0 引言

白杨河地区位于雪米斯坦火山岩带西段南缘，区内产出有白杨河超大型铀铍共生矿床和一系列铀多金属矿（化）点（王谋等，2013；韩振等，2019）。雪米斯坦火山岩带属于新疆西北地区3条重要的火山岩带之一，该火山岩带自西向东呈带状分布，火山岩厚度大，岩性复杂，岩浆演化系列完全，从基性到酸性的各类火山-火山碎屑岩均很发育，为铀和其他金属的成矿提供了有利的构造环境（田建吉等，2013）。除铀、铍矿等主要矿种以外，该火山岩带还发现有铜、金、钼等矿产（申萍等，2010；赵聪， 2013），显示出良好的综合找矿前景。雪米斯坦火山岩带铀多金属矿找矿工作始于 20世纪 50—60年代，主要开展了系统的区域地质调查和矿产调查，以及火山－岩浆岩带基础性和成矿专属性的研究工作。自2008年起，中国核工业地质局在白杨河地区部署了新一轮的铀多金属找矿勘查工作。其中，核工业二一六大队先后开展了多期预查、普查和详查工作，探获了一定的铀、铍、钼资源量，初步了解、查明了各矿种的主控因素、成矿模式等；核工业航测遥感中心在该区开展了多期次多目标的物探工作，通过航空磁力测量和航空放射性测量，获取了测区航空磁力和放射性钾、铀、钍等物理场数据，并利用这些物探数据提取特征参量，进行了成矿预测研究；核工业北京地质研究院在雪米斯坦地区进行了航空高光谱遥感测量，并开展了航空高光谱遥感矿物填图和找矿应用研究，取得了良好的效果。这些工作积累了丰富的地质资料和科研成果，为在该区进一步找矿、扩大资源量奠定了基础，不足之处在于：前人在该区的找矿勘查工作主要围绕次火山岩型铀多金属矿开展，工作投入大，研究较为全面、深入，而对其他类型矿产未予足够关注；此外，以往的物探、化探和遥感工作是在不同年代、不同专项工作中完成的，因而没有形成有效的综合应用研究。本次研究是基于上述问题开展的，目的是利用已有的物探、化探、遥感等数据，采用新的信息处理技术，进行多元地学数据的二次挖掘及综合找矿应用，以期寻找新的找矿空间，促进该区找矿工作。

1 区域地质背景及研究区地质特征

1.1 区域地质背景

雪米斯坦火山岩带在大地构造位置上处于哈萨克斯坦—准噶尔板块北缘，北与西伯利亚板块交接，属于西准噶尔古生代增生造山带的一部分，亦是中亚造山带的重要组成部分。该火山岩带东西长约230 km，南北宽约40 km（图1）。

区域地层出露较齐全，从古生界到中新生界均有出露，以泥盆系和石炭系最为发育，岩性主要为海相、海陆、交互相沉积碎屑岩、中基性-中酸性火山岩及火山碎屑岩建造。火山岩和火山沉积岩分布面积大，构成地层的主体。其可分为南、北两大岩带：北部岩带位于雪米斯坦山与沙尔布尔提山一带，东段多为超基性、基性、中基性岩，西段为酸性岩，多出露于背斜轴部，受断裂构造控制；南部岩带位于札伊尔山一带，发育有早奥陶世至中晚三叠世的火山岩（陈江源等，2016）。该区岩浆作用强烈，不仅形成了分布较广的多期次侵入岩，同时发育多旋回喷发的火山岩，岩浆活动时代主体为晚志留世 —早泥盆世。岩浆作用严格受区域深大断裂控制，岩体展布方向与区域构造基本一致，整体呈北东东 —南西西方向延伸。岩性以酸性、中酸性侵入岩为主，中基性、基性－超基性岩次之。

区域构造由北东向褶皱和近东西、北东、北北东、近南北、北西向断裂构成基本构造格局。褶皱构造主要表现为复式背斜和复式向斜。断裂构造按成因和展布规模可分为一、二、三级序次，其中一级断裂多为近东西向，构造应力以南北向挤压为主 （王谋等，2017）。近东西、北东、近南北向断裂控制了区内中酸性岩浆喷发、侵入活动及铀多金属矿化分布。

1—第四系；2—新近系—古近系；3—侏罗系；4—二叠系；5—石炭系；6—泥盆系；7—志留系；8—华力西晚期第一次侵入—超基性岩；9—华力西晚期第二、三次侵入—花岗岩、碱长花岗岩、闪长岩；10—华力西晚期第四次侵入—花岗斑岩；11—潜火山岩；12—霏细斑岩、钠长斑岩；13— 基性浅成岩；14—深大断裂；15—二级断裂；16—三级断裂；17—背斜褶曲；18—向斜褶曲；19—主要褶皱编号；20—研究区位置

目前，雪米斯坦火山岩带地区已发现的金属矿产有铀多金属矿、金矿和铜矿等。铀多金属矿化主要分布于雪米斯坦火山岩带南翼，西起杨庄，东至马门特一线，长度约 130 km，宽度 15～20 km，其间发现有白杨河铀铍钼矿床（大型）及一批铀多金属矿（化）点，包括雪米斯坦工区矿点、七一工区矿点、十月工区矿点、哈尔伦乌矿点、马门特矿点等，成因类型属于次火山岩型，矿化主要受岩体接触带、张性断裂和裂隙带的联合控制。在该铀多金属矿化带及外围还发现了多处金、铜矿床（点），如布兰萨拉金铜矿床（小型）、乌什加嘎提金矿床（小型）、清得特金矿点、哈尔曼金矿点、伊尼萨拉铜矿化点等，成因类型属于火山热液型。

