0 引言

对矿区内不同蚀变矿物的类型、组合、期次、空间分布特征等进行系统的梳理和研究，有助于深入认识矿床成因和提高找矿勘查效率（胡受奚等， 2004；张世涛等，2018；陈华勇等，2019，郭东旭等， 2022）。精细梳理矿区内不同矿物特征需要结合电子探针成分分析和 X 射线衍射光谱等分析结果，需经过样品采集、薄片制作（制样）、试验等流程，使得周期长、效率低、成本高的问题突出（郭东旭等， 2022）。应用短波红外（SWIR）光谱技术可以快速进行矿物鉴定和蚀变矿物填图，并且利用蚀变矿物光谱特征的变化规律可指导矿床勘查工作（黄健瀚等，2015；彭自栋等，2016；管诰等，2023）。便携式快速分析仪（XRF）被誉为地质学家的眼睛（彭自栋等，2016），利用 XRF 分析不同元素分布特征，研究钻孔岩心的矿化信息，具有方便、快捷、实用、可靠、无损、成本低廉等优点（夏庆霖等，2011；曹红， 2012；李莎莎等，2020；李蝶等，2021），同时该项技术能做到对岩心样品的无损检测，能极大限度地保存岩心中地质现象。近年来，红外光谱技术与便携式快速分析仪和手持磁化率分析仪相结合作为一种新兴绿色矿产勘查技术，以快速、无损、精确探测矿物而备受关注（陈华勇等，2019；代晶晶等， 2020）。这一新兴找矿勘查技术逐渐被广泛应用，章革等首先将其用于云南普朗斑岩铜矿床和西藏墨竹工卡县驱龙铜矿床的勘查中，并基于近红外矿物分析成果建立了相应的找矿模型，取得了良好的找矿效果（章革等，2004，2005；连长云等，2005a，2005b）。陈华勇等（2019）将这一技术应用到鄂东南矿集区典型矽卡岩-斑岩矿床中，结果表明蚀变矿物可以为鄂东南矿集区提供有效的勘查标志体系。为进一步探讨该项勘查技术适用性及论证指导找矿勘查效果，因而将该项技术应用到内蒙古额济纳旗格日勒图铜多金属矿床中。

内蒙古额济纳旗格日勒图铜多金属矿床位于阿拉善盟额济纳旗境内的珠斯楞地区，属于北山成矿带。北山成矿带是中国最具找矿突破潜力的重要成矿带之一，具有优越的成矿地质条件，已发现铜多金属、铜镍、铅锌、铀、锰等矿产地几十处。（聂凤军等，2002；徐志刚等，2008）。格日勒图铜多金属矿床是近几年新发现的矿床，前人对该矿床成矿地质条件、矿床成因、成矿期次、成矿构造环境等进行了相关研究（侯朝勇等，2022，贾润幸等，待发表^①②），认为矿体产于下石炭统白山组双峰式火山岩中，火山岩具有岛弧火山岩成因特征，形成于洋-陆碰撞后的伸展环境；同时认为铜多金属矿体在垂向具有明显的分带，上部发育高品位的次生富集带，金属硫化物主要为蓝辉铜矿、辉铜矿、黄铁矿、闪锌矿和少量的砷黝铜矿、黄铜矿等，下部主要为黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、砷黝铜矿、黄铜矿等；矿床的形成可初步划分为火山沉积成岩期，岩浆热液成矿期和表生成矿期。然而，对研究区矿床深部蚀变矿物类型、地质体磁化率、XRF 成矿及相关蚀变元素分布特征研究相对不足，制约了勘查效率的提高。对钻孔岩心矿化与蚀变现象的深入研究，既可以更好地总结矿体空间分布规律，又能对物化探数据解释提供地质依据，同时还能佐证前人研究成果，从而降低深部勘查的不确定性，达到进一步提高深部找矿成功率的目的。本文通过对格日勒图铜多金属矿区钻孔岩心蚀变矿物、磁化率及XRF的综合研究，重点探讨与矿化有关的蚀变矿物组合、成矿元素分布及磁化率变化特征。进行矿化、蚀变信息的识别和提取，旨在为矿床深部及外围找矿提供理论依据。

