蚀变矿物填图技术在斑岩型铜矿找矿勘查中的应用—以滇西北香格里拉松诺矿床为例

杜 斌，董 涛,2，董红国，段召艳,2，曹晓民,2，兰文达，李 冰

(1.云南省地质调查院，云南昆明 650216；2.自然资源部三江成矿作用及资源勘查利用重点实验室，云南昆明 650051)

0 引言

近红外光谱测量(PIMA)是一种对岩石中矿物成分进行定性或半定量测量的技术。其原理是利用不同矿物或同一矿物不同结晶度对短波红外光敏感度的差异，形成岩石光谱曲线图，通过与标准矿物光谱曲线图库比对，采用光谱峰位寻找、光谱波形态匹配度对比等方法，对岩石光谱曲线图特征进行分析(连长云等，2005a，2005b)。斑岩型铜矿床在成矿作用过程中通常会发生大面积的热液蚀变，而利用近红外光谱测量技术开展蚀变矿物填图可以快速确定蚀变矿物，划分蚀变分带，判断蚀变-矿化中心，为探矿工程部署提供依据。近年来，近红外光谱矿物测量(PIMA)技术在云南普朗、新疆土屋、西藏念村、帕南及努日等斑岩型铜多金属矿区(连长云等，2005a，2005b；修连存等，2007；孙莉等，2011；徐庆生等，2011；杨志明等，2012；王锦荣等，2017)进行了推广应用，通过蚀变矿物填图结果建立矿床蚀变分带模式及PIMA找矿模型，圈定找矿靶区，进行找矿预测，取得了较好的找矿效果。

松诺铜矿位于格咱岛弧红山-普朗铜多金属成矿亚带中段，普朗超大型斑岩铜矿以北平距约10 km，其成矿地质背景与普朗铜矿极为相似。云南省地质调查院前期在该区开展了1∶10000地质测量、地面高精度磁测、激电中梯扫面及土壤地球化学测量等工作，圈定了3个斑岩型矿化体及多条脉状铜矿体。众学者对矿区内的含矿岩体开展了大量的成岩成矿研究工作(曾普胜等，2003，2004，2006；冷成彪等，2008a；余海军，2018)，认为其具有寻找斑岩型铜矿的前景。由于该矿区海拔高，含矿斑岩剥蚀浅，地表观察到的蚀变以绿泥石化为主，蚀变分带不明显，不能有效指导工程验证。2016～2018年，云南省地质调查院申请了云南省地勘基金项目，在该区开展近红外光谱蚀变填图，通过研究蚀变矿物空间变化规律，有效圈定矿化蚀变带，判断热液中心位置，结合物化探异常圈定了找矿靶区，并进行深部工程验证，为矿区下一步勘查工程部署提供了依据，同时也为区域上其他浅剥蚀斑岩矿床寻找成矿热液中心提供了一种思路。

1 区域地质特征

松诺铜矿区大地构造位置处于义敦岛弧带南段、红山-普朗铜多金属成矿亚带中段(侯增谦和莫宣学，1991；李文昌等，2010，2011；巩鑫等，2020；黄永高等，2020)(图1a)：该区晚三叠世为陆缘弧发展阶段，形成了曲嘎寺组：灰色、深灰色粉砂质板岩夹玄武岩、灰岩、硅质岩；图姆沟组：灰、深灰色粉砂质板岩夹安山岩、英安岩、灰岩，是区内含矿岩体的围岩。区内发育三组断裂构造，早期为近南北向的张性断裂；中期为北西向断裂，是区域内主要的控岩控矿构造；晚期为北东向断裂。区域上发育两期成岩成矿作用 (图1b):印支晚期(210～230 Ma)，该期岩浆作用与俯冲相关，形成一套以石英闪长玢岩-石英二长斑岩为主的浅成中酸性侵入岩(李文昌和曾普胜，2007；冷成彪等，2007，2008a，2008b；李文昌等，2010，2013；Li et al.，2011；余海军，2018；董涛等，2020)，多形成复式斑岩体，该期岩浆作用常伴随有铜金多金属矿化，矿化类型为斑岩型、矽卡岩型(斑岩型矿床如普朗铜矿、矽卡岩型矿床如浪都铜矿)；燕山晚期(86～75 Ma)，由于加厚地壳部分熔融，造成区域内I型花岗岩侵位(徐兴旺等，2006；李建康等，2007；尹光侯等，2009；王新松等，2011，2015；杨立强等，2015；余海军等，2015；余海军和李文昌，2016；Li et al.，2014；Yu et al.，2014；Wang et al.，2014a，2014b；Yang et al.，2017a，2017b，2018)，岩性以二长花岗斑岩-花岗闪长斑岩为主，同时形成斑岩-矽卡岩-热液型钼多金属矿床(如休瓦促、热林等矿床)。

