武夷德化-尤溪-永泰矿集区遥感解译与光谱特征分析

李 萌,郭 健,黄照强,吴华英,牛斯达,倪 斌

(1.中国石化石油勘探开发研究院，北京 100083；2.中国冶金地质总局矿产资源研究院，北京 101300)

0 引 言

浅成低温热液型金矿床是世界上最重要的金矿床类型之一，也是当前国际矿床学界研究热点之一[1-2]。我国处于浅成低温热液型金矿床有利的成矿区，主要发育在福建省[3]。德化-尤溪-永泰矿集区位于福建省武夷成矿带南端，被称为福建省的“金三角”。在该矿集区内已发现数十处与火山-次火山作用有关的浅成低温热液型金矿床(点)，包括邱村金矿等。前人对德化-尤溪-永泰矿集区的地层、构造、岩浆活动、围岩蚀变、成矿时代、矿床成因等方面进行了研究并取得进展：①岩浆活动与成矿时代具有多阶段性，该矿集区发生多期次的岩浆活动，包括加里东期、印支期及燕山期等，其中燕山期为主要成矿期[4]；②矿床具有岩浆期后热液成因特征，该矿集区矿床成矿均与岩浆活动关系密切[5]；③矿床垂向分带特征，该矿集区具有矿床类型垂向分带的特点；④深部斑岩型矿床潜力巨大，德化-尤溪-永泰矿集区深部及外围有较好的找矿前景[6]。

大型火山机构(破火山口、火山穹隆等)是重要的成矿有利部位，以上杭紫金山为典型代表。从前人研究来看，德化-尤溪-永泰矿集区构造发育强烈、植被覆盖率高，矿集区还可能存在更大的主控火山机构，控矿断裂等成矿构造背景也需要进一步查明。根据遥感影像上线形和环形构造的有关识别标志开展构造解译，可进一步预测找矿有利地段，实践证明该方法可有效提高找矿工作的方向性和目的性[7]。对于多数矿床，特别是斑岩型矿床和热液脉型矿床，围岩蚀变是成矿热液运移过程中留下的重要遗迹[8-9]，目前该矿集区蚀变矿物类型及分带模型尚未建立。利用遥感技术可以实现羟基、铁染蚀变等宏观地质信息的提取，作为德化-尤溪-永泰矿集区传统找矿手段的有力补充。此外，利用近红外光谱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，有效指导探矿部署。

本次研究综合遥感构造解译、蚀变信息提取、地面光谱测量、蚀变矿物填图等方法，重新厘定矿集区断裂、火山机构等构造，探索矿集区羟基蚀变的分布规律，建立蚀变矿物分带模式，以期为武夷德化-尤溪-永泰矿集区的基础研究及找矿方向提供借鉴思路。

1 地质背景

德化-尤溪-永泰矿集区经历了加里东期、印支期、燕山期等多期次构造活动，各种褶皱、断裂构造较发育。加里东期形成一些紧闭的平卧褶皱、流劈理、片理等，印支期以一系列NE向或NW向宽缓褶皱为主要特征，燕山期则形成了较大规模的断陷盆地，断陷盆地边缘的热液活动为金、铜多金属成矿提供了有利条件[10]。德化-尤溪-永泰矿集区早白垩世火山活动强烈，受区域性断裂构造控制明显，火山喷发带与区域上NE向断陷带展布方向一致。

德化-尤溪-永泰矿集区内出露的地层有中上元古界马面山群、上侏罗统长林组和上侏罗统南园组(图1)。中上元古界马面山群岩性主要为云母石英片岩，原岩为一套火山碎屑沉积建造，片理发育；上侏罗统长林组与下伏马面山群多呈不整合或断层接触，上部为灰白-青灰色中粒石英砂岩、含砾石英粗砂岩，下部为灰紫色凝灰质砂岩、含砾石英砂岩、浅变质粉砂岩，为矿集区内重要的赋矿层位；上侏罗统南园组地层在矿集区内分布广泛，岩性主要为灰紫、紫红色流纹质晶屑凝灰岩、英安岩、英安质晶屑凝灰岩等。

