湖北隨州—大悟地區(qū)遙感預(yù)測成礦研究

黃祥芝

(湖北省地質(zhì)調(diào)查院，湖北武漢 430034)

0 引言

在礦產(chǎn)資源潛力評價工作中，遙感技術(shù)正在作為一項重要的找礦內(nèi)容參與到礦產(chǎn)資源潛力評價預(yù)測中，充分應(yīng)用遙感影像，為成礦規(guī)律研究、典型礦床、不同類型的單礦種成礦預(yù)測區(qū)提供相應(yīng)的影像圖、遙感異常圖、遙感礦產(chǎn)地質(zhì)特征與遙感近礦找礦信息解譯圖，分析和提取找礦信息，為成礦預(yù)測和圈定成礦遠(yuǎn)景區(qū)提供借鑒。經(jīng)在鄂北棗陽—隨州—大悟一線進行的該項工作，為金、銅、鉛鋅等多金屬成礦遠(yuǎn)景區(qū)預(yù)測提供參考資料。

1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景

研究區(qū)地處鄂豫兩省的交接部位，桐柏山南麓，行政區(qū)屬湖北棗陽市、隨州市、廣水市、大悟縣之部分(圖1)。大地構(gòu)造屬秦祁昆造山系之東延大別高壓—超高壓變質(zhì)巖系折返帶西段［1］。新(城)—黃(陂)斷裂西起新城，東至黃陂，呈北西向橫貫研究區(qū)，是區(qū)內(nèi)桐柏構(gòu)造區(qū)與隨州構(gòu)造區(qū)兩個構(gòu)造單元的分界線，為發(fā)育于桐柏—大別造山帶南緣的一條巨大的以脆性為主的斷裂帶，斷裂由寬窄不一的碎裂巖帶、糜棱巖帶組成。斷裂以北，出露太古代中深成變質(zhì)表殼巖、古元古代變質(zhì)中深成侵入巖體——鉀長、二長花崗質(zhì)片麻巖;花崗閃長質(zhì)、英云閃長質(zhì)片麻巖，中元古代紅安巖群中淺變質(zhì)巖系、中生代中酸性侵入巖，主要巖體有草店巖體、漿溪店巖體;斷裂以南為中元古界武當(dāng)山群中淺變質(zhì)巖系、南華系耀嶺河組、震旦系陡山沱組等地層構(gòu)成，侵入巖有中元古界變質(zhì)基性侵入巖、中生代七尖峰斑狀二長花崗巖體，沿斷裂帶分布小型的白堊紀(jì)山間盆地堆積。該斷裂帶也是區(qū)域上一條重要的金、銀、鉛鋅、螢石、稀土等多金屬成礦帶，其中銀、金與花崗質(zhì)糜棱巖帶及碎裂巖帶緊密共生，伴生發(fā)育黃鐵礦化、硅化、綠簾石化和絹云母化等蝕變，反映銀、金成礦作用與中、淺層次構(gòu)造活動密切相關(guān)。本區(qū)成礦區(qū)帶屬武當(dāng)山—大別山元古宙—燕山期金銀鉛鋅(鈦)三級成礦帶??湖北省礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃 (2008—2015)，湖北省國土資源廳、湖北省地質(zhì)調(diào)查院，2008。，跨隨州七尖峰地區(qū)金銀多金屬成礦區(qū)、隨州大狼山地區(qū)金銅成礦區(qū)、廣水泉口—大悟銀金銅大理巖成礦區(qū)等三個四級成礦帶，主要礦種有金、銀、銅、稀土等。

2 遙感預(yù)測工作方法

利用遙感礦產(chǎn)預(yù)測五要素“線、帶、環(huán)、色、塊”及遙感近礦找礦信息(與含礦層有關(guān)的巖層、蝕變、斷裂構(gòu)造破碎帶等有關(guān)的色調(diào)異常等影像標(biāo)志)［2］，在遙感影像圖上，尋找與礦帶和礦化蝕變的有關(guān)信息，發(fā)現(xiàn)并圈定成礦有利區(qū)段，為找礦勘探提供線索。

“線”要素是指與成礦作用相關(guān)的斷裂構(gòu)造、脆—韌性構(gòu)造變形帶等信息;

“帶”要素是指與賦礦地層、巖石相關(guān)的地層單元信息;

“環(huán)”要素是指與侵入巖、火山巖、構(gòu)造活動相關(guān)的環(huán)形信息;

“色”要素是指與各種圍巖蝕變相關(guān)的色調(diào)異常，如色帶、色塊、色暈等;

