青海查肖瑪?shù)貐^(qū)遙感蝕變信息提取及成礦預(yù)測

李云平，郭海明

(青海省第五地質(zhì)勘查院，青海 西寧 810099)

0 前 言

1 研究區(qū)概況

查肖瑪?shù)貐^(qū)在大地構(gòu)造位置上位于可可西里—金沙江晚古生代—早中生代縫合帶和龍木錯—雙湖—瀾滄江晚古生代—早中生代縫合帶之間的羌塘地體內(nèi)[6]，是古特提斯洋閉合、弧—陸碰撞相關(guān)的弧后前陸盆地。地層區(qū)劃隸屬華南地層大區(qū)，羌北—昌都—思茅地層區(qū)，唐古拉—昌都地層分區(qū)，赤布張錯—雁石坪地層小區(qū)[6]。區(qū)內(nèi)出露地層主要為中侏羅世雁石坪群，巖石類型組合為一套碎屑巖—碳酸鹽沉積組合，由老到新為雀莫錯組紫色、灰紫色及灰色復(fù)成分礫巖、含礫砂巖、石英砂巖、雜色砂巖、粉砂巖夾少量灰?guī)r、鐵質(zhì)砂巖，布曲組青灰色薄層狀鈣質(zhì)粉砂巖與紫紅色泥質(zhì)粉砂巖互層，夾青灰色石英砂巖，夏里組紫紅色中薄層狀巖屑石英砂巖。構(gòu)造以斷裂為主，其對盆地沉積建造、構(gòu)造特征具有明顯的控制作用。依據(jù)斷層空間展布特征，可分為北西向、北東向、近東西向3組，以北西向為主，近東西向、北東向次之。從斷裂之間的相互切割關(guān)系上看，北西向斷裂形成時間最早，近東西向次之，北東向斷裂最晚。斷層性質(zhì)以逆斷層為主，次為平移斷層，構(gòu)造層次以淺—表層次脆性變形為主。巖漿活動以新近紀侵入活動為主，發(fā)育有古新世黃灰色中粗粒二長花崗巖、灰色花崗斑巖，均為印度板塊與歐亞板塊早期碰撞隆升事件的產(chǎn)物。鉛、鋅、銅、銀等熱液礦床與區(qū)域構(gòu)造巖漿活動關(guān)系密切。

2 遙感影像數(shù)據(jù)處理

2.1 遙感數(shù)據(jù)源配置

根據(jù)查肖瑪?shù)貐^(qū)地形地貌特點，本著高效快速的原則和選取云、雪干擾小、傳感器數(shù)據(jù)較新為原則，本文選用美國landsat-7ETM+多光譜遙感數(shù)據(jù)，涉及ETM+數(shù)據(jù)1景，軌道號為137-37，時相為2001年02月14日。ETM+數(shù)據(jù)在1、2、3、4、5、7波段的地面分辨率均為30 m，6-1、6-2波段為60 m，全色波段8波段為15 m(見表1)。影像數(shù)據(jù)總體清晰、少云、少雪，無植被覆蓋，質(zhì)量較好。

表1 ETM+數(shù)據(jù)基本特征

2.2 遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理及制作

首先構(gòu)建地理信息精確匹配、選區(qū)剪裁、遙感信息分析綜合平臺。遙感數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、圖像生成、地理匹配、增強處理、信息提取均在ENVI軟件集成環(huán)境下進行。人機對話解譯及專題信息提取則依托ENVI、MPGIS、PHOTOSHOP平臺綜合進行，主要包括多光譜影像融合、幾何糾正、圖像增強、圖像注記和制作等。

3 構(gòu)造信息解譯

對查肖瑪研究區(qū)進行遙感構(gòu)造解譯時，選用了ETM7、ETM4及ETM1三波段進行假彩色合成，然后用分辨率為15 m的ETM8波段與ETM7、ETM4及ETM1波段進行影像融合處理，生成了15 m空間分辨率的假彩色遙感影像圖，從而使構(gòu)造解譯精確度得到顯著提高。

3.1 線性構(gòu)造解譯

遙感影像上看研究區(qū)線性影像分布較密集，反映該區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育(見圖1)。斷裂構(gòu)造清晰，具醒目的或依稀可辨的線性延伸特征。由于斷裂構(gòu)造的規(guī)模、性質(zhì)不同，表現(xiàn)出來的線性結(jié)構(gòu)形態(tài)也不盡相同[7-8]。北東向深大斷裂規(guī)模大、延伸長，具有一定寬度，在圖像上顯示為不同紋形色調(diào)乃至不同地貌單元的界面、溝谷或陡崖地貌以及色帶、紋理形成的條帶，沿斷線可見山體錯斷、水系折轉(zhuǎn)等后期活動特征[9]；北西向、近東西向線性構(gòu)造多反映微觀地貌景觀[6]，規(guī)模較大，數(shù)量較多，多為層間斷裂，表現(xiàn)為直線狀溝谷，其解譯標志表現(xiàn)為水系中斷、地層位移，早起斷裂被錯切，直線狀陡崖或密集細紋理。

