高分辨率遙感影像在青海東昆侖矽卡巖型礦床找礦中的應用

汪　冰， 李存金， 魏本贊， 張　策， 王永軍

(核工業(yè)航測遙感中心，河北石家莊050002)

高分辨率遙感影像在青海東昆侖矽卡巖型礦床找礦中的應用

汪冰， 李存金， 魏本贊， 張策， 王永軍

(核工業(yè)航測遙感中心，河北石家莊050002)

摘要：利用WorldView-Ⅱ和ETM遙感影像數(shù)據(jù)，總結適合于工作程度低、條件差的高海拔地區(qū)矽卡巖型礦床的遙感技術方法?；谝阎目ǘ鴧s卡矽卡巖型銅鉬多金屬礦床成礦背景分析，針對ETM圖像特點和矽卡巖型礦床近礦圍巖蝕變特征，提出泥染異常遙感蝕變信息提取的技術方法；充分利用WorldView-Ⅱ高分辨率的優(yōu)勢，解譯成礦作用的地層巖性、構造、侵入巖，特別是矽卡巖帶的解譯，較之以往更加明顯；通過成控礦條件遙感分析，建立矽卡巖型礦床遙感找礦模型，圈定求勉雷克塔格地區(qū)有利地段4片。通過對求勉雷克塔格地區(qū)成礦、控礦條件分析，確定該地區(qū)具有良好的矽卡巖型礦床找礦前景。

關鍵詞：WorldView-Ⅱ；遙感解譯；求勉雷克塔格地區(qū)；青海

doi:10.3969/j.issn.1674-3636.2015.03.439

中圖分類號：TP753

文獻標識碼：A

文章編號：1674-3636(2015)03-0439-06

收稿日期：2015-04-07；修回日期：2015-04-28；編輯：蔣艷

基金項目：中國地質調查局項目“青海省柴達木北緣遙感地質調查技術應用示范與推廣”(12120113032200)

作者簡介：汪冰(1972—)，男，高級工程師，主要從事遙感地質與礦產勘查工作，E-mail:wbing703@126.com

0引言

遙感技術在礦產預測中的應用已有20多年歷史。多年來，以典型礦田、礦床的線、帶、環(huán)、色、塊等遙感信息為依據(jù)，構建遙感地質找礦模型用以參與礦產預測的做法，早已成為一種行之有效的礦產預測輔助模式。遙感技術具有快速、經(jīng)濟、高效等特點，為交通不便、人跡罕至、自然條件差、地質研究程度不高的地區(qū)進行礦產資源勘查提供了經(jīng)濟、便捷、有效的方法。

矽卡巖型銅鉬多金屬礦床是近年來青海東昆侖祁曼塔格地區(qū)發(fā)現(xiàn)的主要礦床類型之一，隨著新一輪國土資源大調查的實施，眾多大、中型矽卡巖型多金屬礦產被發(fā)現(xiàn)，卡而卻卡矽卡巖型銅鉬多金屬礦床就是其中的代表(豐成友等，2009)。筆者在近期開展的“青海省柴達木北緣遙感地質調查技術應用示范與推廣”項目基礎上，通過詳細的野外查證和室內研究工作，對卡而卻卡矽卡巖型多金屬礦床成控礦條件進行了深入研究，選擇在卡而卻卡西部求勉雷克塔格地區(qū)開展遙感找礦預測，以期為該區(qū)進一步擴大找礦前景、指導找礦提供借鑒。

1研究區(qū)概況

1.1　成礦地質背景

求勉雷克塔格地區(qū)位于柴達木盆地西南緣，海拔4 700 m左右，冰川及凍土發(fā)育，交通條件較差，對地質找礦工作十分不利。該地區(qū)是東昆侖造山帶西段的東昆侖晚古生代—早中生代復合巖漿弧和弧后盆地，區(qū)內巖漿活動、火山活動及與之相關的成礦作用受控于東昆侖巖漿弧帶。成礦帶位于伯喀里克—香日德印支期金、鉛、鋅(銅、稀有、稀土)成礦帶的最西端。

區(qū)內岀露的地層主要有古元古界金水口巖群白沙河巖組(Pt1b)、古生界奧陶—志留系灘間山群(O-ST)等(圖1)。其中，奧陶—志留系灘間山群(O-ST)主要由火山巖組和碳酸鹽巖組組成，碳酸鹽巖組主要是變質碳酸鹽巖和變質沉積碎屑巖。

圖1　卡而卻卡地區(qū)矽卡巖型礦床地質簡圖1-第四系；2-奧陶—志留系灘間山群；3-含礦矽卡巖編號；4-似斑狀二長花崗巖；5-花崗閃長巖；6-石英閃長巖；7-閃長巖;8-閃長玢巖；9-花崗巖；10-破碎蝕變帶；11-斷層；12-礦體Fig.1　Simplified geological map of the Kaerqueka skarn deposit in Qinghai Province

