遙感技術(shù)在找礦中的應(yīng)用

楊成華

摘要:遙感技術(shù)是當(dāng)今高新技術(shù)之一,被廣泛應(yīng)用在許多領(lǐng)域。我國(guó)地學(xué)界早在上個(gè)世紀(jì)70年代就將遙感技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)找礦,并取得了豐碩的成果。近幾年,某省遙感中心在“礦化蝕變?nèi)跣畔⑻崛　?、“隱伏巖體預(yù)測(cè)”和“隱伏內(nèi)生金屬礦成礦預(yù)測(cè)”等方面做了大量工作。本文就遙感技術(shù)找礦方法做進(jìn)一步探討。

關(guān)鍵詞:地質(zhì)找礦;遙感技術(shù);應(yīng)用

1 遙感技術(shù)找礦方法簡(jiǎn)介

遙感信息反映的是地表自然景觀(guān)的電磁波信息。地表自然景觀(guān)的形成是整個(gè)地球系統(tǒng)內(nèi)外力綜合作用的結(jié)果。地表自然景觀(guān)的遙感信息含有非常豐富的信息:地表和近地表物質(zhì)空間信息;地形、地貌和構(gòu)造等物質(zhì)形態(tài)信息;巖石、土壤、水和植被等物質(zhì)成分信息。利用遙感技術(shù)找礦就是通過(guò)對(duì)這些信息的分析和提取來(lái)達(dá)到目的。遙感技術(shù)具有宏觀(guān)性強(qiáng)、直觀(guān)性強(qiáng)、概括性強(qiáng)、綜合性強(qiáng)和信息量大的特點(diǎn),因此,其找礦原理和方法是多樣的,可以概括為以下兩種:

一是以蝕變礦物的特征波譜信息為依據(jù),提取礦化蝕變信息進(jìn)而達(dá)到找礦目的。該方法主要應(yīng)用于巖石出露較好的區(qū)域。

二是以成礦作用和控礦條件為依據(jù),充分利用遙感技術(shù)特點(diǎn),找出成礦有利部位,進(jìn)而達(dá)到找礦目的。該方法主要應(yīng)用于覆蓋區(qū)域,特別是適用于尋找隱伏礦(盲礦)和深部礦。線(xiàn)環(huán)形構(gòu)造的解譯、識(shí)別,去偽存真是該方法的技術(shù)關(guān)鍵。

2 遙感技術(shù)找隱伏和深部礦的理論依據(jù)

由于隱伏礦床的礦化蝕變信息多埋藏于地下,傳統(tǒng)的找礦方法在地表很難直接發(fā)現(xiàn),利用環(huán)形構(gòu)造或環(huán)形構(gòu)造組合可以有效識(shí)別和確認(rèn)隱伏礦(盲礦)的存在。利用遙感技術(shù)尋找隱伏礦主要是基于地球動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)的運(yùn)動(dòng)原理,對(duì)其在成礦過(guò)程中產(chǎn)生的各種地質(zhì)現(xiàn)象在地表的反映(環(huán)形構(gòu)造或環(huán)形構(gòu)造組合)進(jìn)行識(shí)別,間接了解深部是否有隱伏礦(盲礦)存在。地球是一個(gè)時(shí)刻運(yùn)動(dòng)著的球體,地球內(nèi)部也同樣時(shí)刻處在熱物質(zhì)上升,冷物質(zhì)下降的對(duì)流循環(huán)運(yùn)動(dòng)當(dāng)中。在地球內(nèi)部不斷的對(duì)流循環(huán)過(guò)程中,在地殼的局部地段應(yīng)力逐漸集中,當(dāng)局部地段的地殼不能承受時(shí)便發(fā)生破裂,地球內(nèi)部的各種流體便均向發(fā)生破裂的低壓區(qū)流動(dòng),當(dāng)?shù)貧?nèi)部壓力足夠大時(shí),流體(巖漿)將噴出地表,發(fā)生火山噴發(fā)活動(dòng);當(dāng)壓力較小時(shí),流體(巖漿)沒(méi)有噴出地表停留在地殼內(nèi)特定位置的活動(dòng)稱(chēng)為巖漿侵入活動(dòng)。巖漿從深部向淺部流動(dòng)總是選擇阻力最小的圓形通道,成礦流體也是同樣,所以這些地質(zhì)作用過(guò)程留下的行跡在地表常常以環(huán)形構(gòu)造的形式反映出來(lái)。由于遙感圖像具有宏觀(guān)性強(qiáng)、直觀(guān)性強(qiáng)、概括性強(qiáng)、綜合性強(qiáng)的特點(diǎn),可以高度概括地表的景觀(guān)形態(tài),能夠有效地反映這些地質(zhì)作用信息的特征,這也是其它的勘查技術(shù)方法做不到的。

