西澳皮爾巴拉地塊BIF型鐵礦遙感地質(zhì)特征與找礦研究

鄶開富，徐文斌，黃智才，2，李 素

(1.杭州大地科技有限公司，杭州 310012;2.浙江大學(xué)地球科學(xué)系，杭州 310027)

0 引言

自20世紀(jì)60年代初在西澳大利亞哈默斯利盆地發(fā)現(xiàn)沉積變質(zhì)條帶狀含鐵建造(banded iron formation，BIF)型鐵礦以來，目前在皮爾巴拉地塊的南北兩半?yún)^(qū)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了澳大利亞約90%的鐵礦資源，其中絕大多數(shù)集中在哈默斯利盆地內(nèi)［1］。世界2個(gè)大鐵礦石巨頭——力拓集團(tuán)與必和必拓集團(tuán)的很大一部分力量正在開采或即將開采的大型、超大型鐵礦山就位于該區(qū)內(nèi)。解析區(qū)內(nèi)一些大型、超大型鐵礦成因的文章數(shù)量眾多，然而卻鮮見從遙感角度對該區(qū)內(nèi)鐵礦進(jìn)行深入剖析的相關(guān)文獻(xiàn)。筆者在對研究區(qū)ETM和ASTER等衛(wèi)星遙感圖像的研究過程中，通過對典型大型、超大型鐵礦的地層、構(gòu)造等控礦要素的遙感影像特征及其相關(guān)關(guān)系等的分析，發(fā)現(xiàn)該區(qū)內(nèi)BIF型鐵礦具有一些有代表性的、獨(dú)特的遙感地質(zhì)特征;在對其規(guī)律性進(jìn)行深入歸納、總結(jié)和研究基礎(chǔ)上，建立了BIF型鐵礦遙感地質(zhì)找礦模型，以期能為用遙感手段尋找同類型鐵礦提供一些技術(shù)支持與幫助，有效地為礦業(yè)勘查活動做好前期選區(qū)工作，以便節(jié)省大量的人力、物力，使找礦工作事半功倍。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)(圖1)位于澳大利亞西部的皮爾巴拉地塊，是澳大利亞3大太古宙克拉通地盾之一［2］，面積約24.67 萬 km2。

圖1 研究區(qū)位置(底圖引自逛網(wǎng) w ww.guang.net)Fig.1 Location of study area

從覆蓋研究區(qū)的ETM圖像(圖2)中看，皮爾巴拉地塊整體上呈巨型的環(huán)形影像，其成因應(yīng)為太古宙的巖基環(huán);同時(shí)，該地塊又可分為南、北2個(gè)半環(huán)，南、北半環(huán)以NWW流向的福蒂斯丘河(受該走向的區(qū)域大斷裂構(gòu)造控制)為分界線。

圖2 皮爾巴拉地塊構(gòu)造ETM影像(ETM7(R)4(G)1(B)假彩色合成)Fig.2 ETM image of structures in Pilbara Craton

北半環(huán)中發(fā)育大量的古太古代的巖體環(huán)，鑲嵌于大面積的古太古代火山巖中;而南半環(huán)則為大面積的古元古界含鐵建造及中元古界沉積巖所覆蓋，其中部及南部發(fā)育大量的褶皺構(gòu)造，多為緊閉型向斜。區(qū)內(nèi)的斷裂構(gòu)造以主干斷裂為主，北半環(huán)以NNE及NNW向?yàn)橹鳎习氕h(huán)以NW向?yàn)橹鳌?/p>

區(qū)內(nèi)發(fā)育的巖石以太古宙的巖漿巖及元古宙的沉積變質(zhì)巖為主，包括條帶狀含鐵建造(鐵礦的礦源層)、頁巖、泥巖、粉砂巖和燧石等沉積巖和黑云母二長花崗巖、花崗片麻巖等酸性侵入巖，以及玄武巖、安山巖等基性火山巖。各類巖石均有不同程度的變質(zhì)(以淺變質(zhì)為主)。

區(qū)內(nèi)的主要礦產(chǎn)為BIF型鐵礦，另有少量的銅、鎳、鉭、錫等多金屬礦。BIF型鐵礦主要集中在南半環(huán)哈黙斯利盆地和紐曼山區(qū)帶、北半環(huán)拉北戈德斯沃—亞里和羅伯恩—馬迪區(qū)帶內(nèi)，多為世界級大型、超大型鐵礦。區(qū)內(nèi)鐵礦由古元古界頁巖、泥巖、粉砂巖和燧石等沉積變質(zhì)而形成(條帶狀含鐵建造);礦化蝕變信息主要表現(xiàn)為Fe3+異常，具有較明顯的示礦特征。

