胶莱盆地南缘高家宅科地区短波红外光谱特征及金多金属矿勘查指示意义

唐名鹰，陈建，邹占春，孙丽莎，何宗围，李双飞，郑成龙，丁文洁

摘要：胶莱盆地南缘沿五莲青岛深大断裂及其次级断裂，目前已发现大量的金铅锌多金属矿床（点），除典型的隐爆角砾岩型五莲七宝山金铜矿外，其余各矿床沿断裂发育，以石英脉型矿化为主，均显示热液矿床特征。高家宅科地区已发现的金铅锌多金属矿点，分布在以高岭断裂为主的NNW—近SN向断裂中，但基于成矿规律及成矿作用等认识的不足，该地区找矿工作进展缓慢。本次研究通过短波红外光谱测量，在该地区识别出以伊利石、白云母、绿泥石、高岭石、蒙脱石和菱铁矿为主的蚀变矿物，以面积性绢云母蚀变为主（伊利石+白云母）。绢云母矿物高IC值和低Pos2200吸收峰值分布区域均与区内NNW—近SN向断裂和绢英岩化蚀变带具良好的相关性。结合已有成矿事实，认为区内以高岭断裂为主的NNW—近SN向断裂更靠近热液中心，同时，绢英岩化蚀变带中异常的高IC值和极低的Pos2200吸收峰值分布区域，同样具成矿的可能性。

关键词：短波红外光谱；金多金属矿；勘查指示意义；胶莱盆地南缘；高家宅科

中图分类号：P59文献标识码：Adoi：10.12128/j.issn.16726979.2023.05.003

引文格式：唐名鹰，陈建，邹占春，等.胶莱盆地南缘高家宅科地区短波红外光谱特征及金多金属矿勘查指示意义［J］.山东国土资源，2023，39（5）：1726.TANG Mingying，CHEN Jian，ZOU Zhanchun， et al.Characteristics of ShortWave Infrared Spectrum and Significance of Exploration Instructions of Gold Polymetallic Deposit in Gaojiazhaike Area in the Southern Margin of Jiaolai Basin［J］.Shandong Land and Resources，2023，39（5）：1726.

0引言

自20世纪80年代以来，基于高光谱遥感技术在农业、土壤及地质等方面进行了广泛的应用［14］，相较于传统的遥感技术，在高光谱分布范围内的可见光、近红外和短波红外光谱中，可针对性地突出特定地物反射峰值波长的微小差异，从而提高地物的光谱分辨率及区分不同物质在不同波段的光谱响应特征。用于识别岩石中含水或含氢氧根的层状硅酸盐矿物和黏土类、硫酸盐和碳酸盐矿物则在短波红外光谱区（1300～2500nm）有特征显示［58］，目前该技术多应用于热液矿床勘查评价及预测中。其主要工作方法为，通过系统的采样工作，对与成矿作用关系密切的蚀变矿物进行识别，确定蚀变矿物的种类、相对含量及分布情况，建立蚀变矿物勘查标志体系，指示矿化（热液）中心，指导下一步勘探方向［913］。

高家宅科地区已进行了区域性的地质及物化探工作，取得了一定的找矿认识及找矿成果［1417］，后期开展的勘查工作中新发现的金铅锌矿化点多集中分布于以高岭断裂为主的NNW—近SN向斷裂中（图1），以低温热液蚀变为主，但基于成矿规律及成矿作用等认识的不足，该地区找矿工作进展缓慢。本次研究利用便携式短波红外光谱仪进行野外热液蚀变填图工作，以准确识别低温热液蚀变矿物，剖析该地区蚀变矿物种类及分布特征，为进一步分析热液流体运移及分布提供依据，同时结合区域成矿地质背景和蚀变信息综合分析，对区域找矿前景进行分析。

1区域地质背景

高家宅科地区地处郯庐断裂带之昌邑大店断裂东侧，五莲青岛断裂的西北侧，位于胶莱盆地与胶南隆起接触部位（图1a）［18］。区内地层以早白垩世青山群、莱阳群以及五莲群地层为主（图1b），其中青山群八亩地组以安山质集块岩、角砾岩以及角砾凝灰岩为主，莱阳群中除法家茔组中发育少量的泥灰岩夹流纹质凝灰岩外，其余地层发育有中粗粒砂岩、含砾砂岩以及少量细粉砂岩。岩浆岩以早白垩世花岗岩和晚三叠世闪长岩最为发育（图1b），同时在高家宅科地区发育少量早南华世月季山单元二长花岗质片麻岩。区内断裂构造以NEE向五莲青岛断裂为主（图1b），该断裂两侧多发育NE向次级断裂，区域上以分岭山次级断裂为主，该次级断裂早期为压扭性，晚期为张扭性，可见断层泥、碎裂岩、构造角砾岩发育，局部充填有石英脉、闪长玢岩脉等。