在遙感圖像找礦信息中可利用識(shí)別隱伏礦(盲礦)的環(huán)形構(gòu)造或環(huán)形構(gòu)造組合包括由熱蝕變作用造成巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造的面狀變化形成的色調(diào)環(huán)形構(gòu)造和由構(gòu)造作用造成被作用巖石環(huán)形、放射狀等間距不均勻破裂形成的紋理環(huán)形構(gòu)造兩大類(lèi)型。它們是成礦作用演化過(guò)程中在地殼中留下的形跡在地表面的反映,通過(guò)地物電磁波譜信息以圖像的形式客觀(guān)、真實(shí)地記錄下來(lái)。在影像要素中:色調(diào)與礦化蝕變巖的波譜特征密切相關(guān);紋理的幾何形態(tài)反映的是構(gòu)造的幾何形態(tài)。通過(guò)對(duì)遙感圖像找礦信息的提取,在特定地區(qū)發(fā)現(xiàn)了大量的色調(diào)、環(huán)形、放射狀影紋都清晰的環(huán)形構(gòu)造,常常相互疊置在一起集中分布,表明該地區(qū)發(fā)生了多次成礦地質(zhì)作用或多次巖漿活動(dòng)。通過(guò)與已知成礦資料對(duì)比分析,它們?cè)诳臻g分布上與已知礦集區(qū)密切相關(guān)。這與地學(xué)界普遍認(rèn)為的礦床(尤其是大型礦床和超大型礦床)的形成多是由多次成礦作用、多種成礦過(guò)程、多種物質(zhì)來(lái)源、多種礦床共同組合形成的觀(guān)點(diǎn)是一致的。因此色調(diào)、環(huán)形、放射狀影紋都清晰的環(huán)形構(gòu)造密集區(qū)有著極其重要的找礦地質(zhì)意義,是利用遙感技術(shù)尋找隱伏礦(盲礦)或深部礦的重要理論依據(jù)。

在環(huán)形構(gòu)造密集區(qū)中對(duì)礦床有明顯控制作用的環(huán)形構(gòu)造主要有四種類(lèi)型。概括起來(lái)主要有:環(huán)形和放射狀影紋都清晰的、放射狀影紋清晰環(huán)形影紋不清晰的和環(huán)形影紋清晰放射狀影紋不清晰的等三種紋理類(lèi)型環(huán)形構(gòu)造和一種組合環(huán)形構(gòu)造一子母式環(huán)形構(gòu)造。每種紋理環(huán)形構(gòu)造類(lèi)型的找礦意義如下:

環(huán)形和放射狀影紋都清晰的環(huán)形構(gòu)造:是由巖漿侵入作用形成,多發(fā)育在地殼的中部。由于形成于地殼的中部,巖體頂部及周邊巖石受到巖漿上侵的頂托作用、熱膨脹和冷凝作用發(fā)生了均勻的環(huán)形和放射狀破裂面(以脆性變形為主),當(dāng)剝蝕出露地表時(shí)在遙感圖像上呈現(xiàn)為清晰的環(huán)形和放射狀影紋。