图1 松诺矿区大地构造位置(a,据李文昌等，2011)及区域地质简图(b)Fig.1 Tectonic setting (a，after Li et al.,2011) and simplified geological map (b)of the Songnuo area1-扬子陆块；2-甘孜-理塘结合带；3-义敦岛弧带；4-中咱微陆块；5-金沙江结合带；6-江达-维西火山弧；7-上三叠统喇嘛哑组；8-上三叠统图姆沟组；9-上三叠统曲嘎寺组；10-上三叠统哈工组；11-上三叠统王吃卡组；12-中三叠统尼汝组；13-晚三叠世侵入岩(石英闪长玢岩、石英二长斑岩)；14-晚白垩世侵入岩(花岗闪长斑岩、石英二长斑岩、石英闪长玢岩)；15-断裂；16-地层界线；17-铜矿床/点； 18-钨钼矿床/点；19-铜多金属矿床/点；20-铅锌矿床/点1-Yangtze landmass；2-Ganzi-Litang junction；3-Yidun island arc belt；4-Zhongzan micro-landmass；5-Jinshajiang junction；6-Jiangda-Weixi volcanic arc；7-Upper Triassic Lamaya Formation；8-Upper Triassic Tumugou Formation；9-Upper Triassic Qugasi Formation；10-Upper Triassic Hagong Formation；11-Upper Triassic Wangchika Formation；12-Middle Triassic Niru Formation；13-Late Triassic intrusive rocks(quartz diorite porphyrite,quartz monzonitic porphyry)；14-Late Cretaceous intrusive rocks(granodiorite-porphyry，quartz diorite porphyrite，quartz diorite porphyrite)； 15-fault；16-geological boundary；17-copper deposit；18-tungsten molybdenum deposit；19-copper polymetallic deposit；20-lead and zinc deposit

松诺铜矿区石英闪长玢岩结晶成岩时间为晚三叠世，其含矿斑岩、围岩蚀变、矿化特征与区域上普朗、雪鸡坪、烂泥塘、春都等斑岩型铜矿床一致(表1)，属同一构造-岩浆-成矿作用事件的产物，矿区具有进一步寻找大型斑岩型铜矿的潜力。

表1 格咱地区印支期斑岩型铜矿特征对比表

2 矿床地质特征

2.1 矿区地质

松诺矿区出露地层为图姆沟组二段(T3t2)，走向北西、倾向北东，岩性为灰至深灰色粉砂质板岩、变质砂岩夹浅灰色英安岩，局部夹灰色硅质岩、灰岩，靠近岩体部位受热变质作用形成角岩。

矿区侵入岩发育，岩性为石英闪长玢岩，岩体走向北西-南东，呈岩株状产出，出露长220～3200 m、宽3400 m，面积约19.98 km2。与图姆沟组二段(T3t2)为侵入接触关系。岩体顶部(海拔4300～4800 m)可见灰色粉砂质板岩、灰色角岩盖层(图2)，显示矿区岩体剥蚀程度较浅。石英闪长玢岩具斑状结构、块状构造，主要由斜长石(少数可见钾长石)、角闪石、石英和少量锆石、磷灰石、榍石、磁铁矿等副矿物组成。斜长石普遍具绢云母化，局部见绿帘石化，少数可见环带结构；角闪石、黑云母等暗色矿物呈自形-半自形-它形柱状/片状，多具绿泥石化、绿帘石化(图3)。

