巴尔喀什北部斑岩型铜钼矿遥感成矿预测

王文博+牛宝如+王辉

摘 要：通过分析巴尔喀什湖地区地质矿产资料，结合遥感解译，总结出区内主要优势矿种-斑岩型铜钼矿的成矿地质类型及主要矿化蚀变类型、成矿规律、成矿条件及其遥感特征，对指示斑岩型铜钼矿的指标之一铁染和羟基异常进行了矿化信息提取，解剖了已知大型矿床-科翁腊德铜矿，运用类比推理法，从已知到未知，圈定了3处斑岩型铜钼矿成矿预测区。

关键词：斑岩型铜矿；遥感；成矿预测

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.073

中亚地区产出许多世界级特大型矿床，如穆龙套、库木托尔、科翁腊德、卡利马克尔、热兹甘兹甘等。矿种涵盖有色金属、贵金属、油气资源等。中亚地区赋存的储量巨大的矿产资源与我国目前急缺的矿产资源具有明显的互补性，如金、铜、铀、铅锌等。

巴尔喀什成矿亚区指哈萨克斯坦巴尔喀什湖以北、东北和西北滨巴尔喀什地区，北部为乌斯品成矿带，西部和东部分别与楚-伊犁和成吉思-塔尔巴哈台成矿带相邻，为一近东西向的菱形地带，也是一个具格状的构造单元。斑岩铜矿是该区也是哈萨克萨克斯坦地区最重要的铜矿类型，区内科翁腊德铜矿是前苏联最大的斑岩铜矿床，世界十大斑岩型铜矿床之一。

1 技术路线

通过分析巴尔喀什湖地区地质矿产资料，结合遥感解译，总结区内主要优势矿种的成矿地质类型及主要矿化蚀变类型、成矿规律、成矿条件及其遥感特征，开展矿化蚀变信息提取，解剖已知大型矿床，运用类比推理法，从已知到未知，圈定成矿预测区。

2 巴尔喀什地区斑岩型矿床区域控矿要素

斑岩型矿床是指在时间上、空间上、成因上均与斑状结构的中酸性浅成或超浅成的小侵入体（花岗闪长斑岩、石英二长斑岩、石英斑岩、花岗斑岩等）有关，并具有钾、氢蚀变矿物晕和铜、钼、银、铅等地球化学晕的岩浆期后中-高温热液形成的细脉浸染型硫化物铜（钼）矿床。可见，斑岩体是形成斑岩型矿床的必要条件。

巴尔喀什地区的斑岩铜矿位于巴尔喀什-阿拉湖褶皱带，主要由石炭纪-二叠纪火山-侵入杂岩组成，基底为隐伏的前寒武纪地块，外侧为泥盆纪造山期火山岩带。石炭纪-二叠纪火山岩的分布受SN向、EW向基底斷裂构造控制，火山盆地的基底断块构造发育。火山岩带内北西向、北东向断裂发育。该区的斑岩铜矿化主要分布在石炭纪-二叠纪火山-深成岩外缘与泥盆纪火山-深成岩带的接触带及石炭纪-二叠纪火山-深成岩带的内侧，以后者最为重要。已知的大部分铜矿均集中在这个带内（如科翁腊德、博尔雷、阿克斗卡、科克赛等矿床）。

与斑岩铜矿成矿有关的是一些规模不大的岩株（科翁腊德、阿克托盖）、岩墙（科克赛）和岩枝，少数为一些形态不规则的岩体（博尔雷）或是岩墙（卡斯卡尔卡兹甘、肯克杜克等）。这些岩株的面积变化较大，由1～10km2。等轴状或卵圆形岩株对成矿最有利。这些斑岩体又往往是环形构造的中心（科翁腊德、卡拉科伊塔斯、努尔拜等）。在剖面上斑岩体具筒状（阿克托盖、科翁腊德）、滴状或蘑菇状（博尔雷），由于岩体形成在相当宽的深度范围，即由近地表到深成，因此其内部构造亦各种各样，斑岩相与显晶质花岗岩类岩石呈渐变过渡（阿尔马雷、奥泽尔诺耶等矿床）。

巴尔喀什地区与斑岩铜矿有关的侵入体为闪长岩-花岗闪长岩-花岗岩-斜长花岗岩建造，具有复杂多相多期次侵入特点，如科翁腊德矿床的岩体就有三次侵入，第一期为辉长闪长岩，第二期为石英闪长岩、花岗闪长岩、英云闪长岩，第三期为斑岩相的花岗闪长岩、斜长花岗岩、花岗斑岩，矿化主要与第三期斑岩相岩石有关。

