩, 蚀变越强, 含矿性越好。

 

  矿区内与矿化有关的蚀变矿物主要是磁黄铁矿、毒砂、黄铁矿和黄铜矿等, 其它蚀变还有透辉石化、阳起石化、绿帘石化、绿泥石化、冰长石化、碳酸盐化等。原生矿石有喷流沉积型, 蚀变火山岩型、蚀变变质砂岩型、交代岩型和石英脉型等多种类型矿石。在表生作用中, 原生矿石发生褐铁矿化、黄钾铁矾化及高岭土化, 受褐铁矿化、高岭土化影响,地表矿石普遍氧化成松散的土状、土块状, 岩石呈黄褐、红褐色。

 

  2 地球化学特征

 

  1995年, 内蒙古第一物化探队在内蒙古西部开展1∶20万区域化探扫面, 在K -48 -(33)和K-48 -(34)幅内圈出了长8 km, 宽5 km以Au为主, 伴生Ag, Cu, Pb, Zn, As, Hg, Sb, Bi, W, Sn,Mo, Fe2 O3 , Co, Ni, Mn, B, F等近20 个元素的综合异常(AS28), 异常规模强大, 浓集中心明显, 各元素吻合好。Au峰值17 ×10-9 , 面积36 km2 , 单点样品分析, Au峰值最高达170 ×10-9 , 在其两侧水系中分别出现了51.2 ×10-9和40 ×10-9的高值点, 进一步缩小了靶区。

 

  为了追索异常源, 1997年进行了1∶5 万水系加密测量, 圈出了以Au为主伴有Ag, Cu, Pb, Zn,Sb, Bi, As, Mo等元素组成的综合异常, 在朱拉扎嘎一带Au异常强度最高, 规模最大, 出现了多个浓集中心, 其中三处峰值分别达到380 ×10-9 、270 ×10-9和150 ×10-9 ;在峰值380 ×10-9点附近发现了朱拉扎嘎金矿, 在其它几处发现了金矿化脉。

 

  2000年, 该矿经内蒙古自治区国土资源勘查开发院(原内蒙古第一物探化探队)进行普查工作,已控制D+E级地质储量(含C级)矿石l195.73 ×104 t;Au金属量34587 Kg, 地表平均品位4.2 ×10-6 , 最高11.3 ×10-6 , 为大型金矿① 。

 

  3 遥感蚀变岩异常特征

 

  本次研究采用ETM+遥感数据接收时间:

 

  2000年7月11日, 轨道:131 -32)。ETM+数据包含可见光, 近红外, 短波红外共8 个波段, 适合铁化、泥化、碳酸盐化蚀变岩异常提取。每景ETM+数据覆盖面积为31 110 km2 (183 km×170 km)各波段空间分辨率30 m, 是目前地质监测中广泛应用的数据源。

 

  朱拉扎嘎金矿位于我国西部干旱荒漠景观区,地表蚀变以褐铁矿化为主, 少量的高岭土化和碳酸盐化。这些蚀变矿物在可见光和近红外光谱区间产生有诊断性的吸收谷特征, ETM+数据在部分吸收谷处设置有接收波段, 如Fe3 +的吸收谷0.5 μm和0.9 μm, 对应ETM+波段为Band1、Band4, 碳酸盐和粘土类矿物的吸收谷在2.2 μm附近, 对应的ETM+波段为Band7, 这些波段的设置成为ETM+数据提取蚀变岩信息的基础。

 

  由于传感器分辨率的限制, 各波段范围较宽,直接从单波段图像上截取蚀变岩异常非常困难, 因此产生了大量的数据处理方法, 如比值分析、主成份分析、光谱角等方法。本次工作总结前人经验, 经过多次试验, 首先以掩膜技术剔除沙漠覆盖区的干扰, 然后以波段比值主成份分析方法完成了蚀变岩异常的提取工作, 具体为:

 

  Band2, Band3, Band4, Band5 /Band1主成份分析提取铁化(铁氧化物)蚀变岩异常;Band2, Band4, Band5, Band7主成份分析提取泥化(粘土化)和碳酸化蚀变岩异常。

 

  矿区遥感蚀变岩异常以褐铁矿化为主, 同时含粘土和碳酸盐化的蚀变岩异常, 这与地面调查结果一致。为了便于研究, 将二者进行二次主成份分析取其第一主因子完成综合异常的提取工作。

 

  由弱到强将综合异常分为三级:遥感蚀变岩一级异常(图5浅粉色区), 遥感蚀变岩二级异常(图5深红色区), 遥感蚀变岩三级异常(图5 绿色区)① 。异常高值区沿近NNW 向断裂和近EW向阿古鲁沟组地层层理方向呈带状分布, 矿体位于异常带交汇部位, 异常区总面积0.3 km2(图5B)。