图2 松诺矿区地质及采样位置图Fig.2 Map showing geology and sampling locations in Songnuo area

图3 松诺矿区石英闪长玢岩镜下照片Fig.3 Microscopic photographs of quartz diorite in Songnuo mine areaKp-钾长石；Pl-斜长石；Qz-石英；Bit-黑云母；Hb-角闪石Kp-feldspar；Pl-plagioclase；Qz-quartz；Bit-biotite；Hb-hornblende

矿区石英闪长玢岩及其围岩蚀变类型多、局部蚀变强烈。主要有绢云母化、绿泥石化、绿帘石化、碳酸盐化、硅化、大理岩化、角岩化以及作为成矿作用直接标志的硫化物化(主要为黄铁矿化、磁黄铁矿化、黄铜矿化、磁铁矿化、方铅矿化)等。

2.2 矿体特征

矿区地表已圈定了3条斑岩型铜矿化体，其特征如下：

KHT1：呈不规则椭圆状，长350 m，宽360 m，面积0.075 km2。含矿岩性为石英闪长玢岩，岩石蚀变强，以绿泥石化、绿帘石化、绢云母化和硅化为主。岩石发育不规则状石英细脉，脉宽1～10 mm，见黄铜矿、黄铁矿呈星点状、小团块状分布其中，Cu品位0.12%～0.32%。

KHT2：呈椭圆状，长300 m、宽370 m，面积0.09 km2。含矿岩性为石英闪长玢岩，岩石蚀变较强，以硅化(石英细脉)、绢云母化蚀变为主。矿化主要为黄铁矿、黄铜矿化，矿化不均匀，呈稀疏细脉状、浸染状、小团块状及星点状产出，Cu品位0.12%～0.52%，最高含Pb3.48%。

KHT3：呈椭圆状，长150 m，宽100 m，面积0.01 km2。含矿岩性为石英闪长玢岩，岩体蚀变以硅化(石英脉呈网脉状分布)、绢云母化为主，蚀变程度较KHT1、KHT2弱。矿化主要表现为黄铜矿、黄铁矿化，呈细脉状、小团块状及星点状产出，铜品位0.17%～0.20%。

松诺矿区矿石矿物主要有黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿、方铅矿、闪锌矿。矿石结构主要为半自形-它形中细粒状结构、交代结构、包含结构等；矿石构造主要为微细脉状、浸染状构造等。

3 蚀变矿物填图

蚀变矿物填图是利用矿物中羟基、水、Mg-OH、Fe-OH等分子键对近红外光敏感度的差异，通过岩石样品形成的光谱曲线来识别其中所对应的蚀变矿物(连长云等，2005a，2005b)。该方法识别出的蚀变矿物主要包括含有羟基、水、Mg-OH、Fe-OH等分子键的硅酸盐矿物、硫酸盐矿物(修连存等，2007；徐庆生等，2011)。

本次采集的蚀变矿物样品测试采用南京中地仪器有限公司生产的便携式近红外矿物分析仪BJKF-Ⅲ进行，该仪器波长覆盖范围1300～2500 nm，光谱分辨率为5～7 nm，仪器测量速度为20～90s，测量软件为MSAV3.6。

本次填图面积10 km2，蚀变矿物地质测量测线(含实测剖面)布设共计26条，其中重点工作地段布设路线8条，方向约50°；均垂直区域构造方向，局部采用路线追索的方式以确定岩相边界。测线中尽量采集新鲜、有代表性的基岩样品，避免蚀变矿物分布的漂移。采样间距在100～150 m之间，针对重点工作地段(KHT1、KHT2)进行了加密采样，共采集样品272件。每个样品测试3～5次，得到岩石样品的光谱曲线，与标准矿物光谱曲线进行对比，明确蚀变矿物种类及其结晶程度，并对测得的数据进行相应处理。成图使用surfer、Mapgis等软件，并结合化探、物探等进行综合分析与解释。

