高光谱热红外遥感技术在地质找矿中的应用

高光谱热红外遥感技术用于地质找矿,目前国内外都在探索,由于热红外发射光谱的混合为线性混合,利用线性解混技术可以对硅酸盐类矿物,如石英进行识别和提取。这是其优于可见光—近红外和短波红外之处。大多数金属矿床与石英脉—硅化带的关系密切。另外,石英脉与硅化带的控矿作用又有差异。因此,利用高光谱遥感技术提取石英脉—硅化带,并将二者区分开来,对于金属矿的找矿具有极其重要的意义。航空高光谱热红外遥感技术由于可以获取高空间分辨率(亚米级)的高光谱热红外数据,可以进行热红外矿物精细填图,提取规模小的石英脉或硅化带,从而更具地质找矿价值。本文利用核工业北京地质研究院遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室的航空热红外成像系统(TASI),在甘肃北山柳园—方山口和新疆雪米斯坦地区获取了高空间分辨率的高光谱热红外遥感数据,从开展实用化热红外大气校正与光谱重建技术入手,探索了石英脉—硅化带提取与区分,解决了地质找矿中石英脉—硅化带的提取与区分这一具普遍性的关键技术难题,并通过示范应用,取得了明显的找矿效果。     

印支期龙门山断裂带的逆冲-推覆构造和沉积响应

伴随着华南、华北和羌塘地块在中—晚三叠世的俯冲—碰撞,古特提斯洋逐渐消亡,在龙门山及其前陆盆地发生了广泛的构造和沉积事件,统称为印支造山运动。然而,这期重要的造山事件普遍叠加有新生代印度与欧亚板块俯冲碰撞所引起的相似的北西—南东向构造挤压作用,使得印支期的构造活动对奠定龙门山初始构造和地貌特征,乃至对新生代构造活动的深远影响难以区分。对青藏高原其他边界的研究表明,只有通过多种手段从多个角度才能认清造山带形成的真实历史,而近些年来在龙门山地区开展的深地震探测、主断裂和飞来峰定年、前陆盆地沉积序列和沉积作用以及大地热流分布的研究则为我们进一步揭示印支初期龙门山断裂带构造活动本质提供了全新的视角。深地震反射剖面和最新的定年结果揭示龙门山地区在印支期发生了大型逆冲—推覆作用,在此期间,形成了两条主要断裂带,并直至后碰撞造山时期,形成了多期次的山前飞来峰构造。龙门山断裂带在印支期的大型逆冲—推覆构造活动,引发了大量的陆源碎屑沉积物涌入到四川前陆盆地中。强烈的断裂活动还引发了区域大地震的发生,在四川盆地西缘未完全固结沉积地层中形成了软沉积物变形。综合以往的研究结果,我们认为龙门山早期的逆冲—推覆和青藏高原东缘大地热流的升高伴随有区域岩石圈底部的拆沉导致软流圈高温物质的上涌。这种早期的构造格局对龙门山断裂带在新生代构造地貌的最终形成产生了深远的影响。     

珠江口盆地中——新生代热隆升格局的磷灰石和锆石裂变径迹反演

珠江口盆地作为南海北部陆缘典型的裂陷沉积区,是中国最大的中生代海相残留盆地之一,其构造-热演化对南海张开时限及华南构造格局有重要指示作用。在钻孔资料限定和地质格局约束下,文中综合运用磷灰石和锆石裂变径迹对珠江口盆地内钻孔基底花岗质岩石开展了低温热年代学研究,通过径迹年龄分析和径迹长度统计,反演了该区中—新生代基底构造-热演化历史,恢复了珠江口盆地多阶段热运动和基底隆升格局。研究表明,珠江口盆地基底花岗质岩石锆石裂变径迹表观年龄分布于131.7~97.9 Ma,多小于其成岩年龄。样品磷灰石裂变径迹表观年龄多集中在79.7~61.9 Ma,径迹长度变化于11.37~13.16μm,属中等长度,磷灰石裂变径迹多为"冷却"至"混合"类型。珠江口盆地基底热史反演存在明显区域性特点,南(西)部地区抬升记录早,新生代冷却速率相对较低。珠江口盆地基底晚白垩世以来隆升幅度在6km左右,主要发生在晚白垩世、古近纪神狐运动阶段、渐新世珠琼运动Ⅱ幕及南海运动阶段(26 Ma之前)。其中,南海运动表现出东早西晚的特点。基底抬升与盆地形成、红河断裂走滑相耦合。盆地基底的热演化历史为南海的演变历程研究提供了限定条件,是太平洋板块俯冲、印度-欧亚板块碰撞及南海构造运动的综合反映。     