1 地质概况

研究区大地构造位置位于塔里木板块东北缘，隶属中亚造山带之北山成矿带东段，成矿带内深大断裂纵横交错，岩浆岩发育，成矿地质背景优越（殷先明，2008；Xiao et al.，2013；Zheng et al.，2014；任云伟等，2019；陈耀等，2023）（图1）。从新元古代以来在塔里木古陆北缘曾发育过一个沟弧盆系统，在早古生代末发生陆-弧碰撞，中泥盆世发生与北侧的西伯利亚板块发生陆-陆碰撞。晚古生代发育两次裂谷构造运动，加里东期新生陆壳之上叠加了石炭纪—二叠纪巨厚的裂谷型火山-沉积建造和侵入岩组合。二叠纪末期华北板块北缘发生陆-弧碰撞及塔里木和华北板块的陆-陆碰撞型造山作用，印支期的造山运动使华北古陆与塔里木古陆拼合。中侏罗世—晚侏罗世包括研究区在内的整个中亚大陆发生一次重要的板内会聚事件，其中中蒙边境地区是这次板内南北会聚的中心。同时该期在北山地区是一重要成矿期，在EW向裂谷和NE向深断裂交汇地段形成了大量与印支燕山期花岗岩侵入有关的钨、锡、钼、铍、铜、铅、锌、银、金等矿产，主要成因类型有斑岩型、矽卡岩型、高温热液型、中低温热液型及复合成因类型，其规模和数量在北山都占重要的位置（Lü et al.，2018；Chen et al.，2020； Gong et al.，2020；Chen et al.，2021）。

研究区内出露地层主要为下石炭统白山组二段（C₂b²），以酸性、中—基性火山岩为主，主要包括流纹岩、英安岩、云英岩、绢英岩、闪长玢岩、安山岩、安山玄武岩、玄武岩，其中夹杂有 1~2 层薄层状炭质层，该段（C₂b²）为主要的 Cu、Pb、Zn 赋矿地层。研究区构造总体呈 NE 向展布，基本控制了区内下石炭统白山组二段（C₂b²）火山岩建造分布，发育次级NW向构造，主要为隐伏断裂，为火山岩重要的岩相分界线，同时影响矿体垂向分布。区内岩浆岩发育，由老而新依次为：石炭纪石英闪长岩（Cδο），二叠纪闪长岩（Pδ）和二长花岗岩（Pηγ）。

目前已发现的 Cu、Pb、Zn 多金属矿体分布在研究区西南部下石炭统白山组二段（C₂b²）火山岩区，地表可见明显的孔雀石化、铁锰矿化及硅化蚀变带等，走向呈 NE 向，与本区总体的构造格架相一致。钻孔岩心显示，研究区内15线~8线纵向岩性主要为安山岩、云英片岩、流纹岩、绢英岩、玄武岩等，矿体呈多层分布于绢英岩中，碎裂岩化发育。矿体在水平方向上 15线~0线，由上至下，矿体呈多层产出，0 线~8 线，由上至下，矿体层数明显少于前者主要以铜矿体为主；垂向上变化体现在上部发育高品位的次生富集带，下部主要为原生矿体（图2）。

2 样品采集与分析方法

2.1 样品采集

样品采自钻孔岩心，采样按照岩性为大类进行采集，同种岩性取样间距一般为 10~20 m。样品长度为 10 cm。样品采自 ZK1501、ZK0901、ZK0001、 ZK0801共 4个钻孔的岩心（钻孔位置见图2A-A’），共计采样44件。样品编号按照钻孔编号+样品序号原则由上至下依次编号，如 ZK1501-B1、ZK0901-B1、ZK0001-B1、ZK0801-B1 等。样品测试分析前，用清水洗净，选择新鲜的断面作为测试对象，测试分析为避免环境因素干扰，选择在室内同一场所完成。用于测试的样品通过野外肉眼识别+镜下鉴定的方式进行岩性判定，增加测试结果可信度，采集样品特征及位置如图3、图4。