2 遙感地質(zhì)解譯

2.1 解譯方法

本次解譯以獲取時(shí)間為1999—2001年、分辨率為15 m的ETM衛(wèi)星圖像作為基礎(chǔ)圖像。圖像清晰度高，無云層覆蓋。采用ETM7(R)4(G)1(B)波段組合制作的假彩色合成圖像(圖2)色彩豐富，層次感強(qiáng)，地質(zhì)信息及地面環(huán)境信息尤為突出，有利于遙感地質(zhì)解譯。利用成熟的遙感地質(zhì)理論［3］，以人機(jī)交互及目視解譯為主進(jìn)行遙感地質(zhì)解譯;利用已有地質(zhì)、礦產(chǎn)資料對解譯結(jié)果進(jìn)行復(fù)核，對典型礦業(yè)活動區(qū)的地質(zhì)、構(gòu)造等的影像特征進(jìn)行研究和解析;對基于由點(diǎn)到面地通過遙感影像單元?jiǎng)澇龅恼业V戰(zhàn)略選區(qū)進(jìn)行ASTER圖像礦化蝕變信息提取;進(jìn)而研究遙感蝕變信息異常與成礦的相關(guān)性，為建立BIF型鐵礦遙感地質(zhì)找礦模型、進(jìn)行找礦遠(yuǎn)景區(qū)預(yù)測研究提供依據(jù)。

2.2 遙感解譯

2.2.1 地層

研究區(qū)內(nèi)出露的地層主要為位于皮爾巴拉環(huán)形構(gòu)造南半環(huán)中北部的哈默斯利盆地的古元古界含鐵建造及其周邊的新近系風(fēng)化層［4］，是BIF型鐵礦的礦源層;此外，在南半環(huán)的南部邊緣區(qū)還有較大面積的中元古界沉積巖，少量的前寒武系(未分)沉積巖地層出露。各沉積地層多有不同程度的變質(zhì)(以淺變質(zhì)為主)，巖性主要為頁巖、粉砂巖、泥巖及白云巖等，部分變質(zhì)成片巖和板巖等。在ETM圖像(圖3)中，變質(zhì)的古元古界含鐵建造層(Phb)及其周邊的新近系風(fēng)化層(Czs)多呈青色調(diào)，輔以淺黃綠色調(diào)，局部呈鐵銹、褐黃色調(diào);沉積地層層理清晰，多呈光滑紋理狀，局部紋理較粗糙;地勢起伏，溝谷極其發(fā)育，形成密集樹枝狀水系。中元古界沉積巖色調(diào)相對較雜，以褚紅、血紅色調(diào)為主，局部夾雜黃褐、灰白色調(diào)，變質(zhì)的部分呈青色調(diào);地層較為破碎，被地層層理及斷裂構(gòu)造切割呈碎片狀;水系受斷裂構(gòu)造控制，河谷呈寬U型。

圖3 沉積巖ETM影像(ETM7(R)4(G)1(B)假彩色合成)Fig.3 ETM image of sedim entary strata

根據(jù)解譯結(jié)果，研究區(qū)內(nèi)地層總體走向NWW，局部受斷裂及褶皺構(gòu)造影響發(fā)生錯(cuò)斷或褶曲。第四系以河流沖洪積層為主，植被覆蓋相對比較密集。

2.2.2 巖漿巖

研究區(qū)內(nèi)的巖漿巖主要出露于皮爾巴拉環(huán)形構(gòu)造北半環(huán)，為古太古代基性、酸性火山巖及酸性侵入巖，火山巖與侵入巖緊密相連，并被數(shù)個(gè)巨型的巖體環(huán)分割開來。在ETM圖像(圖4)中，火山巖以黃綠、棕褐、深藍(lán)紫、褚紅色調(diào)為主。由于年代久遠(yuǎn)，火山巖地層均有不同程度的變質(zhì)，呈現(xiàn)青綠色調(diào)特征色;地層紋理呈粗條紋狀，較大程度地體現(xiàn)了火山噴出巖在噴發(fā)流動、沉積過程中動態(tài)、快速成型的特性?；鹕綆r的巖性以基性巖為主，主要為玄武巖和安山巖等，部分為酸性碎屑巖;火山巖中的斷裂構(gòu)造發(fā)育較密集，以NW及NNW向?yàn)橹鳎琋E及近SN向斷裂構(gòu)造也有發(fā)育。植被及水系均發(fā)育一般，水系以主干河流為主，分支少，受斷裂構(gòu)造控制。地形總體較平緩，切割不強(qiáng)烈。古太古代火山巖貫通北半環(huán)南部東西向區(qū)域內(nèi)，在南半環(huán)中部哈默斯利盆地也有較大面積的集中出露。