内蒙古南部晚二叠世同生变形构造与陆缘裂陷

内蒙南部林西县至正镶白旗林西—正镶白旗地区晚二叠世地层中,发现类型繁多的同生变形构造。除前人报道的滑卷层理、滑塌褶皱、滑塌砾岩和浊积砂砾岩以外,还有本文首次发现的大量球状体,包括滚动纺锤体、叠加滑卷球核、砾核滚动球、砂质滚动球和泥质滚动球。形态结构、成分组成和地层分布研究表明,这些构造形体均属重力成因和形成在陆棚—斜坡上。不同类型的构造形体可以组成来源演变序列,显示重力作用的加强,如滑卷层理通过"叠加滑卷"变成滑卷叠加球核,再通过"滚动粘结"变成滚动球体。它们形成和保存都受特定环境因素控制,因此各自具有特殊指相意义。大量同生变形构造出现,反映沿华北板块北缘出现陆棚、斜坡和深水海槽环境,证明晚二叠世兴—蒙海槽再次裂开,并形成"林西—九台裂陷带"。     

东昆仑五龙沟金矿田控矿构造带的变形条件——来自EBSD组构的启示

五龙沟金矿田是东昆仑地区最重要的金矿集中区之一,金矿田主要控矿构造为偏脆性断裂破碎带,在三条控矿构造带中仅在萤石沟—红旗沟构造带邻近北侧的局部出露韧性变形带。本文作者运用电子背散射衍射技术(EBSD)技术方法,对东昆仑五龙沟金矿田萤石沟—红旗沟构造带变形岩石的组构分析显示,花岗质糜棱岩韧性变形强烈,大部分样品石英变形机制是以中温I级柱面(1010)1120滑移为主,变形式样比较单一;少量样品为中高温II级柱面(101—0)0001滑移和中低温底面(0001)112—0滑移。从岩石组构特点结合宏观构造分析,五龙沟金矿田萤石沟—红旗沟构造带及其邻近北侧经历了中-中深层次、中-中高温条件(15~25 km,t=350~550°C,P=0.40~0.60 Gpa)的韧性变形,局部叠加中浅层次、中低温条件(10~15 km,t=250~350°C,P=0.25~0.40 Gpa)的韧脆性变形;而岩金沟和三道梁—苦水泉构造带为低温低压条件的脆性破碎带。结合变形花岗闪长岩年代学资料,确定构造变形时代为早中生代。     

云南个旧多金属矿石门坎—保和地区Sn、Sb元素的成矿信息识别与提取

石门坎—保和地区位于云南个旧多金属成矿区西南部,成矿背景复杂,成矿作用具有多期性和多样性。利用研究区1∶1万土壤化探数据,采用泛克里格法和因子分析相结合的方法,提取不同层次的成矿异常信息。结果表明:主因子F_3包含Mo-Au-Sb等元素,反映成矿过程中的岩体和热液相关信息;主因子F_4包含Sn-Bi-W元素,指示中低温热液矿化环境; Sb沿杨家田断裂呈串珠状分布,反映了由北东向构造控制的空间变化特征,与已知矿点对应良好; Sn元素异常在研究区北部呈双峰状环形分布,推测受隐伏岩体或者断层控制。根据元素组合异常F_3和F_4的分布规律,结合地质资料圈定出2个找矿靶区,为进一步找矿工作提供了方向。     

新疆东准噶尔顿巴斯套金矿地质特征及矿床成因

新疆东准噶尔地区自北向南发育额尔齐斯、阿尔曼太、卡拉麦里三条大型构造带,南北两条构造带已发现大量造山型金矿,而阿尔曼太构造带与南北构造带具有相似的成矿地质背景,却未见造山型金矿的报道。因此,笔者等选取了该构造带最重要的金矿床——顿巴斯套金矿,开展了详细的岩相学、矿相学研究以及构造解析。研究表明,该矿床具有区域性断裂的次级断裂控矿、脆—韧性剪切带控矿、背斜核部控矿“三位一体”的控矿特征,其中,NW—SE向脆—韧性剪切带是最重要的控矿构造,金矿化显著晚于矿区赋矿岩浆岩——石英闪长玢岩,且该矿床与相邻构造带典型的造山型金矿地质地球化学特征相似。结合成矿流体具有中低温、富CO2的特征,综合认为顿巴斯套金矿是典型的造山型金矿。将该矿床成矿过程划分为3期：① 以产出草莓状黄铁矿为典型特征的沉积期;② 以黄铁矿压实、结核、重结晶为特征的成岩期;③ 以产出热液脉和金的矿化为典型特征的热液期。热液期进一步划分为两个阶段：以脆—韧性变形为主的铁白云石—石英—黄铁矿阶段和由脆—韧性变形向脆性变形转变的石英—钠长石—方解石阶段。黄铁矿可划分为6个世代、毒砂可划分为3个世代：① Py1为沉积成因的黄铁矿,具有草莓状、胶状等特殊结构;② Py2为成岩作用形成的黄铁矿,具有顺层分布、呈结核状等特征;③ 热液期毒砂Apy1,粒度20~50 μm,自形、半自形,常与金共生;④ 热液期毒砂Apy2,自形,粒度80~200 μm;⑤ 热液期黄铁矿Py3,他形—自形,粒度50~150 μm,以内部包体多、孔洞多为显著特征;⑥热液期黄铁矿Py4,半自形—自形,粒度100~250 μm,以包体多,孔洞少,发育压力影为特征;⑦ 热液期Py5,以背散射下亮度高、显著富As为特征;⑧ 热液期毒砂Apy3：以颗粒粗大、自形、内部包体少、发育碎裂结构和压力影为特征;⑨ 热液期黄铁Py6：以颗粒粗大、半自形到自形、内部包体少、发育碎裂结构和压力影为特征。随着脆—韧性变形作用进行,黄铁矿、毒砂的粒度有序递增,自形程度逐渐升高,而品位逐渐降低,金的沉淀主要发生在脆—韧性变形阶段,脆性变形阶段无金矿化。主成矿阶段标志性的铁白云石化蚀变、微细浸染状的黄铁矿化、毒砂化蚀变可以作为找矿标志。     