3.2 環(huán)形構(gòu)造解譯

環(huán)形構(gòu)造也是工作區(qū)內(nèi)的重要影像特征之一，本次工作共解譯出環(huán)形構(gòu)造3個(見圖1)，主要為兩組以上線性構(gòu)造圍限而成的環(huán)形、地表出露的小侵入體、火山機構(gòu)、隱伏巖體形成的穹狀隆起或其他熱源活動的地表面狀反映等。研究區(qū)環(huán)形構(gòu)造影像較為豐富，多為圓形、半圓形、橢圓形、卵圓形，規(guī)模大小不一。在影像上主要表現(xiàn)為環(huán)狀水系、環(huán)狀山脈、環(huán)狀色彩異常帶等。

圖1 查肖瑪?shù)貐^(qū)EYM+線環(huán)構(gòu)造解譯

4 遙感蝕變信息提取

研究區(qū)內(nèi)不同礦物均有特定的光譜特征，其光譜特征的特異性可作為區(qū)分各類地質(zhì)體的主要依據(jù)[10]。查肖瑪?shù)貐^(qū)以銅、鉛、鋅礦為主，鐵染蝕變包括褐鐵礦化等金屬氧化物，圍巖蝕變有高嶺土化、黃鐵礦化、碳酸鹽化、硅化、綠泥石化等。根據(jù)研究區(qū)礦物類型不同，可將區(qū)內(nèi)礦化蝕變劃分為與鐵離子有關(guān)的礦化蝕變及與羥基有關(guān)的礦化蝕變兩大類。

本次工作實驗流程包括預(yù)處理和信息提取兩大部分(見圖2)。遙感蝕變信息提取采用“數(shù)據(jù)處理—去干擾—主成分分析—閾值處理技術(shù)”(DPT)，提取與含F(xiàn)e3+礦物相關(guān)的鐵染遙感異常和與含羥基熱液蝕變礦物相關(guān)的蝕變信息OH-遙感異常。數(shù)據(jù)處理包括數(shù)據(jù)檢查評價、去干擾等過程。遙感異常提取工作的初始階段對ETM+數(shù)據(jù)進行嚴格的篩選。在進行異常提取時，通過波譜特征觀察，選用不同的數(shù)學(xué)方法，采用掩膜技術(shù)，將干擾因素歸入干擾窗，以獲得基礎(chǔ)圖像進行掩模主分量分析，盡可能地減少干擾物對異常提取工作的影響。

辛娜突然抬起上身，黑暗中可以感覺到她驟降的熱情。別給臉不要臉。她快速從王樹林的身上竄了下來，猶如逃離一處冰冷的寒窖。光著腳，走出書房。

圖2 遙感異常提取流程

4.1 鐵染蝕變異常信息提取

提取與含F(xiàn)e3+礦物相關(guān)的鐵染遙感異常主分量。金屬氧化形成含有鐵離子的礦化蝕變光譜特征表現(xiàn)為ETM1、ETM4波段為吸收谷，ETM3波段為高反射。通過軟件envi對ETM+數(shù)據(jù)進行處理，鐵染蝕變信息提取時，采用ETM1345這4個波段進行主成分分析，見表2鐵染特征向量矩陣。根據(jù)鐵染主分量分析準則，異常主分量4中鐵染主分量特征向量滿足了ETM3的值為正值，ETM1和ETM4的值為負值，ETM3與ETM1、ETM4符號相反，而與ETM5的值都為正值符號相同的條件。從而得到PC4為鐵染蝕變信息的主分量。

表2 ETM 1、3、4、5波段特征向量矩陣

根據(jù)上述鐵染主成分分析主分量基本信息情況，進行鐵染異常閾值σ的計算(見表3)，采取化探異常分級的辦法，以σ做為尺度，用數(shù)倍σ值做為閾值，限定異常水平，進行異常分割，對異常區(qū)域的輻射值域進行異常等級劃分。限定2.5σ、2σ、1.5σ分別為一級異常分布區(qū)域、二級異常分布區(qū)域、三級異常分布區(qū)域。在envi中通過密度分割、中值濾波等方法，確定本區(qū)鐵染蝕變異常信息分布圖。