4 结果及解释

通过对样品的分析测试(表2)，松诺矿区共鉴别出18种矿物，按照平均含量及频数统计(表3、图4)。伊利石、云母类最发育，其次为绿帘石、绿泥石、高岭石、蒙脱石；透辉石与阳起石是矽卡岩的常见矿物，常与绿帘石、绿泥石等矿物共生，但地表未见矽卡岩，因此不具有参考意义；其他矿物含量较低，可以忽略不计。从整体上看，矿区中伊利石+云母类相关性较好，因为两者主要由斜长石蚀变形成；绿帘石+绿泥石具有较好的相关性，因为它们主要由暗色矿物蚀变形成，并伴生出现。结合矿区矿化蚀变特征，选取绿泥石、绿帘石、云母类、高岭石、伊利石及蒙脱石6种蚀变矿物及其组合作为判断矿化热液中心的依据，其分布特征如下。

图4 松诺矿区蚀变矿物频数统计图Fig.4 Statistics of alteration mineral frequency from Songnuo mine area

表2 松诺矿区蚀变矿物相对含量表

续表2

续表2

续表2

表3 松诺矿区蚀变矿物平均含量表

(1)绿泥石

矿区内绿泥石主要是由石英闪长玢岩中黑云母、角闪石等暗色矿物受热作用蚀变而成。从图5a绿泥石化强度图可以明显看出，主要有两个绿泥石高异常区。一个高异常区在矿化体KHT1北西侧，呈北西向展布；另一个高异常区在SBT34与南莫平之间，呈椭圆状。野外观测中也发现KHT1附近岩石中暗色矿物明显增多，其中绿泥石化、绿帘石化蚀变较整个矿区强，经地表工程SBT34验证，可见星点状、细脉状黄铜矿、薄膜状孔雀石分布，铜品位0.20%。指示该区具有较好的找矿潜力。

(2)绿帘石

绿帘石是常见的低温变质矿物，矿区内的绿帘石一部分以斜长石绿泥石化叠加绿帘石化的形式蚀变形成，另一部分是由黑云母、角闪石等暗色矿物蚀变形成。从图5b中可以看出绿帘石高值异常区总体呈北西向带状展布，矿区内出现多个高值异常区,环绕KHT1出现了5个绿帘石高值异常区。岩石具绿泥石化、绿帘石化、硅化蚀变，局部岩内可见黄铁矿、方铅矿、闪锌矿及孔雀石，岩石裂隙发育，可见石英脉沿裂隙充填,指示热液中心可能位于KHT1附近。

(3)云母类

矿区内云母类矿物分布较广，主要由斜长石蚀变形成，尚保留斜长石晶型；次为黑云母蚀变形成。从图5c云母类蚀变矿物强度图中可以看出，云母化蚀变显示出北西向带状分布的特征，出现了多个高值异常区。其中矿区北部、东部控制样品较少，且位于图姆沟组粉砂质板岩内，认为不具备指示意义。矿区南部KHT2南东侧、KHT3北西侧均有高值异常出现，异常区内岩石具有显著的黄铁矿化和黄铜矿化现象；显示云母类高值异常区与黄铁矿、黄铜矿化带套合较好，具有较好的找矿指示意义。

图5 松诺矿区蚀变强度分布图Fig.5 Distribution of alternation minerals in Songnuo mine area

(4)高岭石

高岭石是由铝硅酸盐矿物在酸性条件下形成，矿区内主要表现为斜长石低温蚀变形成。图5d中可以看出高岭石化与石英闪长玢岩带的展布对应，地表KHT1和KHT2均与高异常区套合，在KHT2北东侧出现高异常区，推测往北东向岩体埋深大，北东侧具较好的找矿潜力。

(5)伊利石

伊利石是常见的热液蚀变矿物，矿区内的伊利石主要是长石、绢云母蚀变的结果。从图5e伊利石化强度图可以看出，伊利石化总体与北西向石英闪长玢岩带的蚀变吻合较好，出现了多个高值异常环绕着低值区，目前松诺地表的两个铜矿化体KHT1、KHT2出露在高值异常向低值异常过渡的边缘，槽探工程STC36、STC37均揭露到铜矿体，亦验证在高值异常向低值异常过渡的边缘具较好的找矿潜力。

