武夷德化-尤溪-永泰礦集區(qū)遙感解譯與光譜特征分析

李 萌,郭 健,黃照強,吳華英,牛斯達,倪 斌

(1.中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.中國冶金地質(zhì)總局礦產(chǎn)資源研究院，北京 101300)

0 引 言

淺成低溫熱液型金礦床是世界上最重要的金礦床類型之一，也是當前國際礦床學界研究熱點之一[1-2]。我國處于淺成低溫熱液型金礦床有利的成礦區(qū)，主要發(fā)育在福建省[3]。德化-尤溪-永泰礦集區(qū)位于福建省武夷成礦帶南端，被稱為福建省的“金三角”。在該礦集區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)數(shù)十處與火山-次火山作用有關(guān)的淺成低溫熱液型金礦床(點)，包括邱村金礦等。前人對德化-尤溪-永泰礦集區(qū)的地層、構(gòu)造、巖漿活動、圍巖蝕變、成礦時代、礦床成因等方面進行了研究并取得進展：①巖漿活動與成礦時代具有多階段性，該礦集區(qū)發(fā)生多期次的巖漿活動，包括加里東期、印支期及燕山期等，其中燕山期為主要成礦期[4]；②礦床具有巖漿期后熱液成因特征，該礦集區(qū)礦床成礦均與巖漿活動關(guān)系密切[5]；③礦床垂向分帶特征，該礦集區(qū)具有礦床類型垂向分帶的特點；④深部斑巖型礦床潛力巨大，德化-尤溪-永泰礦集區(qū)深部及外圍有較好的找礦前景[6]。

大型火山機構(gòu)(破火山口、火山穹隆等)是重要的成礦有利部位，以上杭紫金山為典型代表。從前人研究來看，德化-尤溪-永泰礦集區(qū)構(gòu)造發(fā)育強烈、植被覆蓋率高，礦集區(qū)還可能存在更大的主控火山機構(gòu)，控礦斷裂等成礦構(gòu)造背景也需要進一步查明。根據(jù)遙感影像上線形和環(huán)形構(gòu)造的有關(guān)識別標志開展構(gòu)造解譯，可進一步預測找礦有利地段，實踐證明該方法可有效提高找礦工作的方向性和目的性[7]。對于多數(shù)礦床，特別是斑巖型礦床和熱液脈型礦床，圍巖蝕變是成礦熱液運移過程中留下的重要遺跡[8-9]，目前該礦集區(qū)蝕變礦物類型及分帶模型尚未建立。利用遙感技術(shù)可以實現(xiàn)羥基、鐵染蝕變等宏觀地質(zhì)信息的提取，作為德化-尤溪-永泰礦集區(qū)傳統(tǒng)找礦手段的有力補充。此外，利用近紅外光譜技術(shù)開展蝕變礦物填圖可以快速確定蝕變礦物，劃分蝕變分帶，有效指導探礦部署。

本次研究綜合遙感構(gòu)造解譯、蝕變信息提取、地面光譜測量、蝕變礦物填圖等方法，重新厘定礦集區(qū)斷裂、火山機構(gòu)等構(gòu)造，探索礦集區(qū)羥基蝕變的分布規(guī)律，建立蝕變礦物分帶模式，以期為武夷德化-尤溪-永泰礦集區(qū)的基礎(chǔ)研究及找礦方向提供借鑒思路。

1 地質(zhì)背景

德化-尤溪-永泰礦集區(qū)經(jīng)歷了加里東期、印支期、燕山期等多期次構(gòu)造活動，各種褶皺、斷裂構(gòu)造較發(fā)育。加里東期形成一些緊閉的平臥褶皺、流劈理、片理等，印支期以一系列NE向或NW向?qū)捑忨薨櫈橹饕卣鳎嗌狡趧t形成了較大規(guī)模的斷陷盆地，斷陷盆地邊緣的熱液活動為金、銅多金屬成礦提供了有利條件[10]。德化-尤溪-永泰礦集區(qū)早白堊世火山活動強烈，受區(qū)域性斷裂構(gòu)造控制明顯，火山噴發(fā)帶與區(qū)域上NE向斷陷帶展布方向一致。