 

  利用遥感ETM+数据提取的蚀变岩异常分布特征从宏观上佐证了朱拉扎嘎金矿的形成与构造、地层和热液活动之间的关系, 即近EW向的逆冲断层活动造成阿古鲁沟组一岩段地层中产生大量的层间破碎带, 为后期金矿的形成提供赋矿空间,NNW向断层可能成为导矿构造, 并切穿了近EW向构造。地表遥感蚀变岩异常沿NNW向和近EW向构造分布, 吻合了热液沿NNW向构造运移、向阿古鲁沟组近EW向层间裂隙渗透, 并在有利部位沉淀成矿的认识。

 

  前人研究结果认为, 矿体位于蚀变带中部, 蚀变带大于矿体1 ～ 3倍。本次研究利用遥感技术从更宏观的角度监测到以矿体为中心的蚀变带位于更大规模的蚀变带交汇部位, 且处于蚀变由强向弱的过渡带上, 这将为遥感、化探异常查证过程中的定位提供了参考价值。

 

  4 讨论

 

  朱拉扎嘎金矿区的遥感蚀变岩异常与矿体之间吻合关系好, 如果遥感蚀变岩异常作为一种找矿参数应用到化探异常评价工作中, 可以增加化探异常成矿有力度的判别。从空间分布范围分析, 地球化学异常范围大, 容易发现, 但异常源追索困难, 传统的方法是通过逐渐加大工作比例尺缩小异常范围, 最后锁定目标, 但这个过程周期长, 费用高, 经历的环节多, 失误的可能性也大, 如朱拉扎嘎金矿异常查证历时3年, 数次样品分析、外业查证和资料整理, 其中任何环节的失误都有可能导致结果的失败。利用ETM+遥感数据提取的蚀变岩异常定位精度30 m, 直接用于1∶20万化探异常查证, 可以将查证范围直接缩小到可能与热液矿床有关的蚀变岩附近, 提高查证效率。

 

  本次研究揭示了热液成因的朱拉扎嘎金矿遥感蚀变岩异常、化探异常与矿体之间的相关性, 为利用遥感技术评价化探异常提供参考。研究工作的顺利完成与矿床本身的特殊性有关, 朱拉扎嘎金矿热液活动强烈, 矿体埋藏浅, 地表氧化带褐铁矿化和粘土化蚀变强烈, 矿区无植被覆盖, 具备遥感蚀变岩异常提取的地质条件。因此利用遥感技术评价化探异常首先针对热液型金属矿产, 以Au,Ag, Cu, Pb, Zn, As, Sb, Bi, Hg, W, Sn, Mo等化探异常为重点, 选择基岩裸露程度高的地区, 开展快速扫面工作。

 

  5 结论和建议

 

  随着遥感技术的迅猛发展, 遥感对地监测能力逐渐增强, 特别是高光谱技术的发展, 波谱分辨率提高到几个纳米, 可以鉴别到矿物, 这项技术的普及和应用必将翻开地质工作新的一页。本次研究只是多光谱遥感ETM+数据应用于地质找矿工作的一个方面, 是推广遥感地质找矿事业的一次探索, 通过这次研究可以得出以下认识:

 

  ⑴朱拉扎嘎金矿区遥感蚀变岩异常、化探异常与矿体之间表现了良好的相关性, 说明二者都有指示矿床存在的能力, 将遥感蚀变岩异常参数应用到1∶20万化探异常筛选工作中, 可以增加化探异常成矿有力度的判别。

 

  ⑵ETM+数据提取的遥感蚀变岩异常定位精度30 m, 直接应用于1∶20万化探异常查证, 有利于异常源追索, 提高工作效率。

 

  ⑶与热液活动有关的金属矿床在矿体埋藏浅的情况下, 蚀变岩会出露地表, 同时也会形成以热液元素组合为特征的地球化学异常。建议利用遥感提取蚀变岩技术评价化探异常首先选择与热液型金属矿产有关的Au, Ag, Cu, Pb, Zn, As, Sb, Bi,Hg, W, Sn, Mo等异常。

 

  ⑷我国西北部大部分地区属于荒漠景观区, 工作程度低, 大量的1∶20万化探异常蕴藏着丰富的找矿信息, 良好的基岩露头, 适合遥感地面监测。

 

  建议在该地区开展利用遥感提取蚀变岩技术评价化探异常, 快速筛选和评价一批化探异常, 为西部矿产资源勘查提供找矿基地。