蚀变矿物填图在内蒙古达斯呼都格铜矿区应用研究

祁 民，郭 健，徐庆生，孙 赫，姚 远，温常贵，韩校斌

(1. 中国冶金地质总局矿产资源研究院，北京 101300； 2. 中国冶金地质总局第三地质勘查院，山西太原 )



蚀变矿物填图在内蒙古达斯呼都格铜矿区应用研究

祁 民1，郭 健1，徐庆生1，孙 赫1，姚 远1，温常贵2，韩校斌2

(1. 中国冶金地质总局矿产资源研究院，北京 101300； 2. 中国冶金地质总局第三地质勘查院，山西太原 )

内蒙古达斯呼都格矿区位于得尔布干成矿带西南段，区内以斑岩型矿床为主。本文使用近红外光谱矿物分析技术在矿区内进行蚀变矿物填图，通过对区内17个钻孔862个样品进行测量，分析发现主要蚀变矿物有伊利石、蒙脱石、绿泥石、绿帘石、高岭石、地开石、石膏、石英、碳酸盐等，石英脉多以0.1～1cm宽度的细脉形式出现。矿区内蚀变分带明显，热液活动强烈，总体上显示了从矿区东南部向西北部热液温度逐渐增高的趋势，为铜矿勘查工作部署提供了可靠的地质依据。

蚀变矿物 斑岩型矿床 近红外光谱矿物分析技术 达斯呼都格 内蒙古

Qi Min，Guo Jian，Xu Qing-sheng，Sun He，Yao Yuan，Wen Chang-gui，Han Xiao-bin.Application of alternation mineral mapping in the Dasihuduge copper mine of Inner Mongolia [J].Geology and Exploartion,2015,51(6):1089-1095.

0 引言

近红外光谱在地质行业的应用起源于20世纪60年代，可分为航天、航空和地面三部分。航天和航空是利用卫星和飞机搭载遥感器对地面进行遥感，提取地面矿物信息，地面是利用小型便携式近红外矿物分析仪对地面所采的岩石样品进行测试，提供准确的蚀变矿物信息(修连存等，2007)。

近红外光谱的波长在780～2500nm(0.78～2.5μm)之间。矿物的近红外光谱测量原理是矿物晶格中原子间化学键的弯曲和伸缩吸收某些区域的近红外光谱，根据矿物某些官能团在近红外区域的特征吸收光谱进而区分不同矿物及同一矿物的不同结晶度(高荣强等，2002)。

该项技术可应用于浅成低温热液矿床、斑岩型铜矿床、中温热液矿床、沉积岩型金-铜矿床、铀矿床、火山岩型块状硫化物(VHMS)矿床及金伯利岩矿床，可以快速评价矿床，进而提高勘探效率(徐庆生等，2011)。前人利用近红外光谱矿物分析技术已在热液蚀变型金矿、斑岩型矿床、斑岩-次火山岩-浅成低温Cu、Mo、Pb、Zn、Ag成矿系统开展过大量的研究工作，并取得一些显著成果(秦克章，1998；章革等，2005；连长云等，2005；白立新，2007;曹烨等，2008；孟恺等，2009)。

1 区域地质背景

工作区位于得尔布干成矿带西南段，大地构造位置为兴安地槽褶皱系之Ⅱ级构造单元额尔古纳兴凯地槽褶皱带。

地层主要有上元古界佳疙瘩群，其岩性组合主要为绿泥片岩、石英角闪片岩、云母石英片岩、二云母斜长片麻岩、条带状花岗片麻岩、浅粒岩和石英岩。

寒武纪下统额尔古纳组，岩性为大理岩、白云质灰岩、中粗粒石英砂岩、粉砂质绢云母板岩，安娘娘桥组由云母片岩、云母石英片岩、绿泥绢云母片岩组成。

侏罗纪中统南平组和塔木兰沟组，其中南平组主要分布于甲乌拉—查干布拉根一带，由凝灰质砾岩、凝灰质粉砂岩、粉砂岩、杂砂岩等组成，塔木兰沟组分布广，是额仁陶勒盖大型矿床的成矿围岩，岩性组合：下部为灰、灰紫色玄武安山岩、安山玄武岩、局部玄武质集块岩组成；上部为灰紫色、猪肝色安山岩、安山质角砾熔岩，玄武岩中气孔、杏仁发育(秦克章等，1990；1999)。