德化-尤溪-永泰礦集區(qū)內(nèi)出露的地層有中上元古界馬面山群、上侏羅統(tǒng)長林組和上侏羅統(tǒng)南園組(圖1)。中上元古界馬面山群巖性主要為云母石英片巖，原巖為一套火山碎屑沉積建造，片理發(fā)育；上侏羅統(tǒng)長林組與下伏馬面山群多呈不整合或斷層接觸，上部為灰白-青灰色中粒石英砂巖、含礫石英粗砂巖，下部為灰紫色凝灰質(zhì)砂巖、含礫石英砂巖、淺變質(zhì)粉砂巖，為礦集區(qū)內(nèi)重要的賦礦層位；上侏羅統(tǒng)南園組地層在礦集區(qū)內(nèi)分布廣泛，巖性主要為灰紫、紫紅色流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、英安巖、英安質(zhì)晶屑凝灰?guī)r等。

圖1 礦集區(qū)地質(zhì)圖及采樣位置

前人研究表明，德化-尤溪-永泰礦集區(qū)內(nèi)成礦作用與燕山期巖漿活動密切。項紅亮[11]通過硫同位素分析及成礦溫度研究，認為邱村金礦成礦熱液來源于火山巖漿期后分異的熱液，屬火山-次火山巖中低溫熱液型金礦。NI等[12]對其礦石礦物特征、圍巖蝕變、流體包裹體進行研究，認為邱村金礦應屬于低硫型淺成低溫熱液礦床，德化東洋金礦和青云山銅金礦也具有次火山中低溫熱液型礦床的特征。

2 取樣和方法

2.1 遙感解譯和信息提取

基于中國科學院計算機網(wǎng)絡信息中心地理空間數(shù)據(jù)云平臺獲取的Landsat8數(shù)據(jù)，通過線性構(gòu)造和環(huán)形構(gòu)造等遙感解譯，選擇合適的波段組合，并采用去相關(guān)拉伸等方法增強圖像線性特征，提取武夷德化-尤溪-永泰礦集區(qū)構(gòu)造信息。Landsat-8數(shù)據(jù)衛(wèi)星上攜帶兩個傳感器，分別是OLI陸地成像儀和TIRS熱紅外傳感器。衛(wèi)星共有11個波段，波段1～波段7、波段9～波段11的空間分辨率為30 m，波段8為15 m分辨率的全色波段。數(shù)據(jù)的獲得時間為2015年4月4日，條帶號119，行編號為42，數(shù)據(jù)類型是OLI_TIRS。對研究區(qū)遙感影像進行不同波段RGB組合對比，其中波段7、波段4、波段1的組合圖像兼具中紅外、近紅外及可見光波段信息的優(yōu)勢，圖面色彩豐富，層次感好，具有極為豐富的地質(zhì)信息和地表環(huán)境信息。

本文采用ENVI圖像處理軟件對Landsat8遙感數(shù)據(jù)進行大氣校正等處理，將干擾地物如植被、河道等與蝕變礦物無關(guān)的地物掩膜去除。提取鐵染異常(FCA)采用Landsat8數(shù)據(jù)的波段2、波段4、波段5、波段6做主成分變換，而提取羥基異常(FCA)則采用波段2、波段5、波段6、波段7做主成分變換。提取后的異常閾值處理采取異常強度分級的辦法，以σ做為尺度，以均值加n倍標準離差作為主分量輸出的動態(tài)范圍，對異常區(qū)域進行強度劃分，對異常信息逐層分離，獲得礦化蝕變異常強度分級圖。