“塊”要素是指幾組斷裂交會、歸并等所形成的構(gòu)造巖塊之角部。

遙感近礦找礦信息是能夠指示一定地段內(nèi)可能存在某種礦產(chǎn)線索的特殊含礦標(biāo)志層、構(gòu)造破碎帶、脈巖等影像標(biāo)志。

通過五要素的解譯和研究，反演成礦過程，推斷礦化蝕變特性，預(yù)測礦產(chǎn)地。

解譯方法，因不涉及面狀地質(zhì)體的解譯，主要采用直譯法，直接從影像中提取反映線、環(huán)、塊等要素的直線型影紋、環(huán)形影紋，由紋形圖案的差異、地貌差異推斷線性構(gòu)造、環(huán)形構(gòu)造;通過色調(diào)的差異性解譯色要素、帶要素;其次為類比法，視不同地段相同或相似的影像為相同地質(zhì)體，本著從已知到未知的原則，進行推斷。此種方法主要應(yīng)用于從鄰區(qū)推斷到本區(qū)。

本次遙感解譯工作所用遙感影像為美國陸地衛(wèi)星Landsat-7數(shù)據(jù)，涉及123038、124038兩景ETM+數(shù)據(jù)，接收日期分別為2000年9月14日、2000年10月30日。遙感影像清晰、層次豐富、色調(diào)均勻、反差適中。遙感影像處理主要應(yīng)用加拿大PCIGeomatica V8.2圖像處理系統(tǒng)，采用直方圖匹配，色階拉伸、亮度對比度、色彩平衡、色度飽和度調(diào)整等方法進行色度歸一化處理;幾何糾正使用ERDAS軟件以相應(yīng)比例尺的地形圖為基準(zhǔn)圖件，均勻選取控制點(每景影像不少于9個點)，進行多項式擬合法糾正，擬合精度≤4個像元，成圖點位中誤差≤±1 mm;根據(jù)各波段亮度值分布范圍、均值和標(biāo)準(zhǔn)差特征及各波段間的相關(guān)系數(shù)大小，確定本地區(qū)最佳的波段組合，最后采用741波段假彩色合成，與空間分辨率15 m的PAN數(shù)據(jù)融合，融合增強采用小波變換法進行，通過以上方法對遙感影像進行處理后，達到最佳效果(圖2)。

3 遙感礦產(chǎn)預(yù)測五要素解譯

本區(qū)因主要以變質(zhì)地層為主，與賦礦地層、巖石相關(guān)的地層單元“帶要素”未見，解譯后的成果為線、環(huán)、色、塊及其組合(圖3)。

3.1 線要素解譯

線要素在本區(qū)主要為斷裂構(gòu)造，解譯標(biāo)志主要有色形標(biāo)志，在影像上常表現(xiàn)為直線型的色線、色帶及兩側(cè)色調(diào)差異;其次為地貌標(biāo)志，如線性正、負(fù)地形，斷層三角面、河流有規(guī)律地突然拐彎和有規(guī)律地折線展布等。

區(qū)域性新黃斷裂由北西—南東貫穿研究區(qū)，斷裂南側(cè)由多條次級(巖子河—李店斷裂、巖子河—姚家店斷裂)等沖斷層組成，寬50～1 000 m不等;斷裂線性影像特征明顯，沿斷裂帶形成的沖溝負(fù)地形，兩側(cè)影像花紋、圖案有明顯的差異，北部多為大塊斑狀，南側(cè)以細(xì)小斑狀為主，表明斷裂兩側(cè)的物質(zhì)組成、構(gòu)造樣式、變形特征及變質(zhì)程度等均存在著較大的差異。

中等尺度的斷裂有北東向大悟斷裂，沿環(huán)水分布，走向北東20°～50°，呈明顯線狀影像特征，負(fù)地形，帶寬20～50 m，局部達100 m。

小型尺度的斷裂長一般為2～3 km，以北北東向、北西向較為發(fā)育，它們在空間上常組成網(wǎng)格狀構(gòu)造，且與環(huán)形構(gòu)造關(guān)系密切，具有一定的控礦作用。遙感影像標(biāo)志為直線型影紋、兩側(cè)色調(diào)的差異、直線型沖溝等。

3.2 環(huán)要素解譯

環(huán)形構(gòu)造在區(qū)內(nèi)廣泛分布，其解譯標(biāo)志主要有形態(tài)，具有特殊的圓形、橢圓形結(jié)構(gòu)，在影像上一般以色調(diào)或影紋表現(xiàn)出來，一般有色環(huán)和色斑兩種類型。色環(huán)是指圓形的線性異常，色斑則表現(xiàn)為環(huán)形內(nèi)、外兩側(cè)顏色和花紋圖案的差異;其次地貌及水系標(biāo)志，環(huán)狀山系、環(huán)狀水系。

