遙感技術(shù)在礦產(chǎn)遠(yuǎn)景調(diào)查中的應(yīng)用
——以青海省茫崖地區(qū)為例

陳富強(qiáng)，許祖璐，焦超衛(wèi)，張文龍，馮淳

(西北有色地質(zhì)研究院，西安 710054)

1 引 言

隨著空間遙感技術(shù)和信息處理技術(shù)的迅猛發(fā)展，經(jīng)過近幾十年來不斷地探索和積累，遙感技術(shù)因其具有的區(qū)域性、宏觀性、快速性和經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)，在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查及礦產(chǎn)遠(yuǎn)景調(diào)查等相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用取得了顯著的成效[1-2]。遙感圖像作為地表景觀的縮影，將地形地貌、水系、植被、巖性、構(gòu)造的差異以不同的色調(diào)和圖形紋理結(jié)構(gòu)反映出來，表現(xiàn)為千姿

百態(tài)的影像特征。通過對(duì)這些不同影像的解譯分析，建立典型的巖性、構(gòu)造及礦床的影像解譯標(biāo)志，細(xì)致研究影紋、色彩及其組合特征，同時(shí)結(jié)合波譜蝕變信息提取技術(shù)參與地質(zhì)調(diào)查工作中的做法，已逐漸成為一種行之有效的地質(zhì)礦產(chǎn)研究方法[3-4]。隨著我國(guó)西部大開發(fā)腳步的逐漸推進(jìn)，遙感技術(shù)在高海拔艱苦地區(qū)地質(zhì)填圖及找礦工作中所起到的作用會(huì)日趨明顯，其也必將為野外地質(zhì)工作提供有力的技術(shù)支撐[5]。

2 研究區(qū)概況

2.1 位置及地理概況

2.2 地質(zhì)礦產(chǎn)概況

研究區(qū)大地構(gòu)造位置位于塔里木-柴達(dá)木板塊中的柴達(dá)木地塊西北緣與阿爾金構(gòu)造帶交界處，為柴達(dá)木地塊、塔里木地塊、東昆侖造山帶交匯部位，地質(zhì)構(gòu)造背景復(fù)雜[6-7]。出露的地層時(shí)代跨度較大，包括薊縣系、青白口系、侏羅系、古—新近系等，巖石類型復(fù)雜，變質(zhì)程度不一。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，具多期旋回特點(diǎn)，其中以華力西期中酸性巖類為主，巖體集中發(fā)育于阿爾金斷裂東南側(cè)大部分地區(qū)，空間分布與區(qū)域構(gòu)造線方向一致，呈近北東向帶狀展布，受構(gòu)造控制明顯，巖性主要為英云閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖、花崗巖、斜長(zhǎng)花崗巖等。另外，區(qū)內(nèi)巖脈較發(fā)育，以中酸性、超基性為主，基性次之，均沿?cái)嗔殉拭}狀分布。

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造極為發(fā)育，延伸方向以NE向—近EW向?yàn)橹鳎饕獮榘柦饠嗔鸭捌鋬蓚?cè)的次級(jí)斷裂。阿爾金斷裂位于阿爾金山主峰北麓，沿石棉礦—確布特別勒—索爾庫里呈NEE65°～NEE70°向展布，由一系列韌性—脆韌性逆沖斷層組成，局部分叉成多條斷裂系，構(gòu)成花狀構(gòu)造[8]。研究區(qū)位于秦祁昆成礦域，柴達(dá)木盆地西北緣與阿爾金成礦帶交匯部位[9]，屬阿爾金成礦帶中段的俄博梁華力西期銅、鉛、稀土、(鎢、鉍)成礦帶，區(qū)域礦產(chǎn)資源豐富，包括鐵、金、銅、鉛、鋅、鎳等近30 余種，區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)鹽礦2處、煤礦1處、銅礦點(diǎn)2處、銅銀礦點(diǎn)1處，根據(jù)區(qū)域成礦特征，推測(cè)該地區(qū)形成巖漿熱液型礦床以及韌性剪切帶型礦床的可能性較大。