2.2 光譜測量與蝕變礦物填圖

巖石光譜測量和蝕變礦物填圖主要包括野外地質(zhì)踏勘、采樣及記錄、樣品測量和數(shù)據(jù)處理與解釋四個階段。在采樣之前結(jié)合已有資料大致判斷成礦類型和礦化-蝕變范圍，對邱村金礦、大蛇金礦、雙旗山金礦、龍門山銀礦等礦區(qū)進行踏勘，在上述礦區(qū)布置蝕變礦物填圖范圍，著重采集有明顯蝕變的巖石樣品，采樣范圍適當覆蓋礦區(qū)周邊無礦化-礦物蝕變地帶。采集樣品時選擇具有代表性的礦化蝕變巖，一般采集拳頭大小，盡量敲出3個較平坦的新鮮面。

在室內(nèi)使用SVCHr-1024全波段地物光譜儀對樣品進行集中測量和記錄，每個樣品測量3個數(shù)據(jù)，針對所采集的53塊樣品共采集了159個光譜數(shù)據(jù)。通過礦物的光譜曲線，對比標準礦物譜線，確定蝕變礦物種類、相對含量，根據(jù)蝕變礦物組合和含量劃分蝕變類型和強度。標準蝕變礦物的提取參考光譜Pimaview3.1中的參考庫，REFLIB庫文件子目錄包含了36種可識別的礦物光譜數(shù)據(jù)。利用Pimaview3.1程序進行蝕變礦物的種類分析時，需要設定程序可分析出的蝕變礦物的數(shù)量。依據(jù)經(jīng)驗設定分析數(shù)量為3，即能識別的礦物最多為3種。

3 結(jié)果分析

3.1 遙感數(shù)據(jù)處理結(jié)果

相較于地質(zhì)調(diào)查的深入細致，遙感解譯觀測尺度較大，更能看到研究區(qū)宏觀和整體的信息。遙感解譯結(jié)果與基礎(chǔ)地質(zhì)資料相比具有較高的匹配度，但也存在明顯的差異，如遙感解譯揭示雙旗山地區(qū)以NE向斷裂為主，而并非NW向斷裂。整體來看，德化-尤溪-永泰礦集區(qū)內(nèi)主要發(fā)育NE向斷裂，其次是NW向斷裂，而NNE向斷裂和近NS向斷裂宏觀分布不明顯(圖2)。NE向斷裂是德化-尤溪-永泰礦集區(qū)規(guī)模最大、作用最強的一組深大斷裂群，走向長大于40 km，寬1～10 km。NW向斷裂帶由一系列平行斷裂構(gòu)成，形成時間可能晚于NE向斷裂構(gòu)造帶。近NS向斷裂構(gòu)造帶主要分布在龍門溪-雷潭一帶，長約5 km，寬2 km，已在該構(gòu)造帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)數(shù)處金礦床或金礦點。此外，德化-尤溪-永泰礦集區(qū)發(fā)現(xiàn)四處環(huán)形構(gòu)造，其中比較明確的火山機構(gòu)有兩處，一處位于和順村的火山機構(gòu)，鄰近龍門場金銀礦；另一處位于雷潭-安村附近，主體位于長林組地層中，該部位也是NE向斷裂、NW向斷裂、近NS向斷裂等多組斷裂的交匯部位。根據(jù)遙感數(shù)據(jù)的蝕變信息提取，礦集區(qū)羥基蝕變分布具有規(guī)律性，主要分布在NE向斷裂走向蝕變區(qū)、環(huán)繞雷潭-安村火山機構(gòu)蝕變區(qū)和環(huán)繞和順火山機構(gòu)蝕變區(qū)(圖3(a))，鐵染蝕變同樣具有上述分帶性(圖3(b))。