3.2.1 環(huán)要素規(guī)模及形態(tài)

按其規(guī)模大小可分為三個級別，直徑在10～20 km，為一級環(huán)形構(gòu)造，如草店、殷店巖體、大磊山穹隆構(gòu)造;直徑在5～10 km之間為二級環(huán)形構(gòu)造，如封江口水庫周邊、廣水市場北東等處的環(huán)形構(gòu)造;直徑在5 km以下的為三級環(huán)形構(gòu)造，多沿一級環(huán)形構(gòu)造周邊或內(nèi)部分布。環(huán)形態(tài)大部為較規(guī)則的圓形，少數(shù)為不規(guī)則的圓環(huán)或橢圓形。

3.2.2 環(huán)要素組合形式

環(huán)形構(gòu)造組合形式有單環(huán)式，一個孤立的單個環(huán)形構(gòu)造;同心環(huán)，是以不同色調(diào)的多層影紋呈同心圓狀套合;包容環(huán)，即是一個大型環(huán)形影像中，包容多個小型環(huán)形影像;連環(huán)或并連式，兩個或三個環(huán)形影像相疊合或相切。

3.2.3 環(huán)要素成因類型

環(huán)形構(gòu)造成因類型主要其一是與巖漿侵入作用有關(guān)的環(huán)形構(gòu)造，主要為殷店—草店白堊紀(jì)酸性巖體環(huán)形構(gòu)造和七尖峰巖體環(huán)形構(gòu)造，其規(guī)模、組合形式亦具多樣性。其二是與構(gòu)造有關(guān)的環(huán)形構(gòu)造，見于大悟附近，為大磊山穹隆構(gòu)造，為太古界大別山巖群片麻巖形成的構(gòu)造穹隆，周邊為中元古代紅安巖群，與北北東向大悟斷裂相切，與北西向斷裂相交，直徑＞10 km，影像特征為環(huán)形色帶、色調(diào)差異，但影像清晰程度較一般。其它環(huán)形構(gòu)造性質(zhì)不明，可能為隱伏巖體。

線、環(huán)要素影像及解譯分別見圖4、圖5、圖6、圖7。

圖4 萬和店周邊影像Fig.4 Images around Wanhedian

3.3 色要素解譯

圖5 萬和店周邊線、環(huán)解譯及已知的金(礦)化點Fig.5 Interpretations of lines，rings and known goldmineralization points around Wanhedian

圖6 廣水北東周邊影像Fig.6 Images in the north-east of Guangshui

圖7 廣水北東周邊線、環(huán)解譯Fig.7 Interpretations of lines and rings in the north-east of Guangshui

本區(qū)的色要素解譯不明顯，零星見于草店巖體以北和廣水北東婆婆寨附近，影像標(biāo)志為在大片的基本色調(diào)中出現(xiàn)的異常色調(diào)，為深褐綠色調(diào)，明顯有別于周邊色調(diào)，前者為含金礦脈引起??湖北省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1∶5萬草店幅、殷店幅地質(zhì)圖說明書，1994。?湖北省地質(zhì)礦產(chǎn)局，中國地質(zhì)大學(xué) (武漢)，1∶5萬蔡家河幅地質(zhì)圖說明書，1991。，后者與鈮稀土礦化有關(guān)??湖北省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1∶5萬草店幅、殷店幅地質(zhì)圖說明書，1994。?湖北省地質(zhì)礦產(chǎn)局，中國地質(zhì)大學(xué) (武漢)，1∶5萬蔡家河幅地質(zhì)圖說明書，1991。。

3.4 塊要素解譯

塊要素在本區(qū)主要為兩組不同方向的斷裂或密集的節(jié)理構(gòu)成的菱形格狀構(gòu)造，規(guī)模都不大，多發(fā)育在侵入巖體內(nèi)，且與環(huán)形構(gòu)造關(guān)系較為密切，其影像特征為直線型的色線，十分清晰可見。

4 遙感礦產(chǎn)預(yù)測五要素疊加特征

本區(qū)遙感礦產(chǎn)預(yù)測五要素有以下幾種疊加關(guān)系:

