西藏多龍銅多金屬礦集區(qū)構(gòu)造及蝕變遙感信息提取

代晶晶，曲曉明

(1．中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京100083; 2．國(guó)土資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京100037)

西藏多龍銅多金屬礦集區(qū)構(gòu)造及蝕變遙感信息提取

代晶晶1，2，曲曉明2

(1．中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京100083; 2．國(guó)土資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京100037)

本文選取RADARSAT2四極化雷達(dá)數(shù)據(jù)及ASTER多光譜遙感數(shù)據(jù)，通過對(duì)兩者的數(shù)據(jù)處理及聯(lián)合分析，提取了西藏多龍礦集區(qū)的構(gòu)造格架和蝕變信息。理清區(qū)域環(huán)形構(gòu)造為一個(gè)大的半圓形環(huán)狀構(gòu)造里嵌套兩級(jí)小的環(huán)形構(gòu)造;斷裂構(gòu)造總體有三組:近東西向斷裂、北東向斷裂及北西向斷裂，組成菱形格架。通過對(duì)已知礦點(diǎn)、蝕變信息、巖體信息與構(gòu)造信息之間的關(guān)系分析，得出構(gòu)造與成礦之間關(guān)系密切，已知礦點(diǎn)及蝕變信息主要分布在斷裂交匯部位及斷裂密集區(qū)域，最后根據(jù)構(gòu)造背景及蝕變信息預(yù)測(cè)了4處區(qū)域找礦靶區(qū):鐵格隆區(qū)段、多不雜波龍區(qū)塊、地保那木崗區(qū)段、色那至賽角區(qū)段，目前這四個(gè)區(qū)塊均存在找礦線索。

多龍礦集區(qū)RADARSAT2ASTER地質(zhì)構(gòu)造蝕變信息

Dai Jing－jing，Qu Xiao－ming．Structural pattern and alteration information derived from remote sensing data and their significance for ore search in the Duolong copper－ore concentration area of Tibet［J］．Geology and Exploration，2012，48(4):0815－0822．

合成孔徑雷達(dá)作為一種主動(dòng)微波遙感成像技術(shù)，具有全天時(shí)、全天候、穿透性強(qiáng)等特點(diǎn)，在巖性、地質(zhì)構(gòu)造探測(cè)以及構(gòu)造帶控制下的金屬礦床探測(cè)等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。前人在運(yùn)用雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行地質(zhì)構(gòu)造研究中所選用的雷達(dá)數(shù)據(jù)主要為單極化數(shù)據(jù)(范湘濤等，2000;徐凌等，2002;石火生等，2002;趙珍梅等，2007;荊燕等，2008;顏蕊等，2008)，單極化雷達(dá)數(shù)據(jù)由于僅具有一種極化模式，反映的雷達(dá)信息比較局限。近年來，隨著雷達(dá)衛(wèi)星的發(fā)展，全極化、高分辨率雷達(dá)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的獲取成為可能。RADARSAT2是近年發(fā)射的一顆高級(jí)雷達(dá)衛(wèi)星，它具有四極化工作模式，大大增加可識(shí)別地物或目標(biāo)的類別，并且可為用戶提供高空間分辨率的雷達(dá)數(shù)據(jù)，是構(gòu)造信息提取研究良好的數(shù)據(jù)源。另外，ASTER數(shù)據(jù)作為多光譜數(shù)據(jù)的典型代表，具有較高的波譜分辨率，可獲取3個(gè)可見光、6個(gè)短波紅外、5個(gè)熱紅外波段的數(shù)據(jù)，是蝕變巖提取的良好數(shù)據(jù)源，前人已有許多成功的研究案例(叢麗娟等，2007;張玉君等，2007;呂鳳軍等，2008;耿新霞等，2008)。西藏改則縣多龍礦集區(qū)是西藏班公湖－怒江成礦帶近幾年發(fā)現(xiàn)的較大的銅多金屬礦集區(qū)，前人對(duì)其地球化學(xué)特征、流體包裹體、蝕變等進(jìn)行了相關(guān)研究(佘宏全等，2006;李光明等，2007;李金祥等，2008;代晶晶等，2010)，而對(duì)其構(gòu)造特征、構(gòu)造與成礦之間的聯(lián)系研究較少。本文在前人成礦研究的基礎(chǔ)上，運(yùn)用RADARSAT2四極化雷達(dá)數(shù)據(jù)及ASTER多光譜數(shù)據(jù)，對(duì)研究區(qū)進(jìn)行了構(gòu)造信息及蝕變信息解譯及提取，從遙感角度更好的詮釋了整個(gè)礦集區(qū)構(gòu)造、蝕變與成礦之間的聯(lián)系，這對(duì)于今后此地區(qū)開展找礦研究具有一定的借鑒意義。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