2.2 主要岩石类型

研究区钻孔获得的主要岩石类型为岩浆岩，其中以安山岩、流纹岩、绢英岩、玄武岩、炭质层及矿石为主，现分述如下：

（1）安山岩：灰、灰绿色，块状构造，粒状变晶结构、微晶—隐晶结构、交代残留结构（图3a）。岩石主要由绿帘石（75%）、斜长石（15%）和隐晶质 （10%）等组成（图3b）。绿帘石为柱状、粒状、微粒状、隐晶状，多呈稀散状分布，少量呈脉状充填在岩石构造裂隙中，粒径 0. 05~0.50 mm；斜长石多为自形、半自形板条状，少量呈粒状，双晶发育，星点状分布，局部可见定向分布，粒径0.10~0.60 mm，部分晶粒被绢云母及硅质交代。隐晶质多呈集合体不均匀分布。

（2）流纹岩：粉红色、砖红色，块状构造，流纹结构、斑状结构（图3c）。岩石主要由斑晶斜长石 （35%~40%）、石英（15%~20%）、黑云母（10%~15%）、基质（25%~40%）组成（图3d）。斜长石为灰白色，自形—半自形柱状，粒径0.20~2.50 mm；石英为灰色，半自形，粒状，粒径 0.20~2. 00 mm；黑云母为黑色，片状，粒径 0.20~1. 00 mm。基质由隐晶长英质组成。

1—全新统；2—上石炭统白山组二段；3—二叠纪二长花岗岩；4—石炭纪石英闪长岩；5—石英脉；6—蚀变带；7—铜多金属矿体；8—矿化体； 9—地质界线；10—推测断层；11—勘探线及编号；12—测试钻孔位置及编号

（3）绢英岩：灰、灰白色，流纹构造、定向构造，鳞片粒状变晶结构、碎裂化结构（图3e）。岩石主要由残留原岩（5%）、蚀变组分（90%）、不透明矿物 （5%）组成。其中残留原岩主要成分为斜长石，呈自形、半自形板状，粒径 0.20~0.50 mm，星点状分布； 蚀变组分成分主要为石英、绢云母（图3f），石英呈他形粒状及不规则粒状，粒径 0. 02~0.30 mm，呈定向的稀散状分布，局部集合体呈条带状分布，绢云母呈显微鳞片状，粒径<0.10 mm，呈定向的稀散状分布，局部集合体呈条带状分布。不透明矿物少量呈自形、半自形粒状及他形粒状，粒径0.10~0.50 mm，星点状分布。

（4）玄武岩：绿色，暗绿色，定向构造、片理化构造，碎斑结构、鳞片粒状变晶结构（图3i）。主要成分由残留原岩（15%~20%）和蚀变组分（80%~85%）组成。残留原岩（15%~20%）由斜长石、基质组成，斜长石呈自形、半自形板状及他形粒状，粒径 0.40~3. 00 mm，星点状分布（图3j）；基质主要为板条状斜长石，粒径 0. 05~0.25 mm，呈定向分布。蚀变组分由方解石、绿泥石及绢云母组成，其中方解石呈他形粒状及微粒状，粒径<0.30 mm，多呈条带状及脉状分布，少量稀散状分布；绿泥石呈鳞片状，粒径<0. 05 mm，呈定向的稀散状分布；绢云母呈显微鳞片状，粒径<0. 02 mm，稀散状分布，多为斜长石蚀变而成。

