運用高分遙感技術圈定西昆侖黑恰鐵多金屬礦化帶

王 輝，范玉海，張少鵬，金謀順，崔 勝，楊 晨，匡經水，郭鵬程

（中煤航測遙感局西安煤航地質勘查院，西安 710054）

運用高分遙感技術圈定西昆侖黑恰鐵多金屬礦化帶

王 輝，范玉海，張少鵬，金謀順，崔 勝，楊 晨，匡經水，郭鵬程

（中煤航測遙感局西安煤航地質勘查院，西安 710054）

為了在西昆侖地區(qū)圈定黑恰鐵多金屬礦化帶，主要運用高分遙感解譯和礦化遙感異常信息增強與提取技術，配合適量的野外調查驗證及采樣測試工作，建立遙感綜合找礦模型，為后續(xù)區(qū)域地質礦產工作規(guī)劃部署和礦產勘查提供依據。調查結果表明，在黑恰一帶圈定了1條找礦潛力巨大的含銅鉛鋅的菱鐵-赤鐵礦化帶，延伸長度約60 km，寬度200～500 m。礦化帶內含多個鐵多金屬礦化體。礦化體位于溫泉溝群d段偏頂部碎屑巖向碳酸鹽巖的過渡部位，呈層狀、似層狀、透鏡狀產出，產狀一般為40°～50°∠68°～81°，與區(qū)域地層產狀一致。單礦化體長度數百～9 500余m，地表出露厚度2～50 m，一般厚約15 m。地表礦石礦物以赤鐵礦和褐鐵礦為主，次為鏡鐵礦，含少量菱鐵礦。鐵礦化體頂板碎裂化的碳酸鹽巖中普遍見Pb-Zn-Cu礦化，部分鐵礦化體上部也可見Pb-Zn（少量Cu）礦化。高分遙感技術在西昆侖地區(qū)礦產地質綜合調查中作用顯著，可為實現找礦工作的快速突破創(chuàng)造條件，并為高分遙感技術在相同或類似地區(qū)開展找礦工作提供依據和借鑒。

高分遙感技術；黑恰鐵多金屬礦化帶；西昆侖

0 引言

西昆侖地區(qū)位于青藏高原西北緣與塔里木盆地西南緣之間，大地構造位置處于古亞洲構造域和特提斯構造域的結合部位，是秦祁昆構造帶的重要組成部分。地層、構造、變質作用、巖漿活動等多種成礦地質條件優(yōu)越，已發(fā)現的礦床種類繁多，礦種齊全，找礦前景十分樂觀［1-7］。然而，西昆侖地區(qū)高寒缺氧，地形切割強烈，地勢險峻，人煙稀少，交通極為不便，面積性的野外地質調查工作往往面臨挑戰(zhàn)，不少地段漏控，難以獲取系統(tǒng)、全面、翔實的基礎地質資料；已發(fā)現的礦點多集中在交通條件較好地段，交通條件不好地段漏礦現象在所難免，目前礦產勘查程度仍很低。隨著遙感技術的不斷發(fā)展和在地質找礦應用中的日益深入，遙感技術在礦致遙感異常信息提取和找礦有利地區(qū)圈定等方面顯示出明顯的優(yōu)勢［8-16］。西昆侖地區(qū)植被稀少、基巖裸露，適合遙感技術的發(fā)揮［17］。為此，中國地質調查局2010年下達了“昆侖—阿爾金成礦帶地質礦產調查”（計劃項目），所屬工作項目“西昆侖成礦帶礦產資源遙感綜合調查（2010—2012）”，由中國煤炭地質總局承擔，旨在運用遙感技術快速發(fā)現或圈定一批礦致遙感異常和遙感找礦線索；結合最新成礦理論，初步查明區(qū)域成、控礦地質條件和礦化（蝕變）類型，圈定遙感找礦有利區(qū)，為后續(xù)區(qū)域地質礦產調查項目規(guī)劃部署和礦產資源勘查評價提供依據。2010—2012年間共完成3個區(qū)塊共計33幅1∶5萬礦產地質高分遙感解譯，取得了良好的地質找礦效果。本文主要介紹該項目在2011年度的部分成果。

1 研究區(qū)概況

1.1 地理位置

2011年度項目研究區(qū)隸屬新疆自治區(qū)葉城縣、皮山縣管轄，向南與克什米爾（巴基斯坦控制區(qū)）接壤。地理坐標為E77°15′～78°00′，N35°50′～36°30′，涉及12幅1∶5萬標準圖幅。

2010—2012年間完成的3個區(qū)塊如圖1所示。

圖1 2010—2012年項目區(qū)位置示意圖Fig.1 Sketch map for position of project area from 2010 to 2012