圖4 巖漿巖和褶皺構(gòu)造ETM影像(ETM7(R)4(G)1(B)假彩色合成)Fig.4 ETM image ofmagmatic rocks and fold structures

侵入巖在ETM圖像(圖4)中以灰白淺色調(diào)為主，因部分巖體已發(fā)生變質(zhì)，呈現(xiàn)不同程度的青色、青綠色調(diào);巖體呈平滑塊狀紋理，巖性主要為黑云母二長花崗巖和花崗片麻巖。各巖體環(huán)被區(qū)域斷裂構(gòu)造切割，以NNE向斷裂構(gòu)造為主，NW向斷裂構(gòu)造也較發(fā)育。植被較少，地勢平坦，發(fā)育寬U型平行狀水系。由全區(qū)ETM圖像(圖2)可以看出，區(qū)內(nèi)的侵入巖主要鑲嵌于北半環(huán)的火山巖中，與圍巖界線分明，多呈弧狀、團(tuán)塊狀和不規(guī)則環(huán)狀，單個(gè)巖體面積均較大。在南半環(huán)僅有少量侵入巖出露。

2.2.3 構(gòu)造

研究區(qū)內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造極為發(fā)育。通過遙感解譯及綜合研究后認(rèn)為，在一個(gè)超大型的巖基環(huán)內(nèi)發(fā)育有眾多的巖體環(huán);而區(qū)內(nèi)的斷裂構(gòu)造則以小型主干斷裂為主，區(qū)域大斷裂發(fā)育較少，可能說明了本區(qū)域在克拉通地盾成型后地質(zhì)構(gòu)造活動趨于穩(wěn)定。而在皮爾巴拉地塊南半環(huán)南側(cè)邊緣中元古界沉積巖區(qū)及哈默斯利盆地東側(cè)邊緣地帶，發(fā)育有大量的褶皺構(gòu)造［4］。上述構(gòu)造對本區(qū)礦床的形成起到至關(guān)重要的作用。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，北半環(huán)內(nèi)的銅等多金屬礦多位于巖體環(huán)邊緣區(qū)域內(nèi)，而南半環(huán)內(nèi)的環(huán)形構(gòu)造與已有礦山并無直接關(guān)聯(lián)。

在ETM圖像(圖2)中，斷裂構(gòu)造的線性特征明顯，斷裂兩側(cè)地層的色調(diào)、紋理特征差異較大。經(jīng)現(xiàn)場驗(yàn)證，在哈默斯利地質(zhì)公園內(nèi)可看到由斷裂構(gòu)造控制的V型水系河谷深切，河道兩側(cè)巖石呈直立狀，河谷深度可達(dá)20～30 m，寬度達(dá)15～20 m，巖層產(chǎn)狀水平，與ETM圖像中該處明顯的斷裂構(gòu)造形跡相映襯。根據(jù)斷裂構(gòu)造解譯結(jié)果，研究區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造總體以NWW向沿福蒂斯丘河發(fā)育的區(qū)域大斷裂為格架，在南半環(huán)內(nèi)發(fā)育大量的NW和近EW向主干斷裂，在北半環(huán)內(nèi)發(fā)育大量NE和NNW向主干斷裂。從整個(gè)構(gòu)造空間分布上看，斷裂構(gòu)造的分布總體較為稀疏，只在北半環(huán)東側(cè)火山巖大面積出露區(qū)較為密集。

