新疆西準(zhǔn)噶爾地區(qū)不同尺度地質(zhì)構(gòu)造的遙感標(biāo)識特征及找礦意義

魏永明,藺啟忠,肖 磉,陳 玉,王欽軍,劉慶杰,魏顯虎

(1.中國科學(xué)院 遙感與數(shù)字地球研究所,北京 100101;2.核工業(yè) 〇二三研究所,湖南 長沙 410007)

0 引 言

西準(zhǔn)噶爾地區(qū)(以下簡稱西準(zhǔn)地區(qū))位于新疆西北部,由于區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)有哈圖金礦、薩爾托海大型鉻鐵礦床及包古圖銅、金鉬礦,目前又相繼發(fā)現(xiàn)白楊河楊莊鈹鈾礦及蘇云河加曼鉬、鎢、銅礦等大型礦床,長期以來西準(zhǔn)地區(qū)的地質(zhì)找礦一直吸引了地質(zhì)工作者的關(guān)注。而且西準(zhǔn)地區(qū)又處在中亞成礦域環(huán)巴爾喀什–準(zhǔn)噶爾成礦省,是中環(huán)巴爾喀什科迪拉桑–北薩亞克成礦帶的科翁納德、阿克斗卡、科克賽等超大型斑巖銅礦床的東南部,因此在西準(zhǔn)地區(qū)更是尋找大型–超大型斑巖型銅礦的重點(diǎn)關(guān)注對象。地質(zhì)構(gòu)造特別是斷裂構(gòu)造對成礦背景及礦產(chǎn)的空間分布有明顯的控制作用,在西準(zhǔn)地區(qū)的地質(zhì)找礦過程中對地質(zhì)構(gòu)造的研究十分關(guān)注。通過近30年的努力,西準(zhǔn)地區(qū)傳統(tǒng)地質(zhì)構(gòu)造研究取得了大量的研究成果(蔡文俊等,1986;馮鴻儒等,1990;劉春涌,1991;劉少忠等,1991;肖序常等,1992;張弛和黃萱,1992;沈遠(yuǎn)超和金成偉,1993;朱寶清和馮益民,1994;李義甫,1997;成勇和張銳,2006;韓寶福等,2006,2010;韓春明等,2006;何國琦等,2004,2007;何國琦和朱永峰,2006;肖文交等,2006,2008;李錦軼等,2006;王京彬和徐新,2006;李明等,2007a;朱永峰,2007;Xiao et al.,2008,2009a,2009b;周晶等,2008;安芳和朱永峰,2009;陳宣華等,2009,2010a,2010b,2011;黨飛鵬等,2011;董蓮慧等,2009;徐芹芹等,2009;陳石和郭少杰,2010;申萍和沈遠(yuǎn)超,2010;徐新等,2010;楊高學(xué)等,2012)。特別是研究區(qū)內(nèi)最主要的斷裂系——NE向達(dá)拉布特?cái)嗔严?包括達(dá)拉布特?cái)嗔?、瑪依勒斷裂、巴爾魯克斷裂、克拉瑪依–烏爾禾斷裂及次級的安齊斷裂、哈圖斷裂等)的研究比較深入,認(rèn)為達(dá)拉布特?cái)嗔严禈?gòu)成了西準(zhǔn)噶爾“多”字型構(gòu)造體系(簡稱“西準(zhǔn)系”),它們是控制上述大型礦中絕大部分礦產(chǎn)形成與分布的成礦構(gòu)造體系,而次級 NE向斷裂構(gòu)造以及環(huán)狀旋轉(zhuǎn)構(gòu)造、“入”字型構(gòu)造、帚狀構(gòu)造等低序次構(gòu)造體系,控制了礦田和礦床的形成與產(chǎn)出(沈遠(yuǎn)超和金成偉,1993;朱寶清和馮益民,1994;范宏瑞等,1998;何國琦和朱永峰,2006;何國琦等,2004,2007;申萍和沈遠(yuǎn)超,2010;陳宣華等,2011)。對于今后西準(zhǔn)噶爾地區(qū)的地質(zhì)找礦具有重要的指導(dǎo)意義。

但是,西準(zhǔn)地區(qū)傳統(tǒng)的地質(zhì)構(gòu)造研究中仍存在一些關(guān)鍵問題,主要表現(xiàn)為:(1)達(dá)拉布特?cái)嗔严抵械默斠览諗嗔?、巴爾魯克斷裂及次級的安齊斷裂在空間延伸位置及規(guī)模存在較大爭議。目前文獻(xiàn)報(bào)道中多數(shù)認(rèn)為瑪依勒斷裂、巴爾魯克斷裂這兩條區(qū)域性斷裂都延伸到西準(zhǔn)北部地區(qū),長達(dá)200～250 km以上(馮鴻儒等,1990;申萍和沈遠(yuǎn)超,2010;陳宣華等,2011)。但遙感影像上比較清晰顯示這兩條斷裂在鐵廠溝近 EW 向斷裂以北就不清晰了,實(shí)際規(guī)模應(yīng)該小一些。NE向達(dá)拉布特?cái)嗔严祵ξ鳒?zhǔn)南部地區(qū)的地貌、水系等控制比較明顯,而在西準(zhǔn)北部地區(qū),區(qū)域斷裂構(gòu)造為近EW向斷裂。文獻(xiàn)報(bào)道安齊斷裂規(guī)模在 50 km 左右(申萍和沈遠(yuǎn)超,2010;陳宣華等,2011),但遙感影像上顯示其規(guī)模至少超過 80 km。因此基于達(dá)拉布特?cái)嗔严祵τ谡麄€(gè)西準(zhǔn)地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造演化的分析、成礦地質(zhì)單元及成礦帶的劃分與實(shí)際情況仍有一定出入;(2)包古圖地區(qū)目前已發(fā)現(xiàn)有Ⅴ號巖體和Ⅱ號巖體,斑巖型銅礦找礦工作取得了一定進(jìn)展(李華芹等,1998;李華芹和陳富文,2004;Wang et al.,2004;成勇和張銳,2006;韓春明等,2006;張銳等,2006;陳毓川等,2007;李明等,2007b;宋會俠等,2007;辜平陽等,2009;郭麗爽等,2009;賈小輝等,2009;Shen et al.,2009,2010;唐功建等,2009;楊富全等,2013)。斑巖體的形成年代、圍巖性質(zhì)可與同處環(huán)巴爾喀什–準(zhǔn)噶爾成礦省中巴爾喀什成礦帶的科翁納德、阿克斗卡、科克賽等超大型斑巖銅礦床對比,且有較好的相似性(Syromiyatnikov and Kolesnikovv,1988;Serykh,1996;劉春涌,2005;Seltmann and Porter,2005;Windley et al.,2007;李光明等,2008;高鵬等,2009;申萍和沈遠(yuǎn)超,2010;陳宣華等,2010a,2013;劉剛等,2012),因此包古圖地區(qū)被認(rèn)為是在西準(zhǔn)地區(qū)尋找大型–超大型斑巖型銅礦的最有利部位。但到目前為止,進(jìn)展仍比較緩慢,根本原因在于對成礦構(gòu)造體系的研究還不夠深入,需要進(jìn)行地質(zhì)構(gòu)造成礦背景和控礦構(gòu)造的詳細(xì)對比研究并結(jié)合斑巖體的形成年代、圍巖性質(zhì)等才能確定西準(zhǔn)地區(qū)是否有形成大型–超大型斑巖銅礦床的可能及最佳位置。此外,近期發(fā)現(xiàn)的白楊河楊莊鈹鈾礦及蘇云河加曼鉬、鎢、銅礦等大型礦床在空間上的延伸是否和地質(zhì)構(gòu)造(斷裂及巖體)有密切關(guān)系?哈圖金礦往 SW 方向延伸及找礦是否受 NE向斷裂影響？上述問題中的地質(zhì)構(gòu)造問題很顯然用傳統(tǒng)的地質(zhì)方法無法在短時(shí)期內(nèi)快速而準(zhǔn)確解決。