（5）炭质层：呈黑或灰黑色，块状构造，泥质结构。炭质层呈结核或浸染状于围岩中。

（6）矿石：灰色、灰黑色，中细粒结构，定向侵染状构造、致密块状构造（图3g）。主要由闪锌矿 （55%）、黄铁矿（10%）、黄铜矿（5%）、方铅矿（3%）、黝铜矿（2%）、基质（30%）组成（图3h）。其中闪锌矿呈他形粒状及不规则粒状，大部分粒径0. 05~10. 00 mm，团块状分布，多数晶粒包裹黄铁矿，部分晶粒与黄铜矿、方铅矿伴生。少量晶粒中可见微粒状黄铜矿固溶体分离物；黄铁矿呈自形、半自形—他形粒状、圆粒状、不规则粒状，粒径 0. 02~0.40 mm；黄铜矿呈他形粒状及不规则粒状、微粒状及乳滴状，粒径 0. 02~0.60 mm；方铅矿呈他形粒状，粒径 0. 05~0.30 mm；黝铜矿呈他形粒状，粒径 0. 02~0.20 mm，零星分布。

2.3 分析方法

（1）热红外光谱分析

为提高格日勒图铜多金属矿床的勘查效率，同时判断该项技术在本矿床应用的可行性，笔者尝试将具有绿色、快速、无损、精确探测特点的短波红外 （SWIR）光谱技术应用到该矿床的钻孔岩心测试之中。本文短波红外（SWIR）光谱数据测试使用的仪器为 TerraSpec®Halo便携式矿物鉴别仪，数据测试均在室内进行，排除了环境因素对测试结果的干扰，每个数据采集点通过 3 次测试求平均值的方法提高数据质量。数据采集之后，利用便携式矿物鉴别仪内置软件进行矿物分析识别，同时根据自带软件标定的数据可信度（用“※”标识），将数据导入 ViewSpec Pro 6. 0及Excel软件进行数据处理和解译工作。并以此为基础，分析蚀变矿物的分带特征。

（2）便携式XRF元素分析

对岩心进行便携式矿物鉴别仪分析后，应用便携式 XRF 分析仪，对钻孔岩心短波红外（SWIR）光谱采集点进行 XRF 测试分析工作。本次采用的仪器是 INNOVX SYSTEMS 便携式 X 射线荧光光谱分析仪，单个测试点测试时间为60 s，每个测试点同时测试 3 次，通过多次测试求平均值的方法提高测试精度，从而降低便携式 XRF 测试误差，本次测试相对误差＜10%。

（3）磁化率分析

为探究围岩、矿化体中元素含量与磁化率之间的关系，应用 SM-30型便携式磁化率测试仪对上述测试样品同点位进行磁化率测试。测试过程中，先将手持磁化率仪保持距离样品至少 100 cm，进行初始环境磁化率测试，然后将磁化率仪移到测试点表面进行数据采集，从而提高测试的灵敏度及排除外界干扰（误差为±0. 01×10^-6 SI）。根据频率的不同自动计算出磁化率，并在屏幕上显示磁化率值。对样品进行测试分析时，同一样品不同面进行测试分析，每块样品至少测试3次。

3 结果与讨论

3.1 蚀变矿物分布特征

由于蚀变矿物主要是岩石遭受热液交代的产物，所以其空间分布特征对矿化围岩具有强烈的指示意义。根据测试结果及数据处理，样品中识别出的主要蚀变矿物有高岭石、钾伊利石、针铁矿、云母，赤铁矿、埃洛石、白云石、铁镁绿泥石（蚀变矿物光谱详见图5）。本次测试结果显示，ZK1501 钻孔岩心中，矿体位置有高岭石、钾伊利石出现。 ZK0901钻孔岩心中矿体位置有白云母、铁镁绿泥石出现。ZK0801钻孔岩心中矿体位置有白云石、埃洛石出现（图4）。

（1）高岭石：从纵剖面高岭石分布规律图（图4） 可以看出，高岭石主要分布于矿体部位的上、下盘外围，矿体部位则少有高岭石出现。仅钻孔ZK1501 中—深部矿体位置有高岭石出现，测试的其余钻孔岩心中未见到中—深部矿体出露，因而推断在浅部矿体位置未见到高岭石出现。

