新疆镜儿泉伟晶岩型锂矿岩矿光谱特征分析

doi:10.13745/j.esf.sf.2023.5.19

地学前缘 ›› 2023, Vol. 30 ›› Issue (5): 205-215.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2023.5.19

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新疆镜儿泉伟晶岩型锂矿岩矿光谱特征分析

王珊珊²^,³^,⁴^,⁵(), 周可法¹^,⁵^,^*(), 白泳²^,³^,⁴^,⁵, 鲁雪晨²^,³^,⁴, 蒋果²^,³^,⁴^,⁵

1.中国科学院空间应用工程与技术中心, 北京 100094
2.中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室/干旱区生态安全与可持续发展重点实验室, 新疆乌鲁木齐 830011
3.中国科学院新疆矿产资源研究中心, 新疆乌鲁木齐 830011
4.中国科学院新疆生态与地理研究所新疆矿产资源与数字地质重点实验室, 新疆乌鲁木齐 830011
5.中国科学院大学, 北京 100076

收稿日期:2022-12-10 修回日期:2022-12-31 出版日期:2023-09-25 发布日期:2023-10-20
通讯作者: 周可法
作者简介:王珊珊(1982—),女,博士,副研究员,主要从事遥感信息提取和遥感地质方向的研究工作。E-mail: wangshanshan@ms.xjb.ac.cn
基金资助:
中国科学院重点领域部署项目(ZDRW-ZS-2020-4-2);中国科学院“西部青年学者”项目(2021-XBQNXZ-011);新疆维吾尔自治区自然科学基金杰出青年资助项目(2022D01E095);国家科学技术部第三次新疆综合科学考察项目(2022xjkk1306-2)

Spectral reflectance study of the Jing’erquan pegmatite lithium deposit, Xinjiang

WANG Shanshan²^,³^,⁴^,⁵(), ZHOU Kefa¹^,⁵^,^*(), BAI Yong²^,³^,⁴^,⁵, LU Xuechen²^,³^,⁴, JIANG Guo²^,³^,⁴^,⁵

1. Technology and Engineering Center for Space Utilization, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100094, China
2. State Key Laboratory of Desert and Oasis Ecology/Key Laboratory of Ecological Safety and Sustainable Development in Arid Lands, Xinjiang Institute of Ecology and Geography, Chinese Academy of Sciences, ürümqi 830011, China
3. Xinjiang Research Centre for Mineral Resources, Chinese Academy of Sciences, ürümqi 830011, China
4. Xinjiang Key Laboratory of Mineral Resources and Digital Geology, Xinjiang Institute of Ecology and Geography, Chinese Academy of Sciences, ürümqi 830011, China
5. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100076, China

Received:2022-12-10 Revised:2022-12-31 Online:2023-09-25 Published:2023-10-20
Contact: ZHOU Kefa

摘要/Abstract

摘要：

伟晶岩型锂矿分布广且资源量大,是我国当前主要工业应用类型。新疆镜儿泉锂矿是东天山造山带最大的伟晶岩矿床,具有巨大的稀有金属找矿潜力。本文以镜儿泉锂矿为例,利用便携式地物光谱仪采集光谱反射率数据,对典型岩石及矿物样品进行波谱测试与分析,揭示花岗岩、含矿伟晶岩、不含矿伟晶岩、锂辉石和锂云母等岩石矿物的光谱特征,分析典型手标本及其镜下显微特征,并对国内典型矿床岩矿光谱开展对比分析研究。结果表明:1 913 nm波谱可以作为含矿伟晶岩、不含矿伟晶岩、花岗岩和白云母、锂云母和锂辉石光谱特征的区分特征关键波段,是含矿和不含矿的一个光谱指示波段。通过对比分析新疆阿尔金地区、西昆仑大红柳滩地区和四川甲基卡地区的伟晶岩型锂矿光谱特征,其光谱特征大致相同,吸收位置有1~4 nm的差异。本研究为今后开展伟晶岩型锂矿的遥感调查评价奠定了理论基础。

关键词: 伟晶岩型锂矿, 光谱分析, 光谱吸收参数, 锂辉石, 镜儿泉锂矿

Abstract:

The widely distributed pegmatite lithium deposits are the main source of lithium for industrial applications in China. The Jing’erquan lithium deposit, Xinjiang, is the largest pegmatite lithium deposit in the eastern Tianshan orogenic belt of Central Asia with great rare-metal resource potential. In this study, spectral reflectance extending from 400 to 2500 nm are obtained for rock and mineral specimens from the Jing’erquan lithium deposit, using ASD portable field spectrometer. The spectral reflectance characteristics of granite, mineral-bearing pegmatites, simple pegmatites, muscovite, spodumene, lematolite, etc., are analyzed. The study show that the 1913 nm spectral band can be used as a key band to identify lithium-bearing pegmatites. Based on the spectral characteristics of rocks and minerals, lithium deposits are compared between Jing’erquan, eastern Tianshan, and western Altun and Dahongliutan, western Kunlun, Xinjiang, and Jiajika, Sichuan, which show that the characteristic absorption wavelengths for lithium-bearing pegmatites in the four deposits differ by 1-4 nm. This study provides a theoretical basis for remote sensing mapping and geological prospecting of pegmatite lithium deposits in general.