遙感信息具有獲取信息量大、覆蓋面積寬、速度快等獨(dú)特優(yōu)勢,而西準(zhǔn)地區(qū)處于內(nèi)陸干旱半干旱地區(qū),地表植被稀疏,地質(zhì)構(gòu)造(斷裂構(gòu)造等)在遙感影像上顯示的比較清晰。通過建立地質(zhì)構(gòu)造的遙感標(biāo)識體系可準(zhǔn)確識別不同尺度的斷裂構(gòu)造和不同規(guī)模的褶皺構(gòu)造和由巖體形成的環(huán)形影像特征,它可為西準(zhǔn)地區(qū)不同成礦帶、亞帶的精確劃分及遙感靶區(qū)的精準(zhǔn)圈定提供空間信息依據(jù),對于指導(dǎo)準(zhǔn)確、快速尋找到大型–超大型斑巖型銅礦具有重要意義。

1 西準(zhǔn)地區(qū)遙感數(shù)據(jù)的獲取

收集并購買覆蓋西準(zhǔn)地區(qū)中分辨率成像光譜儀(moderate-resolution image spectroradiometer,以下簡稱MODIS)數(shù)據(jù)1景,美國陸地探測衛(wèi)星系統(tǒng)專題制圖(land satellite thematic mapper,以下簡稱TM)數(shù)據(jù) 9景,高級星載熱發(fā)射和反輻射儀(advanced spaceborne thermal emission and reflection radiometer,以下簡稱 ASTER)數(shù)據(jù) 21景,日本對地觀測衛(wèi)星(advanced land observing satellite,以下簡稱ALOS)數(shù)據(jù)6景。MODIS數(shù)據(jù)空間分辨率為250 m,主要用于宏觀尺度的斷裂構(gòu)造的解譯,即對區(qū)域成礦地質(zhì)構(gòu)造背景進(jìn)行遙感分析;TM數(shù)據(jù)空間分辨率30 m,主要用于中等尺度及以上斷裂構(gòu)造、褶皺構(gòu)造及環(huán)形構(gòu)造的遙感解譯、巖性分類和蝕變填圖。ASTER數(shù)據(jù)空間分辨率15 m,用于中等尺度及以下斷裂構(gòu)造、褶皺構(gòu)造及環(huán)形構(gòu)造的遙感解譯、巖性分類和蝕變填圖。TM數(shù)據(jù)和ASTER數(shù)據(jù)相互補(bǔ)充。ALOS數(shù)據(jù)空間分辨率高達(dá)2.5 m,用于礦區(qū)尺度的地質(zhì)構(gòu)造分析,本文中ALOS 數(shù)據(jù)主要用于包古圖、哈圖及謝米斯臺等重點(diǎn)地區(qū)。TM和ASTER數(shù)據(jù)為研究區(qū)最主要的遙感信息源。各種遙感數(shù)據(jù)使用情況如表1所示。西準(zhǔn)地區(qū)ETM數(shù)據(jù)(全區(qū))和ALOS(重點(diǎn)地區(qū))數(shù)據(jù)覆蓋見圖1。

表1 西準(zhǔn)地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造解譯遙感信息源Table1 Remote sensing data used in the geological structural interpretation of the western Junggar area

圖1 西準(zhǔn)地區(qū)TM和ALOS數(shù)據(jù)覆蓋圖Fig.1 Covering scope of TM and ALOS data in the western Junggar area

2 研究區(qū)不同尺度地質(zhì)構(gòu)造遙感標(biāo)識特征

西準(zhǔn)地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造包括斷裂構(gòu)造、褶皺構(gòu)造和由不同規(guī)模的巖體形成的清晰環(huán)形構(gòu)造。其中,斷裂構(gòu)造為主要的地質(zhì)構(gòu)造類型,在西準(zhǔn)地區(qū)廣泛分布;褶皺構(gòu)造主要由于地層受到明顯擠壓而形成,也可以由早期的超基性巖體受到擠壓形成,根據(jù)褶皺兩翼地層的產(chǎn)狀和褶皺的形態(tài)也比較好識別;環(huán)形構(gòu)造主要由地表出露的不同規(guī)模的巖體和隱伏巖體的環(huán)形影像特征形成,在西準(zhǔn)地區(qū)也有分布,但在達(dá)拉布特?cái)嗔褍蓚?cè)更為集中。

2.1 不同尺度的斷裂構(gòu)造遙感標(biāo)識特征

斷裂構(gòu)造的直接識別標(biāo)志包括筆直的線性、明顯的弧形以及因旋轉(zhuǎn)形成環(huán)形斷裂的環(huán)形影像等形態(tài)特征,以及斷裂兩側(cè)地物明顯不同,或斷裂帶與兩側(cè)地物具有明顯不同的光譜特征(色調(diào)差異),還可結(jié)合地貌、地層、水系等間接識別標(biāo)志來識別(陳華慧,1984;朱亮璞等,1994;陳正宜等,1996)。不同尺度的斷裂構(gòu)造遙感標(biāo)識會有所側(cè)重。

2.1.1 西準(zhǔn)地區(qū)斷裂構(gòu)造的總體特征

根據(jù)遙感解譯結(jié)果,西準(zhǔn)地區(qū)斷裂構(gòu)造的總體特征為:

(1)西準(zhǔn)地區(qū)存在 NE 向(NE15°～75°)、NW 向斷裂(NW285°～345°)、近 SN向斷裂(NW345°～NE15°)和近 EW 向斷裂(NE75°～SE105°)四個(gè)方向的斷裂構(gòu)造,它們共同控制西準(zhǔn)地區(qū)現(xiàn)代地貌、水系格局及成礦帶、成礦亞帶和礦點(diǎn)的分布(圖2)。以木葫蘆布拉克–鐵廠溝–老風(fēng)口一線為界,將西準(zhǔn)地區(qū)分為南部和北部兩個(gè)區(qū)。達(dá)拉布特?cái)嗔选斠览諗嗔押桶蜖桇斂藬嗔鸭按渭壍陌昌R斷裂等 NE向達(dá)拉布特?cái)嗔严?馮鴻儒等,1990;陳宣華等,2011)分布在西準(zhǔn)南部地區(qū),而南部又以達(dá)拉布特大斷裂為界,其南的包古圖地區(qū)以近 SN向斷裂(NNE向或 NNW向)為主,以北的哈圖地區(qū)以NE向斷裂居多;西準(zhǔn)北部的謝米斯臺地區(qū)及薩吾爾地區(qū)區(qū)域性斷裂為近 EW向斷裂,如薩吾爾山南側(cè)斷裂,謝米斯臺山南側(cè)斷裂等,NE向斷裂和NW向斷裂為次級斷裂。