1.2　已知礦床特征

卡而卻卡矽卡巖型銅鉬多金屬礦床是該區(qū)最大、最典型礦床。該礦床成礦母巖以中酸性侵入巖為主，圍巖為奧陶—志留系灘間山群。礦體多分布于外接觸帶，受侵入接觸帶、巖漿巖條件、圍巖巖性、斷裂、裂隙及層間構造綜合控制。北西西向斷裂控制了巖體展布和礦體分布，為礦區(qū)控礦構造，晚華力西—印支期中酸性侵入巖與奧陶—志留系灘間山群碳酸鹽巖接觸帶部位。

1.3　成礦地質作用與找礦標志

卡而卻卡礦區(qū)已發(fā)現(xiàn)的多金屬礦均產在奧陶—志留系灘間山群上部碳酸鹽巖巖組與印支期花崗質侵入巖的接觸部位形成的矽卡巖帶中。礦化主要為黃銅礦化、輝銅礦化、斑銅礦化、黃鐵礦化、磁鐵礦化、鏡鐵礦化等。黃銅礦、斑銅礦呈他形粒狀變晶結構、填隙結構、浸蝕結構，礦石構造以稀疏浸染狀，星點狀構造為主。近礦圍巖蝕變有矽卡巖化、綠泥石化、綠簾石化、高嶺土化等。

近礦圍巖蝕變是成礦物質逐漸富集成礦過程中留下的印跡，它不僅能指示礦體的存在，還可以根據(jù)蝕變巖石的類型、特征，進一步預測礦產的種類、礦體賦存的位置以及礦化富集的程度，這是遙感找礦的重要理論基礎(韋振麗，2009)。根據(jù)研究區(qū)圍巖蝕變類型，采用主成分分析法進行泥染蝕變信息提取。容礦地層各類巖性特征、碳酸鹽巖巖帶的層狀或似層狀展布、斷裂構造形態(tài)特征等為高分圖像解譯提供遙感基礎。

2遙感數(shù)據(jù)信息提取

黏土礦物是矽卡巖帶中主要蝕變礦物，如高嶺石、綠泥石、綠簾石、蒙脫石、明礬石及云母類等；黏土礦物的光譜曲線(圖2)中，強吸收譜帶在1.4、1.9 μm和2.2～2.4 μm 3個波長區(qū)，其中1.4 μm的譜帶是礦物組成中輕基團引起的，1.9 μm的譜帶則是礦物水分子的彎曲振動貢獻，而2.2～2.4 μm之間的譜帶也是輕基團產生的，這為ETM蝕變信息提取提供了光譜依據(jù)。

圖2　部分含OH-離子的蝕變礦物波譜圖(據(jù)USGS波譜庫)1-高嶺石；2-蒙脫石；3-白云母；4-綠簾石；5-綠泥石；6-明礬石Fig.2　Spectra of alteration minerals with ion OH-(after USGS spectral library)

2.1　泥染蝕變信息提取

研究區(qū)次生氧化物、綠泥石、綠簾石、蒙脫石、云母類等含羥基蝕變礦物在ETM7 波段附近有1個較強的光譜吸收帶，而在ETM5 波段附近存在較高的反射率，從而使得該類蝕變礦物在ETM7 波段產生低值，而在ETM5 波段附近產生高值。選取經(jīng)掩膜處理的ETM1、4、5、7 組合進行主成分分析，鐵染信息主分量應滿足ETM5 系數(shù)與ETM7 及ETM4 系數(shù)符號相反，ETM5 系數(shù)一般與ETM1 系數(shù)符號相同。通過對ETM1、4、5、7 主成分變換特征向量矩陣(表1) 分析，PCA4 為泥染異常信息主分量。

對PCA4 進行密度分割，以平均值為背景值(表2)，以k(k= 1，2，3) 分別進行一級異常、二級異常、三級異常分割，從而可區(qū)分各級泥染蝕變異常分級。

表1　ETM 1、4、5、7 主成分分析的特征向量矩陣

表2　ETM1、4、5、7 第四主成分分析表

2.2　遙感蝕變異常篩選

遙感蝕變信息篩選工作主要結合遙感地質解譯所獲取的信息結合地質、物探、化探資料進行；主要剔除部分人造地物等形成的干擾異常，保留侵入巖體、線性構造集中區(qū)域內的蝕變信息。