1.2 研究区地质特征

研究区地质特征根据遥感地质解译成果加以分述（图2），采用新疆地质调查院（2016）完成的杨庄幅（J45E009004）地质图的地层及岩体时代划分 （董全宏等，2016^②）。

1.2.1 地层

研究区出露地层由老到新主要有：志留系谢米斯台组（S₁x），下段为浅海相杂色玄武安山岩、安山岩、安山玢岩及灰绿色、紫红色火山碎屑岩夹少量酸性火山岩，上段为暗紫红色安山岩、流纹岩、英安岩及灰绿色凝灰岩、凝灰质粉砂岩；下泥盆统和布克赛尔组（D₁h），为一套海相沉积粗—细碎屑岩夹少量生物碎屑灰岩，主要岩性组合为粗—细—不等粒砂岩、凝灰质砂岩、岩屑砂岩夹沉凝灰岩等；上泥盆统—下石炭统洪古勒楞组（D₃C₁h），为一套浅海—海陆交互相杂色粗—细碎屑岩、泥质岩、碳酸盐岩夹少量中基性—中酸性火山熔岩、火山碎屑岩，主要岩性为细砾岩、砂砾岩、砂岩、钙质泥质岩、长石岩屑砂岩夹灰岩、生物碎屑灰岩、凝灰质砂岩、安山岩、角砾安山岩等；下石炭统黑山头组（C₁h），为一套滨海相灰绿色夹紫灰色的中基性火山岩及中酸性火山碎屑岩，主要岩性为安山岩、石英岩、角砾安山岩、火山角砾岩等；下二叠统哈尔加乌组（P₁h），岩性为陆相杏仁状玄武岩、杏仁状安山岩夹少量玻基凝灰岩、凝灰质粉砂岩。

1.2.2 侵入岩

区内侵入岩较为发育，岩石类型多为酸性深成、浅成侵入岩，其次为中、基性侵入岩，岩性有花岗岩、花岗斑岩、石英二长岩、二长花岗岩、石英闪长岩、闪长岩、辉绿岩（辉长岩）等，其中酸性侵入岩多呈岩脉及岩株状产出，中—基性侵入岩则呈小型脉状产出于地层和早期侵入岩中。岩体侵入时代以早志留世为主，在空间上受区域构造控制明显。著名的杨庄花岗斑岩体位于研究区中南部、杨庄断裂北侧，呈北西西向带状展布，该岩体为超浅层次火山岩体，是白杨河矿床的成矿母岩。

1.2.3 构造

研究区主体处于白杨河复向斜北翼，核部处于区外西南部，总体轴向为东西向，西北侧接吾尔喀什尔山复背斜—赛米斯台背斜，东南侧连鲁斯坦布拉克向斜。由于断裂活动和岩浆侵入的影响，复向斜的面貌受到严重破坏，局部地段还形成了一些小型短轴褶皱。

近东西—北东向的孟布拉克大断裂与近东西 —北西西向的杨庄断裂贯穿全区，为区内主干断裂，其旁侧发育有一系列与之近于平行或锐角相交的次级断裂或分支断裂，断裂方向以北东、北东东为主，其次为北西向，其间还发育有更次一级的北西向、北东向、近南北向和近东西向的断裂、裂隙，构成本区复杂的构造格局。杨庄断裂是晚古生代火山喷发和潜火山岩的通道，控制着该期火山岩及酸性偏碱性侵入体的分布，是本区重要的控岩控矿构造（陈浩等，2015）。

1.2.4 矿产

区内已经探获的矿产为白杨河铀铍钼矿床，此外，前人在区域地质调查中发现有铜矿化点2处，分布于研究区东部岩体外接触带。与铀铍矿化密切相关的围岩蚀变主要有赤铁/褐铁矿化、锰矿化、萤石化、碳酸盐化、绿泥石化等（陈光旭等，2019）。

1—第四系；2—新近系中新统塔西河组；3—下二叠统哈尔加乌组；4—下石炭统黑山头组；5—上泥盆统—下石炭统洪古勒楞组；6—下泥盆统和布克赛尔组；7—志留系谢米斯台组b段；8—志留系谢米斯台组a段；9—早志留世花岗岩；10—早志留世花岗斑岩；11—早志留世石英二长岩；12—早志留世石英闪长岩；13—中志留世二长花岗岩；14—闪长岩；15—花岗岩脉；16—花岗斑岩脉；17—辉绿岩（辉长岩）脉；18—逆断层； 19—性质不明断层；20—推测断层；21—环形构造；22—地质界线；23—角度不整合地质界线；24—铀铍矿床；25—铜矿化点

2 遥感蚀变信息提取与地质分析

采用的遥感数据为 CASI/SASI 航空高光谱数据，其中，CASI 数据共 48 个波段，光谱范围 404～1047 nm，光谱分辨率 14 nm，空间分辨率 0.8 m； SASI 数据共 101 个波段，光谱范围 950～2450 nm，光谱分辨率15 nm，空间分辨率1.8 m。这些数据是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利用引进的 CASI/SASI/TASI 航空高光谱测量系统采集的，并主要采用端元光谱提取和匹配滤波等方法，进行了蚀变矿物填图、矿物光谱特征分析及其在铀多金属矿产勘查中的应用 （叶发旺等，2013，2018；徐清俊等，2016；张川等， 2017）。