1.2 成礦地質背景

研究區(qū)位于古亞洲構造域和特提斯2大構造域（昆南—羌北縫合系）的結合部位。自北向南涉及古亞洲構造域（Ⅰ）的昆侖造山帶（Ⅰ7）、中昆侖微地塊（早古生代復合巖漿弧帶）（Ⅰ7-3）、康西瓦—木孜塔格—阿尼瑪卿晚古生代結合帶（Ⅱ1）、可可西里—巴顏喀拉中生代濁積盆地褶斷帶（Ⅱ2）、郭扎錯—西金烏蘭—金沙江晚古生代縫合帶（Ⅱ5）和北羌塘—唐古拉地塊（Ⅱ8）［18］。本次工作圈定的黑恰鐵多金屬礦化帶就位于北羌塘—唐古拉地塊的北緣，屬晚古生代被動陸緣盆地性質［19］。

按照最新成礦區(qū)帶劃分方案［20］，研究區(qū)由北向南涉及秦祁昆和特提斯2大成礦域、3個二級成礦單元（成礦?。?個三級成礦單元（成礦帶）和4個四級成礦單元（礦帶）（圖2和表1）。黑恰鐵多金屬礦化帶處于慕士塔格—阿克賽欽（陸緣盆地）Fe-Cu-Au-Pb-Zn-RM四級礦帶（Ⅲ-1-①）的北緣。

圖2 研究區(qū)成礦（區(qū)）帶劃分示意圖［20］Fig.2 Division map ofmetallogenic belt of study area［20］

表1 研究區(qū)成礦（區(qū)）帶劃分表Tab.1 Division table ofmetallogenic belt of study area

早在20世紀60年代，新疆地質礦產勘查局第二地質大隊就在黑恰鐵多金屬礦化帶的西北端發(fā)現了黑黑孜江干中型菱鐵礦礦床。相關勘查資料表明，該礦床產于康西瓦大斷裂南側下志留統(tǒng)溫泉溝群d段（S1wd）的淺變質碎屑巖夾碳酸鹽巖建造中［21-24］，共圈定出16個礦體，多呈似層狀、透鏡狀或扁豆狀。礦石礦物主要為菱鐵礦，次為赤鐵礦和褐鐵礦，含少量方鉛礦、硫銻鉛礦、閃鋅礦及黃鐵礦等。礦床全鐵含量平均為31.8%，估算的遠景儲量為1 245.30萬t。該礦床的發(fā)現為本次運用高分遙感技術圈定黑恰鐵多金屬礦化帶提供了重要依據。

2 關鍵技術

2.1 基礎遙感圖像制作

以IKONOS高分衛(wèi)星遙感數據為主要信息源，首先，按照波段輻射量方差越大越好和波段間相關性越小越好的波段選取原則，通過最佳指數因子（optimun index factor，OIF）計算，選用所含信息量最豐富的B3（R）B2（G）B1（B）和B4（R）B2（G）B1（B）波段組合，分別采用主成分變換、PANSHARP等方法進行圖像融合；然后，利用1∶5萬地形圖和DEM數據，選用有理多項式系數（rational polynomial coefficients，RPC）糾正模型，進行正射糾正和三次立方卷積法重采樣；最后，采用無痕鑲嵌法進行圖像鑲嵌，制作遙感解譯基礎影像圖。

2.2 遙感異常信息提取

解譯過程中，運用波段組合變換、去相關分析、主成分分析、對比度拉伸等圖像增強處理方法，增強巖性差異，提高解譯效果；同時采用IKONOS數據B1、B3、B4、B2波段進行主成分分析，開展鐵染遙感異常信息提取研究；配合野外調查與驗證，圈定了黑恰鐵多金屬礦化帶。

3 遙感找礦成果

3.1 黑恰鐵多金屬礦化帶遙感特征

3.1.1 遙感影像解譯標志建立

在IKONOS（波段組合B3（R）B2（G）B1（B））高分遙感圖像中，黑恰鐵多金屬礦化帶表現為淡褐色帶狀影紋圖案，與兩側巖層影像特征略有差異（圖3（a））。在ETM（波段組合B7（R）B4（G）B3（B））假彩色合成圖像中，礦化帶呈黃綠色調，規(guī)則條帶狀影紋圖案，兩側巖層呈藍色條帶影紋圖案，二者色差明顯，易于區(qū)分；但界線不易確定，帶內細節(jié)顯示不清晰（圖3（b））。

圖3 黑恰鐵多金屬礦化帶遙感影像解譯標志Fig.3 Interpretation keys of remote sensing images of Heiqia iron polymetallic m ineralization zone