断裂构造对斑岩型矿床的形成起着巨大作用。斑岩型铜矿化赋存于北西向断裂带内，科翁腊德-博尔雷带北东向区域性断裂带对控矿区起着不小的作用。北西向和北东向断裂的交叉地段对斑岩型铜矿化的富集最为有利，巴尔喀什地区最大的矿床就出在这一位置。断裂交汇部位可能是岩浆、深部流体和热液长期渗入的地方，从而导致铜、钼和其它元素的富集。

除断裂构造外，环形构造对斑岩型矿床的分布和富集也起着控制作用。在北西向和北东向区域性断裂交叉处所产生的火山构造表现比较清楚，放射状和环状断裂、裂隙、角砾岩化带乃是这些构造最重要的单元。不同成分和时代的矿石建造的出现，均与他们的形成有关。环形和弧形断裂以及环形构造的边缘带与区域性断裂系的交叉点，对斑岩型铜矿的富集均起着重大作用。

3 巴尔喀什地区遥感信息提取

在遥感图像上，斑岩体主要呈环形色调或结构特征分布的影像特征，其形态有圆形、椭圆形、半圆形、弧形及不规则多边形等，其色调略深或略浅于背景色调。目前，我国所发现的斑岩型铜矿区在遥感图像上均有较好的环形影像及组合，只是环形影像组合特征不同，赋矿位置及含矿构造的表现形式各异而已，就拿与斑岩铜矿有关的火成环块来说，其表现形式有几下几种：

（1）以反映岩基和隐伏小岩体为主的多层环形影像组合：斑岩铜矿多产于多层状构造环块的层环界面上或中心。

（2）以反映火山口及隐爆角砾岩筒为主的多层状环形影像组合：斑岩铜矿多产在环带中或环形构造边部。在遥感图像上，如果显示矿床位于寄生式环块影像的边部，且大环套小环，则大环多显示下部存在较大规模的中、酸性侵入岩基，而小环为上覆围岩中的岩株群、火山口和蚀变岩晕圈的表现。

（3）反映岩体、火山机构和蚀变信息的环形影像组合：多出现在火山岩发育地区，直径较小，矿床常赋存在蚀变信息环带内。这种蚀变信息环带常呈半环带状围绕岩体分布或位于火山机构旁，并受线形构造控制。这种环形影像组合形式是大型矿床赋存的重要标志。

3.1 蚀变岩光谱特征

近矿围岩蚀变主要是不同类型的热液与周围岩石相互作用的产物，是成矿物质逐步富集成矿过程中留下的印迹。热液来源主要有：岩浆作用有关的热液、变质作用有关的热液以及地下水环流热液等。热液流体在运移过程中由于其温度、物理化学条件以及围岩组分差异，形成不同的蚀变矿物，按照围岩组分可以分为三类：中酸性岩的蚀变（云英岩化、绢云母化、钠长石化、钾长石化）、基性超基性岩的蚀变（蛇纹石化、绿泥石化、青盘岩化、碳酸盐化）、灰岩及其它碳酸盐类的蚀变（矽卡岩化、硅化、重晶石化、白云岩化）。并且不同类型的围岩蚀变指示矿床存在的意义不同，这是由于各种蚀变和矿石同样是成矿作用的产物，从而在时间空间上和有关的蚀变存在密切的联系，并且不同类型的蚀变及其组合专属一定的矿床（矿种或矿床类型）。endprint

从Hunt G.R（1978）和他领导的实验室的研究成果以及阎积惠等（1995）依据矿物反射波谱特征吸收谱带特点的定性分类研究中可知：主要造岩矿物在可见光-近红外光谱（O.35～2.5μm）并不产生具有鉴定意义的反射谱带，其光谱特征主要由岩石中为数不多的次要矿物决定：

一是含铁（Fe2+、Fe3+）基团产生，含铁矿物主要有角闪石、赤铁矿、褐铁矿、针铁矿、磁铁矿、黄钾铁矾等，他们在TMl-TM4波段有强的吸收带，若岩石中含多量的Fe3+，而含Fe2+很少，这类岩石的主要吸收谱带位于TM4和TMl波段，反射波长相当于TM3波段的电磁波。若含大量的Fe2+、含Fe3+很少，则主要吸收谱带位于TM1波段，对于波长相当于TM2波段的电磁波有某种程度的反射。

二是含羟基（OH-）、水（H20）或碳酸根（CO32-）基团产生，羟基的吸收谱带主要在2.2μm和2.3μm处，由于OH-在2.2～2.31μm附近存在强吸收谷（称为羟基谱带），使得TM7产生低值，TM5产生高值，含羟基矿物大多为次级蚀变矿物，如高岭土、叶腊石、云母类矿物、绿泥石、绿帘石等，水在1.4μm和1.9μm处有特征吸收带。含碳酸根矿物主要有五个特征吸收谱带（1.9～2.55μm），较强的两个在2.35μm和2.55μm波长处（称为碳酸根谱带），相对较弱的在1.9μm、2.0μm、2.16μm三处。常见矿物包括方解石、白云石、石膏、菱镁矿等。