4.1 線性構(gòu)造疊加塊體構(gòu)造組合型式

主要表現(xiàn)為在遙感影像圖上線要素及其組合構(gòu)成的構(gòu)造塊體構(gòu)造。

4.2 線、環(huán)雙要素構(gòu)造組合型式

主要表現(xiàn)為斷裂構(gòu)造與環(huán)形構(gòu)造雙要素空間分布及疊加組合關(guān)系。

4.3 線、環(huán)、塊三要素構(gòu)造組合型式

主要表現(xiàn)為斷裂構(gòu)造、環(huán)形構(gòu)造與塊體三要素空間分布及其疊加組合關(guān)系。

4.4 線、環(huán)、色、塊四要素構(gòu)造組合型式

僅于廣水附近及殷店—草店巖體邊，表現(xiàn)為斷裂構(gòu)造、環(huán)形構(gòu)造、色調(diào)異常、菱形塊體構(gòu)造四要素空間分布及其疊加組合關(guān)系。

5 遙感礦產(chǎn)預(yù)測五要素揭示的成礦信息

賦予地質(zhì)內(nèi)涵的遙感礦產(chǎn)預(yù)測“五要素”，在某一局部地段的發(fā)育程度及其組合關(guān)系代表了該地段不同地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境、不同成礦控礦條件可能引起的成礦有利地段，特別是對于銅金等多金屬礦產(chǎn)的預(yù)測更為有利。如線、環(huán)組合代表巖漿構(gòu)造條件有利，三要素代表三種線索同時存在，組合要素越多，則找礦信息越集中，是預(yù)測找礦的有利地段［3］。

基于以上分析，結(jié)合已有的礦產(chǎn)地質(zhì)資料，可提出本區(qū)遙感預(yù)測成礦有利的以下幾個地段(見圖3)。

5.1 萬和店周邊地區(qū)(Ⅰ區(qū))

由封江口水庫至萬和店以西，西側(cè)為七尖峰巖體的東延部分，東側(cè)主要為中元古界淺變質(zhì)地層，位于新—黃斷裂以南，呈北西方向展布。七尖峰巖體顯示多個環(huán)形構(gòu)造、斷裂構(gòu)造及菱形塊體構(gòu)造發(fā)育，由線、環(huán)、塊三種要素組合，顯示了三種有利的成礦信息，周邊有多個金礦(化)點的存在。金礦類型為含石英脈型、破碎蝕變巖型，密集的線性影像特征構(gòu)成的菱形塊體構(gòu)造，正是石英脈型金礦的有利地段。通過本次工作，發(fā)現(xiàn)這些已知的金礦(化)，大部分位于兩組不同方向的線性構(gòu)造交匯點，線、環(huán)構(gòu)造的交匯點及兩組不同方向的線性構(gòu)造與環(huán)形構(gòu)造的交匯點上(圖5)。如1號礦點合河金礦據(jù)野外工作證實，礦體嚴(yán)格受斷裂控制，礦化主要分布在北西、北西西向斷裂中，其次為近南北向斷裂和北東東向斷裂，從而構(gòu)成區(qū)內(nèi)四組方向展布的礦化蝕變帶??湖北省地質(zhì)調(diào)查院，湖北隨州—棗陽北部地區(qū)銀金礦評價報告，2003。?湖北省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1∶5萬萬和店幅、天河口幅礦產(chǎn)圖說明書，1994。。2號黑龍?zhí)兜V體在空間上受主斷裂蝕變帶控制，據(jù)航磁成果推斷，有隱伏花崗巖體存在??湖北省地質(zhì)調(diào)查院，湖北隨州—棗陽北部地區(qū)銀金礦評價報告，2003。?湖北省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1∶5萬萬和店幅、天河口幅礦產(chǎn)圖說明書，1994。。3號卸家溝金礦亦具此類特征，區(qū)內(nèi)金礦主要分布于斷裂帶的各個分支斷裂中，斷裂為主要的控礦因素。這些特征，與本次遙感工作極為吻合。此區(qū)化探資料表明，為金異常高值區(qū)(圖8)，其中，1號、2號異常區(qū)高于背景值數(shù)倍。因此，本區(qū)是破碎蝕變巖型和石英脈型金銅多金屬礦極為有利的地段，與巖漿巖有關(guān)的礦產(chǎn)也是進一步工作的有利地段。

圖8 萬和店周邊地區(qū)金化探異常圖Fig.8 Geochemistry anomalies in Wanhedian and neighboring areas

5.2 草店周邊地區(qū)(Ⅱ區(qū))