(2)NW向斷裂在西準(zhǔn)地區(qū)發(fā)育程度及規(guī)模差別較大,但它對區(qū)域上其他方向的斷裂構(gòu)造有很大的限制作用。作為本區(qū)乃至整個(gè)中亞地區(qū)的基底斷裂構(gòu)造(沈遠(yuǎn)超和金成偉,1993),在不同分辨率的遙感影像上均有顯示。西準(zhǔn)西南部的成吉思–準(zhǔn)噶爾斷裂(本文中稱為阿拉湖–艾比湖NW向斷裂帶)控制西準(zhǔn)地區(qū)的南西邊界,為區(qū)域性斷裂,它控制艾比湖NE山地與戈壁灘的邊界及艾比湖、阿拉湖的NE和SW邊界,地貌上為斷層陡坎。它也控制了達(dá)拉布特?cái)嗔?、瑪依勒斷裂及巴爾魯克斷裂的西南邊?這幾條NE向大斷裂均未通過阿拉湖–艾比湖NW向斷裂帶。在西準(zhǔn)地區(qū)的北邊界,也受到薩吾爾山南側(cè)斷裂西段 NW 向斷裂的控制。而在西準(zhǔn)地區(qū)內(nèi)部,除塔城南NW向斷裂規(guī)模較大外,其余的NW向斷裂規(guī)模比較小,在遙感影像上斷續(xù)分布,但它們控制NW向河流走向。如包古圖河NW向斷裂和布克賽河NW向斷裂分別控制包古圖河和和布克賽河的走向;在額敏縣城西北的河流和包古圖Ⅴ號巖體和Ⅱ號巖體以北地區(qū)的大部分溝谷其走向也分別受到NW 向斷裂控制。當(dāng)然,哈圖金礦區(qū) NW 向斷裂還控制NW向支溝和部分含金石英脈的走向。由于該組斷裂形成時(shí)間最早,后期被其他方向的斷裂尤其是NE向斷裂明顯的改造。圖3為用于宏觀尺度斷裂構(gòu)造分析的 MODIS影像上解譯的西準(zhǔn)地區(qū)和中亞地區(qū)的 NW 向斷裂構(gòu)造,從圖中可看出,中亞地區(qū)NW向斷裂為區(qū)域性大斷裂;而在西準(zhǔn)地區(qū),NW向斷裂并不是主要斷裂構(gòu)造,總體規(guī)模較小。

圖2 西準(zhǔn)地區(qū)TM影像(a)及斷裂構(gòu)造遙感解譯(b)Fig.2 TM image (a),and remote sensing interpretation of the fault structures (b)in the western Junggar area

圖3 中亞地區(qū)NW向斷裂MODIS遙感影像解譯圖(圖中綠色方框?yàn)槲鳒?zhǔn)地區(qū))Fig.3 Map showing the remote sensing interpretation map of the NW-striking faults in MODIS image for the Central Asia area

(3)在西準(zhǔn)地區(qū)的四個(gè)方向的斷裂構(gòu)造中,NE向斷裂發(fā)育程度及規(guī)模最好,該組斷裂在全區(qū)均有分布,然而在南部和北部區(qū)域 NE向斷裂構(gòu)造的規(guī)模及作用明顯不同。在西準(zhǔn)南部,NE向斷裂為區(qū)域性斷裂,如達(dá)拉布特?cái)嗔选斠览諗嗔押桶蜖桇斂藬嗔?它們控制著西準(zhǔn)南部地區(qū)主要地貌格局、水系的空間展布及成礦帶的空間分布等。水平錯(cuò)距一般能達(dá)到10 km以上,達(dá)拉布特?cái)嗔训拇怪睌嗑嘁部蛇_(dá)到數(shù)十至數(shù)百米。而在西準(zhǔn)北部,NE向斷裂構(gòu)造是近 EW 向斷裂的次級構(gòu)造,控制成礦亞帶和礦化點(diǎn)的分布。西準(zhǔn)地區(qū) NE向斷裂構(gòu)造構(gòu)成了與中亞成礦域西部總體構(gòu)造線方向(NW 向)極不協(xié)調(diào)的西準(zhǔn)噶爾成礦帶“多”字型構(gòu)造體系(陳宣華等,2011),為區(qū)內(nèi)成礦帶、成礦亞帶的主要控礦構(gòu)造。

(4)近SN向斷裂發(fā)育程度不高,規(guī)模在四個(gè)方向的斷裂中也是最小的。作為微觀尺度的斷裂構(gòu)造,該組斷裂在區(qū)內(nèi)零星分布,不過在包古圖地區(qū)相對集中,為斑巖型銅礦的主要存礦構(gòu)造,它與達(dá)拉布特?cái)嗔涯系拇渭塏E向構(gòu)造(如一家人斷裂等)一起構(gòu)成達(dá)拉布特?cái)嗔盐捕说膾咧銧顦?gòu)造(陳宣華等,2011)。

(5)近 EW 向斷裂發(fā)育程度較高,在西準(zhǔn)的不同位置規(guī)模大不相同。在西準(zhǔn)南部的達(dá)拉布特大斷裂與瑪依勒斷裂間的北東向地塊間(艾比湖北東–鐵廠溝南段),近 EW 向斷裂規(guī)模較小,一般為 NE向斷裂的次級斷裂,在哈圖地區(qū)控制含金石英脈的分布。在西準(zhǔn)北部的謝米斯臺山中東段,近 EW 向斷裂規(guī)模較大,控制謝米斯臺山南部邊界及戈壁灘上泉水點(diǎn)的分布,也控制謝米斯臺山東、中段鉀質(zhì)花崗巖體的南邊界。在薩吾爾山南側(cè),近 EW 向斷裂為山地與和布克賽爾盆地的分界線,為西準(zhǔn)北部地區(qū)的區(qū)域性斷裂,控制西準(zhǔn)北部早古生代和晚古生代成熟島弧的發(fā)育(申萍和沈遠(yuǎn)超,2010)。

2.1.2 宏觀(區(qū)域)尺度的斷裂構(gòu)造遙感標(biāo)識特征

斷裂規(guī)模超過100 km,一般為山地與盆地或戈壁灘的邊界,為一級地貌單元的分界線,控制區(qū)域內(nèi)水系的發(fā)育、分布及大型湖泊的分布。宏觀尺度的斷裂構(gòu)造在遙感影像光譜特征比較明顯,斷裂兩側(cè)地物或斷裂帶本身與兩側(cè)地物色調(diào)差異均很明顯,斷裂谷地中,因植被發(fā)育而在 TM 數(shù)據(jù)的 1、2、3波段合成影像上表現(xiàn)為明顯的綠色。均有筆直的線性或明顯的弧形等形態(tài)特征,而因擠壓形成的數(shù)十米至數(shù)百米以上的破碎帶、筆直的斷裂寬谷及后期因應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變而由張性形成的陡立的斷層陡坎(斷層三角面)等地貌特征也是為主要的遙感標(biāo)識特征之一。此外,區(qū)域性斷裂還控制大的巖體、地層及鐵鎂質(zhì)超基性巖的空間分布,也有規(guī)律的錯(cuò)段通過宏觀尺度斷裂構(gòu)造的水系及有規(guī)律控制泉水的分布。本區(qū)的區(qū)域性斷裂包括NE向達(dá)拉布特?cái)嗔?、瑪依勒斷裂、巴爾魯克斷裂等達(dá)拉布特?cái)嗔严禂嗔?、近EW向謝米斯臺山南側(cè)斷裂、薩吾爾山南側(cè)斷裂及阿拉湖–艾比湖斷裂帶等。

達(dá)拉布特?cái)嗔?達(dá)拉布特?cái)嗔褳槲鳒?zhǔn)地區(qū)規(guī)模最大的區(qū)域性斷裂,南起艾比湖北東,沿 NE55°～65°走向直線延伸經(jīng)廟爾溝巖體南東,之后基本沿NE45°左右延伸至北東段的和什托洛蓋南東,途徑柳樹溝西北包古圖河,科爾庫拉南、達(dá)拉布特河谷地至木葫蘆布拉克南東,總體長度超過280 km。該斷裂傾向 NW,傾角大于 80°,上盤(北西盤)相對向西南運(yùn)動(dòng)。在遙感影像上斷裂帶色調(diào)明顯不同于兩側(cè)地物,斷裂線性特征十分平直,地貌上表現(xiàn)為較寬的斷裂谷和斷層陡坎。在艾比湖北東至廟爾溝巖體南地貌上為斷層谷地和陡立的斷層陡坎;在廟爾溝巖體南為山體與戈壁灘的分界線,控制山前洪積扇的發(fā)育;在柳樹溝附近控制包古圖河的流向及二疊系磨拉石建造的空間分布;在阿克巴斯套巖體南至木葫蘆布拉克南東控制達(dá)拉布特河的走向(圖4a中的A處),基本沿達(dá)拉布特河延伸,地貌上為筆直的寬谷,寬幾十米至上千米為早期的斷裂擠壓破碎帶形成,斷裂面上可見早期擠壓形成的褶皺構(gòu)造以及后期因應(yīng)力改變而形成的斷層陡坎(圖4b);在這一段還控制著斷裂兩側(cè)的廟爾溝巖體、阿克巴斯套巖體、紅山巖體及鐵鎂質(zhì)超基性巖的空間分布(圖4)。從木葫蘆布拉克南東至和什托洛蓋南東段斷裂構(gòu)造線性也十分明顯,為山地與戈壁灘的明顯分界線,地貌上表現(xiàn)為陡直的斷層陡坎。