因此铁染异常和羟基异常是指示斑岩型铜钼矿的指标之一。

3.2 铁染异常

铁染异常主要分布的地层为晚泥盆世-早石炭世砂岩-粉砂岩（有时带有酸性凝灰岩夹层）沉积建造、早石炭世-中晚石炭世安山岩-英安岩-流纹岩火山建造、晚石炭世-晚二叠世酸性-次碱性火山建造。侵入岩体普遍富含铁离子，铁染异常多呈片状分布在侵入岩体中。另外，铁染异常的分布还受构造控制，呈条带状展布，大致呈北西向，与区域构造线方向一致（见图1）。

区内已知的十个斑岩型铜矿床都分布在侵入岩岩体或者岩体与围岩的接触带上。石炭纪花岗闪长岩-花岗岩中分布3处、二叠纪花岗闪长岩-花岗岩中分布6处，共有6个矿床对应有铁染异常（见图3）。

3.3 羟基异常

羟基异常主要分布地层为晚泥盆世-早石炭世砂。

巖-粉砂岩（含酸性凝灰岩夹层）、早石炭世-中晚石炭世安山岩-英安岩-流纹岩、晚石炭世-晚二叠世酸性-次碱性火山岩。侵入岩花岗岩-花岗闪长岩体周边羟基异常发育。羟基异常呈片状、条带状在石炭系地层及侵入岩体周边广泛分布。另外，羟基异常的分布还受构造控制，呈北西向展布，大致与区域构造线走向一致，主要分布于石炭系地层及侵入岩体周边（图2）。

区内已知的十个斑岩型铜矿床都分布在侵入岩岩体或者岩体与围岩的接触带上。其中4处矿床对应有羟基异常（图3）。

区内已知的十个斑岩型铜矿床都分布在侵入岩岩体或者岩体与围岩的接触带上。其中4处矿床对应有羟基异常（图3）。

4 科翁腊德斑岩型铜钼矿遥感地质特征

大型特大型矿床不仅具有重要的经济价值，其成矿作用更具典型性和代表性，对于成矿作用的研究，总结成矿特征和成矿规律，指导找矿具有重要意义。

科翁腊德斑岩型铜钼矿位于杰兹卡兹干州近巴尔喀什湖地区、巴尔喀什市北15km处。

矿区出露粉砂岩-泥岩建造夹法门期酸性凝灰岩，其上不整合覆盖安山玄武岩及安山英安岩。广泛发育侵人岩，主要是具稀有金属矿化（钨、钼等）的淡色花岗岩、侵入杂岩体的花岗岩类。主要含矿的岩相为石英闪长岩、花岗闪长岩、斜长花岗岩、英云闪长岩及花岗岩，具斑状结构。该组合的花岗闪长岩类的特点是Al203增加、组成中Na大于K。科翁腊德斑岩型铜钼矿为露天采坑，在ETM遥感影像图上特征明显（图4）。控制科翁腊德斑岩铜矿床形成的构造在总体上是一套沉积-火山机构。断裂将矿床分割成一系列构造块体，主要分为两组：一组是环状的、放射状的断裂构造，属于火山喷发时期形成的；另一组是线型的，属于斑岩侵入时期形成的，控制岩体的分布和斑岩型铜矿化。科翁腊德铜矿床主要受环状构造的控制（见图4）。北西和北东走向的断裂控制了岩墙的分布和侵入体的边界。

5 成矿有利地段预测

通过以上分析，巴尔喀什斑岩型铜钼矿的分布具有以下特点：在石炭纪-二叠纪火山-深成岩带内，含矿侵入体为闪长岩-花岗闪长岩-花岗岩-斜长花岗岩建造；斑岩型铜钼矿化赋存于北西向断裂带内，北西向和北东向断裂的交叉地段对斑岩型铜钼矿化的富集最为有利；环形构造对成矿有很好的指示作用。结合矿化异常信息中铁染异常和羟基异常等要素分析，圈定了3个成矿预测区（见图5），3个预测区与科翁腊德斑岩型铜钼矿遥感地质特征对比见表1。

6 结束语

通过分析巴尔喀什湖地区地质矿产资料，结合遥感解译，总结出了区内主要优势矿种-斑岩型铜钼矿的成矿地质类型及主要矿化蚀变类型、成矿规律、成矿条件及其遥感特征，并对铁染和羟基异常进行了矿化信息提取，圈定了3处斑岩型铜钼矿成矿预测区，为境外矿产勘查和矿业开发提供了依据。

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基金项目：本文由中国地质调查局项目（DD20160117）、国家重点基础研究发展计划“973”项目（2015CB453000）及陕西省第三批地勘基金项目（61201203093）联合自助

作者简介：王文博（1983-），男，陕西宝鸡人，硕士，工程师。endprint