侏罗纪上统木瑞组、上库力组和伊列克得组，木瑞组分布于汗乌拉等地，由凝灰岩、凝灰质砂岩、粉砂岩、含砾砂岩、玻屑凝灰岩组成，上库力组在区内最为发育，是中生界地层的主体，也是查干布拉根大型银矿床的成矿围岩(娄束炎，2014)。自下而上划分为三个火山岩段：下部酸性火山岩段，主要为灰黄、灰紫色流纹岩、灰黄色酸性晶屑凝灰岩、熔结凝灰岩、酸性角砾熔结凝灰岩。中部碱性火山岩段为安山岩、石英粗面岩、粗面质含岩屑熔结凝灰岩。上部酸性火山岩段，主要为灰白色含砾玻屑凝灰岩、灰紫色中酸性熔结凝灰岩、灰黄色凝灰质砂岩、灰白色流纹岩、流纹斑岩。伊列克得组分布于火山盆地中，自下而上是紫红色、灰绿色玄武岩，灰白色细砂岩、凝灰砂岩，灰绿色辉石橄榄玄武岩，致密块状玄武岩(王泉，2006；张海心，2006)。

白垩纪下统大拐磨河组主要分布于克鲁伦河两岸，是本区主要的含煤地层。

区域岩浆活动频繁，时代为海西晚期、印支期、燕山早期和燕山晚期，而以印支期-燕山早期为最广泛(秦克章，1998)。

2 矿区地质特征

区内第四系残坡积物广布，分布面积占70%以上，厚度0～25m。已固结成岩的地层均属侏罗系上统，由老到新依次是塔木兰沟组、木瑞组、上库力组。

矿区地表出露燕山晚期花岗斑岩小岩体，总出露面积约0.3 km2，岩石呈灰色，灰红色，斑状结构，块状结构，斑晶成分可见石英、斜长石、正长石。斑晶最大粒径为3mm，平均粒径为1.5mm，自形程度较高，多呈长板状、短柱状自形晶，其边缘局部具有交代熔蚀特征，另外斑晶裂纹较为发育，说明后期经历过构造作用。岩石矿物主要有石英、斜长石、正长石、黑云母、方解石、磷灰石等；蚀变矿物有绿帘石、高岭石、绢云母、绿泥石等。

除花岗斑岩外，钻孔中还发现花岗闪长岩、二长斑岩。具体见图1。

图1 矿区地质图Fig.1 Geological map of the the Dasihuduge copper mine in Inner Mongolia1-第四系；2-侏罗系上统上库力组；3-侏罗系上统塔木兰沟组；4-火山集块岩；5-火山角砾岩；6-含角砾熔结凝灰岩；7-燕山晚 期二长斑岩；8-钻孔位置及编号1-Quaternary；2-upper Jurassic Shangkuli Fm.；3-upper Jurassic Tamulangou Fm.；4-volcanic agglomerate；5-volcanic breccia；6-ign imbrite containing breccia；7-late Yanshanian monzonite porphyry；8-drill hole and number

3 蚀变矿物填图

本次研究采用的仪器是南京地质矿产研究所与南京中地仪器有限公司联合研制的便携式近红外矿物分析仪BJKF-1。

具体工作方法是：

(1) 钻孔每隔20m取一块岩石标本。

(2) 选择本段中含脉较多部位进行采集并编号，同时记录该段岩心蚀变情况、有无矿化及肉眼观察到的蚀变矿物种类及其数量。

(3) 在室内进行蚀变矿物光谱测量，每个样品测量2～3个面，首先测量含脉部位，记录并分析蚀变矿物，再测量岩石内部分析是否还有其他蚀变矿物。

(4) 结合手标本及蚀变矿物光谱特征，确定蚀变矿物。

(5) 以200 m为一层统计主要蚀变矿物，0～200m、200～400m、400～600m、600～800m、800～1000m。

(6) 分层统计每个钻孔的蚀变矿物并编辑成图。

图2 不同深度的6个钻孔蚀变矿物统计(图例同图1)Fig.2 Statistics of alternation minerals from different depths of 6 drills(legend the same to Fig. 1)