研究區(qū)的褶皺構(gòu)造主要分布于南半環(huán)芒特弗農(nóng)以南的弧狀條帶及紐曼西北側(cè)的哈默斯利盆地東端邊緣的區(qū)帶內(nèi)。從ETM圖像(圖4)中可以看出，這些褶皺構(gòu)造極其密集，褶皺軸走向以NWW和EW向?yàn)橹?，多為緊閉型向斜。褶皺形態(tài)基本上都比較完整，受斷裂構(gòu)造切割、錯(cuò)斷等情況較少。從已有研究結(jié)果來看，紐曼西北側(cè)的哈默斯利盆地東端邊緣區(qū)帶的褶皺構(gòu)造對BIF型鐵礦的富集起到了重要作用。

2.2.4 礦山

本研究主要采用Google Earth高分辨率圖像對研究區(qū)的礦山進(jìn)行定位，并利用ETM圖像進(jìn)行復(fù)核，最終確定礦山類型及位置(圖5)。

圖5 礦山及礦集區(qū)遙感解譯圖(影像底圖為ETM7(R)4(G)1(B)假彩色合成圖像)Fig.5 M ap of rem ote sensing image interpretation of m ine and ore concentrated area

由礦山的遙感解譯結(jié)果可以看出，研究區(qū)內(nèi)的BIF型鐵礦主要賦存于皮爾巴拉圓形地盾南半環(huán)古元古界沉積變質(zhì)的條帶狀含鐵建造內(nèi)，在北半環(huán)沿海區(qū)域的同類地層中也有產(chǎn)出。南半環(huán)以湯姆普賴斯、山惠爾巴克、帕拉伯杜、必和必拓礦業(yè)C區(qū)和西安吉斯拉斯等一大批超大型鐵礦最為典型，北半環(huán)的巴爾莫勒爾中心和蘭伯特角等超大型鐵礦具有代表性。在ETM圖像(圖5)中，成礦帶主要集中于哈默斯利盆地及其周圍，含礦圍巖以青色、青綠色調(diào)為主，開采面則呈現(xiàn)暗紫、褚紅、桃紅等深色調(diào);控礦地層古元古界含鐵建造，以頁巖、燧石、泥巖、粉砂巖及片巖等為主，可見較大塊的球狀鐵結(jié)核。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查及相關(guān)研究，該含鐵建造層較為破碎，褶皺構(gòu)造對礦體有較強(qiáng)的控制作用，表明礦床的形成與褶皺構(gòu)造有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，而斷裂構(gòu)造的控礦作用則次之。

3 礦化蝕變信息提取

經(jīng)綜合研究，在研究區(qū)內(nèi)BIF型鐵礦集中分布區(qū)內(nèi)圈定出找礦戰(zhàn)略選區(qū);再對選區(qū)進(jìn)行礦化蝕變信息提取，研究礦化蝕變信息異常區(qū)的成礦地質(zhì)背景，以獲取地質(zhì)、構(gòu)造的遙感影像特征［5］與礦床富積的相關(guān)性信息。

3.1 數(shù)據(jù)處理

采用15m分辨率的ASTER圖像對戰(zhàn)略選區(qū)進(jìn)行礦化蝕變信息提取。圖像的假彩色合成采用ASTER B8(R)B3(G)B1(B)波段組合，主要圖像處理技術(shù)手段為幾何糾正、鑲嵌和數(shù)據(jù)融合，最終得到用于確定找礦遠(yuǎn)景區(qū)的目標(biāo)影像底圖。

3.2 蝕變信息提取

3.2.1 提取原理

遙感礦化蝕變信息提?。?］主要依據(jù)礦化和蝕變礦物的特征光譜進(jìn)行。蝕變巖石的吸收光譜是由雜質(zhì)、包體、蝕變及替代成分產(chǎn)生的。在ASTER圖像的譜段范圍內(nèi)，蝕變礦物光譜特征與碳酸根、鐵離子、水和鍵型等陰離子基團(tuán)及一些陽離子有關(guān)［7］，這成為蝕變礦物信息提取的主要依據(jù)。

研究區(qū)內(nèi)主要有4類蝕變礦物:①赤鐵礦、針鐵礦和褐鐵礦;②高嶺石與絹云母;③綠泥石;④含有C離子團(tuán)的礦物(如方解石族礦物)。研究區(qū)的BIF型鐵礦主要與Fe+3有關(guān)，蝕變信息提取結(jié)果顯示，鐵染信息提取效果好，蝕變信息明顯;而其余3種礦物蝕變信息較弱，與BIF型鐵礦的示礦信息相關(guān)性較弱，可忽略不計(jì)。因此，本文只對Fe+3蝕變信息進(jìn)行分析與描述。赤鐵礦、針鐵礦和褐鐵礦3種礦物的光譜曲線形狀相近，均在0.5μm和0.9μm處有吸收谷，分別對應(yīng)ASTER數(shù)據(jù)的B1和B3波段(圖6)。