本次工作的高光谱数据应用除岩性识别与遥感地质解译外，重点进行了基于傅立叶波形分析的高光谱蚀变矿物信息提取。方法是通过傅立叶变换对波谱曲线的形态进行分析（波形分析），提取表征曲线形态的参量，以这些参量的相似性作为波谱相似性的测度；将波谱分解为不同谐波的叠加，以各谐波的振幅和相位为参数表征波谱特征。傅立叶变换在高光谱信息提取中可以起到降维、光谱曲线多尺度重构、弱谱带深化等作用（张远飞等， 2010）。

对光谱曲线数据的傅立叶波形分析结果是输出光谱数据的 n 次谐波的幅值与初相，分别称之为幅值序列和初相序列，应用结果表明，初相序列包含有更多的信息。对研究区 SASI 波段数据进行傅立叶变换，获得 12 个序次的初相图像数据，从它们的统计特征值可以看到，这些初相图像含有的信息量不同（标准差越大，信息量越丰富），包含的光谱波形特征信息差异明显，目标信息主要集中在前六个序次的初相数据中，从中可以检测出与蚀变矿物相关的特征信息。对 1～6 序次最优分割图像的各级分布区（代表不同地物类型），分别进行基于波段序结构分析的蚀变矿物检测（吴德文等，2021），结果显示，研究区内主要存在绢云母类（包括高铝、中铝、低铝绢云母）、高岭石（蒙脱石）类、绿泥石（绿帘石）类和碳酸盐类等蚀变矿物。绢云母类和高岭石类蚀变矿物信息在第1序次的初相数据中得到较好的增强和分离，绿泥石类和碳酸盐类蚀变矿物信息在第3序次的初相数据中有较好反映。

图3 为提取的各类蚀变信息异常叠加综合图，根据异常的地质背景、空间展布及异常强度等，在研究区内划分出 7 处主要的高光谱遥感综合异常，结合野外岩石光谱测试和遥感地质解译成果，对其地质特征总结如下：

（1）异常 A：位于孟布拉克大断裂的北侧，为强异常带，呈近东西向—北东向带状展布。蚀变类型主要为含 Mg-OH 基团矿物蚀变和含 Al-OH 基团矿物蚀变，两者均较强，实测光谱检测到的蚀变矿物主要有伊利石、白云母、高岭石（包括迪开石、埃洛石）、绿帘石（包括斜黝帘石）、绿泥石，其次有蛭石、坡缕石、碳酸盐矿物、蒙皂石（包括蒙脱石、皂石和贝得石等）、海泡石、黄钾铁矾、沸石和石膏等，为中、低温蚀变矿物组合。该地段出露地层为志留系雪米斯坦组下段中基-中酸性火山岩-火山碎屑岩建造，北西侧出露志留纪石英二长岩。该异常带西段处于岩体与地层接触带，野外光谱测量显示，岩体内接触带蚀变矿物主要为钾伊利石、白云母、高岭石、海泡石等，外接触带主要为铁镁绿泥石、绿帘石、斜黝帘石、镁伊利石等。野外地质调查发现，该地段破碎带发育，普遍具铁化和硅化，石英细脉具孔雀石化。

（2）异常 B：位于杨庄北花岗（斑）岩体出露部位，为强高光谱蚀变信息异常带，异常带呈近东西向带状展布。蚀变类型主要为 Mg-OH 矿物蚀变和 Al-OH 矿物蚀变，两者均较强，实测光谱检测到的蚀变矿物主要有绿泥石、蒙皂石、高岭石、伊利石、白云母、黄钾铁矾、绿帘石、叶蜡石，其次有沸石、蛭石、碳酸盐矿物、石膏、明矾石，少量累托石、坡缕石、海泡石和葡萄石等。该地段出露地层主要为志留系雪米斯坦组上段中酸性火山岩-火山碎屑岩-沉积岩建造，地层中侵入有不规则出露的微晶质花岗岩、花岗斑岩，多呈岩珠和岩脉产出，岩体蚀变强烈，后期中—基性岩脉十分发育，主要为辉绿岩（辉长岩）和闪长岩脉。野外光谱测量显示，强异常地段多分布高铝绢云母、叶蜡石等矿物，岩体中主要有伊利石、高岭石、埃洛石、多硅白云母、蛭石等矿物分布，火山岩围岩中主要有绿帘石、斜黝帘石、绿泥石和蒙脱石等矿物分布，为中、低温热液蚀变作用的产物。野外地质调查在该地段发现多处硅化破碎带，具有较强的孔雀石化。

（3）异常 C：位于研究区西侧中部，为强高光谱蚀变信息异常带，异常带呈近东西向带状展布。蚀变类型主要为 Mg-OH 矿物蚀变和 Al-OH 矿物蚀变，两者均较强，实测光谱检测到的蚀变矿物主要有伊利石、绿帘石、绿泥石、白云母、蒙皂石、坡缕石、蛭石和沸石等。该地段出露地层主要为志留系雪米斯坦组上段中酸性火山岩-火山碎屑岩-沉积岩建造，异常带内侵入岩不发育，仅见辉绿岩、花岗岩岩脉。地层中发育有石英脉与碳酸盐脉，硅化细脉中见孔雀石化。