(7) 对测量的各项参数进行统计分析，如峰强比、中心波长、半宽高等。

4 蚀变矿物填图结果及解译

2012年对见铜矿较好的ZK1207、ZK1206及其附近的ZK1205、ZK1003、ZK1603、ZK0802共计6个钻孔开展了蚀变矿物填图。

根据钻孔蚀变矿物统计分析，按深度分段特征如下:

0～200m(图2a)：只有南侧ZK0802为蒙脱石，其余钻孔主要是伊利石。

200～400m(图2b)：ZK0802为蒙脱石，ZK1003和ZK1205为伊利石，ZK1206、ZK1207和ZK1603为水白云母。

400～600m(图2c)：ZK0802为蒙脱石，ZK1003为伊利石，ZK1205、ZK1206为白云母，ZK1207、ZK1603为地开石或高岭石。

600～800m(图2d)：ZK1003为蒙脱石，ZK0802、ZK1205为伊利石，ZK1206、ZK1603为白云母，ZK1207为地开石或高岭石。

800～1000m(图2e):只有ZK1206、ZK1207钻孔深度达到800～1000m，蚀变矿物以地开石或高岭石为主。

按照蚀变矿物以蒙脱石→伊利石→白云母→地开石蚀变增强的顺序，显示本矿区由浅往深、由东向西蚀变逐渐增强。

根据蚀变矿物特征峰与水峰的比值(图3)可以看出：从700m往下，峰强比值增高，表明热液温度增加。

根据ZK1207钻孔热液温度增加的趋势，2013年度该钻孔继续向深部探索，最终终孔深度1550 m。如图4，根据蚀变矿物的峰强比数据，可以看出750～1000m之间热液温度最高，对应为脉状黄铜矿矿化较好部位；而1400～1550m之间热液温度稍高，以稠密状、团块状、脉状黄铁矿为主。因此，从资料来看，蚀变矿物的峰强比与黄铁矿、黄铜矿等金属硫化物密切相关，两次含矿热液的温度与物质成分不尽相同。

综上，由地表到深部，由东向西，蚀变增强。结合地表热液蚀变特征和钻孔深部矿化特征，认为矿区西北和东南部具有较好的岩浆期后热液型铜矿找矿前景。

2013年度继续对矿区另外11个钻孔ZK2801、ZK2802、ZK3201、ZK2001、ZK0804、ZK0401、ZK0002、ZK0001、ZK0004、ZK0301、ZK0801开展了该项研究工作。

图5中，绿色表示绿泥石、绿帘石，属于青磐岩化带；紫色表示中级泥化，圆圈由小到大表示热液温度越来越高，依次是单峰高岭石、蒙脱石、伊利石、白云母。粉色表示高级泥化，依次是双峰高岭石、地开石；红色表示硬石膏，处于钾化带或接近钾化带的位置。

图3 6个钻孔特征峰与水峰比值统计结果Fig.3 Ratios of characteristic peaks to O-H peaks of 6 drills

图4 ZK1207全孔蚀变矿物峰强比Fig.4 Ratios of Al to O-H in borehole ZK1207

图5 全区17个钻孔不同深度蚀变矿物统计Fig.5 Alternation minerals from 17 drills at different depths1-绿泥石；2-绿帘石；3-高岭土(单峰)；4-蒙脱石；5-伊利石；6-白云母；7-高岭土(双峰)；8-地开石；9-绢云母；10-硬石膏1-chlorite；2-epidote；3-kaolinite (single peak);4-montronite;5-illite;6-muscovite;7-kaolinite (double peaks);8-dickite;9-seri cite;10-anhydrite

0～200m(图5a)，东南侧三个钻孔ZK0004、ZK0401、ZK0802蚀变矿物以绿泥石、绿帘石为主，属于青磐岩化带。其他钻孔蚀变矿物以伊利石、蒙脱石为主，属于中级泥化带。