圖6 赤鐵礦、針鐵礦和褐鐵礦光譜特征Fig.6 Spectral signatures of hematite，goethite and limonite

3.2.2 提取方法

遙感礦化蝕變異常信息提取方法包括:①數(shù)據(jù)預(yù)處理。將分辨率為30 m的ASTER短波紅外波段重采樣至15 m分辨率后，與原有的15 m分辨率的ASTER可見光波段打包成一個(gè)文件，重采樣采用最近鄰點(diǎn)法;②主成分分析。在數(shù)據(jù)預(yù)處理的基礎(chǔ)上采用主成分分析法［8］來提取遙感礦化蝕變異常。

本文利用 ASTER B1，2，3，4 的波段組合［9］進(jìn)行主成分分析，由此得到的4個(gè)主成分(PC)。其中，PC1為各個(gè)波段反射率的加權(quán)和，反映了光譜總體反射率的大小;PC2是近紅外與短波紅外波段之差，反映光譜曲線的斜率變化;PC3與PC4為反映巖石礦物的信息。

根據(jù)鐵染蝕變礦物的標(biāo)準(zhǔn)光譜曲線圖可知，對代表鐵染礦物主成分的判斷準(zhǔn)則是:選取ASTERB1—B4構(gòu)成主成分的特征向量，其中B2的系數(shù)應(yīng)與B1及B3的系數(shù)符號相反，與B4的系數(shù)符號一般相同。本文中鐵染礦物對應(yīng)的B1和B3波段處是吸收谷，取負(fù);B2和B4為正(表1)。表1中的PC4符合要求。

表1 ASTER B1—B4主成分分析Tab.1 Principal com ponent analysis of ASTER B1—B4

3.2.3 提取結(jié)果

信息提取的處理方法［10］為:根據(jù)主成分分析結(jié)果，選擇一個(gè)適合提取鐵染信息的成分;然后根據(jù)該成分影像的直方圖分布情況，確定合理的閾值，進(jìn)行鐵染蝕變信息提取。從信息提取的結(jié)果來看，區(qū)內(nèi)鐵染信息異常共有9處，達(dá)到Ⅰ級異常的有3處，Ⅱ級異常的有1處，其余為Ⅲ級異常(表2和圖7)。

表2 皮爾巴拉找礦遠(yuǎn)景區(qū)鐵染異常一覽表Tab.2 List of iron－stained abnormalities of prospecting prospective area selection in Pilbara Craton

圖7 皮爾巴拉地塊找礦遠(yuǎn)景區(qū)鐵染異常信息提取綜合成果圖(影像底圖為ETM8(R)3(G)1(B)假彩色合成圖像)Fig.7 Com prehensive resultmap of abnormal iron－s tained information extraction about prospecting prospective areas in Pilbara Craton

在紐曼和帕拉伯杜2區(qū)域鐵染異常表現(xiàn)較明顯，異常區(qū)較大，其中部分區(qū)域與已有鐵礦吻合較好。鐵染信息的提取結(jié)果基本表明了皮爾巴拉地塊地表裸露地層中Fe+3的分布，在疊加控礦層位綜合分析的基礎(chǔ)上，為該地區(qū)進(jìn)一步圈定鐵礦的找礦有利地段提供了依據(jù)。

4 典型礦床控礦要素影像特征分析

從研究區(qū)內(nèi)存在的大量大型、超大型BIF型在采礦山中優(yōu)選出3個(gè)典型礦床進(jìn)行控礦要素的遙感影像特征剖析。

1)帕拉伯杜超大型鐵礦。位于哈黙斯利盆地西南邊緣、帕拉伯杜南側(cè)，是皮爾巴拉找礦戰(zhàn)略選區(qū)中規(guī)模最大的露采礦山之一。ETM圖像(圖8)顯示，該礦體位于古元古界條帶狀含鐵建造沉積巖(Phb)中，開采宕面上巖石以鐵銹色調(diào)為主，未開采區(qū)域以青色調(diào)為主;控礦地層的山頂較渾圓完整，坡體上受斷裂切割，形成陡崖和小塊體，坡腳有崩積堆積物。