（4）异常 D：位于杨庄岩体西北侧，为强高光谱蚀变信息异常带，异常带呈近北东向带状展布。蚀变类型主要为 Mg-OH 矿物蚀变和 Al-OH 矿物蚀变，两者均较强，实测光谱检测到的蚀变矿物主要有绿泥石、蒙脱石、伊利石、高岭石、累托石、白云石、方解石，其次有云母、斜黝帘石、石膏等。该地段出露地层为上泥盆统—下石炭统洪古勒楞组，岩性为杂色粗—细碎屑岩、泥质岩、碳酸盐岩夹少量中基性—中酸性火山熔岩、火山碎屑岩，异常带西段南侧出露花岗斑岩岩枝。该异常带明显受地层岩性控制，沉积碎屑岩多分布蒙脱石、伊利石和高岭石矿物，火山熔岩和火山碎屑岩多分布绿泥石族矿物。

1—强绢云母化；2—绢云母化；3—绢云母化+高岭土化等；4—绿泥石化+弱绢云母化；5—绿泥石化+碳酸盐化；6—蚀变信息异常区及编号叠置次序：蓝色-绿色-黄色-红色-品红色；底图为高光谱影像图

（5）异常 E：位于研究区东侧南部，存在南、北 2 个蚀变信息异常带，均呈北西西向带状展布，异常规模较小、强度较低。北带分布于志留纪二长花岗岩与志留系雪米斯坦组上段的接触带上，蚀变类型以 Al-OH 矿物蚀变为主，Mg-OH 矿物蚀变相对较弱，实测光谱检测到的蚀变矿物主要为伊利石、绢云母，其次为绿泥石、绿帘石、蒙皂石，少量沸石，外接触带具较强的褪色化；南带分布于志留系雪米斯坦组上段中酸性火山岩-火山碎屑岩中，沿北东向断裂带岩脉发育，主要有辉绿岩脉、花岗斑岩脉，蚀变作用与之有密切关系，蚀变类型以Mg-OH矿物蚀变为主，Al-OH 矿物蚀变弱，实测光谱检测到的蚀变矿物主要为绿帘石、绿泥石，其次为伊利石、白云母、蒙皂石，少量蛭石、坡缕石、累托石和方解石等。

（6）异常F：位于杨庄岩体的北东部接触带。实际上该异常带为环杨庄岩体蚀变带，围绕杨庄岩体接触带（主要是外接触带）连续分布，异常带宽度 200～300 m。蚀变类型主要为 Mg-OH 矿物蚀变和Al-OH 矿物蚀变，两者均为中等强度，实测光谱检测到的蚀变矿物主要有伊利石、蒙皂石（包括蒙脱石、贝得石）、白云母、绿泥石，其次有累托石、高岭石、海泡石，少量斜黝帘石、石膏、碳酸盐矿物（菱锶矿、蓝铜矿），偶见沸石、蛭石等，铁氧化物普遍发育。该地段出露地层主要为下二叠统哈尔加乌组中基性火山岩-火山碎屑岩建造和志留系雪米斯坦组上段中酸性火山岩-火山碎屑岩-沉积岩建造。侵入岩为微晶质碎裂花岗斑岩（杨庄岩体），辉绿岩脉发育，呈近东西向、北东向脉状穿插于岩体和地层中。蚀变矿物信息异常沿岩体接触带和近东西向断裂带分布，为中、低温热液（矿化）蚀变作用的结果，反映了接触带和断裂构造的联合控矿作用。

（7）异常 G：位于杨庄断裂南侧，为强高光谱蚀变信息异常区，异常区呈椭圆状，长轴方向为北西西向。蚀变类型主要为 Mg-OH 矿物蚀变和 Al-OH 矿物蚀变，两者均较强，实测光谱检测到的蚀变矿物主要有伊利石、白云母、蒙脱石（蒙皂石）、绿泥石，其次有坡缕石、累托石和氨基矿物等，多个检查点测量到蓝铜矿。该地段出露地层为上泥盆统— 下石炭统洪古勒楞组，岩性为海陆交互相杂色粗— 细碎屑岩、泥质岩、碳酸盐岩夹少量中基性—中酸性火山熔岩、火山碎屑岩，异常西侧有钾化闪长岩岩珠出露。该异常呈椭圆形，形态独立、完整，自成体系，明显不属于杨庄岩体南侧接触带蚀变信息范畴，推测由隐伏岩体引起。

上述异常区之外分布的异常多为单一类型的蚀变矿物信息异常，以 Al-OH 矿物蚀变为主，且异常强度相对较弱。在圈定的7处高光谱遥感综合异常中，异常F为已知铀铍钼矿化地段，其他异常根据其异常强度、蚀变矿物组合、异常区地质特征及矿化线索等，初步分析认为，异常A、B、C具有金、铜找矿潜力；异常 D 与灰岩层分布有关，基本无找矿意义；异常 E 强度较弱且不连续，找矿意义不大；异常 G为高强度异常，呈独立的椭圆形展布，是否与隐伏岩体有关值得探索。

3 地球化学信息提取与地质分析

3.1 地球化学数据处理与分析方法

本次利用的地球化学数据为西准噶尔地区 1∶ 20 万区域化探数据（39 种元素指标）和研究区及外围1∶5万化探数据。1∶5万化探数据包含3个片区： 2008 年岩屑测量数据，覆盖研究区中南部，分析了 Be、U、Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Ni、Mo、V、Sb、Co、Cr、Mn 和Sn等15种元素；2009年岩屑测量数据，位于研究区西侧，分析了Be、U、Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Ni、Mo、V、 Sb、Co、Bi 和 As 等 14 种元素；2012 年水系沉积物测量数据，位于研究区东侧，分析了Be、U、Au、Ag、Cu、 Pb、Zn、Ni、Mo、V、As、Sb、Th和K等14种元素。化探数据处理和分析分为如下3个步骤：