西藏改則縣多龍銅多金屬礦集區(qū)位于班公湖－怒江成礦帶西段(圖1)，區(qū)內(nèi)典型已知礦床為多不雜和波龍斑巖型銅礦，出露地層均為中侏羅統(tǒng)曲色組第一、二巖性段及下白堊統(tǒng)美日切錯(cuò)組及第四系(如圖2)。其中中侏羅統(tǒng)曲色組第一巖性段(J2q1)為深灰色褐鐵礦化弱硅化粉砂質(zhì)板巖夾變長(zhǎng)石石英砂巖、灰?guī)r條帶及透鏡體。中上部有花崗閃長(zhǎng)斑巖、閃長(zhǎng)玢巖出露、具孔雀石化、褐鐵礦化、硅化。中侏羅統(tǒng)曲色組第二巖性段(J2q2)為淺綠灰色、淺黃褐色薄至中厚層狀弱褐鐵礦化、弱硅化變長(zhǎng)石石英砂巖，中部有花崗閃長(zhǎng)斑巖出露、具孔雀石化、錳礦化、硅化，上部有褐紅色、褐灰色玄武質(zhì)安山巖出露。下白堊統(tǒng)美日切組(K1m)為紫紅色安山質(zhì)火山碎屑巖、安山玢巖。新近系中新統(tǒng)康托組(N1k)為棕紅色粘土及砂礫巖。第四系(Qh)為為殘坡積的松散砂碎石堆積及洪沖積的礫石、砂土等。區(qū)域侵入巖主要有花崗閃長(zhǎng)斑巖、輝綠巖，其中多不雜礦區(qū)與波龍礦區(qū)的含礦斑巖均為花崗閃長(zhǎng)斑巖。成礦時(shí)代為燕山期，成礦構(gòu)造環(huán)境為碰撞后的區(qū)域性隆升構(gòu)造環(huán)境。礦區(qū)內(nèi)的礦化主要有孔雀石化、藍(lán)銅礦化、黃銅礦化、黃鐵礦化、錳礦化、輝銅礦化、褐鐵礦化。蝕變主要為硅化、絹云母化、鉀長(zhǎng)石英化，斜長(zhǎng)石化、綠泥石化、綠簾石化等。

圖1 多龍礦集區(qū)構(gòu)造位置圖Fig．1 Map showing tectonic setting of the Duolong ore concentration area

2 數(shù)據(jù)源簡(jiǎn)介

2．1 RADARSAT2

RADARSAT2是一顆搭載C波段傳感器的高分辨率商用雷達(dá)衛(wèi)星，由加拿大太空署于2007年12月14日在哈薩克斯坦拜科努爾基地發(fā)射升空。RADARSAT2采用多極化工作模式，大大增加可識(shí)別地物或目標(biāo)的類別，可提供3～100 m分辨率、幅寬從10～500 km范圍的雷達(dá)數(shù)據(jù)，在原有水平極化(HH)的基礎(chǔ)上增加了垂直極化(VV)和正交極化(HV或VH)，4種極化模式將提供全面的極化數(shù)值設(shè)定。RADARSAT2提供10種波束模式，包括2種高分辨率模式、3種極化模式、掃描增寬、大容量固態(tài)記錄儀，使運(yùn)行更為靈活(吳軍虎等，1999;匡燕等，2007)。本文選用四極化精細(xì)模式產(chǎn)品，購買了研究區(qū)兩景RADARSAT2數(shù)據(jù)，具體技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 RADARSAT2技術(shù)參數(shù)表Table1 Technical parameters of RADARSAT2