達(dá)拉布特?cái)嗔炎笮e(cuò)動(dòng)經(jīng)過斷裂帶的北西向河流,最大錯(cuò)距可達(dá)數(shù)十公里。從斷裂帶上寬谷和斷層陡坎均很發(fā)育可以發(fā)現(xiàn),達(dá)拉布特?cái)嗔丫叨嗥诨顒?dòng)特征,且活動(dòng)性質(zhì)有明顯的區(qū)別。早期擠壓形成破碎帶和斷層寬谷,后期該斷裂處于引張狀態(tài),表現(xiàn)為上盤(北西盤)下降的正斷層性質(zhì),切斷了上更新統(tǒng)–全新統(tǒng)洪積層,形成目前正斷層的陡坎地貌(圖4b)。

圖4 達(dá)拉布特?cái)嗔裈M遙感解譯標(biāo)志(對巖體、水系的控制作用及擠壓形成的褶皺和斷層陡坎,照片鏡向NE40°)Fig.4 Remote sensing interpretation marks of the Darabut Fault in TM image(including compressive fold,broken belt,fault scarp,the control of plutons’ boundary and river system)

瑪依勒斷裂:瑪依勒斷裂在遙感影像上表現(xiàn)為向南凸出的明顯弧形,南西段斷裂走向接近EW向,在托里南變成正常的沿 NE45°方向延伸至約雪堤北東鐵廠溝至托里國道附近,再向 NE方向延伸的行跡在遙感影像上十分不明顯,全長超過150 km。在南西段斷層構(gòu)造階地陡立,斷層兩側(cè)地貌高差達(dá)500～600 m。在約雪堤一帶為山地與托里盆地的分界線,地貌上形成明顯的斷層陡坎和斷層三角面。斷層面向北西陡傾,沿?cái)鄬影l(fā)育50～100 m寬的擠壓破碎帶,斷層帶內(nèi)有構(gòu)造侵位的超基性巖(蛇綠巖套的一部分)充填有張性的酸性巖脈。根據(jù)錯(cuò)斷通過斷裂的水系分析,該斷裂水平斷距可達(dá) 10 km以上,具左旋滑動(dòng)的性質(zhì)。瑪依勒斷裂及其分支斷裂總體上控制托里盆地的南東邊界。

對于瑪依勒斷裂的規(guī)模,前人的研究成果中有報(bào)道超過400 km,即從約雪堤北東可延伸至薩吾爾山、布倫托海以北(馮鴻儒等,1990),但從MODIS、ASTER、TM等遙感影像仔細(xì)判讀,該斷裂沒有通過鐵廠溝谷地,再向NE不清楚,受制于鐵廠溝谷地中EW向斷裂帶。

巴爾魯克斷裂:巴爾魯克斷裂在遙感影像上具有筆直的線性行跡,斷裂兩側(cè)地物色調(diào)差異十分明顯。起自托里盆地南西端的戈壁灘,基本沿 NE45°方向向巴爾魯克山主脊延伸至老風(fēng)口及其北東的庫魯木蘇南,再向北東方向直接延伸的行跡不明顯,全長超過140 km。該斷裂的規(guī)模與有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道中的長度超過260 km有較大出入(馮鴻儒等,1990;陳宣華等,2011),其原因在于通過庫魯木蘇南后是否還繼續(xù)往北延伸。遙感影像上直接往北延伸十分不明顯,此處也沒有巴爾魯克斷裂被其他方向的斷裂錯(cuò)動(dòng)的痕跡,而文獻(xiàn)報(bào)道通過庫魯木蘇南還可以繼續(xù)沿NE45°左右延伸140 km以上。該斷裂構(gòu)成托里盆地的北西界,并控制了托里盆地的發(fā)育,沿?cái)嗔褞鄬佣缚裁黠@發(fā)育,斷層面陡立,北西傾斜,傾角在80°以上。從次級構(gòu)造的形態(tài)和展布方向特征分析,斷裂北西盤向南西方向運(yùn)動(dòng),為左行走滑斷裂。

圖5 阿拉湖–艾比湖NW向斷裂TM遙感影像圖Fig.5 TM remote sensing image of the NW-striking fault belt in the Ala Lake-Aibi Lake

阿拉湖–艾比湖 NW 向斷裂帶:阿拉湖–艾比湖NW 向斷裂帶由 4條大致平行的斷裂組成,總體走向 310°～320°,每條斷裂的長度在 MODIS影像上均超過了90 km(圖5)。遙感影像上線性形跡十分清楚,色調(diào)明顯不同于斷裂兩側(cè)的地物。阿拉湖–艾比湖NW 向斷裂帶 NE側(cè)斷裂南東端與達(dá)拉布特大斷裂相接,在艾比湖一帶控制山地與戈壁灘的邊界,地貌上為陡直的斷層陡坎,在阿拉湖控制湖的 NE邊界。中央兩條斷裂中NE側(cè)斷裂控制巖體的NW邊界十分明顯,在四條斷裂中規(guī)模最小,而另一條中央斷裂控制艾比湖的NE邊界及阿拉湖的南西邊界,也控制阿拉湖–艾比湖間戈壁灘上的泉水分布,TM影像上顯示為十分清晰的綠色。該斷裂可一直延伸至巴爾喀什湖東側(cè)的阿克斗卡超大型斑巖型銅礦東。南側(cè)斷裂控制艾比湖的南西邊界及艾比湖南側(cè)山體與戈壁灘的邊界,可延伸至巴爾喀什湖東側(cè)的阿克斗卡超大型斑巖型銅礦以北西。阿拉湖–艾比湖NW向斷裂帶為西準(zhǔn)地區(qū)的基底構(gòu)造,也是中亞–天山成礦帶的主要控制構(gòu)造之一。從錯(cuò)斷出山口處河流的形態(tài)看,該斷裂帶具有右行滑動(dòng)的性質(zhì)。

謝米斯臺山南側(cè)斷裂帶:該斷裂帶由 3條規(guī)模均超過80 km的平行的近EW向大斷裂組成,線性行跡均比較清楚,但表現(xiàn)形式不完全相同(圖6)。北側(cè)斷裂控制謝米斯臺山南側(cè)邊界和山前洪積扇的空間分布,長度超過 100 km,西起自白楊河楊莊北的戈壁灘北,向東基本沿山前至豐煤煤礦北;中間一條斷裂與北側(cè)斷裂的規(guī)?；驹谘芯繀^(qū)內(nèi)基本相同,但它分布在戈壁灘上,自西向東嚴(yán)格控制戈壁灘上多處泉水的分布(圖6a中A處),在遙感影像上斷層泉附近雜草叢生,TM 影像上顯示為十分清晰的綠色,比較容易識別;至和豐煤煤礦附近控制山地南側(cè)與戈壁灘的分界線。南側(cè)斷裂西起白楊鎮(zhèn)附近的白楊河,在西段控制山地北側(cè)與戈壁灘的分界,地貌上為斷層陡坎,也控制山前洪積扇的空間分布;在中東段斷層線上多處出現(xiàn)泉水(圖6a中B處),在東段控制山地的北邊界,總長超過80 km。