图1 矿集区地质图及采样位置

前人研究表明，德化-尤溪-永泰矿集区内成矿作用与燕山期岩浆活动密切。项红亮[11]通过硫同位素分析及成矿温度研究，认为邱村金矿成矿热液来源于火山岩浆期后分异的热液，属火山-次火山岩中低温热液型金矿。NI等[12]对其矿石矿物特征、围岩蚀变、流体包裹体进行研究，认为邱村金矿应属于低硫型浅成低温热液矿床，德化东洋金矿和青云山铜金矿也具有次火山中低温热液型矿床的特征。

2 取样和方法

2.1 遥感解译和信息提取

基于中国科学院计算机网络信息中心地理空间数据云平台获取的Landsat8数据，通过线性构造和环形构造等遥感解译，选择合适的波段组合，并采用去相关拉伸等方法增强图像线性特征，提取武夷德化-尤溪-永泰矿集区构造信息。Landsat-8数据卫星上携带两个传感器，分别是OLI陆地成像仪和TIRS热红外传感器。卫星共有11个波段，波段1～波段7、波段9～波段11的空间分辨率为30 m，波段8为15 m分辨率的全色波段。数据的获得时间为2015年4月4日，条带号119，行编号为42，数据类型是OLI_TIRS。对研究区遥感影像进行不同波段RGB组合对比，其中波段7、波段4、波段1的组合图像兼具中红外、近红外及可见光波段信息的优势，图面色彩丰富，层次感好，具有极为丰富的地质信息和地表环境信息。

本文采用ENVI图像处理软件对Landsat8遥感数据进行大气校正等处理，将干扰地物如植被、河道等与蚀变矿物无关的地物掩膜去除。提取铁染异常(FCA)采用Landsat8数据的波段2、波段4、波段5、波段6做主成分变换，而提取羟基异常(FCA)则采用波段2、波段5、波段6、波段7做主成分变换。提取后的异常阈值处理采取异常强度分级的办法，以σ做为尺度，以均值加n倍标准离差作为主分量输出的动态范围，对异常区域进行强度划分，对异常信息逐层分离，获得矿化蚀变异常强度分级图。

2.2 光谱测量与蚀变矿物填图

岩石光谱测量和蚀变矿物填图主要包括野外地质踏勘、采样及记录、样品测量和数据处理与解释四个阶段。在采样之前结合已有资料大致判断成矿类型和矿化-蚀变范围，对邱村金矿、大蛇金矿、双旗山金矿、龙门山银矿等矿区进行踏勘，在上述矿区布置蚀变矿物填图范围，着重采集有明显蚀变的岩石样品，采样范围适当覆盖矿区周边无矿化-矿物蚀变地带。采集样品时选择具有代表性的矿化蚀变岩，一般采集拳头大小，尽量敲出3个较平坦的新鲜面。

在室内使用SVCHr-1024全波段地物光谱仪对样品进行集中测量和记录，每个样品测量3个数据，针对所采集的53块样品共采集了159个光谱数据。通过矿物的光谱曲线，对比标准矿物谱线，确定蚀变矿物种类、相对含量，根据蚀变矿物组合和含量划分蚀变类型和强度。标准蚀变矿物的提取参考光谱Pimaview3.1中的参考库，REFLIB库文件子目录包含了36种可识别的矿物光谱数据。利用Pimaview3.1程序进行蚀变矿物的种类分析时，需要设定程序可分析出的蚀变矿物的数量。依据经验设定分析数量为3，即能识别的矿物最多为3种。