2．2 ASTER

圖2 多龍礦集區(qū)地質(zhì)圖①Fig．2 Geological map of the Duolong ore concentration area①

ASTER是Earth Observing System TERRA AM－1平臺(tái)預(yù)定的重要有效載荷之一，屬于高級(jí)多光譜遙感成像。它有14個(gè)波段，波長(zhǎng)范圍在0．52～0.86μm的三個(gè)可見光近紅外波段(VNIR)和波長(zhǎng)范圍在1．6～2．43 μm的六個(gè)短波紅外波段(SWIR)同時(shí)觀測(cè)太陽反射輻射亮度，它們的空間分辨率分別是15 m和30 m;另外，波長(zhǎng)范圍在8．125～11．65 μm內(nèi)的五個(gè)熱紅外波段(TIR)觀測(cè)地表的發(fā)射輻射值，空間分辨率是90 m。本文購買了兩景ASTER數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)級(jí)別為L(zhǎng)1B級(jí)，數(shù)據(jù)獲取時(shí)間為2002年3月31日。

3 數(shù)據(jù)處理

3．1 ASTER數(shù)據(jù)處理

星載成像遙感器實(shí)際上獲取的是太陽輻射通過大氣層之后的信息。因此，傳感器獲取的信息包括地物和大氣信息。為了定量分析地表參數(shù)，去除大氣影響是實(shí)現(xiàn)定量分析地表參數(shù)遙感研究的關(guān)鍵一步。FLAASH是由世界一流的光學(xué)成像研究所－波譜科學(xué)研究所(Spectral Sciences)在美國(guó)空氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室支持下開發(fā)的大氣校正模塊，是目前精度最高的大氣輻射校正模型。本文對(duì)ASTER L1B級(jí)1～9波段數(shù)據(jù)采用ENVI軟件中FLAASH模塊完成大氣校正(李小娟等，2007;郝建亭等，2008)。經(jīng)過FLAASH大氣矯正后的圖像，將兩景ASTER數(shù)據(jù)進(jìn)行鑲嵌，并按照研究區(qū)域進(jìn)行裁剪，然后選擇不同的波段組合進(jìn)行彩色合成、比值增強(qiáng)、光譜角填圖處理等，提取蝕變巖體信息(代晶晶等，2010)(如圖3)。

圖3 ASTER468波段彩色合成及蝕變信息提取圖Fig．3 Map showing color composition of ASTER bands 4，6 and 8 and alteration information extraction