放射狀影紋清晰環(huán)形影紋不清晰的環(huán)形構(gòu)造:是由淺部巖漿侵入作用形成或由火山機(jī)構(gòu)引起的,多發(fā)育在地殼的淺部或地表。由于形成于地殼的淺部,巖體頂部和周邊的巖石受到的圍壓較小不易發(fā)育環(huán)形破裂面,多在巖漿上侵的頂托作用下發(fā)育放射狀破裂面;由火山機(jī)構(gòu)引起的放射狀影紋多是由巖漿溢流一冷凝作用形成或是由于破火山口塌陷形成。

環(huán)形影紋清晰放射狀影紋不清晰的環(huán)形構(gòu)造:多是由深部巖漿侵入作用形成,由于形成于地殼深部的巖體頂部和周邊的巖石受到巨大的圍壓不易發(fā)育放射狀破裂面,多在巖漿上侵的熱膨脹和冷凝作用下發(fā)生環(huán)狀塑性一膪『生變形,當(dāng)剝蝕出露地表時(shí)在遙感圖像上呈現(xiàn)為清晰細(xì)密的環(huán)形狀影紋。

組合環(huán)形構(gòu)造一子母式環(huán)形構(gòu)造:該類(lèi)型環(huán)形構(gòu)造是在一個(gè)規(guī)模較大的環(huán)形構(gòu)造中包含有若干個(gè)小型環(huán)形構(gòu)造的組合。規(guī)模較大的環(huán)形構(gòu)造的影紋不是很明顯,而是由若干個(gè)小型環(huán)形構(gòu)造的環(huán)形和放射狀影紋所替代。該類(lèi)型環(huán)形構(gòu)造的形成機(jī)理是在一個(gè)較大的侵入體的頂部發(fā)育有若干個(gè)次一級(jí)的小侵入體。由于較大侵入體埋藏相對(duì)較深,所以在遙感圖像上反映的不是很清晰,而發(fā)育在較大侵入體頂部的次一級(jí)的小侵入體,由于埋藏深度相對(duì)較淺,因此在遙感圖像上表現(xiàn)為明顯的多中心環(huán)形和放射狀影紋的組合。

上述四種環(huán)形構(gòu)造類(lèi)型以子母式環(huán)形構(gòu)造、環(huán)形和放射狀影紋都清晰的環(huán)形構(gòu)造控礦作用最為有效,其次為放射狀影紋清晰環(huán)形影紋不清晰的環(huán)形構(gòu)造,最后為環(huán)形影紋清晰放射狀影紋不清晰的環(huán)形構(gòu)造。在不同類(lèi)型環(huán)形構(gòu)造上有色異常疊加,直徑在l5千米左右時(shí)效果更好。礦床一般發(fā)育在環(huán)形構(gòu)造的中心部位的局部斷裂構(gòu)造內(nèi)或邊緣與其它環(huán)形構(gòu)造的交集處的局部斷裂構(gòu)造內(nèi)。

3 環(huán)形構(gòu)造及其控礦特征

某省區(qū)域內(nèi)的環(huán)形構(gòu)造,就其尺度而言,可以劃分三個(gè)級(jí)別:一級(jí)環(huán)形構(gòu)造(A級(jí)),直徑一般大于100千米;二級(jí)環(huán)形構(gòu)造(B級(jí)),直徑一般在20～40千米之間;三級(jí)環(huán)形構(gòu)造(C級(jí)),直徑一般小于l5千米,多數(shù)3～l0千米之間。雖然環(huán)形構(gòu)造級(jí)別劃分是人為的,但各級(jí)別之間的級(jí)差很大,各級(jí)別之間是跳躍的,而不是連續(xù)的。這一客觀(guān)現(xiàn)象是環(huán)形構(gòu)造的成因背景所致。A級(jí)環(huán)形構(gòu)造反映的是地殼深部區(qū)域巖漿構(gòu)造背景;B級(jí)環(huán)形構(gòu)造反映的是相對(duì)較淺的局部巖漿構(gòu)造背景;C級(jí)環(huán)形構(gòu)造則是一個(gè)巖漿侵入體或與巖漿活動(dòng)有關(guān)地質(zhì)作用或成礦作用的反映。從成因上可以推論出三個(gè)級(jí)別環(huán)形構(gòu)造在空間展布存在著密切的聯(lián)系。事實(shí)上,B級(jí)環(huán)形構(gòu)造的空間分布多受A級(jí)環(huán)形構(gòu)造控制,一般分布在A級(jí)環(huán)形構(gòu)造內(nèi)或邊緣,可以形象地稱(chēng)其為子母構(gòu)造關(guān)系;C級(jí)環(huán)形構(gòu)造則多分布在B級(jí)環(huán)形構(gòu)造內(nèi)部和邊緣或者兩個(gè)B級(jí)環(huán)形構(gòu)造的交集處,并有成群分布的特點(diǎn)。當(dāng)然不排除零星分布的C級(jí)環(huán)形構(gòu)造,但其成因具有多樣性。成群組合分布的C級(jí)環(huán)形構(gòu)造對(duì)成礦作用的指示意義更強(qiáng)一些。