（1）数据预处理依次进行了衬度法系统误差校正、特高值处理、基于均值的数据标准化和基于广义幂转换的正态化处理。

（2）地球化学单元分类对预处理后的数据采用模式识别分类方法进行地球化学单元识别，估计出最佳分类数，生成地球化学地质（成矿）单元分区图或元素异常单元分布图，并获取每个分类单元的地球化学元素序结构曲线。

（3）地球化学元素序结构分析采取“图”（单元分区图）与“谱”（元素序结构曲线）相结合的原则进行地质分析，其中“图”反映了地球化学组合元素特征信息的空间分布与关系，“谱”则为地质（成矿）作用所呈现的元素序结构信息，揭示了深层次的地质 （成矿）作用过程中元素的地球化学特征，以及物质组分的继承演化关系等（张远飞等，2015，2016）。

3.2 地球化学背景分析

本次研究利用1∶20万区域化探数据，采用地球化学元素序结构分析方法，进行了雪米斯坦火山岩带地球化学背景及找矿潜力分析。分析认为，雪米斯坦地区主要矿床类型应为中低温热液矿床，区内 Au、Ag、As-Sb-Hg、Mo-W-Bi 和 U 等元素或元素组合异常表现较为强烈，具有较好的成矿条件；Be 异常也较强，分布广且规律明显；Cu 异常信息分布比较有规律，但其元素序结构曲线并没有凸显出强烈的成矿异常信息，指示该地区没有大型铜金属成矿的迹象，但不排除浅成低温热液型的中小型铜矿的存在。研究区所处雪米斯坦火山岩带西段属于 U-Be-Mo成矿有利地段，并具有Au、Cu找矿潜力。

对研究区的地球化学异常单元识别与地质成矿分析，主要是基于 3 个片区 1∶5 万化探数据共有的 11 个元素（Ag、Au、Be、Cu、Mo、Ni、Pb、Sb、V、U、 Zn）的数据统计分析和元素序结构分析。数据统计分析得到 R型聚类谱系图（图4）和因子分析载荷矩阵（表1），基于模式识别分类的元素序结构分析获取不同分类数（2～6 类）的地球化学单元分布图和各类单元的元素序结构曲线（图5）。R 型聚类谱系图揭示了两组元素的组合与亲疏关系，元素序结构曲线不仅反映元素组合关系，还有元素组合的富集与亏损状况，以及不同分类数情况下的地球化学单元的演变、空间分布及地球化学特征。分析得到了如下主要信息：

（1）Ni-Cu-V 元素组合相对富集反映了研究区背景岩石的偏基性幔源物质特征。

（2）亲氧亲酸性元素UBe有富集趋势，U的富集表现出多源性，其矿化主要与酸性岩体密切相关； Be 的富集也表现出多因素控制，主要与 U 关系密切，同时又与Au和Sb存在一定关系。

（3）Au 既与亲基性元素 Cu、V、Sb 有关，也与亲酸性元素Be有关，表明Au应该来自幔源物质，但又经历了岩浆期后热液作用；Au 与 Mo 成负相关，即 Au的富集必定伴随着Mo的贫化。

（4）PbZnAg-Sb-Mo亲硫元素的同步富集，表明研究区存在 Cu-PbZn 等亲硫元素的富集矿化潜力。

（5）按六类划分地球化学单元（图5），结合因子分析可知，类 3 与类 5 两个单元区属于基性岩背景区（含有亲基性元素），其中类 3 单元也是 Cu-PbZn 成矿的潜力区；类 4单元主要为 Au富集区，具有 Au 的成矿背景；类1、类2单元应该是U的背景异常区；类6单元属于UBe-Mo矿化富集区。

3.3 主要成矿元素异常信息提取与分析

将1∶5万化探数据采用模式识别分类划分成20 个地球化学单元，然后基于类单元的某元素均值由大到小进行排序，提取前 6 个单元作为该元素异常单元，按异常强度由高到低分别赋以品红—红—黄 —绿—青—蓝色，生成主要成矿元素六级异常分布图（图6）。

根据各元素的异常单元分布，结合相应的元素序结构曲线分析可知：

（1）U在类16、类7和类6三个单元属强异常，在类 13和类 9两个单元属较强异常，但它们主要分布在研究区外围。区内主要是类10异常单元，主要分布在杨庄岩体及其北侧接触带，其它异常单元仅零星分布。类10异常单元的U值低于其它异常类，略高于背景均值，这一现象说明研究区外围岩体具有更高的U背景场。

（2）Be异常范围大于 U异常范围，有四个单元，即类 6、类 19、类 10 和类 13 是一致的，表明 U、Be 的富集矿化基本一致。区内的 Be强异常单元为类 19 和类 10，其中，类 19 单元中 Be 与 U 的富集是同步的，类10单元的Be值高于背景均值，可见Be与U的矿化富集阶段和强度存在一定的差异。

（3）Mo 的异常不强，区内主要有类 13、类 19 单元散点零星分布，这两类异常单元与 Be、U 属于同步矿化富集。而类12异常单元属于Mo的亲基性呈现，故主要是与Cu-PbZn同步富集。