除上述发育的岩浆岩及构造外，区内还发育有七宝山火山穹隆以及分岭山破火山等火山构造（图1b）。其中七宝山火山穹隆中主要发育有早白垩世七宝山潜火山杂岩体，为一套辉石闪长玢岩、（角闪）安山玢岩、石英闪长玢岩、花岗闪长斑岩为主的中基性—中酸性岩性组合，该火山杂岩体内发育金线头、窑头等角砾岩筒，同时发育由内部放射性火山构造，发育有金线头金铜矿、杏山峪银铅锌多金属矿以及钓鱼台硫铁矿等［19］；分岭山破火山口仅见火山口发育，呈楔形产出，与八亩地组呈断层接触，局部可见下窄上宽的漏斗形态，内中充填英安质火山角砾岩，该地区沿火山内部南北向构造发育分岭山金矿化蚀变带，以硅化褐铁矿化碎裂岩和褐铁矿化石英脉为主，呈细脉状产出。

2样品采集及实验测试分析

2.1样品采集方法

本次样品采集工作在野外地质调查基础上进行，针对性的对高家宅科地区已发现构造断裂、绢英岩化蚀变带进行系统采样，尽量采集原位的、风化程度低的面状蚀变样品，采集的样品间距在50～200m，平均间距约100m，第四系覆盖区域或植被异常发育地区舍弃了部分样品，同时在矿化发育的断裂构造发育部分酌情加密采样，同时避免采集到硫化物脉，以免影响实验数据有效性。本次采样工作基本覆盖了高家宅科设计工作区域，共采集样品168件。

2.2测试仪器及测试方法

本次研究采用的仪器为美国ASD公司生产的TerraSpec4 HiRes近红外矿物分析仪。其光谱范围为350～2500nm之间，光谱分辨率优于6～7nm，光谱识别间距为2nm，吸收峰精度为1nm，测试窗口为直径2.5cm的圆形区域。

所有分析在合肥工业大学资源与环境工程学院进行。测试过程中，为保证测试数据的质量，每隔20min对仪器进行优化（optimization）及基准白（white reference）测量一次。对测试所得的光谱数据，先用“光谱地质师（TheSpectral Geologist，TSG）V.3软件进行自动解译，然后通过人工进行逐条审查、核实并确定最终矿物种类。其中伊利石、白云母1900nm和2200nm吸收峰位、吸收峰深度等参数均可通过TSG V.3的标量（scalar）直接获取，其具体参数设置参考杨志明等［10］。同时白云母、伊利石结晶度（IC）也可通过TSG V.3的标量功能直接求得。

3测试结果

3.1蚀变矿物种类与分布特征

对高家宅科地区短波红外光谱测试，对每件样品中所得点位数据中蚀变矿物种类及相对含量进行统计并分类，本研究仅对矿物相对含量大于5%进行平均值的计算，并确定最终识别矿物的种类。通过计算整理，共识别出蚀变矿物十余种，按照出现的频次，主要有白云母伊利石、白云母、蒙脱石、高岭石、菱铁矿、绿泥石、铁白云石、绿帘石以及多硅白云母伊利石，另包含少量的多硅白云母、菱镁矿、地开石、葡萄石等（表1，图2）。为便于后续讨论，将文中白云母和多硅白云母归为白云母族类，将白云母伊利石和多硅白云母伊利石均归为伊利石类，两者均属绢云母族类矿物。统计结果显示（表1），高家宅科地区主要识别矿物中最常见的为伊利石、白云母，其次为绿泥石、高岭石、蒙脱石和菱铁矿。

从高家宅科地区样品蚀变分布中可以看出（图3），区内以面积性绢云母蚀变为主（伊利石+白云母），基本分布于整个地区。同时，少量分布的绿泥石多位于西部和北部早白垩世莱阳群龙旺山组和林寺山组地层中，同时在西南侧林寺山组与五莲群海眼口组接触部位集中分布少量样品，其余蚀变矿物则分布更为局限，绿帘石零星分布于北部，蒙脱石主要分布于西北部，高岭石发育零散且不常见。