為進一步增強遙感解譯效果，在上述處理的基礎上，對IKONOS圖像的B3（R）B2（G）B1（B）波段組合進行了去相關分析。黑恰鐵多金屬礦化帶在增強后的圖像中表現為不同深淺的褐色，呈規(guī)則條帶狀影紋圖案，與帶外兩側巖層的影像特征差異明顯，界線清楚，易于識別。礦化帶內的鐵礦體多位于礦化帶中、下部，色調較礦化帶深，呈暗紅褐色調，窄條帶狀、透鏡狀、串珠狀斷續(xù)延伸，與礦化帶界線基本清楚。通過詳細解譯，礦化體主要分布在礦化帶的西北段，其他地段因單礦化體規(guī)模較小或表層覆蓋較嚴重，不易直接解譯。底板圍巖色調以暗灰藍—暗褐黑色為主，間紅褐色；頂板圍巖色調為淺灰—白色—淡黃褐色，均呈帶狀延伸（圖4（a））?；谥鞒煞址治龅男畔⒎纸饧夹g是增強地質巖性弱信息的一種常用方法。利用IKONOS數據B1、B3、B4、B2波段進行主成分分析，取第三主分量與原始B1和B3波段組合得到的新圖像中，黑恰鐵多金屬礦化帶呈桃紅色調，帶狀影紋，明顯區(qū)別于圍巖影像特征（圖4（b）），便于直接解譯。

圖4 IKONOS高分遙感圖像增強處理后的黑恰鐵多金屬礦化帶解譯標志Fig.4 Interpretation keys of Heiqia iron polymetallicm ineralization zone in IKONOS remote sensing data after enhancement processing

3.1.2 礦化遙感異常信息提取

鐵染信息的吸收特征波譜中心波長分別為0.45μm、0.55μm、0.85μm和0.90μm，反射特征波譜為0.60～0.80μm；對應于IKONOS數據，B1呈吸收特征，B3呈反射特征。主成分分析是通過對特定的幾個波段進行正交變換，去除波段間的相關性，降低數據的維數，使盡可能多的有用信息集中到少量的波段圖像中。各個主分量常常代表一定的地質意義，且互不重復，地質意義具有其獨特性。對IKONOS數據的B1、B3、B4、B2波段進行主成分變換，代表鐵染主分量的判斷準則是在構成該主分量的特征向量中，B3的系數應與B1和B4的系數相反，一般與B2的系數相同（表2）。

表2 鐵染異常特征矩陣Tab.2 Characteristicmatrix of ferric contamination anomaly

采用主成分分析法進行鐵礦化（鐵染）遙感異常信息提取，PC3是鐵染異常的特征主分量。按照均值+3δ（標準差）確定異常下限，提取出的鐵染異常特征明顯，呈帶狀分布（圖5）。

圖5 用IKONOS高分數據提取的鐵染異常（右上角為鐵礦體野外照片）Fig.5 Ferric contam ination anomaly extracted from IKONOS remote sensing data

3.1.3 遙感礦產地質解譯

在前人工作的基礎上，通過上述研究，在溫泉溝群d段（S1wd）偏頂部解譯出1條鐵礦化帶。容礦巖系為一套變砂巖+板巖+少量碳酸鹽巖（mss+sl+ls）的巖性組合。該礦化帶在東北部與黃羊嶺群a段（P ha）呈斷層接觸。上述解譯結果得到了野外實地驗證。通過本次礦產遙感綜合調查工作，圈定了一條找礦潛力巨大的含銅鉛鋅的菱鐵-赤鐵礦化帶，找礦效果顯著。

3.2 黑恰鐵多金屬礦化帶地質特征

依據遙感解譯結果，輔以野外地質調查與驗證，并結合隨后在該帶開展的鐵多金屬礦遠景調查工作，總結該礦化帶的地質特征如下。

3.2.1 含礦建造特征

通過野外地質調查證實，用遙感手段圈定的黑恰鐵多金屬礦化帶位于志留系下統(tǒng)溫泉溝群d段（S1wd）偏頂部，其東北側為二疊系黃羊嶺群a段（P ha），二者以喀拉塔格斷裂為界。S1wd巖性總體以青灰色、灰色砂質板巖夾泥質板巖及變質砂巖為主，頂部含數層白云巖、鐵質白云巖、硅化白云巖及少量灰?guī)r（局部大理巖化）夾菱鐵礦等碳酸鹽巖；P ha則以灰黑色碳質板巖或斑點狀（黃鐵礦變斑晶）板巖為特征；二者巖性差異明顯，易于區(qū)分。

