利用石膏光谱特征定位斑岩矿床多热液中心的方法

本发明属于矿产勘查，具体涉及一种利用石膏光谱特征定位斑岩矿床多热液中心的方法。

背景技术：

1、斑岩矿床是世界上最重要的铜、钼和金来源，它们占世界铜产量的75％左右，占世界钼产量的95％以上。该类型矿床主要呈浸染状和细网脉状产于斑岩体顶部热液中心附近，锁定热液中心就可以快速锁定矿体的范围和位置。一般的斑岩成矿系统仅发育一个热液中心，随着研究的深入，发现斑岩成矿系统也可以存在多个热液中心。对于单个热液中心，由于从热液中心到外围由于温度的不同，形成的蚀变矿物如绿泥石、绿帘石的光谱特征及主微量元素含量在空间上随温度的变化而变化，因此可以通过这些矿物的光谱和主微量元素含量的变化示踪热液中心的大概位置。对于多热液中心的矿床，不同热液中心之间存在热液的叠加，导致蚀变矿物在识别多热液中心方面存在困难，亟需挖掘一种全新的、高效的斑岩矿床多热液中心判别及定位的矿产勘查方法，快速实现斑岩矿床找矿突破。

2、目前已有的热液中心判别方法主要通过地质、矿物学及光谱学等方法。地质方法主要有地质填图查明蚀变分带及矿物共生组合关系以确定热液中心的位置；矿物学方法利用蚀变矿物的矿物地球化学在空间的变化确定热液中心；也可以利用云母族、高岭石族以及其他一些黏土矿物在空间上随着温度变化导致的短波红外光谱如波长和吸收峰特征的变化来识别热液中心的位置。

3、地质方法如地质填图法耗时长，需要大量的人力物力，成本昂贵，需要技术人员有较高的专业知识，很难定量确定热液中心的位置；而矿物学和光谱学方面的方法主要是利用蚀变矿物在空间上随着温度的变化而导致矿物化学和光谱特征方面如波长和吸收峰等变化，这种方法在单热液中心的矿床具有一定的应用前景，但是在多热中心矿床由于不同热液中心存在热液叠加，导致蚀变矿物矿物化学和光谱特征在空间上失去规律性，无法准确的反映热液中心的空间位置，因此在多热液中心判定方面，目前缺乏可靠的方法。

4、钻探方法是目前确定多热液中心的一种可靠的方法。但是钻探方法费用十分昂贵，对技术人员要求极高，这也给斑岩矿床多热液中心的判别定位带来了挑战，很少有人会使用钻探方法来确定多热液中心的位置。

技术实现思路

1、石膏是斑岩矿床中分布最为广泛的一种矿物，其代表斑岩成矿系统具有高硫-高氧逸度的特征，在岩浆转换为热液过程中，在热液中心位置会形成大量的石膏，而远离热液中心的位置，石膏的含量会逐渐减少，因此这为利用石膏在空间的变化来识别多热液中心提供可能。研究发现在石膏含量较多的位置，短波红外光谱中石膏的吸收深度越强，因此，这为利用石膏的短波红外光谱在空间上的变化为判断热液中心提供了可能，通过建立石膏短波红外吸收深度和热液中心距离的定量化数学模型，可以快速、定量化判别并定位斑岩成矿热液中心。

2、本发明目的在于提供一种斑岩矿床多热液中心的识别方法，以斑岩矿床中石膏为研究对象，利用便携式短波红外光谱仪分析样品中各种矿物的吸收峰波长和吸收深度等参数，提取与热液中心距离相关的波谱参数特征，建立热液中心数学模型并结合新区特征运用穷举法等参数优化方法建立新区热液中心定位模型及数量模型，确定新区热液中心的位置和方向，克服了地质及地球化学方法的复杂性问题及物探和钻探的多解性和低效性问题。

3、为达到上述目的，采用技术方案如下：

4、一种利用石膏光谱特征定位斑岩矿床多热液中心的方法，包括以下步骤：

5、(1)样品采集；

6、采集斑岩矿床中有代表性的石膏样品；

7、(2)样品预处理及样品测试；

8、将采集的样品清洁后干燥，在每个样品上选定3个新鲜面，运用短波红外光谱分析仪进行测试；

9、(3)数据解译及参数计算；

10、对测试数据进行分析处理，获得合理的矿物吸收峰波长和吸收深度x；

11、(4)模型建立；

12、将吸收深度x代入对数模型d＝aln(x)+b和指数模型d＝a(x)^b+c中；

13、(5)给定参数范围；

14、在对数模型d＝aln(x)+b中设定参数a∈[-10,10]，步长为0.5；b∈[-1000,1000]，步长为50；

15、在指数模型d＝a(x)^b+c中设定参数a∈[-1000,1000]，步长为50；b∈[-1000,1000]，步长为50；c∈[-1000,1000]，步长为50；