3 结果分析

3.1 遥感数据处理结果

相较于地质调查的深入细致，遥感解译观测尺度较大，更能看到研究区宏观和整体的信息。遥感解译结果与基础地质资料相比具有较高的匹配度，但也存在明显的差异，如遥感解译揭示双旗山地区以NE向断裂为主，而并非NW向断裂。整体来看，德化-尤溪-永泰矿集区内主要发育NE向断裂，其次是NW向断裂，而NNE向断裂和近NS向断裂宏观分布不明显(图2)。NE向断裂是德化-尤溪-永泰矿集区规模最大、作用最强的一组深大断裂群，走向长大于40 km，宽1～10 km。NW向断裂带由一系列平行断裂构成，形成时间可能晚于NE向断裂构造带。近NS向断裂构造带主要分布在龙门溪-雷潭一带，长约5 km，宽2 km，已在该构造带内发现数处金矿床或金矿点。此外，德化-尤溪-永泰矿集区发现四处环形构造，其中比较明确的火山机构有两处，一处位于和顺村的火山机构，邻近龙门场金银矿；另一处位于雷潭-安村附近，主体位于长林组地层中，该部位也是NE向断裂、NW向断裂、近NS向断裂等多组断裂的交汇部位。根据遥感数据的蚀变信息提取，矿集区羟基蚀变分布具有规律性，主要分布在NE向断裂走向蚀变区、环绕雷潭-安村火山机构蚀变区和环绕和顺火山机构蚀变区(图3(a))，铁染蚀变同样具有上述分带性(图3(b))。

图2 矿集区构造解译

图3 矿集区羟基蚀变分布

3.2 光谱测量结果

在53件样品光谱测量中，标准蚀变矿物的提取参考光谱Pimaview3.1中的参考库，设定可分析出的蚀变矿物数量为3种。对测试结果中的蚀变矿物出现频数进行统计，可得伊利石出现频次最多，为113次，其次为蒙脱石，出现76次，第三为多硅白云母，出现68次，其他依次为硬石膏39次，白云母13次，绿泥石13次，多水高岭石11次，电气石3次，绿帘石3次，石膏2次，方解石1次(图4(a))。从图4(b)可以看出，伊利石占比最大，占总蚀变矿物的33%，蒙脱石占22%，多硅白云母占20%，这3种蚀变矿物约占本次测试中所有蚀变矿物的三分之二。

图4 蚀变矿物种类频数

4 讨 论

4.1 NE向断裂控矿作用

遥感解译的结果表明，NE向断裂是德化-尤溪-永泰矿集区规模最大的一组深大断裂群，包括大量的NE向次级断裂及微小断裂，对区内矿床分布起着重要的控制作用。根据矿区提供地质资料，邱村矿区发育一系列NEE-近EW向断裂带，长60～1 300 m，宽0.5～8.2 m，控制了该区域矿体及岩脉的展布(图5)。已知金矿体均分布于脉岩蚀变带中，主要有1号金矿脉、2号金矿脉、3号金矿脉、4号金矿脉、6号金矿脉、8号金矿脉、10号金矿脉、11号金矿脉、12号金矿脉、13号金矿脉。脉状金矿体产在侏罗系南园组凝灰岩中，受NEE-近EW向断裂控制明显，整体沿断裂走向展布。如1号金矿脉受F1断裂控制，长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。邱村主矿体呈近EW向，处在NEE-近EW向断裂走向转折的应力释放区。类似的，脉状侵入岩包括闪长玢岩及花岗闪长斑岩，大致沿断裂侵入，产状基本为NEE-近EW向。遥感解译发现的雷潭-安村火山机构，周围5 km范围内分布有邱村金矿、大蛇-安村金矿、青云山金矿等(图2)，因此推测火山机构深部发育环状、放射状断裂，为热液运移和矿质沉淀富集提供良好通道。

图5 邱村金矿蚀变矿物填图

根据闪长斑岩脉体、花岗闪长斑岩脉体与NEE-近EW向断裂的交切关系，斑岩脉体多沿着断裂发育，且未出现明显的断裂错动，可以判断侵入体形成于断裂之后(图5)。此外，NEE-近EW向断裂带内有黄铁矿化、硅化、绢云母化、绿泥石化蚀变，并有闪长玢岩脉充填，沿断裂强硅化、黄铁矿化地段常构成金矿体，因此NEE-近EW向断裂为邱村矿区主要容矿(控矿)构造。