經(jīng)過對比分析和篩選工作，這些異常大多數(shù)分布于解譯侵入巖體接觸帶、矽卡巖帶或破碎帶部位(圖3)。通過野外查證工作，異常分布區(qū)地表發(fā)育矽卡巖化、綠泥石化、綠簾石化、高嶺土化等蝕變非常發(fā)育，局部地段已發(fā)現(xiàn)了矽卡巖型鉛鋅礦化線索。

3成礦信息遙感解譯

由ETM數(shù)據(jù)提取的泥染蝕變異常信息為下一步工作指出了找礦遠景區(qū)段，同時采用高分WorldView-Ⅱ圖像(8、4、2波段組合)對該區(qū)段的地層巖性、斷裂構造、蝕變帶信息的解譯，使得地物幾何結構和紋理信息更加明顯，便于認識地物目標的屬性特征。

3.1　地層巖性信息

矽卡巖型賦礦地層奧陶—志留系灘間山群碳酸鹽巖段在區(qū)內呈帶狀零星分布，淺灰白色，色調均勻，山脊線平直，水系密度中等，條塊狀紋形，山體稍顯高大，有明顯山脊線或具陡崖地形，溝谷多平緩，層狀特征明顯，NWW向展布，斑塊、斑點隱約可見(圖4)。

圖3　泥染主分量圖(數(shù)據(jù)源：ETM)1-OH一級異常；2-OH二級異常；3-OH三級異常Fig.3　Principal component image of mud-stained information(date sources：ETM)

圖4　求勉雷克塔格地區(qū)影像特征圖(WorldView-Ⅱ)Fig.4　Image features of the Qiumianleiketage area(after WorldView-Ⅱ)

3.2　構造信息

研究區(qū)內NWW向或NW向線性構造最為發(fā)育，其規(guī)模相對較大、延伸較長，線性形跡醒目，NE向線性構造發(fā)育次之；NE向線性構造形成時代較晚，對NWW向線性構造進行限制和截切。圖像上NWW向或NW向線性構造一般具醒目或依稀可辨的線性延伸特征，常顯示為不同紋形色調乃至不同地貌單元、不同地質體單元分界線的界面，沿斷線往往有山體錯斷、水系折轉等地形變化反映的后期活動特征。從碳酸鹽巖段、矽卡巖段在WorldView-Ⅱ影像上的展布特征上看，NWW向的線性構造控礦作用明顯。

3.3　侵入巖信息

區(qū)內與矽卡巖型直接相關的巖體主要為晚三疊世二長花崗巖(T3ηγ)、晚三疊世閃長巖(T3δ)。晚三疊世二長花崗巖(T3ηγ)在該區(qū)分布面積較大，呈巖基狀產出，圖像上呈褐灰色，色調較均勻，山體高大，山脊半渾圓，發(fā)育稀疏樹枝狀水系，斑塊狀、條塊狀紋形，與周邊地質體影像界線較模糊；晚三疊世閃長巖(T3δ)呈巖株狀產出，在圖像上呈褐灰色，色調較均勻，山體高大，山脊半渾圓，發(fā)育樹枝狀水系，斑塊狀紋形，與周邊地質影像體界線清晰。

3.4　矽卡巖帶信息

矽卡巖帶在WorldView-Ⅱ影像上呈灰黑色調(圖4)，條帶狀影紋，分布在碳酸鹽巖帶與巖體接觸部位，并受NWW向構造影響，整體呈NWW向展布。

4綜合分析

本次遙感蝕變信息提取采用主成分分析的處理方法，并對遙感異常信息進行了篩選，將異常套合在構造巖性解譯圖上，把成礦有利層位、控礦構造、巖漿巖體與圖像特征結合起來，為靶區(qū)的圈定提供了遙感依據(jù)。

WorldView-Ⅱ遙感影像數(shù)據(jù)具有高分辨率的優(yōu)勢，在此基礎上細分出更多的巖性單元，得到更加詳實的巖性分類結果。通過WorldView-Ⅱ遙感影像數(shù)據(jù)可以輕易地在研究區(qū)內圈出奧陶—志留系灘間山群碳酸鹽巖段形態(tài)，同時精細地表達出巖體的細節(jié)特征和紋理信息，從而判斷出與找礦有直接關系的矽卡巖帶產出位置，大大節(jié)省人力、物力，提高了找礦效率。

5遙感找礦模型建立

在上述成控礦要素遙感解譯和遙感礦化蝕變信息提取的基礎上，結合已知卡而卻卡矽卡巖型礦產的成控礦條件，將求勉雷克塔格地區(qū)遙感找礦模型歸納如表3。圈定求勉雷克塔格地區(qū)矽卡巖型礦床遙感找礦有利區(qū)段4片(圖5)。