表3 ETM 1、3、4、5波段主成分分析各主分量基本信息

4.2 羥基蝕變異常信息提取

提取含羥基類礦物蝕變遙感信息。粘土類礦物礦化蝕變光譜特征表現(xiàn)為ETM7波段為特征吸收帶，ETM5波段為高反射。通過軟件envi對ETM+數(shù)據(jù)進行處理，羥基蝕變信息提取時，采用ETM1457這4個波段進行主成分分析，見表4羥基特征向量矩陣。根據(jù)羥基主分量分析準則異常主分量4中羥基主分量特征向量滿足了ETM5的值為負值，ETM4和ETM7的值為正值，ETM5與ETM4、ETM7符號相反，而與ETM1的值都為負值符號相同的條件。故可將PC4作為羥基蝕變信息提取的主分量。

表4 ETM 1、4、5、7波段主成分變換的特征向量矩陣

通過羥基主成分分析主分量情況信息，進行羥基異常閾值σ的計算(見表5)，采取化探異常分級的辦法，以σ做為尺度，用數(shù)倍σ值做為閾值，限定異常水平，進行異常分割，對異常區(qū)域的輻射值域進行異常等級劃分。限定3σ、2.5σ、2σ分別為一級異常分布區(qū)域、二級異常分布區(qū)域、三級異常分布區(qū)域。在envi中通過密度分割、中值濾波等方法，確定本區(qū)羥基蝕變異常信息分布圖。

表5 ETM 1、4、5、7波段主成分分析基本

5 蝕變信息提取在成礦預(yù)測中的應(yīng)用

通過遙感異常蝕變信息提取圖(見圖3)可以看出：區(qū)內(nèi)遙感異常主要沿構(gòu)造線方向展布，且其分布具有地區(qū)性，在植被覆蓋和碎石流覆蓋較嚴重的基巖分布區(qū)，異常分布斷續(xù)零散，多表現(xiàn)為小斑狀或星點狀，強度、規(guī)模均較低；而在中高山地，多呈帶狀、面狀展布，羥基、鐵染均有分布，強度較高，許多強異常與構(gòu)造線延伸相吻合。局部二者套合好，強度高、規(guī)模大，強度中心與構(gòu)造線延伸方向一致。地、物、化、遙的各種成礦信息相互之間并非彼此孤立，往往具有一定內(nèi)在聯(lián)系。因此，通過多元信息綜合評價提取的遙感異常，使遙感異常更逼近礦致異常。以遙感蝕變和線環(huán)構(gòu)造異常信息為主，結(jié)合地物化成果，將研究區(qū)內(nèi)相關(guān)信息進行重疊、相交、篩選，在研究區(qū)共圈出了7個遙感找礦遠景區(qū)，分別為2個一級找礦遠景區(qū)，2個二級找礦遠景區(qū)，3個三級找礦遠景區(qū)。

圖3 查肖瑪?shù)貐^(qū)遙感異常預(yù)測

5.1 Y04一級找礦遠景區(qū)

區(qū)內(nèi)環(huán)形構(gòu)造發(fā)育，出露地層為雀莫錯組，巖性為巖屑石英砂巖、石英砂巖夾粉砂巖。區(qū)內(nèi)遙感異常顯示較好，OH-、Fe3+均有分布，異常呈斑塊狀分布，強度較高，一、二、三級均有出現(xiàn)，有明顯的強度中心，無論強度還是強弱異常之間的套合程度均較高。在異常區(qū)南部溝谷見有零星褐鐵礦化花崗斑巖轉(zhuǎn)石分布，推測異常由上游褐鐵礦化花崗斑巖引起，此外該區(qū)物化探異常分布較好。說明該區(qū)有較好找礦前景，可作為重點找礦靶區(qū)。

5.2 Y05一級找礦遠景區(qū)

區(qū)內(nèi)可見西北向斷裂構(gòu)造發(fā)育，出露地層為雀莫錯組，巖性為巖屑石英砂巖、石英砂巖夾粉砂巖。遙感區(qū)異常顯示較好，OH-、Fe3+均有分布，其中Fe3+較強，呈塊狀分布，強度較高，一、二、三級均有出現(xiàn)，有明顯的強度中心，套合程度較高。此外，該區(qū)環(huán)形構(gòu)造發(fā)育，物化探異常較好。經(jīng)剖面檢查，發(fā)現(xiàn)鎢錫礦化體。成礦地質(zhì)背景良好，具有較好的找礦意義，可作為重點找礦靶區(qū)。