A級(jí)環(huán)形構(gòu)造和B級(jí)環(huán)形構(gòu)造影像清晰,不同的遙感人員解譯或?qū)Σ煌瑫r(shí)相的影像解譯時(shí),它們的重現(xiàn)率基本達(dá)到百分之百。c級(jí)環(huán)形構(gòu)造同樣是客觀(guān)存在的地質(zhì)體,但存在解譯水平和認(rèn)知水平的差異。

在某省境內(nèi)共解譯出8個(gè)A級(jí)環(huán)型構(gòu)造,直徑均在100千米以上。A級(jí)環(huán)型構(gòu)造的中心部位一般在兩組或兩組以上深大斷裂的交匯部位,由一系列圍繞中心,表現(xiàn)為弧形或環(huán)形影紋的韌性剪切帶、褶皺帶和斷裂帶構(gòu)成。B級(jí)環(huán)形構(gòu)造和C級(jí)環(huán)形構(gòu)造眾多,它們～般構(gòu)成A級(jí)環(huán)型構(gòu)造的子環(huán),分布在A級(jí)環(huán)型構(gòu)造內(nèi)部或邊部,同樣與斷裂構(gòu)造關(guān)系密切。B級(jí)環(huán)形構(gòu)造和C級(jí)環(huán)形構(gòu)造在影像上主要表現(xiàn)為弧形或環(huán)形水系、山體等地形地貌。環(huán)形構(gòu)造與斷裂構(gòu)造關(guān)系密切從一個(gè)側(cè)面說(shuō)明,環(huán)形構(gòu)造是深部巖漿物質(zhì)活動(dòng)的反映。

某省境內(nèi)內(nèi)生金屬礦產(chǎn)的空間分布與A級(jí)環(huán)型構(gòu)造和深大斷裂帶的組合密切相關(guān),主要內(nèi)生金屬礦集區(qū)多分布在A級(jí)環(huán)型構(gòu)造中心部位多組區(qū)域斷裂構(gòu)造交匯處附近,或者分布在A級(jí)環(huán)型構(gòu)造的邊緣與區(qū)域斷裂構(gòu)造的交割處附近。在這些部位多有B級(jí)環(huán)形構(gòu)造和C級(jí)環(huán)形構(gòu)造密集區(qū)分布,鉛鋅、鉬多金屬礦集區(qū)就分布在A級(jí)環(huán)型構(gòu)造的邊緣與區(qū)域斷裂構(gòu)造的交割處。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文主要介紹我們?cè)趹?yīng)用遙感技術(shù)找隱伏內(nèi)生金屬礦產(chǎn)工作中取得的新認(rèn)識(shí)和所取得的成果。在遙感構(gòu)造控礦的有效性已得到充分證明的前提下,必須加強(qiáng)野外針對(duì)隱伏礦(盲礦)的勘查技術(shù)手段的研究(如地震),使在尋找隱伏礦(盲礦)方面取得真正意義上的突破。