3.2.2 礦化帶特征

依據遙感解譯結果，輔以野外地質調查與驗證，該礦化帶延伸方向為310°～320°，與地層產狀協(xié)調一致，向北被康西瓦斷裂所截，向東南延伸出區(qū)外，延伸穩(wěn)定，在區(qū)內長度約60 km，寬度200～500 m。

3.2.3 礦化體特征

圖6 黑恰鐵多金屬礦化帶典型礦石照片Fig.6 Photos of typical ores in Heiqia iron polymetallic m ineralization zone

根據礦化帶內礦化體的遙感特征，結合野外地質調查與驗證，除20世紀60年代在礦化帶的西北端發(fā)現黑黑孜江干中型菱鐵礦礦床外，沿該礦化帶向SE延伸方向還發(fā)現多個礦化體。礦化體位于淺海陸棚相碎屑巖向碳酸鹽巖過渡的部位，層位穩(wěn)定。礦化體呈層狀、似層狀或透鏡狀，與圍巖呈突變關系，產狀一般為40°～50°∠68°～81°，與地層產狀一致，層控特征明顯。單礦化體長度數百～9 500余m，地表出露厚度2～50 m，一般厚約15 m。礦體頂板圍巖為白云巖、鐵質白云巖和硅化白云巖等碳酸鹽巖，礦體底板圍巖為砂巖、變砂巖、砂質板巖及碳酸鹽巖。

原生菱鐵礦化體出露地表后，因物理和化學條件改變而變得不穩(wěn)定，在表生氧化—水化—淋濾溶蝕等作用下，鐵礦相由菱鐵礦轉變?yōu)槌噼F礦、褐鐵礦等鐵氧化物，殘存于地表形成“鐵帽”。

3.2.4 礦石特征

通過巖礦鑒定，地表礦石自然類型為赤鐵礦和褐鐵礦。礦石礦物主要為赤鐵礦和褐鐵礦，次為鏡鐵礦，少量菱鐵礦；脈石礦物為石英、白云母及鐵白云石，偶見石墨、電氣石、磷灰石等。礦石結構以它形—半自形細粒狀結構為主，自形中?！至罱Y構次之。鐵礦石構造以塊狀構造為主，條帶狀構造、紋層狀構造次之，另有膠狀、蜂窩狀、晶洞狀、晶簇狀、放射狀、同心環(huán)帶狀、皮殼狀等（圖6（a），（b））。鐵（化）礦體頂板碎裂化的碳酸鹽巖中普遍見方鉛礦、閃鋅礦或藍銅礦、孔雀石礦化，呈細脈—網脈狀、浸染狀，部分鐵（化）礦體上部也可見Pb-Zn（少量Cu）礦化，或沿鐵礦石碎裂裂隙呈細脈—網脈狀充填，或沿鐵礦石溶隙溶孔呈星散狀、稀疏浸染狀或團塊（粒）狀充填（圖6（c），（d））。

3.2.5 礦石品位

在該礦化帶西北段的部分鐵多金屬礦化體施工探槽工程，并采取刻槽法（樣槽斷面規(guī)格為10 cm×5 cm）取樣，實驗室化學基本分析結果顯示，TFe（全鐵）品位最高為51.90%，最低21.20%，平均37.83%；Pb-Zn礦化體中Pb品位最高1.12%，最低0.20%，一般在0.30%～0.70%間；Zn品位在0.75%～1.90%，平均1.30%；Cu礦化體中Cu品位為0.20%～0.41%［25］。需要說明的是，黑恰鐵多金屬礦化帶主要是依靠高分遙感技術圈定的。因礦化帶延伸距離長，且?guī)群鄠€礦化體，本次研究難以對整個礦化帶進行系統(tǒng)的探槽揭露和取樣測試，故礦化帶內各礦體范圍、各礦體地表產態(tài)與規(guī)模以及礦石平均品位尚不夠明確，有待今后礦產地質工作進一步確定。

3.2.6 成礦規(guī)律與成礦元素分帶特征

系統(tǒng)的野外調查結果表明：在平面上，鐵（化）礦體由NW向SE發(fā)育程度逐漸變差，礦化體的地表厚度逐漸減薄，單礦體走向延伸長度逐漸變??；在空間上，鐵多金屬礦化帶與碳酸鹽巖關系密切，多構成礦體頂板（少數地段構成礦體底板），鐵礦體產出部位均有碳酸鹽巖發(fā)育，但碳酸鹽巖厚度與鐵礦體厚度往往無明顯關系或呈負相關關系。沿礦化帶走向，Cu，Pb，Zn成礦元素由NW向SE大致呈Pb—Zn—Cu元素分帶規(guī)律，亦即隨著鐵礦體厚度由厚變薄，Pb含量逐漸降低，Zn含量逐漸增高；在鐵礦體尖滅地段，Cu含量逐漸增高，并出現Cu的獨立礦體。