(6)蒙脱石

蒙脱石是低温热液的代表性矿物之一。矿区内的蒙脱石主要是长石、绢云母蚀变的结果，它的出现通常代表着外带的泥化。从图5f划分3个高值异常区，其中一个位于松诺力赞与KHT1之间，该地段已圈出多条单工程控制的铜矿体，展示出该地段具较好的找矿潜力。另一个高值异常区位于SZK0801北东侧，呈椭圆状，沿北西向展布，浓集中心明显，推测岩体有向北东倾伏的趋势；还有一个高值异常区位于STC36、STC37南东侧，呈椭圆状，浓集中心明显，推测深部可能有隐伏的斑岩体。

5 蚀变分带及找矿靶区

5.1 蚀变分带特征

综合本次蚀变矿物填图结果，结合地质特征，在矿区石英闪长玢岩体内圈定了绢英岩化带(SiSe)和青磐岩化带(ChEp)2个蚀变分带(图6、图7)。绢英岩化带分布于岩体中心，由于剥蚀程度浅，出露面积较小，表现为绢云母化+局部硅化+黄铁矿化，伴随有黄铜矿化。地表大面积为青磐岩化带，表现为绿帘石化和绿泥石化。松诺矿区蚀变带及其特征如下：

图6 松诺矿区实测岩性-构造-蚀变剖面图Fig.6 Profile of lithology-structure-alternation minerals in Songnuo mine area1-粉砂质板岩；2-角岩；3-石英闪长玢岩；4-第四系；5-青磐岩化带；6-绢英岩化带；7-矿化体及编号；8-绢英岩化带边界；9-青磐岩化带 边界；10-伊利石；11-高岭石；12-绿帘石；13-绿泥石；14-云母类；15-蒙脱石1-silt slate；2-hornfels；3-quartz diorite porphyrite；4-Quaternary；5-cyanobianitization zone；6-sericite zone；7-mineralized body and number；8-boundary of sericitization zone；9-boundary of propylitization zone；10-illite；11-kaolinite；12-epidote；13-chlorite；14-mica；15-montmorillonite

图7 松诺矿区找矿靶区图Fig.7 Prospecting target areas in Songnuo mine area1-第四系；2-三叠系图姆沟组；3-石英闪长玢岩；4-角岩；5-矿化体及编号；6-绢英岩化带；7-青磐岩化带；8-地层产状；9-断层；10-钻孔及编号；11-槽探工程及编号；12-勘探线及编号；13-剖面及编号；14-绿泥石异常等值线；15-绿帘石异常等值线；16-云母类异 常等值线；17-高岭石异常等值线；18-伊利石异常等值线；19-蒙脱石异常等值线；20-找矿靶区及编号1-Quaternary;2-Triassic Tumugou Formation;3-quartz diorite porphyrite;4-hornfels;5-mineralized body and serial number;6-sericite zone;7-cyanobianitization zone;8-formation occurrence;9-fault;10-drill hole and number;11-trench and number;12-prospecting line and number;13-profile and number;14-contour of chlorite anomaly;15-contour of epidote anomaly;16-contour of mica anomaly;17-contour of kaolinite anomaly; 18-contour of illite anomaly;19-contour of montmorillonite anomaly;20-prospecting target area and number

绢英岩化带(SiSe)：共圈定3个绢英岩化带，面积共计1.27 km2。该带以绢云母化、硅化、绿泥石化为主要蚀变特征。该带内可见黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿呈星点状、微细脉状、小团块状产出，局部岩石裂隙中可见薄膜状孔雀石。3个绢英岩化带与地表圈定的矿化体KHT1、KHT2、KHT3相对应。

青磐岩化带(ChEp)：该带位于绢英岩化带之外，面积共计5.27 km2。该带以绿泥石化、绿帘石化为主要蚀变特征。该带矿化相对较弱，带内可见黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等呈星点状、细脉状产出。矿化主要以方铅矿、闪锌矿为主，总体显示低温热液脉型矿化特征。