（2）钾伊利石：广义地讲，伊利石是一种层间阳离子亏损的 2∶1 型二八面体含水层状硅酸盐矿物，属于白云母族，是热液系统内常见的蚀变矿物之一 （王濮等，1982；赵利青等，2008；孟恺等，2009；张蓬等，2011；彭自栋等，2016）。样品内识别出的伊利石相对数目较多。从伊利石的分布特点看，其高值区主要出现在矿体的上、下盘部位，矿体部位则含量明显较低。仅 ZK1501中—深部矿体位置有钾伊利石出现，测试的其余钻孔中未见到中—深部矿体出露情况，因而在浅部矿体位置未见到钾伊利石出现。

（3）针铁矿：从测试结果可以看出，针铁矿主要分布于矿体部位的上盘，见矿部位及下盘位置未见有针铁矿出现。

a—绿帘石化安山岩；b—绿帘石和斜长石；c—粉红色流纹岩；d—斜长石和石英；e—灰白色绢英岩；f—绢云母和石英；g—块状构造矿石；h—闪锌矿、黄铜矿、方铅矿、黝铜矿和黄铁矿组合；i—绿帘石化绿泥石化玄武岩；j—绿帘石、绿泥石和斜长石斑晶

1—第四系；2—流纹岩；3—安山岩；4—云英片岩；5—绢英岩；6—炭质层；7—玄武岩；8—Cu矿体；9—Zn矿体；10—推断断层及编号

（4）云母类：云母类矿物主要指白云母、多硅白云母和珍珠云母等。本次测试结果显示，研究区内云母类矿物以白云母为主，含有少量珍珠云母，是矿区内分布最为广泛的蚀变矿物之一。从云母类矿物空间分布与矿体的关系看，云母类矿物主要出现于非矿体部位。

根据上述主要蚀变矿物的分布特点和相对含量变化规律，及其与矿体形态、品位的对应情况，内蒙古额济纳旗格日勒图铜多金属矿区与铜矿化关系密切的主要存在 3 类蚀变矿物组合，垂向上从上到下依次为：浅部矿体显示为埃洛石+白云石化带； 中部矿体显示为白云母+铁镁绿泥石化带；深部矿体显示为高岭石+钾伊利石化带。一般认为，伊利石和白云母的形成与成矿流体活动有关，特别是高结晶度的伊利石和白云母常属于典型的热液蚀变标型矿物（连长云等，2005a，2005b；曹烨等，2008）。从矿区内伊利石和白云母矿物组合带的分布来看，其主要靠近断层 F₂ ¹ 分布，初步认为断层 F₂ ¹ 为热液上升通道，伊利石和白云母可作为热液活动证据。

3.2 成矿元素分布特征

根据 XRF 分析仪分析结果，ZK1501、ZK0901、 ZK0001、ZK0801 钻孔岩心中测试分析共性分布的元素主要有Cu、Pb、Zn、Ag、Fe、As。其中Cu、Pb、Zn、 Ag为矿区成矿元素，其分布规律对于成矿规律研究具有指示意义，Fe、As 作为深部指示性元素对于矿床成因同样具有辅助说明意义。

各元素测试分析结果（图6）显示 Cu 其含量为 0～337440×10^-6、Pb 含量为 0～23230×10^-6，Zn 含量为 0～766229×10^-6、Ag含量为 0~1002×10^-6。基于本次研究的数据和地质认识，Cu、Pb、Zn、Ag元素 XRF 分析结果与地质剖面中根据化学分析得到的矿石品位数据而圈定的矿化体范围吻合较好，与矿体产出趋势基本一致，矿体由SW向NE侧伏，由于断层、炭质层干扰，影响其侧伏延伸。矿化部位与非矿化部位样品不同元素含量上有明显差异，可作为圈定矿化层的地球化学指标。绢英岩出露位置，往往显现出较高的 XRF 元素分析值。Fe 元素其含量为 5828×10^-6～337440×10^-6，纵剖面上趋势为由 NE 向 SW 侧伏，与区域上阐述的三鑫铁矿床阐述部位基本吻合，同时矿化带部位 Fe 元素含量明显升高，认为 Fe 可以作为判断地质体矿化信息指示性元素。对于 As 元素，其含量为 0~4917×10^-6，按测试结果看，分布较集中于浅部矿层中，在矿化部位含量较高，认为As元素可以作为判定浅部矿化带的指示性元素，同时也是浅部矿体找矿标志，该测试结果与浅部矿体为砷黝铜矿岩矿鉴定结果相吻合（贾润幸等，待发表^①）。因此，本研究认为在研究区勘查过程中，较高的XRF分析结果可作为判断地质体矿化的指示信息，对于矿区元素含量测试及快速成矿规律研究有较好的指示意义。