圖6 謝米斯臺山南側(cè)近EW向斷裂帶的TM遙感影像特征(照片鏡向南)Fig.6 TM remote sensing image of the EW-striking fault belt at the south of the Xiemisitai Moutain

2.1.3 中等尺度的斷裂構(gòu)造遙感標(biāo)識特征

中等尺度的斷裂構(gòu)造規(guī)?？缍容^大,大于10 km,但又不超過100 km,控制次級地貌單元的發(fā)育及成礦亞帶的分布。根據(jù)斷裂的規(guī)模和對多個(gè)成礦亞帶的控制影響大小,可分為 10～30 km、30～50 km及50～100 km 3個(gè)等級。中等尺度的斷裂構(gòu)造的遙感標(biāo)識除筆直的線性行跡外,斷裂兩側(cè)地物或斷裂破碎帶與周圍地物明顯的色調(diào)差異(光譜差異)也是直接識別標(biāo)志之一。若大于50 km,中等尺度的斷裂構(gòu)造遙感標(biāo)識基本同于區(qū)域斷裂構(gòu)造,若小于 50 km,色調(diào)特征主要表現(xiàn)為斷裂破碎帶與兩側(cè)地物的差異,形態(tài)特征以直線型為主。此外,地貌標(biāo)志主要包括筆直的溝谷、水系有規(guī)律的被錯(cuò)斷、斷層泉水的規(guī)律分布、山體或巖體被錯(cuò)斷等,它為次級地貌單元的分界線。

具有典型遙感影像特征的斷裂包括西準(zhǔn)南部的安齊斷裂、哈圖斷裂、一家人斷裂及西準(zhǔn)北部謝米斯臺山東段銅礦化帶NE向斷裂。下面以安齊斷裂為例。

安齊斷裂位于達(dá)拉布特?cái)嗔押同斠览諗嗔验g,為達(dá)拉布特?cái)嗔严档拇渭墧嗔褬?gòu)造,安齊斷裂傾向NW,傾角 60°～80°,該斷裂總長度超過 80 km,規(guī)模僅次于上述的 NE向區(qū)域斷裂。在遙感影像上線性行跡十分清晰,表現(xiàn)為斷層溝谷(SW 段)和破碎帶(NE段),斷裂兩側(cè)色調(diào)反差明顯。該斷裂從齊 I金礦(即哈圖金礦)附近沿哈圖盆地向 NE45°方向可延伸至木葫蘆布拉克南西,左旋錯(cuò)斷齊Ⅰ和齊Ⅱ金礦6 km以上(圖7)。沿齊Ⅰ金礦南西方向可延伸至廟爾溝巖體北東側(cè),與廟爾溝巖體的環(huán)形斷裂相接,這一段線性特征最明顯。從遙感影像上識別的安齊斷裂規(guī)模比傳統(tǒng)地質(zhì)方法要大一些,現(xiàn)有的文獻(xiàn)報(bào)道該斷裂的規(guī)模一般不超過 50 km,只是在哈圖金礦一帶比較明顯,往NE和SW向延伸不是很清楚(沈遠(yuǎn)超和金成偉,1993;陳宣華等,2011)。但ETM和ASTER遙感影像均顯示安齊斷裂從廟爾溝 NE到木葫蘆布拉克南西段筆直的線性行跡。安齊斷裂在空間上控制哈圖金礦、齊 III號、15號、寶貝、鴿子溝、紅旗、滿酮山、鉻門溝、灰碌山、木哈塔依等大小不等的數(shù)十個(gè)以上的金礦床(點(diǎn))的分布。其中哈圖金礦為該帶內(nèi)的大型金礦床。該成礦亞帶具有幾個(gè)金礦化集中區(qū),如哈圖金礦化集中區(qū)和薩爾托海金礦化集中區(qū)等。

圖7 安齊斷裂在 ASTER遙感影像上的主要標(biāo)識(照片鏡向南)Fig.7 Main remote sensing interpretation marks of the Anqi Fault in ASTER image

2.1.4 微觀尺度的斷裂構(gòu)造遙感標(biāo)識特征

微觀尺度斷裂構(gòu)造是指控制某一礦化集中區(qū)的斷裂構(gòu)造,如哈圖金礦區(qū)、包古圖銅礦區(qū)、薩爾托海金鉻礦區(qū)、楊莊鈹?shù)V區(qū)、蘇云河加曼鉬鎢銅礦區(qū)等。斷裂的規(guī)模一般都很小,不超過10 km。微觀尺度的斷裂構(gòu)造遙感主要依靠筆直的小溝谷及小的斷層陡坎等地貌特征(圖8)。由于斷裂規(guī)模較小,如果遙感影像分辨率不夠高,常常還需要用某種圖像處理方法來進(jìn)行斷裂構(gòu)造的弱信息增強(qiáng),以便突出斷裂構(gòu)造的線性特征(圖9)。

針對新疆西準(zhǔn)噶爾地區(qū)的巖性、地層類型特點(diǎn),利用ASTER遙感影像進(jìn)行斷裂構(gòu)造弱信息的增強(qiáng)。ASTER影像最高空間分辨率為 15 m,敏感波段為B3(0.78～0.86 μm)和 B6(2.185～2.225 μm)。選擇能控制本區(qū)域遙感構(gòu)造的巖性(如:花崗巖等)、地層(如:凝灰質(zhì)砂巖粉砂巖等)的樣本光譜數(shù)據(jù),根據(jù)選取的敏感波段的范圍,對其進(jìn)行重采樣,分別利用傳統(tǒng)比值、主成分分析、光譜角裕度計(jì)算、人工免疫監(jiān)督裕度計(jì)算等方法,進(jìn)行遙感斷裂構(gòu)造弱信息的增強(qiáng)和匯聚(Liu and Lin,2008;王欽軍等,2009)。圖9b為哈圖金礦區(qū)利用人工免疫監(jiān)督裕度計(jì)算方法增強(qiáng)斷裂構(gòu)造信息后突出的 NW 向小斷裂構(gòu)造,在遙感影像表現(xiàn)為短小、平直的線性形跡(Liu and Lin,2008)。

圖8 加曼銅礦區(qū)NE向斷裂TM 遙感影像特征(照片鏡向NE40°)Fig.8 TM remote sensing images of the NE-striking fault in the Jiaman copper deposit area

圖9 哈圖金礦區(qū)NW向斷裂構(gòu)造(儲礦構(gòu)造)ASTER影像弱信息增強(qiáng)(a為原始影像,b為弱信息增強(qiáng)后突出的構(gòu)造信息)Fig.9 Weak information enhancement of NW faults at the micro-scale in a ASTER image in the Hatu gold depositarea (after the structural information enhancement,NW faults in the left original image are more evident)

當(dāng)然,斷裂構(gòu)造也可具有環(huán)形特征,如廟爾溝巖體周圍的塔爾根環(huán)狀旋轉(zhuǎn)構(gòu)造,在遙感影像上就十分清晰(圖10)。塔爾根環(huán)狀構(gòu)造夾持在左行走滑的達(dá)拉布特?cái)嗔雅c瑪依勒斷裂之間,大致由圍繞廟爾溝花崗巖體的近乎直立的4～5 套弧形斷裂群組成,具有逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的特點(diǎn)。

2.2 西準(zhǔn)地區(qū)褶皺構(gòu)造的遙感標(biāo)識特征

西準(zhǔn)地區(qū)的褶皺構(gòu)造主要集中在達(dá)拉布特?cái)嗔褞Ъ皟蓚?cè)的石炭紀(jì)地層中,在包古圖地區(qū)及哈圖盆地中比較常見。地層的褶皺形態(tài)特征為褶皺構(gòu)造主要的遙感識別標(biāo)志。當(dāng)然,通過前述的微觀尺度斷裂構(gòu)造弱信息增強(qiáng)方法,一些不清楚的褶皺構(gòu)造在遙感影像上也能清晰地反映出來。圖11為哈圖金礦南達(dá)拉布特河拐彎處以北石炭紀(jì)地層中通過信息增強(qiáng)后突出的褶皺構(gòu)造。