200～400m(图5b)，中心部位以伊利石为主，东南部以青磐岩化为主。西北部为蒙脱石、单峰高岭土。在该段，在中心部位热液温度较高。

400～600m(图5c-d)，东南部钻孔蚀变矿物以绿泥石、绿帘石等青磐岩化为主。中心部位则以伊利石、双峰高岭石或地开石为主，显示了中高级泥化特征。西北部ZK3201出现了硬石膏，东北部钻孔较少，也出现了硬石膏。本层的蚀变矿物分布显示了从东南部向西北部热液温度逐渐增高的趋势。

600～800m(图5e)，东南部仍然以青磐岩化为主，中心部位ZK1207出现了地开石，在该深度上，西北部钻孔较少，仅ZK3201出现了绿帘石。

800～1000m(图5f)，该深度上只有三个钻孔，ZK1206、ZK1207、ZK0002。东南部ZK0002仍以绿帘石为主，中心部位则出现地开石，属于高级泥化。

总之，统计的17个钻孔的岩石蚀变强烈，主要蚀变矿物有伊利石、蒙脱石、绿泥石、绿帘石、高岭石、地开石、石膏、石英脉、碳酸盐等，多以0.1～1cm宽度的细脉形式出现。蚀变分带明显，从东南到西北依次划分为青磐岩化带、绢英岩化带、高级泥化带，热液活动强烈，总体上显示了从东南部向西北部热液温度逐渐增高的趋势。

5 结论

在蚀变矿物填图工作中使用近红外光谱矿物分析技术可以识别蚀变矿物种类、丰度和结晶度，指示测区的蚀变强度和蚀变分带。本区主要蚀变类型为青磐岩化、中级泥化、绢英岩化，局部有少量硬石膏，显示高级泥化与中温蚀变特征，判断找矿类型为斑岩型铜矿。根据蚀变矿物填图结果，结合物、化探异常分布，推断在平面上主要成矿中心位于测区西北部，同时根据地表出露的次生石英岩岩帽部位(徐庆生等，2010)，建议在较强绢英岩化蚀变部位及高级泥化带部位实施钻孔进行验证。实践证明，该方法为勘探工程部署提供了更充分的地质依据，是一种低成本、高效率的地质找矿方法。

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Application of Alternation Mineral Mapping in the Dasihuduge Copper Mine of Inner Mongolia

QI Min1，GUO Jian1，XU Qing-sheng1，SUN He1，YAO Yuan1，WEN Chang-gui2，HAN Xiao-bin2

(1.InstituteofMineralResourcesResearch,ChinaMetallurgicalGeologyBureau，Beijing101311;2.TheThirdGeologyExplorationInstituteofChinaMetallurgicalGeologyBureau,Taiyuan,Shanxi030002)

The Dasihuduge copper mine of Inner Mongolia is located in the southwest of the De'erbugan metalloginic belt,and porphyry-type deposits are dominant in this area. This work conducted alternation mineral mapping using the near infrared spectroscopy technology in this copper mine. Measurement of 862 rock samples from 17 drill boreholes shows that the main alternation minerals include illite,montmorillonite,chlorite,epidote,kaolinite,dickite,gupsum,quartz and carbonate. The quartz veins occur in fine veins with widths of mostly 0.1～1cm. The alternation minerals display obvious zonation indicative of intense hydrothermal activity. Overall,the hydrothermal temperature tends to increase gradually from southeast to northwest. These observations provide reliable geologic evidence for deployment of the next copper exploration.

alternation minerals,porphyry deposit，alternation mineral analysis by near infrared spectroscopy,Dasihuduge area,Inner Mongolia

2015-09-10；

2015-11-20；[责任编辑]郝情情。

祁 民(1978年-)，女，2006年毕业于中国科学院地质与地球物理研究所，获博士学位，2009年底博士后流动站出站，高级工程师，现主要从事矿产勘查技术方法工作。E-mail:qimin@cmgb.cn。

P681.41+P612

A

0495-5331(2015)06-1089-7