4 遙感綜合找礦模型

在對黑恰地區(qū)鐵多金屬礦成礦地質特征、控礦因素和高分辨率影像特征重點剖析的基礎上，建立了基于高分遙感影像的遙感綜合找礦模型（表3）。

表3 西昆侖地區(qū)黑恰鐵多金屬礦遙感綜合找礦模型Tab.3 Remote sensing com prehensive prospecting m odel of Heiqia iron polymetallic m ineralization zone in W est Kunlun region

5 結論

（1）通過本次高分遙感工作圈定的黑恰鐵多金屬礦化帶，遙感特征明顯，在地表頗具規(guī)模，找礦潛力巨大，值得進一步工作。

（2）黑恰鐵多金屬礦化帶高分遙感找礦成果已引起中國地質調查局和新疆國土資源廳的高度重視。2013年以來先后安排“西昆侖成礦帶黑恰—三十里營房一帶鐵多金屬礦遠景調查”、“新疆葉城黑恰一帶鐵多金屬礦調查評價”和“新疆葉城黑恰一帶四幅1∶5萬區(qū)域地質調查”等項目，進一步證實了遙感找礦成果，并取得找礦新進展。

（3）西昆侖地區(qū)海拔高、切割深、交通差，自然條件惡劣，工作環(huán)境艱險，給常規(guī)地面地質礦產調查工作帶來挑戰(zhàn)。然而該地區(qū)植被稀少、基巖出露條件好，遙感技術在區(qū)域性地質礦產調查工作中能夠發(fā)揮重要作用，可快速、有效地為后續(xù)工作提供大量豐富可靠的找礦信息，往往能收到事半功倍的效果，值得在相同或類似地區(qū)進一步推廣應用。

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（責任編輯：常艷）

Delineation of Heiqia iron polymetallic m ineralization zone in W est Kunlun region using high resolution remote sensing technology

WANG Hui，FAN Yuhai，ZHANG Shaopeng，JIN Moushun，CUISheng，YANG Chen，KUANG Jingshui，GUO Pengcheng
（Geological Exploration Institute of Aerial Photogrammetry and Remote Sensing Bureau，Xi’an 710054，China）

In order to delineat Heiqiairon iron polymetallicmineralization belt in West Kunlun region，the authors used high resolution remote sensing interpretation andmineralization anomaly information enhancementand extraction technology，with suitable field sampling and verification test to establish the remote sensing geology prospectingmodel，which will provide foundation for future remote sensing in metallogenic belt in West Kunlun.The results show thata great potential siderite-copper zinc hematitemineralization belt is found in Heiqia area，which extends about60 km in length and 200-500 m in width，including a plurality ofmineralized bodies.Themineralized bodies are located in the transition site that clastic rock to carbonate rock of the d segment in the Wenquangou Group，appearing in bedded，near bedded and lenticular.The occurrence of themineralized bodies are generally 40°-50°∠68°-81°，in accordance to the strata.The length of single body changes from several hundred meters tomore than 9 500 m，and the exposed thickness on the surface changes from 2 m to 50 m，with the general thickness about15 m.The surface oreminerals aremainly hematite and limonite，with a small amount of hematite and siderite.The Pb-Zn-Cu mineralization is commonly found in the carbonate rocks in the upper part of the iron ore body，which is also found in the upper part of the iron ore body.It is significantly important that high resolution remote sensing technology is used inmineral geological survey in theWest Kunlun area，which would achieve a quick breakthrough in mineral prospecting work and provide the basis for themineral exploration works in the same or similar area.

remote resolution sensing technology；Heiqia iron polymetallic mineralized zone；West Kunlun

王輝，范玉海，張少鵬，等.運用高分遙感技術圈定西昆侖黑恰鐵多金屬礦化帶［J］.中國地質調查，2016，3（5）：13-20.

TP79

A

2095-8706（2016）05-0013-08

2016-05-30；

2016-07-01。

中國地質調查局“昆侖—阿爾金成礦帶地質礦產調查——西昆侖成礦帶礦產資源遙感地質調查（編號：1212011120888）”和國家自然科學基金“西昆侖庫地鉻鐵礦床鉻尖晶石礦物學及其成礦機理研究（編號：41302051）”項目聯(lián)合資助。

王輝（1971—），男，高級工程師，主要從事構造地質、遙感地質和礦產地質研究。Email：wanghui.rock@163.com。