2.3 西準(zhǔn)地區(qū)不同尺度巖體的環(huán)形影像特征

圖10 廟爾溝巖體環(huán)狀構(gòu)造TM遙感影像特征Fig.10 TM remote sensing image of the ringe-shaped fault structures around the Miaoergou pluton

西準(zhǔn)地區(qū)的巖體規(guī)模大小不一,大中型巖體直徑一般超過5 km,為中酸性花崗巖,構(gòu)成大的巖基;小型巖體為斑巖體,直徑一般小于5 km。西準(zhǔn)地區(qū)大巖體主要分布在南部地區(qū)達(dá)拉布特?cái)嗔褍蓚?cè),如哈圖巖體、阿克巴斯套巖體、廟爾溝巖體、克拉瑪依北巖體、紅山巖體及鐵廠溝巖體等,在遙感影像上都具有比較規(guī)則的平面幾何形態(tài),常呈圓、橢圓、透鏡狀、串珠狀等形態(tài),比較容易識別(圖12)。此外,因風(fēng)化強(qiáng)烈,地貌上構(gòu)成相對的負(fù)地形;因反射較強(qiáng),色調(diào)上明顯較周圍地物淺,因此根據(jù)大的環(huán)形影像特征和較淺的色調(diào)很容易識別大巖體。小型巖體形狀上不如大型巖體規(guī)則,為不規(guī)則的圓型、橢圓型等,在西準(zhǔn)地區(qū)集中出現(xiàn)在包古圖地區(qū),構(gòu)成中性為主的斑巖型的小巖體,地貌上除Ⅰ號巖體為正地形外,其余的均為相對的負(fù)地形,遙感影像上可根據(jù)環(huán)形影像、地貌上與周圍地物的相對高差及光譜特征(巖體色調(diào)相對較淺)來識別地表出露的小巖體。

目前在包古圖地區(qū)尋找大型–超大型斑巖型銅礦進(jìn)展比較緩慢,已出露在地表的小巖體除Ⅴ號巖體和Ⅱ號巖體有明顯的銅礦化證據(jù)外,其他小巖體銅礦化并不明顯,因此識別該地區(qū)的大型隱伏斑巖體也是在西準(zhǔn)地區(qū)尋找大型斑巖型銅礦的一個(gè)非常重要的任務(wù)。隱伏巖體在地表應(yīng)表現(xiàn)為正地形,具有放射狀或環(huán)狀水系(圖13),因此可根據(jù)地貌形態(tài)和水系特征來識別隱伏巖體并進(jìn)行工程驗(yàn)證。圖13b為包古圖地區(qū)Ⅴ號巖體和Ⅱ號巖體間的明顯的環(huán)型影像特征,黃色大環(huán)中還有至少 2層環(huán)套環(huán)的現(xiàn)象,該隱伏巖體可作為在包古圖地區(qū)尋找隱伏巖體的主要位置之一。

2006年9月，吳湞離開長時(shí)間工作的江西，赴京出任國家食品藥品監(jiān)督管理局副局長、黨組成員，分管藥品注冊、監(jiān)管、審核、疫苗行業(yè)等工作。

西準(zhǔn)地區(qū)不同尺度的地質(zhì)構(gòu)造的遙感標(biāo)識特征見表2。

圖11 ASTER影像信息增強(qiáng)后更加明顯的褶皺構(gòu)造Fig.11 More evident fold structure after information enhancement of the ASTER image

圖12 西準(zhǔn)南部的大型巖體(a)及包古圖地區(qū)的小型斑巖體(b)的ASTER遙感影像特征Fig.12 ASTER remote sensing images of the large-scale plutons (a)and small-scale porphyries (b)in the south of the western Junggar

圖13 包古圖地區(qū)隱伏巖體環(huán)形影像(ASTER)特征Fig.13 Ring-shaped images of the concealed plutons in the ASTER image of the Baogutu area

3 西準(zhǔn)地區(qū)不同尺度地質(zhì)構(gòu)造遙感識別的地質(zhì)找礦意義

3.1 通過斷裂構(gòu)造的相對時(shí)代及活動(dòng)性質(zhì)分析,為地質(zhì)構(gòu)造演化和成礦地質(zhì)背景分析及成礦地質(zhì)單元的劃分提供科學(xué)依據(jù)

根據(jù)前人研究(肖序常等,1992;沈遠(yuǎn)超和金成偉,1993;朱寶清和馮益民,1994;何國琦等,2004;李錦軼等,2006;王京彬和徐新,2006;成守德等,2010;劉剛等,2012),NW 向斷裂作為中亞地區(qū)的區(qū)域構(gòu)造控制了其他方向斷裂的發(fā)育規(guī)模及空間位置展布,遙感影像中也十分清晰地顯示NW向斷裂為中亞地區(qū)的區(qū)域性斷裂(圖3)。區(qū)域上西準(zhǔn)噶爾地區(qū)為夾持在艾比湖NW向斷裂帶(圖2b中13-4)與薩吾爾山南側(cè) NW-EW向大斷裂(圖2b中 16)之間的一個(gè)北東走向地塊。在西準(zhǔn)地區(qū),NW向斷裂雖不是最主要的斷裂構(gòu)造,但一些規(guī)模比較大的斷裂如艾比湖 NW 向斷裂帶還是控制了達(dá)拉布特?cái)嗔严档奈髂线吔?此外西準(zhǔn)地區(qū)內(nèi)部多數(shù)NW向斷裂又被NE向斷裂錯(cuò)斷,結(jié)合區(qū)域構(gòu)造特征分析,NW向斷裂應(yīng)該是研究區(qū)最早形成的斷裂構(gòu)造。不過,在晚古生代–中生代,NW向斷裂還有強(qiáng)烈活動(dòng)的痕跡(徐芹芹等,2009)。根據(jù)艾比湖北東山前洪積扇上水系被錯(cuò)的方向,可判斷NW向斷裂具有右旋錯(cuò)動(dòng)的性質(zhì)。

表2 西準(zhǔn)地區(qū)不同尺度地質(zhì)構(gòu)造遙感標(biāo)識特征Table2 Remote sensing marks of geological structures at different scales in the western Junggar area