3.2IC值和Pos2200峰值

为进一步讨论区域短波红外光谱蚀变信息，分析区内热液中心，并对成矿流体运移进行分析。本次研究选取面积性分布的绢云母族类矿物（伊利石+白云母）进行IC值和Pos2200吸收峰值进行统计分析。

测试结果显示（表1），宅科地区伊利石、白云母IC值分布在0.36～3.68之间，平均值为1.02，主要分布于0.50～1.50之间；Pos2200吸收峰值位于2197.93～2218.12nm之间，平均值为2206.14nm，主要分布于2202～2210nm之间。通过结晶度IC值和吸收峰Pos2200数据散点图（图4）可看出，高家宅科地区绢云母类矿物（伊利石+白云母）IC值与Pos2200吸收峰值未表现明显的负相关性，但整体来看，Pos2200吸收峰值越小，IC值越高，且蒙脱石和高岭石样品表现出明显的低IC值和略高的Pos2200吸收峰值。通过测试分析结果统计（表1）可看出，在识别矿物1以伊利石、白云母族类矿物为主的样品中，其识别矿物2、3中多以蒙脱石、高岭石为主，这导致了其IC值出现了降低，使得结晶度IC值和吸收峰Pos2200并未表现明显的负相关性。

4讨论

4.1蚀变特征参数分布及对热液中心的指示

前人研究认为，绢云母族类矿物结晶度IC值和Pos2200吸收峰值存在明显的变化性规律，可作为找矿勘查指标，同时可快速定位热液或矿化中心［5，9，2021］。其中IC值从矿化中心到外围呈现明显的降低趋势，与流体温度呈现正相关关系［10，22］，温度越高，IC值较大，反之IC值则变小。而Pos2200吸收峰为AlOH峰，其实是pH梯度的反映，峰值越大，酸性越弱。理想情况下，低2200nm对应的应该是更靠近岩体中心（或接近流体通道）。

从区内绢云母族矿物（白云母+伊利石）IC值分析和Pos2200吸收峰值统计可以看出，区内高IC值样品分布较少（IC值≥2），且Pos2200吸收峰值集中分布于2202～2210nm之间，说明区内绢云母化面状蚀变较为均匀。为此，将高家宅科地区绢云母类矿物进行Pos2200峰值和IC值进行离散数据的插值运算并绘制相应的等值线图（图5），对IC值和Pos2200吸收峰值可视化，凸显空间变化规律。

在IC值分布平面图上（图5a），绢云母类矿物IC值在高家宅科西南、涝坡西侧以及高家宅科西董家庄地区较高（IC值≥1.0），其高值点或高值分布区域与区内NNW—近SN向断裂呈现较好的相关性，同时在涝坡西侧绢英岩化蚀变带分布区域，出现了较为明显的IC值高值分布区域，其IC值最高为3.68和2.71，但断裂不发育，可能指示该地区可能有隐伏的断裂发育，或潜在的热液中心。

区内Pos2200吸收峰值整体偏高，其低值分布在高家宅科西南侧、涝坡西侧以及西董家庄北侧区域（Pos吸收峰值≤2205.5nm）（图5b），与高IC值分布区域相对应，其中涝坡西侧明显的低Pos2200吸收峰值分布区域与高IC值的分布区域完全对应，显示极好的热液或矿化中心存在的可能性，同时F3、F4、F5断裂交会部位亦出现了明显的低Pos2200吸收峰值，但IC值偏低（IC值小于1.0），是否为断裂交会部位样品强烈的风化蚀变对矿物IC值和Pos2200峰值产生影响，同时该地区与涝坡西侧可能存在的热液或矿化中心相近，该断裂复合部位对成矿或热液运移作用的影響还有待查明。

4.2勘查指示意义

区域上中生代强烈的火山和岩浆作用，以及青岛五莲断裂及其次级断裂的异常发育，为区内多金属含矿热液提供了丰富的来源和成矿通道。其中，以NNW向高岭断裂（F1）为主的控矿、储矿构造为区域内主要含矿构造，其断裂性质为左行张扭性，该断裂带及其次级断裂（F2为主）内分布有区内主要金铅锌矿化带，并伴有一定的银铜矿化。