圖8 帕拉伯杜鐵礦控礦地層與構(gòu)造ETM影像(影像底圖為ETM7(R)4(G)1(B)假彩色合成圖像)Fig.8 ETM image of ore－controlling strata and structures in Paraburdoo iron m ine

區(qū)內(nèi)構(gòu)造以NW向斷裂為主，控礦巖層中斷裂發(fā)育處或與NE向斷裂交匯處往往是礦體的產(chǎn)出部位。在帕拉伯杜鐵礦東部的2個(gè)鐵礦則位于褶皺構(gòu)造的轉(zhuǎn)折端。從Fe+3異常信息提取結(jié)果看，這2個(gè)鐵礦分布區(qū)域與Fe+3異常區(qū)較為吻合，說明Fe+3信息異常值與鐵礦床有緊密的正相關(guān)性(圖9)。

圖9 帕拉伯杜鐵礦鐵染信息異常ASTER影像(影像底圖為ASTER8(R)3(G)1(B)假彩色合成圖像)Fig.9 ASTER image of abnormal iron－stained information in Paraburdoo iron m ine

2)惠爾巴克山超大型鐵礦。位于哈默斯利盆地的東端、紐曼西側(cè)，是西澳BIF型鐵礦的典型代表之一。該礦為露天開采，礦體位于古元古界含鐵建造條帶沉積巖(Phb)中，巨大的露采區(qū)域開采臺階呈橢圓形臺階狀由外向內(nèi)逐漸收縮，在ETM圖像中呈藍(lán)色和暗鐵紅色調(diào)，未開采區(qū)域控礦層呈青色(圖10)。

圖10 惠爾巴克山鐵礦控礦地層與構(gòu)造ETM影像(影像底圖為ETM7(R)4(G)1(B)假彩色合成圖像)Fig.10 ETM im age of ore－controlling strata and structure in M t.W hale－back iron m ine

NE向斷裂構(gòu)造穿過礦區(qū)，與礦體走向基本一致并對其形成控制。該礦東側(cè)在古元古界含鐵建造層延伸段內(nèi)還密集分布一些大型鐵礦，與惠爾巴克山鐵礦有幾乎相同的成礦地質(zhì)背景及遙感影像特征。鐵礦大多均位于褶皺構(gòu)造的轉(zhuǎn)折端部，控礦巖層中褶皺構(gòu)造的轉(zhuǎn)折端部及NE向斷裂發(fā)育區(qū)往往是鐵礦床的產(chǎn)出部位。從Fe+3異常信息提取結(jié)果看，個(gè)別鐵礦分布區(qū)域與Fe+3異常區(qū)吻合性不夠好，可能是開采宕面上存留的鐵礦體太少的緣故(圖11)。

圖11 惠爾巴克山鐵礦鐵染信息異常ASTER影像(影像底圖為ASTER8(R)3(G)1(B)假彩色合成圖像)Fig.11 ASTER image of abnormal iron－stained information in M t.W hale－back iron m ine

3)湯姆普萊斯超大型鐵礦。位于哈黙斯利盆地的西南邊緣、帕拉伯杜北側(cè)、湯姆普萊斯西南側(cè)，具有巨大的露天開采宕坑。礦體位于古元古界條帶狀含鐵建造沉積巖(Phb)中，在ETM圖像中開采宕面上巖石以鐵銹色調(diào)為主，未開采區(qū)域以青色調(diào)為主(圖12)。

圖12 湯姆普萊斯鐵礦控礦地層、構(gòu)造ETM影像(影像底圖為ETM7(R)4(G)1(B)假彩色合成圖像)Fig.12 ETM image of ore－controlling strata and structures in Tom Price iron m ine

區(qū)內(nèi)構(gòu)造以NW向斷裂為主，有2條NW向斷裂構(gòu)造穿過該礦區(qū)，與礦體走向一致，并控制礦體的產(chǎn)出。由ASTER影像圖(圖13)中可以看出，該礦體位于一個(gè)大型褶皺構(gòu)造的轉(zhuǎn)折端處，明顯受褶皺構(gòu)造控制。從Fe+3異常信息提取結(jié)果來看，該鐵礦礦體分布區(qū)域與Fe+3異常區(qū)較為吻合，說明Fe+3信息強(qiáng)烈異常對鐵礦床的存在有較強(qiáng)的指向示性。