5.3 Y01二級找礦遠景區(qū)

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，以西北向為主，地層大面積出露，主要為布曲組及雀莫錯組，其巖性為微晶灰?guī)r、生屑灰?guī)r、粉砂巖、巖屑石英砂巖、長石石英砂巖等。區(qū)內(nèi)Fe3+遙感異常顯示較好，異常呈斑塊狀、零星狀分布，強度較高，一、二、三級均有出現(xiàn)。其分布嚴格受斷裂構(gòu)造控制，主要分布于布曲組地層之中。布曲組是區(qū)內(nèi)主要含礦地層之一。南部可見二長花崗巖巖體分布，成礦條件較好。下步工作中建議重點查證。

5.4 Y02二級找礦遠景區(qū)

區(qū)內(nèi)北西向斷裂構(gòu)造發(fā)育，出露地層為雀莫錯組，巖性為巖屑石英砂巖、石英砂巖夾粉砂巖。該區(qū)Fe3+遙感異常發(fā)育較好，呈塊狀、條帶狀狀、星點狀密集分布，三級異常均有出現(xiàn)，強弱異常套合較好。異常位于雀莫錯組地層和花崗斑巖接觸部位附近，地表可見零星褐鐵礦化，推測由褐鐵礦化引起。成礦背景較好，具有一定找礦指導(dǎo)意義。

5.5 Y03三級找礦遠景區(qū)

區(qū)內(nèi)可見北東向及北西向斷裂構(gòu)造，出露地層為布曲組上段，巖性為礫巖夾巖屑砂巖、少量灰?guī)r與石膏。OH-、Fe3+均有分布，其中羥基分布較鐵染更好。異常附近為紫紅色巖屑石英砂巖和微晶灰?guī)r斷層接觸帶。異常沿斷裂構(gòu)造展布，并與化探異常套合較好。接觸帶附近見弱褐鐵礦化，推測異?？赡苡纱艘?。成礦地質(zhì)背景好，對今后地質(zhì)找礦具有重要的指導(dǎo)意義。

5.6 Y06三級找礦遠景區(qū)

區(qū)內(nèi)北西向及北東向斷裂構(gòu)造發(fā)育，出露地層為布曲組中段，巖性以生物屑灰?guī)r、微晶灰?guī)r為主。遙感區(qū)異常顯示較好，OH-、Fe3+均有分布，異常呈斑塊狀分布，強度較高，一、二、三級均有出現(xiàn)，有明顯的強度中心，套合程度也較高。該異常由中部見少量二長花崗巖巖體分布，成礦地質(zhì)條件較好，具有一定找礦意義。

5.7 Y07三級找礦遠景區(qū)

區(qū)內(nèi)可見西北向斷裂構(gòu)造發(fā)育，出露地層在布曲組中段與布曲組下段，巖性為微晶灰?guī)r、生屑灰?guī)r及含生屑微晶灰?guī)r。遙感區(qū)異常顯示較好，OH-、Fe3+均有分布，異常呈斑塊狀條帶狀分布，一、二、三級強度均較高，有明顯的強度中心，套合程度較好。通過查證，區(qū)內(nèi)附近巖屑石英砂巖具弱的褐鐵礦化，成礦地質(zhì)條件較好，對下一步找礦工作具指導(dǎo)作用。

6 結(jié) 論

1)從構(gòu)造解譯結(jié)果來看，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造大規(guī)模發(fā)育，在遙感影像上表現(xiàn)明顯，其伴生的圍巖蝕變、礦化蝕變類型豐富。圈出的找礦遠景區(qū)均分布在斷裂帶附近及交匯部位，其分布明顯受斷裂構(gòu)造控制，說明斷裂構(gòu)造對區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)分布起主要控制作用。

2)通過遙感礦化蝕變信息提取結(jié)果發(fā)現(xiàn)，區(qū)內(nèi)遙感礦化蝕變異常信息顯示較好，且與物化探異常信息相一致，說明遙感礦化蝕變信息異常能直觀地指示出含礦位置，對該區(qū)的礦產(chǎn)勘查工作有極大的指導(dǎo)意義。

3)通過構(gòu)造解譯和遙感礦化蝕變信息提取，結(jié)合地物化特征，在研究區(qū)圈出7處找礦遠景區(qū)，其中一級找礦遠景區(qū)2處，二級找礦遠景區(qū)2處，3級找礦遠景區(qū)3處，遠景區(qū)受構(gòu)造控制明顯，分布地層為侏羅紀雀莫錯組及布曲組，與區(qū)域上主要含礦地層一致，顯示了較好的找礦前景，下步找礦工作中建議對Y04和Y05兩處一級找礦遠景區(qū)進行重點查證。