16、(6)模型参数调优；

17、利用穷举法对两个模型进行参数优化；即通过不断循环迭代，以r值≤40为限定条件，确定两个模型的优化参数a，b，c；

18、其中，r为优化缓冲半径：其阈值<40m；

19、n为样品个数；i为第i号采样点；di为n个样品确定的热液中心位置与第i号采样点位的直线距离，单位为m；ri为i号采样点参数模型确定的热液中心与i号采样点的直线距离，单位为m；e为di与ri的差值的绝对值，单位为m；

20、(7)热液中心定位及圈定；

21、如果返回的参数a和b存在两个及以上，则判定为单热液中心；如果返回的参数a和b仅有一个，则判定为双热液中心；双热液中心的情况下r值最小值的交点作为热液中心1，r值次小值的交点作为热液中心2；

22、通过以上参数，分别获得两个模型的双热液中心和单热液中心各自的最优r值，以r值最小对应的模型作为最优模型，将所有采样点的数据带入最优模型，计算每个采样点的d值，并以对应采样点为圆心，以d值为半径绘制圆环，将所有圆环相交点判定为热液中心坐标(x,y)，r值作为热液中心的缓冲区进行圈定。

23、按上述方案，步骤1中样品数量不低于5件；样品信息包括gps坐标数据、野外照片、岩性、蚀变和矿化特征。

24、按上述方案，步骤2中清洁过程包括用刷子清洗样品上的灰尘、泥土等污染物；干燥过程包括阳光下暴晒12小时后将样品翻动继续暴晒12小时。

25、按上述方案，步骤3包括将测试数据导入tsg8软件，对每条测试数据进行光谱比对，设定参与解译矿物的最低含量，根据蚀变矿物种类建立矿物掩膜，并将蚀变矿物的吸收峰波长及吸收深度，利用数学函数增强光谱特征参数，获得合理的矿物吸收峰波长和吸收深度x。

26、按上述方案，步骤4所述模型建立包括以下步骤：

27、采集已知热液中心的斑岩矿床中有代表性的石膏样品；

28、将采集的样品清洁后干燥，选定新鲜面运用短波红外光谱分析仪进行测试；

29、对测试数据进行分析获得合理的矿物吸收峰波长和吸收深度x；计算采样点位与热液中心坐标的距离d，单位为m；

30、将吸收深度x的对数值lnx、距离d代入线性模型y＝ax+b，得到对数模型d＝aln(x)+b；将吸收深度x的对数值lnx、距离d的对数值lnd代入线性模型y＝ax+b，得到指数模型d＝a(x)^b+c。

31、按上述方案，步骤6中若训练后r值仍大于40m，则需要根据迭代返回的参数a，b，重新给定参数a，b的范围并缩小步长，直到返回的r值≤40m为止。

32、相对于现有技术，本发明有益效果如下：

33、本发明提出了一种利用石膏判断斑岩矿床多成矿热液中心的新方法，通过该方法对斑岩中发育的石膏进行短波红外光谱分析，结合tsg8软件建立掩膜，获得吸收深度等参数，并建立成矿热液中心与石膏短波红外光谱参数的数学模型，结合不同矿种参数多变的特点，对数学模型运用穷举法进行参数优化，最终实现精确确定成矿热液中心方位、个数及可能的缓冲区，更好的探索斑岩成矿系统找矿突破，是一种经济、高效的矿产勘查新方法。

34、本发明建立成矿热液中心与石膏短波红外光谱吸收深度的数学模型，并运用穷举法进行模型优化，建立斑岩成矿系统中石膏与成矿热液中心的定量化模型。其数学模型包括d＝a(x)^b、d＝a(x)^b+c、d＝aln(x)+b，并运用参数优化算法以r≤40m为阈值实现热液中心的精准定位，运用r最优解个数判断单热液中心和双热液中心，为斑岩矿床前期勘查提供关键信息，在斑岩矿床矿产勘查具有较强的指导价值。

35、本发明利用石膏确定斑岩矿床中多热液中心位置的方法和流程，解决了传统蚀变矿物无法判断多热液中心的国际难题；确定热液矿化中心的是取得找矿突破的关键，相比传统勘查方法节省资金80％以上，节约时间70％以上。