邱村矿区在晚侏罗世时期发生大规模的陆相火山作用，形成大面积的南园组火山岩，形成NEE-近EW向断裂构造，但是未发生矿化作用。早白垩世时期，由于受到太平洋板块活动的影响，区域上处于伸展的构造背景，区域岩浆活动再次发生[13]。在区域NEE-近EW向断裂基础上，后期岩浆顺着侵入到浅部地壳，形成浅部岩浆房，浅部岩浆房中的岩浆又顺着断裂向上侵位到浅部地层中，形成中性-基性次火山岩岩脉。岩浆在浅部岩浆房冷凝结晶过程中分异出含矿流体，含矿流体顺着NEE-近EW向断裂向上运移到更浅部的位置，前期侵位形成的脉岩作为成矿流体的隔挡层，使得流体在脉岩附近沉淀金，形成Au矿体，如邱村金矿。

4.2 矿化蚀变特征及其指示意义

在常见的遥感蚀变信息提取中，“铁化”现象可以反映地层中具有富赤铁矿、褐铁矿、针铁矿、黄钾铁矾等含铁离子的岩石。而绢云母、绿泥石、绿帘石等岩石含羟基(OH-)，该类矿物一般是围岩蚀变的产物，对指导找矿具有重要意义。

将蚀变强度从低到高分级，如图6所示。由图6可知，成矿区多数都位于羟基蚀变强度高值区，与实际情况相符，如龙门场银多矿、双旗山金矿、邱村金矿等。就邱村金矿而言，羟基蚀变主要分布在邱村金矿的主矿体附近，与矿体的近EW走向一致(图6(a))，而铁染蚀变高值区分布呈NE向(图6(b))，与矿体的近EW向明显不同。由此可见，羟基蚀变对于邱村金矿矿体具有一定的指示意义。

图6 邱村金矿蚀变分布图

由图6还可以看出，邱村金矿围岩蚀变矿物主要有伊利石、多硅白云母、蒙脱石、硬石膏等，其中伊利石+多硅白云母的蚀变组合位于主矿体附近，而蒙脱石+硬石膏的蚀变组合则位于主矿体边缘。绢云母作为金矿脉中重要的蚀变矿物，能指示蚀变强度及矿体的矿化程度。四面体中含Si含量较高，反映其硅化程度较高[14-15]。金章东等[16]通过对德兴斑岩铜矿伊利石进行研究，认为在斑岩体和接触带内，蚀变程度强的部位矿化品位也较高，因此，邱村金矿近矿蚀变矿物伊利石+多硅白云母的组合对成矿是非常有利的。

5 结 论

在德化-尤溪-永泰矿集区，遥感解译揭示该区发育四组断裂带，主要为NE向断裂和NW向断裂，其次为NNE向断裂和近NS向断裂。此外，位于雷潭-安村附近的火山机构，处于多组断裂交汇部位，距离其5 km范围内环绕分布邱村、十字格、半岭、西乾、青云山等矿床。邱村金矿NEE-近EW向断裂带具有导矿作用和容矿作用。岩浆活动所带来的成矿流体沿断裂带在浅部富集，为矿区火成岩喷溢和矿液上升提供了通道，是主要的成矿构造，控制着矿脉和岩脉的产出。

矿集区羟基蚀变具有分布规律性，主要分布在西部沿NE向断裂走向蚀变区、中部环绕雷潭-安村火山机构的蚀变区和东北部环绕和顺火山机构的蚀变区。铁染蚀变同样具有上述分带性，成矿区多数都位于蚀变强度高值区。对于邱村金矿来说，羟基蚀变主要分布在主矿体附近，表明对矿体具有一定的指示意义。矿集区主要蚀变矿物类型有蒙脱石、伊利石、多硅白云母、绿泥石、硬石膏等。邱村金矿伊利石+多硅白云母的蚀变组合位于主矿体附近，而蒙脱石+硬石膏的蚀变组合则位于主矿体边缘。