Key words: pegmatite lithium deposits, spectral analysis, spectral absorption parameters, spodumene, Jing’erquan lithium deposit

中图分类号:

P618.71
P627

王珊珊, 周可法, 白泳, 鲁雪晨, 蒋果. 新疆镜儿泉伟晶岩型锂矿岩矿光谱特征分析[J]. 地学前缘, 2023, 30(5): 205-215.

WANG Shanshan, ZHOU Kefa, BAI Yong, LU Xuechen, JIANG Guo. Spectral reflectance study of the Jing’erquan pegmatite lithium deposit, Xinjiang[J]. Earth Science Frontiers, 2023, 30(5): 205-215.

图/表 6

图1 研究区示意图(据文献[16]修改) a—新疆;b—东天山地区;c—镜儿泉矿区地质图。 Q 4 a l—全新统冲积层; Q 4 p l—全新统洪积层; Q 4 a l - p l—全新统冲积层; Q 4 e o l—全新统风成堆积层; Q 4 h—全新统化学沉积层; Q 4 c h—全新统化学堆积层; Q 4 p l - c h—全新统洪积层; Q 3 - 4 a p l—上更新统—全新统冲洪积层; Q 3 - 4 p l—上更新统—全新统洪积层; Q 3 a l—上更新统冲积层; Q 3 p l—上更新统洪积层; Q 3 a p l—上更新统冲洪积层; Q 3 a l + p l—上更新统冲积洪积层; Q 2 p l—中更新统洪积层; Q 2 a l + p l—中更新统冲积洪积层; Q 2 a p l—中更新统冲洪积层; Q 1 l—下更新统洪积砾岩层; Q 1 h—下更新统灰色砾岩组;N2k—库车组;N2p—第三系上新统葡萄沟组;N1t—中新统桃树园组;E1-2sh—古新—始新统鄯善群;J3h—上侏罗统红山组;J2s—中生界侏罗系中统三间房组;J1-2mg—下—中侏罗统煤窑沟群;P2db—古生界二叠系上统大热泉子组第二亚组;P2da—古生界二叠系上统大热泉子组第一亚组;P1a—下二叠统阿其克布拉克组;P1k—下二叠统库莱组;C3—上石炭统;C2-3—中上石炭统;C2jb—石炭系中统居里得能组第二亚组;C2ja—石炭系中统居里得能组第一亚组;C1yc—下石炭统雅满苏组第三亚组;C1yb—石炭系下统雅满苏组第二亚组;C1ya—下石炭统雅满苏组第一亚组;D2df—中泥盆统大南湖组第六亚组;D2de—中泥盆统大南湖组第五亚组;D2dd—中泥盆统大南湖组第四亚组;D2dc—中泥盆统大南湖组第三亚组;D2db—中泥盆统大南湖组第二亚组;D2da—中泥盆统大南湖组第一亚组;Ptzh—元古宇中天山群。 γ 4 1—斜长花岗岩; γ 4 2 b—黑云母花岗岩; γ 4 2 c—白云母花岗岩; γ 4 2 d—钾长石; γ 4 3—钾长石;γ δ 4 2 b—花岗闪长岩; δ 4 2 a—闪长岩;δ ο 4 2 a—石英闪长岩;η γ 4 2 c—二长花岗岩;ξ γ 4 2 b—钾长花岗岩; ν 4 2 a—辉长岩;λ π 4 1—石英斑岩;x γ 4 2 c—碱性花岗岩;α μ 4 2—英安玢岩;β μ 4 1—辉绿玢岩。

Fig.1 Sketch maps of Xinjiang (a), eastern Tianshan (b) and the Jing’erquan orefield (c). Modified after [16].