3 遙感工作技術(shù)方法

3.1 技術(shù)思路

在收集、分析已有地質(zhì)、礦產(chǎn)資料的基礎(chǔ)上，以SPOT-5和ETM衛(wèi)星遙感影像為主要信息源，通過專業(yè)的圖像處理流程，形成研究區(qū)1∶5萬的影像地圖；通過人機(jī)交互式解譯方法，以目視解譯為主，建立影像解譯標(biāo)志，對(duì)研究區(qū)的地層、構(gòu)造和侵入巖開展細(xì)致解譯，編制1∶5萬的遙感地質(zhì)解譯圖；分析與主要蝕變礦物分布有關(guān)的礦化蝕變帶的波譜特征，對(duì)ASTER數(shù)據(jù)進(jìn)行多種圖像增強(qiáng)處理和疊加運(yùn)算，最大限度地提取礦化蝕變信息，并與已知礦床點(diǎn)、物化探異常相疊加，對(duì)遙感礦化異常與礦產(chǎn)的內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行綜合分析，總結(jié)礦化規(guī)律，預(yù)測(cè)找礦有利地段[5，10]。

3.2 工作方法

3.2.1 影像地圖的制作

研究區(qū)涉及2景SPOT-5數(shù)據(jù)(軌道號(hào)：230-271、231-272)，鑒于該圖像色彩較單一，不利于巖性地層解譯(圖1(a))，本文采用影像分辨率中等，但色彩豐富的ETM數(shù)據(jù)圖像作為參照對(duì)比使用，其涉及1景ETM數(shù)據(jù)(軌道號(hào)：139-33)，該數(shù)據(jù)圖像色彩豐富(圖1(b))，對(duì)于大巖類有良好的識(shí)別效果。數(shù)據(jù)處理主要在PCI、ENVI和MapGIS軟件平臺(tái)上完成，校正后的圖像投影方式采用高斯投影，6°分帶，中央經(jīng)線為93°，橢球體為西安80/1975年I.U.G.G推薦橢球體。

圖1 研究區(qū)遙感影像圖

3.2.2 遙感地質(zhì)解譯

(1)巖石地層單元的解譯

如圖2(a)中呈現(xiàn)的亮度值高的淺青色影像，其巖性為以結(jié)晶灰?guī)r、大理巖為主的碳酸鹽巖，影像色彩差異明顯；圖2(b)中由左至右影像色彩出現(xiàn)明顯變化，其分別對(duì)應(yīng)了棕黃色——花崗巖、褐紅色——閃長(zhǎng)巖、深灰綠色——碳酸鹽巖、淺灰黃色——片巖、板巖，可見巖體與地層界線清晰，邊界一目了然；圖2(c)中可見明顯的巖體與地層影像差異，巖體呈深棕灰色、尖棱山脊、影紋粗大，青白口系的碳酸鹽巖影像呈藍(lán)青色，影紋較細(xì)碎，同時(shí)可見一組碳酸鹽巖地層穿插于巖體中，邊界截然。

圖2 典型影像特征(a)、(b)為ETM影像，(c)為SPOT-5影像)

(2)線性構(gòu)造的解譯

“希望能夠買到《地球最后的夜晚》跨年點(diǎn)的電影票，然后跟自己喜歡的人一起去看，在電影結(jié)束最后時(shí)刻相擁、接吻，到第二年。”進(jìn)入2018年12月后，這段話像病毒一樣開始在微博、朋友圈、抖音、微信群和微信私信中擴(kuò)散。發(fā)酵兩周之后，《地球最后的夜晚》跨年場(chǎng)已一票難求，閑魚上出現(xiàn)了標(biāo)價(jià)300元兩張的倒票黃牛及代購。

遙感線性構(gòu)造是地質(zhì)構(gòu)造場(chǎng)和成礦地質(zhì)場(chǎng)在地球表面和光譜特征上的反映[12]。線性構(gòu)造在影像上的特征比較明顯，主要形成連續(xù)的溝谷或近直線狀水系、斷續(xù)或連續(xù)的陡崖等，部分?jǐn)嗔言谟跋裆峡尚纬蛇B續(xù)的斷層三角面(圖3(a))。