圖2 礦集區(qū)構(gòu)造解譯

圖3 礦集區(qū)羥基蝕變分布

3.2 光譜測量結(jié)果

在53件樣品光譜測量中，標準蝕變礦物的提取參考光譜Pimaview3.1中的參考庫，設定可分析出的蝕變礦物數(shù)量為3種。對測試結(jié)果中的蝕變礦物出現(xiàn)頻數(shù)進行統(tǒng)計，可得伊利石出現(xiàn)頻次最多，為113次，其次為蒙脫石，出現(xiàn)76次，第三為多硅白云母，出現(xiàn)68次，其他依次為硬石膏39次，白云母13次，綠泥石13次，多水高嶺石11次，電氣石3次，綠簾石3次，石膏2次，方解石1次(圖4(a))。從圖4(b)可以看出，伊利石占比最大，占總蝕變礦物的33%，蒙脫石占22%，多硅白云母占20%，這3種蝕變礦物約占本次測試中所有蝕變礦物的三分之二。

圖4 蝕變礦物種類頻數(shù)

4 討 論

4.1 NE向斷裂控礦作用

遙感解譯的結(jié)果表明，NE向斷裂是德化-尤溪-永泰礦集區(qū)規(guī)模最大的一組深大斷裂群，包括大量的NE向次級斷裂及微小斷裂，對區(qū)內(nèi)礦床分布起著重要的控制作用。根據(jù)礦區(qū)提供地質(zhì)資料，邱村礦區(qū)發(fā)育一系列NEE-近EW向斷裂帶，長60～1 300 m，寬0.5～8.2 m，控制了該區(qū)域礦體及巖脈的展布(圖5)。已知金礦體均分布于脈巖蝕變帶中，主要有1號金礦脈、2號金礦脈、3號金礦脈、4號金礦脈、6號金礦脈、8號金礦脈、10號金礦脈、11號金礦脈、12號金礦脈、13號金礦脈。脈狀金礦體產(chǎn)在侏羅系南園組凝灰?guī)r中，受NEE-近EW向斷裂控制明顯，整體沿斷裂走向展布。如1號金礦脈受F1斷裂控制，長700 m、斜深184 m，厚度0.60～8.21 m，平均厚度2.46 m，Au品位平均4.52 g/t。邱村主礦體呈近EW向，處在NEE-近EW向斷裂走向轉(zhuǎn)折的應力釋放區(qū)。類似的，脈狀侵入巖包括閃長玢巖及花崗閃長斑巖，大致沿斷裂侵入，產(chǎn)狀基本為NEE-近EW向。遙感解譯發(fā)現(xiàn)的雷潭-安村火山機構(gòu)，周圍5 km范圍內(nèi)分布有邱村金礦、大蛇-安村金礦、青云山金礦等(圖2)，因此推測火山機構(gòu)深部發(fā)育環(huán)狀、放射狀斷裂，為熱液運移和礦質(zhì)沉淀富集提供良好通道。

圖5 邱村金礦蝕變礦物填圖

根據(jù)閃長斑巖脈體、花崗閃長斑巖脈體與NEE-近EW向斷裂的交切關(guān)系，斑巖脈體多沿著斷裂發(fā)育，且未出現(xiàn)明顯的斷裂錯動，可以判斷侵入體形成于斷裂之后(圖5)。此外，NEE-近EW向斷裂帶內(nèi)有黃鐵礦化、硅化、絹云母化、綠泥石化蝕變，并有閃長玢巖脈充填，沿斷裂強硅化、黃鐵礦化地段常構(gòu)成金礦體，因此NEE-近EW向斷裂為邱村礦區(qū)主要容礦(控礦)構(gòu)造。

邱村礦區(qū)在晚侏羅世時期發(fā)生大規(guī)模的陸相火山作用，形成大面積的南園組火山巖，形成NEE-近EW向斷裂構(gòu)造，但是未發(fā)生礦化作用。早白堊世時期，由于受到太平洋板塊活動的影響，區(qū)域上處于伸展的構(gòu)造背景，區(qū)域巖漿活動再次發(fā)生[13]。在區(qū)域NEE-近EW向斷裂基礎(chǔ)上，后期巖漿順著侵入到淺部地殼，形成淺部巖漿房，淺部巖漿房中的巖漿又順著斷裂向上侵位到淺部地層中，形成中性-基性次火山巖巖脈。巖漿在淺部巖漿房冷凝結(jié)晶過程中分異出含礦流體，含礦流體順著NEE-近EW向斷裂向上運移到更淺部的位置，前期侵位形成的脈巖作為成礦流體的隔擋層，使得流體在脈巖附近沉淀金，形成Au礦體，如邱村金礦。