1 —第四系；2—流纹岩；3—安山岩；4—云英片岩；5—绢英岩；6—炭质层；7—玄武岩；8—Cu矿体；9—Zn矿体

3.3 磁化率分布特征

本次测试分析显示，磁化率整体偏低（图7）。同一钻孔岩心从上至下磁化率具有差异，含矿部位磁化率为 0.31×10^-3 SI~2.70×10^-3 SI，高于围岩磁化率，可作为判别含矿层的标志。纵剖面中纵向不同的岩性，其磁化率亦具有差异，安山岩、云英片岩、流纹岩磁化率小于 0.71×10^-3 SI，绢英岩磁化率为 0.19×10^-3 SI~2.70×10^-3 SI，在矿化体处磁化率有升高特征。测试分析中发现 ZK0001 深部，玄武岩磁化率明显增大，可达5.55×10^-3 SI。

分析岩性、含矿性与磁化率之间的关系，有如下特征：①不同岩性的磁化率存在一定的差异，磁化率相比较呈现的特征为：玄武岩>（矿化）绢英岩>绢英岩>流纹岩>安山岩、云英片岩；②含矿的钻孔岩心段，往往磁化率较高，含矿性差的岩石或围岩，其磁化率较低。根据本文获得的数据和研究认为，在内蒙古额济纳旗格日勒图铜多金属矿的岩心中，当不同围岩磁化率值有较大差异时，可将该段岩心段初步判定为矿化段。因此，较高的磁化率可作为判断地质体矿化的指示信息。

1—第四系；2—流纹岩；3—安山岩；4—云英片岩；5—绢英岩；6—炭质层；7—玄武岩；8—Cu矿体；9—Zn矿体；10—推断断层及编号

4 结论

（1）内蒙古额济纳旗格日勒图铜多金属矿应用短波红外（SWIR）光谱仪对钻孔岩心进行典型蚀变矿物识别，识别出的矿物主要有高岭石、钾伊利石、针铁矿、白云母，赤铁矿，埃洛石，白云石等，与矿化体相关的蚀变矿物组合分为 3 类：高岭石+钾伊利石、白云母+铁镁绿泥石和白云石+埃洛石。

（2）研究区内各类岩石的XRF元素分布特点显示出较大差异，绢英岩类 Cu、Pb、Zn、Ag分析结果较高，绢英岩化可作为重要的找矿标志。同时高 Fe、 As元素分布特点，对矿区勘查找矿同样具有指示性意义，认为研究区西南深部成矿潜力较大。

（3）研究区内岩（矿）石磁化变化规律为：玄武岩>绢英岩（矿化）>绢英岩>流纹岩>安山岩、云英片岩，认为本地区的航磁异常可作为重要的靶区圈定依据。

注释

① 贾润幸，尹艳广，方维萱，李述国，张凯，李蒲刚，李建军 . 待发表^①. 内蒙古额济纳旗格日勒图晚石炭世双峰式火山岩地球化学特征及其意义[J]. 矿物岩石地球化学通报.

② 贾润幸，尹艳广，方维萱，李述国，张凯，李蒲刚. 待发表^②. 内蒙古额济纳旗格日勒图铜多金属矿成因及找矿潜力[J]. 西北地质.

参考文献