本次短波红外光谱测试分析来看，高家宅科地区以绢云母族蚀变（伊利石+白云母）为主，其蚀变范围基本覆盖全区，区内F1、F2断裂附近显示明显的高IC值分布和低Pos2200吸收峰值分布，且已有的矿化事实，显示该区域可能更为靠近热液中心，可沿该断裂进行进一步的追索和深部工程探测（图5a，前景区A）。

在涝坡西侧绢英岩化蚀变带分布区域同样出现了异常的高IC值和极低的Pos2200吸收峰值分布区域，且F3、F4、F5断裂交会部位上也有着较高的IC值与较低的2200峰位特征，说明可能的流体通道使得热液运移至断裂交会部位和涝坡西侧绢英岩化蚀变带分布区域，该地区同样具一定的找矿前景（图5a，前景区B）。

5结论

（1）高家宅科地区短波红外光谱测量共识别出白云母伊利石、白云母、蒙脱石、高岭石、菱铁矿、绿泥石、铁白云石、绿帘石、多硅白云母伊利石等十余种蚀变矿化，其中绢云母族（白云母伊利石+白云母+多硅白云母伊利石）为区内主要蚀变矿物种类，表现为面积性的蚀变。

（2）区内绢云母族矿物IC值和Pos2200吸收峰值均对区内热液或矿化中心具指示意义，高IC值和低Pos2200吸收峰值分布区域均与区内NNW—近SN向断裂和绢英岩化蚀变带具良好的相关性，显示极好的热液或矿化中心存在的可能性。

（3）通过上述研究，结合已有成矿事实，认为区内以高岭断裂为主的NNW—近SN向断裂更靠近热液中心，有进一步开展工作的意义。同时，绢英岩化蚀变带中异常的高IC值和极低的Pos2200吸收峰值分布区域，同样具成矿的可能性。

参考文献：

［1］Clark R，King T，Klejwa M，et al.High spectral resolution reflectance spectroscopy of minerals［J］.Journal of Geophysical Research，1995（B8）：1265312680.

［2］NICK A，STEVE M，JEFF J.Mapping Vegetation，soils，and geology in semiarid shrublands using spectral matching and mixture modeling of SWIR AVIRIS imagery［J］.Remote Sensing of Environment，1999，68（1）：1225.

［3］叶荣华，孙向然，魏建祥，等.应用遥感、GPS技术进行采伐限额执行情况检查［J］.林业资源管理，2002（1）：6466.

［4］LAGACHERIE P，ARROUAYS D，BOURENNANE H，et al.Analysing the impact of soil spatial sampling on the performances of Digital Soil Mapping models and their evaluation：A numerical experiment on Quantile Random Forest using clay contents obtained from VisNIRSWIR hyperspectral imagery［J］.Geoderma，2020，375：114503.

［5］THOMPSON A，HAUFF P，ROBITAILLE A.Alteration mapping in exploration：application of shortwave infrared （SWIR） spectroscopy［J］.Society of Economic Geologists Newsletter，1999，39：1627.

［6］YANG K，BROWNE P，HUNTINGTON J，et al.Characterising the hydrothermal alteration of the BroadlandsOhaaki geothermal system，New Zealand，using shortwave infrared spectroscopy［J］.Journal of Volcanology and geothermal research，2001，106：5365.

［7］修连存，郑志忠，俞正奎，等.近红外光谱分析技术在蚀变矿物鉴定中的应用［J］.地质学报，2007，81（11）：15841590.

［8］田丰，冷成彪，张兴春，等.短波红外光谱技术在西藏尼木地区岗讲斑岩铜钼矿床中的应用［J］.地球科学，2019，44（6）：21432154.

［9］YANG K，LIAN C，HUNTINGTON J F，et al.Infrared spectral reflectance characterization of the hydrothermal alteration at the Tuwu CuAu deposit，Xinjing，China［J］.Mineral Deposita，2005，40：324336.

［10］杨志明，侯增谦，杨竹森，等.短波红外光谱技术在浅剥蚀斑岩铜矿勘查中的应用：以西藏念村矿区为例［J］.矿床地质，2012，31（4）：699717.

［11］李旋旋，張乐骏，高昌生，等.安徽庐枞盆地酸性蚀变岩帽地质地球化学特征研究［J］.岩石学报，2017，33（11）：35453558.