達(dá)拉布特?cái)嗔严禐槲鳒?zhǔn)地區(qū)的主要斷裂構(gòu)造,主要控制西準(zhǔn)南部地區(qū)現(xiàn)代地貌、水系的發(fā)育。在遙感影像上,在哈圖-包古圖之間,達(dá)拉布特?cái)嗔褍蓚?cè)地層色調(diào)基本一致,均為下石炭統(tǒng)凝灰質(zhì)粉砂巖、凝灰?guī)r等,說明達(dá)拉布特?cái)嗔褜ο率拷y(tǒng)及其以前地層無控制作用,可以判斷達(dá)拉布特?cái)嗔严蛋l(fā)生在早石炭世以后。根據(jù)相關(guān)學(xué)者在達(dá)拉布特?cái)嗔涯蟼?cè)包古圖地區(qū)小巖體和北西側(cè)廟爾溝巖體、阿克巴斯套巖體、克拉瑪依巖體及紅山巖體等大型巖體所獲得的鋯石年齡也能大致獲得達(dá)拉布特?cái)嗔训男纬蓵r(shí)代。在包古圖地區(qū),Ⅰ號、Ⅲ號、Ⅴ號巖體的閃長巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡在332.0～309.9 Ma間,說明包古圖成礦帶含礦巖體侵位發(fā)生在早石炭世晚期到晚石炭世(唐功建等,2009;申萍和沈遠(yuǎn)超,2010)。包古圖地區(qū)的斷裂構(gòu)造的形成與達(dá)拉布特?cái)嗔训淖笮凶呋\(yùn)動(dòng)密切相關(guān),并受近南北向斷裂的控制。由于達(dá)拉布特?cái)嗔训淖笮凶呋?引起了斷裂兩側(cè)未完全固結(jié)深成巖類的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(形成廟爾溝環(huán)狀構(gòu)造和阿克巴斯套旋轉(zhuǎn)構(gòu)造等),并在包古圖地區(qū)形成了與達(dá)拉布特?cái)嗔严嗯涮椎陌艌D帚狀構(gòu)造體系,包括次級NE向斷裂(一家人斷裂)、NNE向斷裂和NNW向斷裂(陳宣華等,2011)。根據(jù)斷裂構(gòu)造與相關(guān)巖體間的切、錯(cuò)關(guān)系,這些達(dá)拉布特?cái)嗔训拇渭墧嗔褦嗔褬?gòu)造晚于巖體的形成,也稍晚于達(dá)拉布特?cái)嗔训男纬?。因?達(dá)拉布特?cái)嗔研纬蓵r(shí)代不早于早石炭世晚期。在達(dá)拉布特?cái)嗔?NW 側(cè)的多個(gè)巖基其鋯石U-Pb 年齡集中在 298～318 Ma,為晚石炭世的產(chǎn)物(劉志強(qiáng)等,2005;高山林等,2006;韓寶福等,2006;蘇玉平等,2006;王京彬和徐新,2006;徐新等,2010)。這些大巖體中,阿克巴斯套巖體的 SE邊界和紅山巖體的NW邊界嚴(yán)格受達(dá)拉布特?cái)嗔训目刂?巖體應(yīng)形成于達(dá)拉布特?cái)嗔阎?因此達(dá)拉布特?cái)嗔研纬捎谠缡渴劳砥?晚石炭世之間。此外,達(dá)拉布特?cái)嗔褞ο露B統(tǒng)赤底組紫紅色砂礫巖有明顯的控制作用,證明二疊紀(jì)斷裂還在活動(dòng)并控制著沉積作用,挽近時(shí)期,斷裂處于引張狀態(tài),表現(xiàn)為上盤(北西盤)下降的正斷層性質(zhì),切斷了上更新統(tǒng)-全新統(tǒng)洪積層,形成目前表現(xiàn)明顯的斷層陡坎地貌(朱寶清和馮益民,1994;陳宣華等,2011)。從通過斷裂的水系或巖體被錯(cuò)方向看,達(dá)拉布特?cái)嗔严导按渭塏E向斷裂均具有左旋走滑的性質(zhì),達(dá)拉布特?cái)嗔阉藉e(cuò)距可達(dá)數(shù)公里以上。

近SN向斷裂為NE向斷裂的次級構(gòu)造,具有典型的拉張?zhí)卣?在包古圖地區(qū)與 NE向次級斷裂構(gòu)成掃帚構(gòu)造,形成時(shí)代應(yīng)稍晚于NE向斷裂。

近EW向斷裂在西準(zhǔn)地區(qū)南部的達(dá)拉布特?cái)嗔褍蓚?cè)為 NE向斷裂派生的次級構(gòu)造,在哈圖金礦區(qū)為主要儲礦構(gòu)造之一,這種次級構(gòu)造應(yīng)晚于 NE向斷裂構(gòu)造。但在西準(zhǔn)北部的謝米斯臺地區(qū)和薩吾爾地區(qū),近 EW 向斷裂是山地和盆地以及山地與戈壁灘的分界,NE向斷裂為山地間的次級斷裂,西準(zhǔn)北部的近EW向大斷裂形成時(shí)代應(yīng)早于NE向斷裂,但晚于或稍晚于NW向斷裂,西準(zhǔn)北部地區(qū)近EW向斷裂左旋錯(cuò)動(dòng)山前的水系。西準(zhǔn)地區(qū)宏觀和中觀尺度斷裂構(gòu)造的相對時(shí)代及活動(dòng)性質(zhì)遙感分析可為西準(zhǔn)地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造演化及成礦背景分析、成礦地質(zhì)單元的劃分提供客觀、科學(xué)依據(jù)。

3.2 地質(zhì)構(gòu)造準(zhǔn)確的空間展布及規(guī)?？芍笇?dǎo)西準(zhǔn)地區(qū)成礦帶和成礦亞帶的劃分,以及基于地質(zhì)構(gòu)造的遙感找礦模型的建立,為高效圈定遙感地質(zhì)找礦靶區(qū)提供準(zhǔn)確的空間信息依據(jù)

長期以來,達(dá)拉布特?cái)嗔严抵械默斠览諗嗔选蜖桇斂藬嗔鸭鞍昌R斷裂的規(guī)模特別是往 NE向的延伸長度一直有不同的觀點(diǎn)(馮鴻儒等,1990;徐芹芹等,2009;申萍和沈遠(yuǎn)超,2010;陳宣華等,2011),從而導(dǎo)致西準(zhǔn)地區(qū)成礦帶的劃分不同。白文吉等(1988)將西準(zhǔn)噶爾成礦帶主要分為3個(gè)成礦亞帶,自北而南為別魯阿尕西金成礦區(qū)帶、哈圖一薩爾托海金成礦區(qū)帶和包古圖銅一金成礦區(qū)帶。陳毓川等(2007)將西準(zhǔn)噶爾地區(qū)歸納為一個(gè)礦集區(qū),即哈圖金銅礦集區(qū),包括哈圖和包古圖兩個(gè)地區(qū),分布有達(dá)拉布特鉻礦帶、哈圖金礦帶和包古圖金銅礦帶;申萍和沈遠(yuǎn)超(2010)將西準(zhǔn)噶爾成礦帶劃分為包古圖成礦帶、哈圖成礦帶、巴爾魯克成礦帶、塔爾巴哈臺成礦帶和薩吾爾成礦帶等 5個(gè)成礦帶;陳宣華等(2011)根據(jù)區(qū)域斷裂構(gòu)造特征與成礦作用的差異,以達(dá)拉布特?cái)嗔?、瑪依勒斷裂和巴爾魯克斷裂為?將西準(zhǔn)噶爾地區(qū)自南向北大致分為包古圖銅–金–鉻成礦帶、哈圖–別魯阿尕西金–鉻–銅–鎳–鐵成礦帶、楊莊–薩雷諾海鈹–銅–鉻–鐵–鎳成礦帶、加曼–蘇云河銅–鉬–鐵成礦帶等4個(gè)成礦帶。其中哈圖–別魯阿尕西金–鉻–銅–鎳–鐵成礦帶可分為哈圖斷裂以南的哈圖–薩爾托海金–鉻–銅–鎳成礦亞帶、哈圖斷裂以北的別魯阿尕西金–鐵–銅成礦亞帶、塔爾根斷裂(環(huán)狀構(gòu)造)西南側(cè)的克茲爾坤努依金–鉻–鐵成礦亞帶以及喀臘巴斯套金–銅成礦亞帶等。但上述成礦帶及成礦亞帶的劃分方式都不能完全歸納西準(zhǔn)地區(qū)成礦帶和亞帶的特征。