4.2 礦化蝕變特征及其指示意義

在常見的遙感蝕變信息提取中，“鐵化”現(xiàn)象可以反映地層中具有富赤鐵礦、褐鐵礦、針鐵礦、黃鉀鐵礬等含鐵離子的巖石。而絹云母、綠泥石、綠簾石等巖石含羥基(OH-)，該類礦物一般是圍巖蝕變的產(chǎn)物，對指導找礦具有重要意義。

將蝕變強度從低到高分級，如圖6所示。由圖6可知，成礦區(qū)多數(shù)都位于羥基蝕變強度高值區(qū)，與實際情況相符，如龍門場銀多礦、雙旗山金礦、邱村金礦等。就邱村金礦而言，羥基蝕變主要分布在邱村金礦的主礦體附近，與礦體的近EW走向一致(圖6(a))，而鐵染蝕變高值區(qū)分布呈NE向(圖6(b))，與礦體的近EW向明顯不同。由此可見，羥基蝕變對于邱村金礦礦體具有一定的指示意義。

圖6 邱村金礦蝕變分布圖

由圖6還可以看出，邱村金礦圍巖蝕變礦物主要有伊利石、多硅白云母、蒙脫石、硬石膏等，其中伊利石+多硅白云母的蝕變組合位于主礦體附近，而蒙脫石+硬石膏的蝕變組合則位于主礦體邊緣。絹云母作為金礦脈中重要的蝕變礦物，能指示蝕變強度及礦體的礦化程度。四面體中含Si含量較高，反映其硅化程度較高[14-15]。金章東等[16]通過對德興斑巖銅礦伊利石進行研究，認為在斑巖體和接觸帶內(nèi)，蝕變程度強的部位礦化品位也較高，因此，邱村金礦近礦蝕變礦物伊利石+多硅白云母的組合對成礦是非常有利的。

5 結(jié) 論

在德化-尤溪-永泰礦集區(qū)，遙感解譯揭示該區(qū)發(fā)育四組斷裂帶，主要為NE向斷裂和NW向斷裂，其次為NNE向斷裂和近NS向斷裂。此外，位于雷潭-安村附近的火山機構(gòu)，處于多組斷裂交匯部位，距離其5 km范圍內(nèi)環(huán)繞分布邱村、十字格、半嶺、西乾、青云山等礦床。邱村金礦NEE-近EW向斷裂帶具有導礦作用和容礦作用。巖漿活動所帶來的成礦流體沿斷裂帶在淺部富集，為礦區(qū)火成巖噴溢和礦液上升提供了通道，是主要的成礦構(gòu)造，控制著礦脈和巖脈的產(chǎn)出。

礦集區(qū)羥基蝕變具有分布規(guī)律性，主要分布在西部沿NE向斷裂走向蝕變區(qū)、中部環(huán)繞雷潭-安村火山機構(gòu)的蝕變區(qū)和東北部環(huán)繞和順火山機構(gòu)的蝕變區(qū)。鐵染蝕變同樣具有上述分帶性，成礦區(qū)多數(shù)都位于蝕變強度高值區(qū)。對于邱村金礦來說，羥基蝕變主要分布在主礦體附近，表明對礦體具有一定的指示意義。礦集區(qū)主要蝕變礦物類型有蒙脫石、伊利石、多硅白云母、綠泥石、硬石膏等。邱村金礦伊利石+多硅白云母的蝕變組合位于主礦體附近，而蒙脫石+硬石膏的蝕變組合則位于主礦體邊緣。