图2 光谱测定照片 a—FieldSpec-4便携式地物光谱仪;b—太阳光光谱测定;c—钨光灯光谱测定;d—内置光源光谱测定。

Fig.2 Experimental setup for spectral measurements

表1 镜儿泉主要岩石及矿物波谱特征

Table 1 Spectral characteristics of major rocks and minerals from Jing’erquan

名称	岩石手标本照片	波谱图	波谱特征
锂辉石			总体反射率在1 400~1 800nm光谱区间保持较高趋势,在1 412、1 912和2 211 nm处存在明显的吸收特征,在2 363和2 445 nm处吸收特征不明显
锂云母			在1 450~2 050 nm区间保持较高的反射率,同时在2 195、2 342和2 437 nm处有明显的吸收特征,且在2 200 nm左右的吸收深度较大
长石			反射率较高且整体较为平缓,在1 850、2 100和2 200 nm附近存在吸收特征但不明显
白云母			在1 411、2 198 nm处存在明显的吸收特征,在2 100 nm处存在次级吸收特征,同时在2 346、2 443 nm处吸收特征不明显
含矿伟晶岩			总体反射率在0.6以下,分别在1 414、1 911、2 121、2 376和2 445 nm处有吸收特征
不含矿伟晶岩			反射率较高,在1 412、2 202 nm处存在明显的吸收特征,在1 916、2 345和2 435 nm附近存在次级吸收特征
白云母花岗岩			有着较高的反射率,在1 412、1 916和2 202 nm处有着明显的吸收特征,在2 343、2 439 nm处存在次级吸收特征
二云母花岗岩			反射率低于0.7,在1 413、2 205 nm处有明显的吸收特征,在1 914 nm处吸收较浅,在2 250、2 345 nm处存在弱吸收特征
黑云母花岗岩			总体反射率低于0.5,在1 413、2 204 nm处存在明显的吸收特征,在1 911 nm处的吸收谷有明显的不对称性,同时在2 347、2 445 nm处存在弱吸收特征

图3 典型岩矿手标本及显微镜下照片 a—花岗质伟晶岩手标本照片;b—花岗质伟晶岩显微镜下照片;c—锂云母手标本照片;d—锂云母显微镜下照片;e—含矿伟晶岩手标本照片;f—含矿伟晶岩显微镜下照片;g—文象花岗质伟晶岩手标本照片;h—文象花岗质伟晶岩显微镜下照片。 Qtz—石英;Pl—斜长石;Ms—白云母;LiMs—锂云母;Bt—黑云母;Spd—锂辉石。

Fig.3 Typical rock specimens and their microscopic characteristics

图4 波谱特征分析图 a、b—光谱原数据;c、d—去包络线光谱数据。

Fig.4 Representative spectral analysis results

表2 岩矿的特征谱段吸收参数

Table 2 Absorption-band parameters for characteristic absorption bands for rocks and minerals

岩矿类型	吸收波长/nm	吸收深度	半高宽/nm	吸收面积
白云母	1 411	34.962 6	38.352 5	1 340.9
	1 912	9.232 4	88.376 2	815.926
	2 198	39.769	72.949 8	2 901.14
	2 346	12.453 9	57.138 4	711.598
	2 443	7.558 5	54.785 2	411.829
白云母花岗岩	1 412	21.216 3	36.771 5	780.157
	1 916	10.665	100.676	1 048.51
	2 202	27.417 2	61.748 1	1 692.96
	2 343	8.852 2	48.362 8	428.119
	2 439	5.662	55.446 7	313.941
二云母花岗岩	1 413	11.471 4	43.681 4	501.085
	1 914	15.613 1	102.598	1 601.87
	2 205	17.294 2	61.738 6	1 067.72
	2 342	5.789 04	43.972 4	254.558
	2 448	3.113 4	55.134 8	171.658
黑云母花岗岩	1 413	13.358 7	37.137 9	496.116
	1 911	10.888 5	91.997 2	1 001.71
	2 204	22.129 8	62.230 4	1 377.15
	2 347	7.708 86	55.904 3	430.958
	2 445	4.698 6	49.986 1	234.878
含矿伟晶岩	1 414	16.876 8	75.081 2	1 267.13
	1 911	43.902 1	114.344	5 019.95
	2 211	18.883 7	63.697 1	1 202.84
	2 376	5.833 76	96.618 1	563.647
不含矿伟晶岩	1 412	33.332 4	38.687 7	1 289.56
	1 916	9.331 3	95.072 6	887.158
	2 202	39.944 9	77.714 1	3 104.28
	2 344	15.281 7	57.992 1	886.218
	2 441	6.973 2	53.326 8	371.863
锂辉石	1 412	18.367 3	114.633	2 105.49
	1 912	25.715 7	105.898	2 723.23
	2 211	18.946 9	73.378	1 390.28
	2 363	7.664 1	55.131 2	422.526
锂云母	1 409	50.439 6	37.915 2	1 912.43
	1 913	8.546	82.147	702.029
	2 195	53.722	69.799 5	3 749.77
	2 342	19.295 4	57.287 9	1 105.39
	2 437	12.000 1	53.476 8	641.728

参考文献 25

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