3．2 RADARSAT2數(shù)據(jù)處理

為了更好的解譯極化雷達(dá)數(shù)據(jù)，我們可以從極化雷達(dá)數(shù)據(jù)中提取目標(biāo)的極化散射特性，其理論核心就是極化分解。地物目標(biāo)的極化散射特性和其形狀結(jié)構(gòu)等有著本質(zhì)的聯(lián)系，可以反映目標(biāo)的表面粗糙度、對(duì)稱性和取向等其他雷達(dá)參數(shù)不能提供的信息。極化分解的方法有很多種，最常用的有Pauli分解、Cloude分解、Hlm＆Barnes分解、Freeman－Durden分解等(王超等，2008)。本文主要利用雷達(dá)處理軟件Palsarpro對(duì)研究區(qū)全極化雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲取四極化雷達(dá)數(shù)據(jù)的極化分解圖像，為研究區(qū)構(gòu)造解譯提供數(shù)據(jù)支持。具體步驟為:首先分別讀取兩景RADASAT2原始數(shù)據(jù)，分別進(jìn)行濾波及極化合成處理，本文選取的極化分解方法為Pauli分解。然后對(duì)于處理后的兩景極化合成數(shù)據(jù)進(jìn)行鑲嵌，裁剪出研究區(qū)域，并將裁剪后的RADARSAT2數(shù)據(jù)與ASTER數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)，使得兩類數(shù)據(jù)能夠?qū)Ρ确治?，運(yùn)用的幾何配準(zhǔn)方法是多項(xiàng)式幾何校正，圖像選取點(diǎn)數(shù)為25個(gè)，誤差控制在3個(gè)象元之內(nèi)，幾何校正結(jié)果良好，如圖4所示。

4 構(gòu)造及巖體信息解譯

多極化雷達(dá)圖像從視覺效果上優(yōu)于單極化雷達(dá)圖像;與光學(xué)圖像相比，它的立體視覺感更強(qiáng)，且具有光學(xué)圖像不具備的一些信息表達(dá)。基于多極化雷達(dá)數(shù)據(jù)及ASTER數(shù)據(jù)對(duì)多不雜地區(qū)構(gòu)造和巖體信息進(jìn)行了目視解譯，得到了以下認(rèn)識(shí):多不雜地區(qū)構(gòu)造特征在圖象上表現(xiàn)非常特殊，遙感解譯的線性構(gòu)造和環(huán)形構(gòu)造是該區(qū)總體構(gòu)造特征的反映。環(huán)形構(gòu)造為一個(gè)大的半圓形環(huán)狀構(gòu)造，半圓形里還可分出兩級(jí)小的半圓形以及小的環(huán)形構(gòu)造，推斷可能存在深部大的巖漿房。斷裂構(gòu)造非常發(fā)育，總體有三組:近東西向斷裂構(gòu)造、北東向斷裂、北西向斷裂，其中近東西向斷裂構(gòu)造延伸較長(zhǎng)，為區(qū)域性的斷裂;北東向斷裂、北西向斷裂組成菱形狀格架，規(guī)模較近東西向斷裂小，為次級(jí)斷裂。遙感解譯的蝕變巖體信息主要分布在斷裂構(gòu)造的交匯部位及斷裂構(gòu)造較為密集的區(qū)域(圖5)。

5 構(gòu)造與成礦分析

通過對(duì)成礦區(qū)巖體信息疊加，蝕變巖體主要出露于區(qū)域性大斷裂及旁側(cè)次級(jí)斷裂構(gòu)造所控制的交匯部位，斷裂構(gòu)造導(dǎo)致巖體的侵入并控制了巖體的展布。根據(jù)遙感解譯結(jié)果分析，斷裂構(gòu)造為重要控礦因素之一，線性斷裂構(gòu)成的菱形狀格架與環(huán)形構(gòu)造的交切或截切部位是導(dǎo)巖或?qū)УV的有利空間，控制巖體或次火山巖的形態(tài)、規(guī)模，火山－次火山巖所攜帶的氣－礦質(zhì)熱液或巖漿礦質(zhì)熱液或變質(zhì)礦質(zhì)熱液，在有利部位巖體的接觸帶上或者氣－液爆破沖擊力作用下使巖石破碎，再交代、充填形成礦體。綜上所述，區(qū)域上整體為斷裂構(gòu)造－巖體控礦，礦質(zhì)熱液是成礦的控礦因素。

圖4 RADADSAT2全極化數(shù)據(jù)極化分解圖Fig．4 RADADSAT2 quad－polari metric decomposition image

圖5 構(gòu)造及蝕變信息解譯圖Fig．5 Interpretation of faults and alteration rocks based on remote sensing data