［12］陈华勇，张世涛，初高彬，等.鄂东南矿集区典型矽卡岩斑岩矿床蚀变矿物短波红外（SWIR）光谱研究与勘查应用［J］.岩石学报，2019，35（12）：36293643.

［13］任欢，郑有业，吴松，等.西藏德明顶铜钼矿床短波红外光谱特征及勘查指示意义［J］.地球科学，2020，45（3）：930944.

［14］王来明，李洪奎，田京祥，等.山东省胶南市七宝山银铅多金属矿地质特征及找矿前景［J］.山东国土资源，2002，18（6）：2225.

［15］彭永和，王申，李小陪，等.山東五莲七宝山多金属矿床勘查发现及启示［J］.山东国土资源，2018，34（10）：5761.

［16］于晓卫，刘汉栋，李秀章.五莲户部岭地球化学异常特征及找矿前景［J］.山东国土资源，2015，31（3）：1620.

［17］韩永强，王峰，刘同伟，等.山东宅科地区金矿地质特征及找矿标志［J］.世界有色金属，2021（9）：7476.

［18］于兆安，李彩霞，张立荣.山东五莲七宝山窑头隐爆角砾岩筒矿化特征及意义［J］.山东国土资源，2008，24（5）：2729.

［19］彭永和，彭艺媛，黄鹂，等.山东省五莲七宝山矿集区控矿构造特征及其意义［J］.山东国土资源，2020，36（6）：18.

［20］HERRMANN W，BLAKE M，DOYLE M，et al.Short wavelength infrared （SWIR） spectral analysis of hydrothermal alteration zones associated with base metal sulfide deposits at Rosebery and western Tharsis，Tasmania and HighwayReward Queensland［J］.Economic Geology，2001，96（5）：939955.

［21］CHANG Z，HEDENQUIST J，WHITE N，et al.Exploration tools for linked porphyry and epithermal deposits：Example from the Mankayan IntrusionCentered CuAu district，Luzon，Philippines［J］.Economic Geology，2011，106（8）：13651398.

［22］许超，陈华勇，WHITE N，等.福建紫金山矿田西南铜钼矿段蚀变矿化特征及SWIR勘查应用研究［J］.矿床地质，2017，36（5）：10131038.

Characteristics of ShortWave Infrared Spectrum and Significance of Exploration Instructions of Gold Polymetallic

Deposit in Gaojiazhaike Area in the Southern Margin of Jiaolai Basin

TANG Mingying 1，2，CHEN Jian2， ZOU Zhanchun2， SUN Lisha2， HE Zongwei2， LI Shuangfei2， ZHENG Chenglong2， DING Wenjie2

（1. Resources and Environmental Engineering College of Shandong University of Technology， Shandong Zibo 255000， China; 2. No.8 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources， Key Laboratory of Nonferrous Metal Ore Exploration and Resource Evaluation of Shandong Provincial Bureau of Geology and Mineral Resources， Shandong Rizhao 276826， China）

Abstract：In the southern margin of Jiaolai basin， a large number of gold， lead and zinc polymetallic deposits （spots） have been found. Except for typical hidden explosion breccia type Wulian-Qibaoshan gold and copper deposit， other deposits are developed along the fault，which are  mainly quartz vein type mineralization with hydrothermal deposit characteristics. Polymetallic gold， lead and zinc deposits have been found in Gaojiazhaike area， which are distributed in the NNW and SN fault dominated by Gaoling fault. However， due to the lack of understanding of metallogenic regularity and mineralization， the prospecting progress in this area is slow. Therefore， in this study， the alteration minerals are mainly composed of Illite， muscovite， chlorite， kaolinite， montmorillonite and siderite were identified in this area through shortwave infrared spectroscopy， and the alteration minerals mainly consisted of areal sericite （Illite+Muscovite）. The distribution area of high IC value and low Pos2200 absorption peak value of sericite minerals has a good correlation with the trend of NNW to near SN fault and sericite alteration belt. Combining with the existing metallogenic facts， it is considered that the NNW  and near SN fault dominated by Gaoling fault in the area is closer to hydrothermal center. At the same time， the distribution area of abnormal high IC value and very low Pos2200 absorption peak in the sericite alteration belt also has the possibility of mineralization.

Key words： Shortwave infrared spectrum; gold polymetallic deposit; significance of exploration instructions; southern margin of Jiaolai basin; Gaojiazhaike area