表3　求勉雷克塔格地區(qū)遙感找礦模型簡表

圖5　求勉雷克塔格地區(qū)成礦預測圖1-更新統(tǒng)冰川堆積物；2-灘間山群碳酸鹽巖組；3-白沙河巖組片麻巖段；4-晚三疊世鉀長花崗巖；5-晚三疊世二長花崗巖；6-晚三疊世閃長巖；7-矽卡巖帶；8-輝長巖脈；9-遙感解譯斷裂；10-有利地段Fig.5　Metallogenic prediction map of the Qiumianleiketage area

6結論

(1) 通過遙感找礦模型，綜合研究求勉雷克塔格地區(qū)成礦地質背景、遙感地質特征、礦化蝕變異常信息等，該地區(qū)具備碳酸鹽巖地層、中酸性巖體及NWW控礦構造等多種控礦因素，圈定求勉雷克塔格地區(qū)矽卡巖型礦床遙感找礦有利區(qū)段4片。

(2) 利用高分辨WorldView-Ⅱ遙感影像數(shù)據(jù)，可以直觀地判斷出地層、巖體、構造等信息，且解譯精度較高，可以替代部分地面調查工作，因而在高海拔、實地調查工作困難的地區(qū)找礦預測工作中發(fā)揮重要作用。

參考文獻：

陳博，張占玉，耿建珍，等．2012．青海西部祁曼塔格山卡爾卻卡銅多金屬礦床似斑狀黑云二長花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡[J]．地質通報，31(2/3)：463-468.

豐成友，李東生，屈文俊，等．2009．青海祁漫塔格索拉吉爾矽卡巖型銅鉬礦床輝鉬礦錸-鋨同位素定年及其地質意義[J]．巖礦測試，28(3)：223-227.

金劍，田淑芳，焦?jié)櫝桑龋?013．基于地物光譜分析的WorldView-2數(shù)據(jù)巖性識別：以新疆烏魯克薩依地區(qū)為例[J]．現(xiàn)代地質，27(2)：489-496.

康高峰，劉池陽，王永，等．2007．柴北緣成礦帶礦化蝕變信息提取的方法研究[J]．西北大學學報：自然科學版，37(6)：889-890.

李世金，孫豐月，王力，等．2008．青海東昆侖卡爾卻卡多金屬礦區(qū)斑巖型銅礦的流體包裹體研究[J]．礦床地質， 27(3)：399-406.

李東生，張占玉，蘇生順，等．2010．青?？枀s卡銅鉬礦床地質特征及成因探討[J]．西北地質，43(4)：239-244.

李大新，豐成友，趙一鳴，等．2011．青?？ǘ鴧s卡銅多金屬礦床蝕變礦化類型及矽卡巖礦物學特征[J]．吉林大學學報：地球科學版，41(6)：1818-1830.

韋振麗．2009．遙感礦化蝕變信息提取在肯德可克—野馬泉地區(qū)找礦預測中的應用[D]．廣東廣州：中南大學.

楊金中，方洪賓，張玉君，等．2003．中國西部重要成礦帶遙感找礦異常提取的方法研究[J].國土資源遙感，(3)：50-53.

楊德生，程鋼，盧小平．2010．遙感地質解譯及礦化蝕變信息提取在礦產資源評價中的應用研究[J]．河南理工大學學報：自然科學版，29(2)：184-189.

楊金中，孫延貴，秦緒文，等．2013．高分辨率遙感地質調查[M]．北京:測繪出版社.

Application of high-resolution remote sensing images to prospecting skarn deposits in East Kunlun, Qinghai Province

WANG Bing， LI Cun-jin， WEI Ben-zan， ZHANG Ce， WANG Yong-jun

(Airborne Survey and Sensing Center of Nuclear Industry， Shijiazhuang 050002， Hebei, China)

Abstract：This study used WorldView-Ⅱ and ETM remote sensing data to summarize the remote sensing methods which are suitable for prospecting skarn deposits in high-altitude areas with low-level work degree and severe conditions. Based on the analysis of metallogenic conditions of the known Kaerqueka skarn copper-molybdenum polymetallic deposits, we put forward a method of extracting mud-stained anomalies on the basis of ETM image features and near-ore wall rock alteration. High-resolution WorldView-II images were made full use of their advantages to interpret ore-related lithology, structure and intrusive rocks, and the interpretation of skarn belts showed especially more accurate results than previously. We also did remote sensing analysis of the ore-controlling conditions to establish a remote sensing prospecting model, and delineated four favorable zones in the Qiumiantage area. The analysis of the ore-controlling conditions suggests that the Qiumianleiketage area has a good potential for prospecting skarn deposits.

Keywords：WorldView-Ⅱ; remote sensing interpretation; Qiumianleiketage area; Qinghai Province