(3)環(huán)形構(gòu)造的解譯

研究區(qū)環(huán)形構(gòu)造根據(jù)影像特征，形態(tài)規(guī)模，所處的巖石地層及構(gòu)造環(huán)境特征，分為由巖漿環(huán)、構(gòu)造環(huán)及其他三類：巖漿環(huán)指巖漿在侵入或噴發(fā)活動(dòng)過程形成的環(huán)形構(gòu)造(圖3(b))，其包括巖體形成過程中對(duì)地貌所產(chǎn)生的物理應(yīng)力而形成的環(huán)形以及熱液活動(dòng)中由交代烘烤所形成的蝕變環(huán)形等，此類環(huán)形對(duì)推測(cè)隱伏巖體、圈定蝕變區(qū)有積極意義；構(gòu)造環(huán)多由構(gòu)造活動(dòng)導(dǎo)致巖石地層發(fā)生形變所致(圖3(c))，與向斜、背斜褶皺、穹窿構(gòu)造及旋鈕構(gòu)造等關(guān)系密切；其他環(huán)形多指地質(zhì)特征不明，受風(fēng)化剝蝕、植被生長(zhǎng)或人為因素影響而形成的環(huán)形影像，無實(shí)際地質(zhì)意義。

圖3 線性及環(huán)形構(gòu)造影像特征

3.2.3 遙感蝕變信息提取

研究區(qū)采用ASTER數(shù)據(jù)通過主成分分析法進(jìn)行鐵染及羥基異常信息提取，鐵染異常利用B1、B2、B3、B4波段做掩模主分量分析(Masking Principal Component Analysis)，羥基異常利用B1、B3、B4、B7波段做掩模主分量分析。以±4σ(標(biāo)準(zhǔn)離差)做為主分量輸出的動(dòng)態(tài)范圍，去除干擾時(shí)主要去掉了影響異常信息結(jié)果的水體與陰影、植被等干擾要素，獲得蝕變遙感異常主分量。

4 綜合分析

4.1 遙感地質(zhì)解譯成果

經(jīng)過對(duì)研究區(qū)地層、巖體、構(gòu)造的全面解譯，形成了全區(qū)的遙感地質(zhì)解譯圖(圖4)，共劃分出27組巖性地層單元，根據(jù)影像特征差異對(duì)中—上元古界薊縣系、青白口系地層進(jìn)行了細(xì)分，并且根據(jù)影紋特征大致將細(xì)分的巖性段中的巖性進(jìn)行了區(qū)別，如將木孜薩依組(Zjmz)和小泉達(dá)坂組(Zqx)各分為了兩個(gè)巖性段。將其中的碳酸鹽巖與片巖、板巖及千枚巖區(qū)分開，細(xì)致地圈定了地層與巖體的界線，并且結(jié)合1∶20萬地質(zhì)圖及影像特征差異將巖體細(xì)分為花崗巖、閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖、黑云母花崗巖四類。研究區(qū)共解譯出100余組線性構(gòu)造，10余處環(huán)形構(gòu)造，其中線性構(gòu)造多為斷裂及韌性剪切帶或構(gòu)造片理帶，根據(jù)斷裂構(gòu)造存在的形態(tài)、規(guī)模、大小等分為一級(jí)斷裂、二級(jí)斷裂、三級(jí)斷裂。一級(jí)斷裂1組(圖4中 F1)，即為阿爾金斷裂帶，呈NEE向展布，貫穿全區(qū)，影像形跡清楚，根據(jù)其延伸的形態(tài)以及兩側(cè)發(fā)育的次級(jí)斷裂展布特征，可知該組斷裂為一個(gè)多期活動(dòng)的走滑兼逆沖性質(zhì)的復(fù)雜斷裂帶。區(qū)內(nèi)二級(jí)斷裂共確定4組(圖4中F2-5)，其均沿近EW向展布，延伸距離較遠(yuǎn)，沿?cái)嗔研纬蛇B續(xù)的溝坎或沖溝，部分被第四系覆蓋呈隱伏狀。區(qū)內(nèi)三級(jí)斷裂極為發(fā)育，總體特點(diǎn)為阿爾金斷裂以北，斷裂構(gòu)造線方向總體為NW向，以南受二級(jí)斷裂以及巖漿活動(dòng)影響多呈NEE向-近EW向，并多被NW向、NNE向次級(jí)斷裂切割。