单元1—U弱富集单元区；单元2—U-Zn弱富集单元区；单元3—CuV-PbZnSb-Mo富集单元区；单元4—Au-Be富集单元区；单元5—NiCuVZnSbAg富集单元区；单元6—PbZn-Mo-UBe-SbAg富集单元区

（4）Au的6个异常单元中，只有类11、类5、类10 和类 4 四个异常单元有意义，另外 2 个单元（类 17，类 19）由于 Au 的值低于均值而无异常意义。四个金异常单元中，类 11 单元属于 Au 与亲基性元素 CuVNi 及其他亲硫元素（如 Pb、Zn、Ag、Sb）同步富集；另外 3 个单元类则相反，Au 富集而亲基性元素和亲硫元素均偏低，根据区域地球化学特征分析，这3个单元应该更具金的成矿潜力。

（5）Cu 异常比较显著的为类 9、类 15、类 12、类 17和类 11五个单元，其中，类 15单元只有 Cu富集，类9单元为Cu-V亲基性元素富集，类17单元为CuVNi 亲基性元素富集，类 12 和类 11 分别为 Cu-PbZn-Mo、Cu-PbZn-Au亲硫元素富集。

（6）Pb异常比较凸显的主要为类 12、类 19和类 11 三个单元，Zn 异常比较凸显的主要为类 12、类 19、类 13 和类 11 四个单元。其中，类 12、类 19 和类 11 三个单元中 Pb 与 Zn 富集是基本一致的，只有类13 单元为 Zn-Mo 组合异常，可见 Zn 与 Pb 的富集密切相关。

4 地球物理数据处理与解译推断

4.1 航磁数据处理及航磁信息的地质解译推断

航磁数据处理主要进行了航磁 ΔT 场化极、化极垂向一阶导数、化极上延、化极场水平梯度模计算、磁源重力异常计算和斜导数及斜导数水平梯度等位场数据转换，生成了航磁系列图件。

利用航磁信息进行断裂构造的解译推断（图7），在全区共划分出断裂 26 条，其中一级断裂 9 条 （编号F₁～F₉）、二级断裂17条。从图7上可以看到，规模较大的一级断裂构造在展布方向和空间位置上，与该区区域性断裂带基本一致，在磁场上主要表现为磁场区的分界线（F₃、F₅）、磁场梯度带（F₁、F₂、 F₉）和线性低值异常带（F₄、F₆、F₇、F₈）等；规模较小的二级断裂构造在磁场上主要表现为异常截止带、异常突变带和异常错动等。

1—第四系；2—新近系中新统塔西河组；3—下二叠统哈尔加乌组；4—下石炭统黑山头组；5—上泥盆统—下石炭统洪古勒楞组；6—下泥盆统和布克赛尔组；7—志留系谢米斯台组b段；8—志留系谢米斯台组a段；9—早志留世花岗岩；10—早志留世花岗斑岩；11—早志留世石英二长岩；12—早志留世石英闪长岩；13—中志留世二长花岗岩；14—闪长岩；15—花岗岩脉；16—花岗斑岩脉；17—逆断层；18—性质不明断层；19— 推测断层；20—环形构造；21—地质界线；22—角度不整合地质界线；23～28—由高到低的六级异常散点

对比遥感地质解译图发现，航磁划分的断裂与遥感解译断裂不一定完全一致，原因在于，遥感解译断裂是以地表观测到的断裂位置为准，而航磁划分的断裂是整体的断面位置，反映的是一定深度的断面产状，是断裂最具差异性的部位。

根据航磁异常信息的地质分析，区内主要出露岩石的磁性特征是：正常沉积碎屑岩、碳酸盐岩<中基性火山岩<浅层次火山岩体（杨庄岩体）<中酸性火山岩、火山碎屑岩<中酸性侵入岩，据此基于航磁局部异常推断 2 处可能存在的隐伏岩体（图8 中虚线所示），这2处异常均与背景岩石的磁性特征存在反差。其中，南侧磁异常（Y1）分布于上泥盆统—下石炭统洪古勒楞组沉积碎屑岩中，按照地表岩性应为低磁区，但出现局部椭圆形中高磁异常，同时在高光谱蚀变信息异常图上（图3 中 G 异常区），也出现独立存在的椭圆形强异常区，两者在空间位置上部分叠合，据此推测为隐伏中酸性岩体所引起，采用航磁切线法推测岩体埋深在 165 m 左右；东侧低磁带（Y2）分布于志留系雪米斯坦组上段中酸性火山岩-火山碎屑岩中，按照地表岩性应为中磁场区，但该处出现近东西向的低磁异常带，且与杨庄岩体所处的低磁异常带连为一体，故推测存在隐伏的花岗斑岩，或为杨庄岩体的东延倾伏段，或为断层所错断，采用航磁切线法推测岩体埋深在 380 m 左右。

4.2 航放数据处理及航放异常的地质分析

对航放数据进行了相关性分析，编制出总计数率、钾、铀、钍及3个元素间的比值图（图9）。根据航放异常特征，结合其它地质信息加以综合分析和推断，总结如下：

a—铀；b—钍；c—钾；d—钾钍比

（1）航放铀、钍、钾在不同岩性分布区的背景场基本同步，即保持一定的正相关关系，局部差异性与地质因素有关。区内中酸性火山岩-火山碎屑岩具有高背景场，并且受断裂构造作用影响，形成条带状相对浓集或贫化现象。大面积分布的中酸性岩体上只出现局部异常，亦明显受构造控制。