研究認(rèn)為線性構(gòu)造組合的菱塊構(gòu)造代表成礦前的基底構(gòu)造，多處于上升部位。環(huán)形構(gòu)造，一般代表成礦時(shí)巖漿活動(dòng)的特點(diǎn)，環(huán)的中心以及環(huán)線結(jié)點(diǎn)部位通常是火山機(jī)構(gòu)的中心部位，成礦母巖形成的有利構(gòu)造空間，該部位的巖體從物質(zhì)成份、組構(gòu)的差異性、分帶性、蝕變類型的復(fù)雜程度說明是多次活動(dòng)所造成。環(huán)形構(gòu)造一般代表幔源柱或成礦時(shí)巖漿活動(dòng)的特點(diǎn)。當(dāng)菱塊清楚，環(huán)形模糊時(shí)，說明蓋層構(gòu)造存良好，成礦母巖(侵入巖)埋深較大，對(duì)中低溫?zé)嵋旱V體形成有利。如果環(huán)形構(gòu)造清楚，菱塊不明顯，表明侵入體已出露地表，蓋層已被剝蝕掉。當(dāng)菱、環(huán)都清楚時(shí)，說明蓋層薄，巖體隱伏不深，是尋找多金屬礦體的有利地段。多不雜地區(qū)的特殊地質(zhì)構(gòu)造背景經(jīng)比選大致存在四個(gè)有利找礦靶區(qū)。

(1)鐵格隆區(qū)段

從遙感圖象上該區(qū)塊位于鐵格山地區(qū)環(huán)形構(gòu)造的環(huán)形構(gòu)造中心部位內(nèi)環(huán)，中酸性蝕變巖發(fā)育，火山機(jī)構(gòu)發(fā)育，線性構(gòu)造條數(shù)和交點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)都處于高密度區(qū)(見圖5)，圖像特征非常明顯，可以說是屬于菱、環(huán)都清楚的區(qū)塊。目前鐵格隆的砂金礦點(diǎn)的物資來源主要是該地段，且有巖金礦化線索。

(2)多不雜波龍區(qū)塊

該區(qū)塊構(gòu)造背景是在大的環(huán)形構(gòu)造南段西翼(見圖5)，已知礦點(diǎn)與NE向、近EW向、NW向斷裂相關(guān)，并可見三個(gè)以上的火山機(jī)構(gòu)以及蝕變巖體，環(huán)、線性構(gòu)造都較清楚，線性構(gòu)造發(fā)育，這種情況說明蓋層較薄，巖體隱伏不深，是尋找中低溫?zé)嵋盒豌~金礦的有利區(qū)塊之一，目前已經(jīng)先后發(fā)現(xiàn)多不雜和波龍兩個(gè)大型銅礦體。

(3)地保那木崗區(qū)段

該區(qū)塊在遙感圖上反映蝕變巖發(fā)育，發(fā)育東西向斷裂，其次為NW向斷裂。環(huán)形構(gòu)造表現(xiàn)較清楚，而菱形線性構(gòu)造不清楚，這種情況表明侵入體已出露地表，蓋層已被剝蝕掉，在巖體周圍是尋找蝕變巖型金礦的有利地段。

(4)色那至賽角區(qū)段

該區(qū)塊處在鐵格山大型環(huán)狀構(gòu)造的環(huán)緣上，從遙感解譯圖上(見圖5)，賽角處在外環(huán)上的兩組NE向和近SN向線性構(gòu)造相交切的位置上、色那礦所處位置蝕變巖體發(fā)育，它們所處的環(huán)－線相交切的部位不清楚，說明蓋層構(gòu)造保存完好，礦體埋藏較大，是中低溫?zé)嵋旱V體形成的有利區(qū)塊之一。目前色那銅金礦就存在該區(qū)塊中，賽角也己發(fā)現(xiàn)有銅金礦化線索。