根據(jù)區(qū)域性斷裂的分布特點(diǎn)并綜合西準(zhǔn)地區(qū)有關(guān)對成礦帶的劃分結(jié)果(申萍和沈遠(yuǎn)超,2010;陳宣華等,2011),通過遙感識別及分析,本文將西準(zhǔn)地區(qū)的成礦帶劃分為西準(zhǔn)北部受NW向和近EW向斷裂控制的塔爾巴哈臺成礦帶、謝米斯臺山鈹–銅–鉻–鐵–鎳成礦帶、薩吾爾金–銅成礦帶、西準(zhǔn)南部地區(qū)受 NE向達(dá)拉布特?cái)嗔严悼刂频陌艌D銅–金–鉻成礦帶、哈圖–別魯阿尕西金–鉻–銅–鎳–鐵成礦帶以及加曼–蘇云河銅–鉬–鐵成礦帶等 6個(gè)成礦帶。其中,謝米斯臺山鈹–銅–鉻–鐵–鎳成礦帶根據(jù)次級斷裂構(gòu)造(NE向)的特點(diǎn)和成礦類型,可分為謝米斯臺山西部的鈹–鉻–鐵–鎳成礦亞帶和謝米斯臺山中、東部的銅礦亞帶。塔爾巴哈臺成礦帶中包括塔城北受NW向次級斷裂控制的銅成礦亞帶和受NE向次級斷裂控制的阿吾斯奇構(gòu)造蝕變型銅成礦亞帶。哈圖–別魯阿尕西金–鉻–銅–鎳–鐵成礦帶中亞帶的劃分可參照陳宣華亞帶劃分結(jié)果,但其中哈圖–大棍金礦亞帶可向哈圖金礦南西方向延伸。對于近幾年新發(fā)現(xiàn)的謝米斯臺山鈹–銅–鉻–鐵–鎳成礦帶,西部的鈹?shù)V根據(jù)儲量估算為亞洲第一大鈹?shù)V,謝米斯臺山中、東部的銅礦亞帶地表銅礦化非常明顯,顯微鏡下礦物鑒定可見自然銅,但礦化均出現(xiàn)在裂隙中,地下是否有大型隱伏斑巖體、地表礦化是否有成為工業(yè)礦床的可能以及和鈹?shù)V的關(guān)系等方面還需做大量工作。

此外,從礦區(qū)尺度上,地質(zhì)構(gòu)造的準(zhǔn)確識別對于找礦靶區(qū)的圈定也有重要的指導(dǎo)意義。根據(jù)西準(zhǔn)地區(qū)的成礦特點(diǎn),成礦類型主要包括斑巖型銅礦和構(gòu)造蝕變型金(哈圖金礦等)、銅礦等,建立了基于地質(zhì)構(gòu)造的遙感找礦模型主要包括:斑巖型銅礦為主構(gòu)造與次級構(gòu)造結(jié)合部位或多組次級構(gòu)造的交匯部位+小巖體或隱伏巖體+蝕變異常;哈圖金礦類型為多組次級構(gòu)造的交匯部位+蝕變異常。在此基礎(chǔ)上有針對性圈定了西準(zhǔn)地區(qū)不同成礦類型的遙感找礦靶區(qū)的并進(jìn)行定位預(yù)測(圖14)。圖14中銅、金等礦床的找礦靶區(qū)均為基于地質(zhì)構(gòu)造遙感找礦模型圈定的。其中,包古圖地區(qū)圈定了4個(gè)靶區(qū),哈圖地區(qū)圈定了 2個(gè)靶區(qū),反映包古圖、哈圖地區(qū)仍是西準(zhǔn)地區(qū)今后找礦工作的重點(diǎn)地區(qū)。

3.3 為與環(huán)巴爾喀什的科迪拉桑–北薩亞克成礦帶進(jìn)行不同尺度地質(zhì)構(gòu)造的對比提供西準(zhǔn)地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的詳細(xì)信息

圖14 西準(zhǔn)地區(qū)成礦帶劃分及圈定的遙感找礦靶區(qū)(據(jù)申萍和沈遠(yuǎn)超,2010;陳宣華等,2011)Fig.14 Division of metallogenic belts and delineation of remote sensing exploration targets in the western Junggar area

環(huán)巴爾喀什的科迪拉桑–北薩亞克成礦帶發(fā)育有科翁納德和阿克斗卡等超大型斑巖型銅礦床,大地構(gòu)造上西準(zhǔn)地區(qū)與科迪拉桑–北薩亞克成礦帶同處于中亞成礦域環(huán)巴爾喀什–準(zhǔn)噶爾成礦省,以科翁納德和阿克斗卡等超大型斑巖型銅礦床形成的構(gòu)造背景、控礦斷裂構(gòu)造的方向與規(guī)模,與巖體的關(guān)系等為已知研究對象,通過地質(zhì)構(gòu)造對比研究,找出西準(zhǔn)地區(qū)不同尺度斷裂構(gòu)造和環(huán)形構(gòu)造具有相似性的空間部位,結(jié)合工程地質(zhì)驗(yàn)證等工作,以便盡快在西準(zhǔn)地區(qū)找到大型–超大型斑巖型銅礦床。

4 結(jié) 論

(1)西準(zhǔn)地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造具有顯著的形態(tài)特征、光譜特征(與周圍地物或斷裂帶與兩側(cè)地物的色調(diào)差異)和地貌特征,應(yīng)用不同分辨率的遙感數(shù)據(jù)能夠客觀識別地質(zhì)構(gòu)造的空間位置及規(guī)模。本文中應(yīng)用到的MODIS、TM、ASTER及ALOS數(shù)據(jù)完全能夠滿足不同尺度地質(zhì)構(gòu)造遙感識別的需求,其中 TM、ASTER數(shù)據(jù)為最主要的信息源。

(2)宏觀尺度的斷裂構(gòu)造以明顯的直線型或弧形等線性行跡、斷裂兩側(cè)地物或斷裂帶與兩側(cè)地物的色調(diào)差異、斷層谷地、斷層陡坎等地貌特征為主要標(biāo)識,它控制大型成礦帶的劃分;中等尺度的斷裂構(gòu)造以筆直的線性行跡區(qū)別于兩側(cè)地物的色調(diào)特征及對次級地貌單元的控制為主要識別標(biāo)志,它控制成礦亞帶的劃分;微觀尺度即礦區(qū)尺度的斷裂構(gòu)造地貌上通常為筆直的短小溝谷,含礦脈體充填在儲礦構(gòu)造中,也需用地質(zhì)構(gòu)造弱信息挖掘方法來突出斷裂構(gòu)造信息。通過明顯的形態(tài)特征可有效識別褶皺構(gòu)造。而根據(jù)環(huán)形影像特征及圍繞環(huán)形的水系發(fā)育特征及與周圍地物明顯的色調(diào)差異可識別不同尺度的巖體和隱伏巖體。

(3)西準(zhǔn)地區(qū)不同尺度地質(zhì)構(gòu)造遙感標(biāo)識體系的建立及準(zhǔn)確而客觀的識別,對于西準(zhǔn)地區(qū)未來的找礦工作具有重要的意義。通過不同方向斷裂構(gòu)造的相對時(shí)代及活動(dòng)性質(zhì)分析,可為地質(zhì)構(gòu)造演化、成礦地質(zhì)構(gòu)造背景及地質(zhì)構(gòu)造單元?jiǎng)澐痔峁┛茖W(xué)依據(jù);可指導(dǎo)西準(zhǔn)地區(qū)成礦帶及成礦亞帶的劃分及基于地質(zhì)構(gòu)造的遙感找礦模型的建立,為高效圈定遙感地質(zhì)找礦靶區(qū)提供準(zhǔn)確的空間信息依據(jù)。

致謝:野外工作得到新疆維吾爾自治區(qū)國家305 項(xiàng)目辦公室、中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所、新疆有色地質(zhì)研究所、新疆塔城地區(qū)和布克賽爾蒙古自治縣國土資源局的大力支持,周可法研究員、申萍研究員為本文的完成提供了相關(guān)資料,陳宣華研究員及其他評審專家以及《大地構(gòu)造與成礦學(xué)》編輯部為本文的修改提供了許多中肯的意見,使作者受益匪淺,碩士研究生胡驍繪制和修改了本文中的大部分圖件,在此一并表示衷心感謝！

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