圖4 研究區(qū)遙感地質(zhì)解譯圖

4.2 遙感蝕變信息提取成果

研究區(qū)內(nèi)鐵染異常信息分布較散亂，異常密集度低，高值不明顯，異常分布均與中酸性侵入巖及部分碳酸鹽巖地層關(guān)系密切。羥基異常信息較豐富，大部分異常呈星點(diǎn)狀分布在阿爾金斷裂兩側(cè)薊縣系地層中，異常高值多，較分散，呈斑塊狀分布，異常分布的密集程度與地層中的碳酸鹽巖關(guān)系密切。根據(jù)異常信息的分布情況，結(jié)合所處地層的巖性及構(gòu)造特征，將引起異常的原因歸為以下幾類：①由容礦地層及構(gòu)造作用引起的礦化型異常，如疊層山區(qū)域；②巖體侵入后在接觸帶周邊形成巖體型異常，如大通溝北山西側(cè)區(qū)域；③地層中的特殊巖性組合(碳酸鹽巖地層)引起的非礦化異常；④由地層、構(gòu)造以及巖體侵入等因素引起的復(fù)合型異常，如斑紅山區(qū)域。

4.3 構(gòu)造活動(dòng)的分析

縱觀整個(gè)區(qū)域的地質(zhì)背景，阿爾金斷裂帶(F1)既是銜接不同大地構(gòu)造單元的老斷裂，又是切割不同地貌單元的新活動(dòng)斷裂，具有多期多性質(zhì)活動(dòng)的特點(diǎn)，斷裂帶在新生代以來隨著青藏高原隆升而繼續(xù)活動(dòng)，隨著青藏高原向東擴(kuò)展滑移，其逐漸轉(zhuǎn)化為以左行走滑為主的復(fù)合型斷裂帶[12]。研究區(qū)內(nèi)阿爾金斷裂兩側(cè)地質(zhì)特征存在明顯差異，南側(cè)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，多以華力西期侵入巖為主，北側(cè)未見巖漿活動(dòng)，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料，推測(cè)阿爾金斷裂帶在中生代-晚古生代之前已經(jīng)開始了復(fù)雜的構(gòu)造變動(dòng)，并已初步造成斷裂帶兩側(cè)地質(zhì)構(gòu)造格局的差異[13-14]。中—新生代以來，阿爾金斷裂帶進(jìn)入劇烈活動(dòng)時(shí)期，強(qiáng)烈的左行走滑運(yùn)動(dòng)及垂直差異運(yùn)動(dòng)，對(duì)斷裂帶北側(cè)地層造成了向西的拖拽和擠壓，使其發(fā)育一系列的NWW向次級(jí)斷裂；斷裂帶南側(cè)則發(fā)育一系列的NE-NEE向次級(jí)斷裂，同時(shí)受前期侵入巖體的控制和阻礙，導(dǎo)致其出現(xiàn)近東西向規(guī)模較大的二級(jí)斷裂，但在巖體內(nèi)部，小規(guī)模的NE向次級(jí)斷裂則較為發(fā)育。