6 結(jié)論

隨著遙感數(shù)據(jù)的日益豐富，利用多源遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)域構(gòu)造研究及成礦分析是一種快速、有效、可行的方法，特別是多極化雷達(dá)數(shù)據(jù)對(duì)地表具有一定的穿透能力，且具有四種極化模式，可以揭示光學(xué)遙感數(shù)據(jù)所不能揭示的信息。本文基于ASTER多光譜數(shù)據(jù)和RADARSAT2全極化雷達(dá)數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)校正、數(shù)據(jù)增強(qiáng)、極化合成等處理，對(duì)多龍礦集區(qū)構(gòu)造格架及蝕變巖體信息進(jìn)行解譯，分析了該地區(qū)構(gòu)造主要為環(huán)形構(gòu)造和斷裂構(gòu)造，通過蝕變巖體及構(gòu)造格架分析，得出了該區(qū)構(gòu)造對(duì)于成礦影響巨大的結(jié)論，并預(yù)測(cè)了該區(qū)的找礦靶區(qū)。但在研究過程中也存在一些問題:(1)多源遙感數(shù)據(jù)的合理選擇問題:目前四極化雷達(dá)數(shù)據(jù)有幾種，如RADARSAT2數(shù)據(jù)、ALOS PALSAR數(shù)據(jù)等。由于穿透波段、飛行角度等因素的影響，這幾種數(shù)據(jù)在構(gòu)造信息提取中的應(yīng)用效果也有所不同，在今后的應(yīng)用過程中需要做對(duì)比試驗(yàn)，以選擇最佳數(shù)據(jù)源。(2)區(qū)域物探及地質(zhì)資料的輔助研究:物探信息對(duì)于區(qū)域構(gòu)造信息也有很好的揭示作用，在今后的研究中可以結(jié)合物探和其他地質(zhì)資料，以更好的揭示區(qū)域構(gòu)造信息。

［注釋］

①西藏地質(zhì)調(diào)查院．2008．1∶5萬西藏自治區(qū)改則縣多龍地區(qū)地質(zhì)調(diào)查報(bào)告［R］．

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Structural Pattern and Alteration Information Derived from Remote Sensing Data and Their Significance for Ore Search in the Duolong Copper－Ore Concentration Area of Tibet

DAI Jing－jing1，2，QU Xiao－ming2
(1．Faculty of Earth Sciences，China University of Geosciences(Beijing)，Beijing100083; 2．MLR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Assessment，Institute of Mineral Resources Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing100037)

In this paper，RADARSAT2 quad－polari metric data and ASTER multi－spectral data were processed and analyzed to extract structural pattern and alteration information in the Duolong copper ore concentration area of Tibet．The result shows that this region hosts a big semicircle，in which a second－order and third－order semicircle are embedded．The major faults can be classified into three groups in trends:nearly east－west，north－east and north－west，which constitute a rhombus pattern．Through the analysis of the known mineral deposits，alteration rocks information and structural information，it is demonstrated that the structure was one of the main controlling factors in the mineral forming process．The known mineral deposits and alteration information are mainly distributed in the intersection and areas with dense faults．Finally，according to the structure background and alteration rocks information of this area，four promising ore areas were predicted，including the Tiegelong area，Duobuza－Bolong area，Dibaonamugang area and Senan－Saijiao area，where ore－search clues have been found．

Duolong ore concentration area，RADARSAT2，ASTER，geological structures，alteration information

book=7,ebook=251

TP79

A

0495－5331(2012)04－0815－8

2011－12－19;

2012－4－1;［責(zé)任編輯］郝情情。

本文為國(guó)家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(編號(hào):2006BAB01A05)，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查工作項(xiàng)目(編號(hào):212010818097)，中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)基金資助項(xiàng)目(編號(hào):K1011)聯(lián)合資助的成果。

代晶晶(1982年－)，女，2007年畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所，獲碩士學(xué)位，在讀博士，助研，現(xiàn)主要從事遙感地質(zhì)研究工作。E－mail::daijingjing863@sina．com。