圖13 湯姆普萊斯鐵礦鐵染信息異常ASTER影像(影像底圖為ASTER8(R)3(G)1(B)假彩色合成圖像)Fig.13 ASTER image of abnormal iron－stained information in Tom Price iron m ine

5 遙感地質(zhì)找礦模型建立

據(jù)前文所述，結(jié)合筆者對皮爾巴拉地塊BIF型鐵礦遙感地質(zhì)特征及其成礦規(guī)律的綜合研究，BIF型鐵礦的遙感地質(zhì)找礦模型可簡化為:“古元古界沉積變質(zhì)巖+褶皺構(gòu)造+斷裂構(gòu)造+Fe+3礦化蝕變信息異常”(表3)。

表3 BIF型鐵礦遙感找礦模型Tab.3 Remote sensing prospecting model of BIF－type iron deposit

6 找礦遠(yuǎn)景區(qū)的圈定

根據(jù)建立的BIF型鐵礦遙感地質(zhì)找礦模型，疊加皮爾巴拉地塊找礦戰(zhàn)略選區(qū)的礦源層、礦山、構(gòu)造、蝕變信息等進(jìn)行綜合分析研究，共圈定出2處找礦遠(yuǎn)景區(qū)(圖14)。

圖14 皮爾巴拉地塊找礦遠(yuǎn)景區(qū)預(yù)測圖Fig.14 M inerogenetic p rognostic m ap of prospective area in Pilbara Craton

1)帕拉伯杜遠(yuǎn)景區(qū)。位于皮爾巴拉找礦戰(zhàn)略選區(qū)西南側(cè)的帕拉伯杜南側(cè)，面積約800 km2。區(qū)內(nèi)分布有新近紀(jì)松散堆積物和大面積的古元古代條帶狀含鐵建造沉積巖;區(qū)內(nèi)發(fā)育2個(gè)規(guī)模較大的褶皺構(gòu)造，已有礦山多位于褶皺構(gòu)造的轉(zhuǎn)折端處;線性構(gòu)造以NW向斷裂為主;提取的鐵染信息異常有1處Ⅰ級異常，是尋找BIF型鐵礦的有利地區(qū)。

2)紐曼—必和必拓C區(qū)遠(yuǎn)景區(qū)。位于皮爾巴拉找礦戰(zhàn)略選區(qū)東側(cè)，面積約4 200 km2。區(qū)內(nèi)分布著大面積新近系松散堆積物、太古宙酸性變質(zhì)巖和古元古界條帶狀含鐵建造沉積巖;發(fā)育大量的褶皺構(gòu)造，褶皺軸線以NW向?yàn)橹?，已有眾多的大型、超大型鐵礦山多位于褶皺構(gòu)造的轉(zhuǎn)折端處;線性構(gòu)造以NE向斷裂構(gòu)造為主;計(jì)算機(jī)提取的鐵染信息異常有2處Ⅰ級異常，是尋找BIF型鐵礦的有利地區(qū)。

7 結(jié)論

本文通過對西澳大利亞皮爾巴拉克拉通地盾區(qū)ETM圖像進(jìn)行深入解譯、研究，確定了遙感找礦戰(zhàn)略選區(qū);采用ASTER圖像對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行礦化蝕變信息提取，結(jié)合該區(qū)域已有的地質(zhì)、礦產(chǎn)方面的文獻(xiàn)、資料建立了區(qū)內(nèi)的BIF型鐵礦的遙感地質(zhì)找礦模型。經(jīng)過對一系列數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)對比研究和總結(jié)后發(fā)現(xiàn)，所建立的找礦模型與BIF型鐵礦具有極高的相關(guān)性，進(jìn)而圈定了找礦遠(yuǎn)景區(qū)。上述方法對采用遙感技術(shù)在境外或人跡不易到達(dá)區(qū)域?qū)ふ褺IF型鐵礦具有參考意義，尤其是在確定找礦遠(yuǎn)景區(qū)以及進(jìn)行礦產(chǎn)勘查的前期決策方面具有傳統(tǒng)找礦方法所不具備的獨(dú)特優(yōu)勢。

志謝:本文在研究過程中得到了中國國土資源航空物探遙感中心楊清華教授、王夢飛博士以及浙江大學(xué)地球科學(xué)系蘇程博士、俞偉斌博士等的大力支持與幫助，在此深表感謝!

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