（2）区内侵入岩的放射性背景场较低，仅局部存在弱异常，但杨庄岩体及接触带部位具高的铀、钍异常成为特例，显然是由岩体接触带的铀成矿所致。

（3）杨庄岩体的铀异常强度与地层中铀高背景场相当，而钍异常强度明显高于地层中钍高背景场，这种差异性可通过铀钍比清楚地呈现出来，因此，高钍异常或低铀钍比对铀矿化更具指示意义。

（4）K-Th 在各地层岩性中的相关性比 K-U 的相关性总体要大些，表明 K、Th的活动性较为相似，如果钾、钍含量或其比值发生了较大的变化，则说明发生了某种地质地球化学作用（如铀成矿作用），这一特征可作为铀多金属矿的找矿标志。

（5）中南部钾异常带的展布方向发生了改变，从杨庄岩体上沿南西方向延伸出去，可能与根据航磁异常推测的隐伏岩体有关。

（6）在研究区东部出现南北向放射性“天窗”，其南部为古近系—新近系和第四系覆盖的凹陷区，而北部的地层岩性与两侧未发生明显的改变。“天窗”的出现是由地表水系造成的放射性物质流失，还是地质因素导致的放射性衰减，有待进一步研究。

5 多元地学信息的综合找矿应用分析

多元地学信息的综合处理与分析是基于它们之间的相关性进行的。不同类型地学数据之间存在着空间和成因的联系，通过数据的整合（包括空间配准、数据规范化等）进行数据或信息融合是多元地学数据综合分析的主要手段。鉴于本研究区的多元地学数据在覆盖范围、采集尺度、几何精度等方面存在很大的差异，难以进行数据级融合，因此，采取基于套合的信息融合方法，即对物化遥数据分别进行信息提取，在空间套合的基础上加以综合分析。

多元地学信息之间的成因联系导致了它们在空间上的密切关系，按照空间位置的吻合度可分为套合关系和组合关系。套合关系是指各类信息异常在分布范围、展布方向和空间位置上基本一致，有较好的吻合度；而组合关系是指各类信息异常同时出现在一定的空间范围内，不一定完全吻合但相互关联。实际上，由于物探、化探和遥感异常的形成机理不同、受地质作用的影响不同及异常本身的分带性等原因，它们之间的空间关系在大多数情况下为组合关系。根据航磁航放、遥感（高光谱蚀变） 和地球化学信息异常特征以及它们之间相关性分析，总结出研究区内多元地学信息（物化遥）异常的空间组合模式，主要有如下几种：

（1）高磁场+强蚀变+化探异常组合模式：整体为高磁场背景，处于由高磁区向低磁区转换的过渡带；分布强高光谱蚀变异常带；存在 Cu、Au 地球化学异常。该组合模式反映了火山岩和侵入岩具高磁性和高成矿元素背景值特征，在构造-岩浆作用下形成热液蚀变和元素富集。

（2）中低磁场+强蚀变+化探异常组合模式：处于中—低磁场区；分布强高光谱蚀变异常带；存在多元素组合异常。该组合模式反映了中酸性岩体接触带的蚀变作用和元素富集。

（3）低磁场+强放射性+中强度蚀变+化探异常组合模式：该组合产生于杨庄岩体及接触带，是白杨河铍铀矿床的多元地学信息组合模式，其特征是：岩体部位为低磁区和高航放铀、钍异常，围岩为中—低磁背景场；沿岩体接触带分布高光谱蚀变异常，中等强度；岩体接触带存在 U、Be异常。该组合模式是本区铀多金属矿化的典型特征。

（4）中低磁场+强蚀变组合模式：处于中—低磁场区；分布强高光谱蚀变异常带；无成矿元素富集异常。该组合模式的高光谱蚀变异常沿地层分布，蚀变类型以高岭石化、碳酸盐化为主，与灰岩层分布有关，无找矿意义。

（5）局部高磁异常+强蚀变+化探异常组合模式：该组合出现在航磁推测隐伏岩体 Y1出，其特征是：低磁场背景上的局部椭圆形中高磁异常；磁异常旁侧出现椭圆形强高光谱蚀变异常；异常区分布 Cu-Mo-Pb-Zn 元素组合异常。该组合模式推测是隐伏岩体及其热液蚀变作用形成的，具有一定的找矿意义。

以多元地学数据（物化遥）提取的找矿异常信息空间组合模式为依据，结合区域成矿规律和研究区成矿地质条件分析，进行了成矿预测。鉴于研究区内铀铍多金属矿的勘查程度非常高，而研究区范围有限，故在此不做预测圈定。针对铜金多金属矿圈定了成矿预测区 4处（图10），其地质特征及异常查证结果分述如下：

（1）成矿预测区Ⅰ：位于研究区西北部，呈北东东向带状展布。出露地层为志留系雪米斯坦组a段 （S₁x^a），岩性主要为流纹岩、安山岩和凝灰岩等。西北侧分布有石英二长岩体。该区南界为孟布拉克大断裂（航磁解译断裂F1），区内北东向次级断裂构造发育。该区处在强的高光谱蚀变异常带上，以流纹岩蚀变最强，蚀变类型主要有绿泥石化、绿帘石化、绢云母化、伊利石化、高岭土化等，野外观察普遍具褐铁矿化、硅化、碳酸盐化。该区也处在 Cu-Pb-Au元素组合异常范围内。