5.2 找矿靶区圈定

根据松诺矿区地表蚀变组合特征，通过与普朗斑岩型铜矿类比，推测松诺矿区存在3个热液中心，圈定了3个找矿靶区(图7)。

Ⅰ号靶区：面积0.65 km2，岩性为石英闪长玢岩，主要位于绢英岩化带。KHT1分布于该靶区内。区内绿泥石、绿帘石、高岭石、伊利石、蒙脱石蚀变高值异常套合较好，且与KHT1对应较好。KHT1北西附近绿泥石具高值异常，说明该带为热液中心外带；绿帘石于工程SBT34附近呈现高值异常，SBT34揭露到平均品位0.20%、真厚度1.28 m的铜矿体；区内云母类呈现低值异常，这是由于矿区云母类具不同程度绿泥石化、绿帘石化；高岭石、伊利石高值异常位于KHT1以东，蒙脱石高值异常位于KHT1以南，均出现自北向南增强的趋势。区内石英闪长玢岩具黄铁矿化、黄铜矿化，局部可见孔雀石薄膜。靶区蚀变分带及矿化特征初具“斑岩型的面型”蚀变特征，推测区内深部为岩浆热液活动中心。建议下一步对其深部进行工程验证。

Ⅱ号靶区：面积0.47 km2，岩性为石英闪长玢岩，主要位于绢英岩化带，KHT2产于该靶区内。区内高岭石、伊利石、蒙脱石高值异常套合较好。高岭石高值异常位于KHT2边缘，向北东逐渐减弱；蒙脱石高值异常位于KHT2东，向北逐渐减弱；伊利石高值异常位于KHT2北侧，工程STC36、STC37均处于伊利石高值异常与低值异常的过渡带，且两者均揭露到铜、铅、锌矿化。区内岩石具强黄铁矿化和黄铜矿化，沿节理、裂隙面可见孔雀石薄膜。在已施工的SZK0801中揭露到绢英岩化弱黄铁矿化的石英闪长玢岩，黄铜矿呈稀疏浸染状、星点状产出，铜矿化体累计垂厚约200 m，铜品位0.10%～0.47%(图8a)。验证了靶区深部有较好的找矿潜力，其中8线以北是找矿的最有利地段，建议对其进行工程验证。

图8 勘探线剖面图Fig.8 Profile of prospecting line1-角岩；2-石英闪长玢岩；3-矿化体及编号；4-青磐岩化带；5-绢英岩化带；6-绢英岩化带边界；7-矿化体垂厚/品位(%)；8-钻孔及编号1-hornfels；2-quartz diorite porphyrite；3-mineralized body and serial number；4-propylite zone；5-sericite zone；6-boundary of sericite zone； 7-vertical thickness/grade of mineralized body(%)；8-drill hole and number

Ⅲ号靶区：面积0.19 km2，岩性为石英闪长玢岩，主要位于绢英岩化带。KHT3产于该靶区内。区内云母类、伊利石高值异常匹配度较高。KHT3西侧为云母类高值异常；东侧为伊利石高值异常，且区内岩石具弱黄铜矿化、黄铁矿化，显示KHT3深部可能存在矿(化)体。在已施工的SZK3901中揭露到了绢英岩化弱黄铜矿化的石英闪长玢岩，黄铜矿呈稀疏浸染状、星点状产出，铜矿化体累计垂厚40 m，铜品位0.10%～0.25%(图8b)，验证了靶区内发生过热液成矿作用，建议对该区深部进行工程验证。

6 结论

(1)通过开展蚀变矿物填图，在松诺矿区识别出6类主要蚀变矿物，为绿泥石、绿帘石、云母类、高岭石、伊利石及蒙脱石类，结合地质特征综合圈定青磐岩化带、绢英岩化带两个蚀变分带。

(2)结合物探、化探异常分布，在松诺矿区圈定3处找矿靶区，经对KHT2、KHT3钻孔验证，深部均圈定多层铜矿化体。

(3)针对斑岩型铜多金属矿床，近红外光谱矿物分析技术可以有效划定热液矿化蚀变带，协助判断斑岩型矿化-蚀变中心，为探矿工程部署提供依据，建议下一步对KHT1进行深部工程验证。

致谢：云南大学何小虎副教授提供了样品测试使用的便携式近红外矿物分析仪(BJKF-Ⅲ)，论文成稿过程中得到了云南大学孙涛副教授、成都地质调查中心石洪召高级工程师的指导，同时审稿专家提出了宝贵的修改建议，在此表示衷心的感谢。