4.4 礦產(chǎn)遠(yuǎn)景分析

通過本區(qū)及外圍已知礦床點(diǎn)的成礦地質(zhì)特征及遙感巖性構(gòu)造規(guī)律分析，將研究區(qū)內(nèi)遙感找礦信息歸納為以下幾點(diǎn)：①研究區(qū)中部、南部巖漿巖體周邊尤其是巖凸或巖凹部位是金、銀、銅、鉛鋅等礦床成礦有利的區(qū)段。②巖體與不同時(shí)代碳酸鹽巖—碎屑巖地層的接觸帶周邊，形成以大理巖蝕變?yōu)橹鞯牧翜\色斑狀影像和以矽卡巖蝕變?yōu)橹鞯臏\色平滑影像區(qū)，是銀、銅、鉛鋅等礦產(chǎn)成礦的有利區(qū)段。③遙感線性構(gòu)造密集分布區(qū)有利于礦液的運(yùn)移和儲(chǔ)集，往往是遙感異常信息集中出現(xiàn)的部位，鐵染異常、羥基異常密集分布區(qū)、斑塊狀高值區(qū)，常反映了所處地層特殊巖性或礦物蝕變的存在。經(jīng)過綜合分析及對(duì)比篩選，在研究區(qū)內(nèi)開展了遙感找礦遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)，共圈定出了5處成礦條件較好的有利區(qū)段(圖5，表1)。

圖5 研究區(qū)礦產(chǎn)遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)圖

表1研究區(qū)遙感預(yù)測(cè)找礦有利區(qū)一覽表

預(yù)測(cè)區(qū)序號(hào)名稱面積(km2)遙感預(yù)測(cè)依據(jù)Y1疊層山金、銀、銅多金屬預(yù)測(cè)區(qū)13.1①遙感三級(jí)斷裂構(gòu)造發(fā)育,影紋破碎,巖石變質(zhì)變形程度高;②鐵染及羥基異常良好,較集中,異常值高;③預(yù)測(cè)區(qū)所處金雁山組地層是金、銀、銅多金屬的重要含礦層位,區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)銅銀礦點(diǎn)一處Y2大通溝北山西側(cè)銅多金屬預(yù)測(cè)區(qū)11.3①巖體與碳酸鹽巖地層接觸發(fā)育淺色斑狀影像;②斷裂構(gòu)造、環(huán)形構(gòu)造發(fā)育;③羥基異常、鐵染異常信息均較密集,特征典型Y3金鴻山東側(cè)銅多金屬預(yù)測(cè)區(qū)15.4①斷裂構(gòu)造發(fā)育,巖體與地層接觸周邊發(fā)育多組脆韌性剪切帶及構(gòu)造片理帶;②區(qū)內(nèi)見一環(huán)形構(gòu)造,推測(cè)底部可能存在隱伏巖體,羥基異常信息分布密集、特征典型;③區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)銅礦點(diǎn)一處Y4斑紅山西側(cè)銅多金屬預(yù)測(cè)區(qū)52.5①多期次巖體侵入碳酸鹽巖地層中,發(fā)育淺色斑狀影像,疑為矽卡巖化蝕變;②發(fā)育強(qiáng)烈集中的羥基異常信息;③小規(guī)模斷裂極為發(fā)育、地層破碎程度高Y5大通溝南山銅多金屬預(yù)測(cè)區(qū)19.9①沿巖體侵入邊界發(fā)育淺色斑狀影像,疑為矽卡巖化蝕變;②閃長(zhǎng)巖區(qū)發(fā)育強(qiáng)烈集中的羥基異常信息;③小規(guī)模斷裂極為發(fā)育、地層破碎程度高

5 結(jié)束語

通過遙感地質(zhì)解譯分析，青海省茫崖鎮(zhèn)大通溝南山地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造主要受阿爾金斷裂帶控制，線性構(gòu)造發(fā)育，區(qū)內(nèi)礦床與侵位于碳酸鹽巖地層中的中酸性巖體關(guān)系密切，存在巖漿熱液型銅多金屬礦床的可能性較大。通過對(duì)線性構(gòu)造、環(huán)形構(gòu)造以及鐵染、羥基異常信息綜合分析，圈定出的找礦有利預(yù)測(cè)區(qū)，可以為后期的找礦工作提供重要遙感信息依據(jù)。經(jīng)野外驗(yàn)證，本次室內(nèi)解譯成果正確率達(dá)90%以上，證明采用高分辨率SPOT-5數(shù)據(jù)結(jié)合ETM數(shù)據(jù)進(jìn)行遙感地質(zhì)解譯工作，在我國(guó)西部高海拔地區(qū)礦產(chǎn)遠(yuǎn)景調(diào)查工作中具有廣闊的應(yīng)用前景。

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