新疆卡鲁安硬岩型锂矿床成矿流体性质：来自He—Ar同位素证据

卡鲁安锂矿床位于新疆北部的阿尔泰造山带,是以锂辉石为主要矿石矿物的硬岩型锂矿床。前人对该矿床的岩石成因、成矿机制及构造背景已经有了初步的认识,但对该矿区内成矿流体的研究仍是空白,这将在一定程度上影响对矿床成因的认识。本文通过分析卡鲁安伟晶岩中锂辉石和石英流体包裹体He、Ar同位素组成,对成矿流体进行示踪研究。研究表明,含矿伟晶岩的n(3He) /n(4He) 为0. 25~3.19 Ra（平均0.97 Ra）,无矿伟晶岩与外围伟晶岩n(3He) /n(4He)为0.13~5.32 Ra（平均1.13 Ra）,均介于壳源与幔源He之间。根据成矿流体的壳幔二元混合模式进行计算：含矿伟晶岩中的地幔流体比例为3.55% ~ 48.92%,平均值为14.67%;无矿伟晶岩与外围伟晶岩地幔流体占比为1.70% ~ 81.79%,平均值为17.13%。含矿伟晶岩成矿流体的n(40Ar) /n(36Ar)为552.50~13353. 00,n(40Ar*)相对含量为46.52% ~ 97.79%,平均值为87.25%,大气的Ar贡献平均为12.75%。分析结果显示,成矿流体主要以壳源流体为主,部分幔源流体和改造型饱和大气水的混合流体,随着成矿作用的进行,地幔He与大气饱和水改造Ar皆有所减少。值得注意的是卡鲁安锂矿床成矿流体中幔源物质并非真的来自于地幔物质上侵,更有可能是来源于元古代的不成熟陆壳熔融。新疆卡鲁安锂矿床形成于陆—陆碰撞造山作用晚期的后碰撞造山阶段,造山后期的伸展导致含幔源物质的古老地壳与年轻地壳减压熔融,熔融所形成的岩浆流体随后经大气降水改造为成矿流体。     

新疆卡鲁安硬岩型锂矿床成矿流体性质：来自He—Ar同位素证据

卡鲁安锂矿床位于新疆北部的阿尔泰造山带,是以锂辉石为主要矿石矿物的硬岩型锂矿床。前人对该矿床的岩石成因、成矿机制及构造背景已经有了初步的认识,但对该矿区内成矿流体的研究仍是空白,这将在一定程度上影响对矿床成因的认识。本文通过分析卡鲁安伟晶岩中锂辉石和石英流体包裹体He、Ar同位素组成,对成矿流体进行示踪研究。研究表明,含矿伟晶岩的n(3He) /n(4He) 为0. 25~3.19 Ra（平均0.97 Ra）,无矿伟晶岩与外围伟晶岩n(3He) /n(4He) 为0.13~5.32 Ra（平均1.13 Ra）,均介于壳源与幔源He之间。根据成矿流体的壳幔二元混合模式进行计算：含矿伟晶岩中的地幔流体比例为3.55% ~ 48.92%,平均值为14.67%;无矿伟晶岩与外围伟晶岩地幔流体占比为1.70% ~ 81.79%,平均值为17.13%。含矿伟晶岩成矿流体的n(40Ar) /n(36Ar)为552.50~13353. 00,n(40Ar*)相对含量为46.52% ~ 97.79%,平均值为87.25%,大气的Ar贡献平均为12.75%。分析结果显示,成矿流体主要以壳源流体为主,部分幔源流体和改造型饱和大气水的混合流体,随着成矿作用的进行,地幔He与大气饱和水改造Ar皆有所减少。值得注意的是卡鲁安锂矿床成矿流体中幔源物质并非真的来自于地幔物质上侵,更有可能是来源于元古代的不成熟陆壳熔融。新疆卡鲁安锂矿床形成于陆—陆碰撞造山作用晚期的后碰撞造山阶段,造山后期的伸展导致含幔源物质的古老地壳与年轻地壳减压熔融,熔融所形成的岩浆流体随后经大气降水改造为成矿流体。