野外异常查证在区内发现金铜矿化点 3 处（编号1、2、3），均产于破碎蚀变带，见硅化（石英细脉）、孔雀石化、褐铁矿化。其中3号点矿化最好，捡块样金品位0.2×10^-6，Ag品位18.5×10^-6，Cu品位1. 04%，其他矿化点Ag品位4.8×10^-6~9×10^-6，Cu品位0.13%～0.17%。

（2）成矿预测区Ⅱ：位于研究区西部，呈北西— 南东向展布。出露地层为志留系雪米斯坦组 b 段 （S₁x^b），岩性主要为英安岩、流纹岩、安山岩和凝灰岩等。出露岩体为微晶质花岗岩、花岗斑岩，呈不规则状岩珠或岩脉产出，晚期辉绿岩脉发育，多呈北东向穿插于地层和岩体中。断裂构造较发育，以北东向和北西向为主。岩体和接触带火山岩具有强烈的热液蚀变，表现出强的高光谱蚀变信息异常，岩体中以伊利石化、高岭石化和绢云母化为主，火山岩中以绿帘石化、绿泥石化和蒙脱石化为主，其次有黄钾铁矾化、叶蜡石化、碳酸盐化等，野外观察普遍存在褐铁矿化、硅化、孔雀石化。该区处在Cu-Pb-Zn-Mo-Au 元素组合异常中，异常浓集中心位于区内的强蚀变带。

1—第四系；2—新近系中新统塔西河组；3—下二叠统哈尔加乌组；4—下石炭统黑山头组；5—上泥盆统—下石炭统洪古勒楞组；6—下泥盆统和布克赛尔组；7—志留系谢米斯台组b段；8—志留系谢米斯台组a段；9—早志留世花岗岩；10—早志留世花岗斑岩；11—早志留世石英二长岩；12—早志留世石英闪长岩；13—中志留世二长花岗岩；14—闪长岩；15—花岗岩脉；16—花岗斑岩脉；17—辉绿岩（辉长岩）脉；18—逆断层； 19—性质不明断层；20—推测断层；21—环形构造；22—地质界线；23—角度不整合地质界线；24—铀铍矿床；25—金铜矿化点；26—铜矿化点； 27—高光谱综合蚀变信息异常；28—成矿预测区及编号

野外异常查证在区内发现金铜矿化点 3 处（编号 5、6、7），分布于该区东南部岩体接触带上，矿化体为构造破碎带中含孔雀石石英细脉、蚀变安山岩和蚀变凝灰岩，其中5号点矿化最好，捡块样金品位 0.28×10^-6，Ag品位8.6×10^-6，Cu品位2.23%。

（3）成矿预测区Ⅲ：位于研究区中部，呈东西向展布。出露地层为志留系雪米斯坦组b段（S₁x^b），岩性主要为流纹岩、安山岩、火山角砾岩、凝灰岩等。出露岩体主要为花岗岩小岩珠和岩脉，以及辉绿岩、闪长岩岩脉。北东向和北北东向断裂构造发育。该区中部为一条近东西向的强高光谱蚀变信息异常带，异常强度高，蚀变类型主要有伊利石化、绿帘石化、绿泥石化、绢云母化和蒙皂石化等，野外观察普遍具硅化、碳酸盐化、褐铁矿化等。该区处于航磁梯度带（航磁解译断裂 F₆北侧），区内存在 Cu、Pb、Au等元素异常。

野外异常查证在区内发现 1 处金铜矿化点（编号 4），为蚀变安山岩细脉侵染状矿化，捡块样金品位0.6×10^-6，Ag品位23.2×10^-6，Cu品位3.15%。

（4）成矿预测区Ⅳ：位于杨庄岩体南侧，呈北西 —南东向展布。出露地层为上泥盆统—下石炭统洪古勒楞组（D₃C₁h），岩性为杂色粗—细碎屑岩、泥质岩夹碳酸盐岩和少量火山碎屑岩。该区中部为一个椭圆形的高磁异常，长轴呈北东东向，独立出现在低磁场背景中；该磁异常的西北侧出现强高光谱蚀变信息异常，也是呈椭圆形分布，独立存在、自成一体，与航磁异常部分重叠，检测到的蚀变矿物主要有伊利石、白云母、蒙脱石（蒙皂石）、绿泥石，其次有坡缕石、累托石和氨基矿物等。区内存在 Cu-Mo-Pb-Zn元素组合异常。综合分析认为，该地段应该存在隐伏岩体，在其上形成了由热液蚀变作用产生的高光谱蚀变信息异常和成矿元素富集。

6 结语

通过多元地学数据的信息挖掘和分析，可以全方位、多层次获取有关地质演化和成矿作用过程的信息，加深对区域地质背景和成矿地质条件的地质理解，扩展找矿思路。与成矿有关的物探、化探和遥感异常信息具有较好的耦合关系（成因和空间相关性），它们的综合找矿应用可以提供更加切实有效的成矿场位预测。因此，在成矿区（带）、矿集区开展不同尺度的多元地学数据二次挖掘和综合找矿应用，对新一轮找矿突破具有十分重要的意义，也符合当前倡导的绿色勘查理念。

注释

① 吴德文，张远飞，蔡厚安，贺昕宇，侯朝勇，袁继明．2020．多元地学数据（物化遥）二次挖掘及综合找矿应用分析成果报告 [R]．北京：有色金属矿产地质调查中心．

② 董全宏，游延祥，杨晨，陈雨，李文魁，李国军，王楠森，郭小飞，李庚．2016．杨庄幅（J45E009004）地质图[R]．乌鲁木齐：新疆维吾尔自治区地质调查院．

参考文献