位于草店周邊地區(qū)，殷店—草店白堊紀(jì)酸性巖體分布區(qū)，圍巖為早元古界中深層次片麻巖，位于新—黃斷裂以北，呈等軸狀。顯示多個環(huán)形構(gòu)造，但斷裂構(gòu)造及菱形塊體構(gòu)造不太發(fā)育，但可見密集的節(jié)理辟理密集帶，由線、環(huán)、色三種要素組合，局部沿斷裂邊有其色調(diào)異常為含金礦脈，顯示了四種有利的成礦信息。預(yù)測區(qū)北部環(huán)形構(gòu)造與線性構(gòu)造交匯處附近有陳家寨—祝園銀金礦分布，該銀金礦化受傾角較陡的近南北向、北東向和北西向斷裂控制。而該區(qū)金屬成礦的信息較少，成礦區(qū)帶的劃分為花崗巖非金屬成礦區(qū)帶，根據(jù)此次工作，該區(qū)可作為金屬成礦區(qū)加以工作，以期在銅金多金屬礦的找礦上取得突破。

5.3 廣水北東地區(qū)(Ⅲ區(qū))

位于廣水北東寶林鄉(xiāng)以北，新—黃斷裂以北早元古界中深層次片麻巖分布區(qū)，呈北西向展布。該區(qū)域內(nèi)鮮有金銅等礦化體存在，僅在南東段有稀土礦點一處。但在本次工作中，被認(rèn)為是線、環(huán)、塊三要素組合最好的地段之一，可見多種線環(huán)組合，如兩環(huán)相交、兩環(huán)相切、環(huán)線相交、環(huán)線相切等。顯示三種有利的成礦信息，局部有色調(diào)異常顯示四種有利的成礦信息，雖然該區(qū)段未見巖漿侵入，但在北西段有漿溪店巖體呈北西向展布，因此，此段有隱伏巖體存在的可能，它應(yīng)是石英脈型、破碎蝕變巖型金礦找礦的有利地段，同時，不排除深部有巖漿型礦的可能。

5.4 大悟東新地區(qū)(Ⅳ區(qū))

位于大悟縣以北約25 km，大悟斷裂以東中元古界淺變質(zhì)地層，大致呈北東向展布。未見有巖漿侵入，環(huán)形構(gòu)造可能為隱伏巖體引起，本區(qū)段顯示為環(huán)、塊兩要素組合，周邊未見有金礦化點，僅在外圍大悟斷裂邊見有礦化點，但具其顯示的兩種有利成礦信息，本區(qū)段仍是尋找英脈型、破碎蝕變巖型金礦的有利地段。

5.5 其它地區(qū)

其它地區(qū)主要見于大悟以南和大新店以北。大悟以南由大磊山穹隆環(huán)形構(gòu)造為主，構(gòu)成線、環(huán)組合，其周邊有多個金礦點的存在，應(yīng)是擴大找礦線索的有利地段;大新店以北，由環(huán)、塊兩要素構(gòu)成的組合，也應(yīng)是找礦預(yù)測的處女地。

6 結(jié)論

通過本次工作，利用遙感礦產(chǎn)地質(zhì)特征解譯，結(jié)合已知的礦產(chǎn)地及物化探信息，可建立初步的遙感預(yù)測找礦模型:礦床成因類型為含石英脈型、破碎蝕變巖型，與斷裂構(gòu)造關(guān)系密切的礦床，在遙感預(yù)測中，不同方向的線性構(gòu)造交匯點，線、環(huán)構(gòu)造的交匯點及兩組不同方向的線性構(gòu)造與環(huán)形構(gòu)造的交匯點上，都是擴大找礦線索的有利地段。本次工作在萬和店周邊地區(qū)(Ⅰ區(qū))，效果明顯。其它地區(qū)雖次于該區(qū)，但依據(jù)Ⅰ區(qū)進行類比，在各類構(gòu)造的交匯點上，應(yīng)是找尋新的礦產(chǎn)地的重點地區(qū)，配合其它手段進行成礦預(yù)測工作，為今后開展此類工作提供了有益的嘗試并積累了相關(guān)的經(jīng)驗。但仍存在一些局限，特別是色要素、帶要素的解譯和應(yīng)用，所以，本次預(yù)測中以線、環(huán)、塊三要素組合較多，有待今后工作中進一步加強。

致謝:湖北省地質(zhì)調(diào)查院高級工程師陳愛明同志提供了遙感影像處理，在此表示感謝!

［1］潘桂棠，肖慶輝，陸松年，等.中國大地構(gòu)造單元劃分［J］.中國地質(zhì)，2009，36(1):4 －7.

［2］于學(xué)政，曾朝銘，燕云鵬，等.全國礦產(chǎn)資源潛力評價技術(shù)要求系列叢書:遙感資料應(yīng)用技術(shù)要求［M］.北京:地質(zhì)出版社，2010.

［3］于學(xué)政，金玉聲，楊日紅，等.藏東遙感地質(zhì)與礦產(chǎn)資源［M］.北京:地質(zhì)出版社，2003.