蘇丹紅海州辛卡特金礦遙感找礦方法研究應(yīng)用

摘要：根據(jù)蘇丹紅海州辛卡特礦區(qū)遙感影像蝕變異常信息提取，圈定出了鐵染蝕變異常區(qū)3處，羥基蝕變異常區(qū)3處，鐵染和羥基蝕變異常疊合區(qū)1處。然后對(duì)異常區(qū)進(jìn)行地質(zhì)填圖、槽探、民采工程清理工作，圈定出了礦化蝕變帶8條，礦化體23個(gè)，取得了較好的找礦成果。本文歸納出了辛卡特礦區(qū)礦床成因類型為造山型金礦。總結(jié)了地質(zhì)、遙感找礦標(biāo)志，提出了找礦前景。并提出了“遙感+地質(zhì)”的找礦模式，在蘇丹紅海州地區(qū)的找礦有較好的示范作用。

關(guān)鍵詞：礦床地質(zhì)特征；遙感解譯；綜合找礦標(biāo)志；找礦前景；辛卡特；紅海州；蘇丹

中圖分類號(hào)：TP79文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.12128/j.issn.1672-6979.2024.09.007

引文格式：張朋，王軍偉，孫功偉，等.蘇丹紅海州辛卡特金礦遙感找礦方法研究應(yīng)用［J］.山東國土資源，2024，40（9）：50-58. ZHANG Peng， WANG Junwei， SUN Gongwei， et al. Geological Characteristics and Remote Sensing Prospecting Method of Sinkate Gold Deposit in Red Sea State of Sudan［J］.Shandong Land and Resources，2024，40（9）：50-58.

0引言

辛卡特礦區(qū)位于蘇丹紅海州重要的Derudeb-Sinkat金礦成礦帶，帶內(nèi)已在Haya、Derudeb等地發(fā)現(xiàn)了金礦床（圖1）。該成礦帶沿“綠巖-蛇綠巖”帶及板塊縫合帶發(fā)育，帶內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，地質(zhì)研究程度和勘探程度很低，但具有較好的找礦前景［1-9］。

近年來，遙感技術(shù)在礦業(yè)勘查過程中應(yīng)用越來越廣泛，在金屬找礦領(lǐng)域的應(yīng)用效果也越來越明顯，尤其是缺少地質(zhì)資料且覆蓋較少的地區(qū)效果明顯［10-14］。通過對(duì)獲得的遙感影像解譯提取巖石、構(gòu)造、礦物蝕變異常信息，優(yōu)選出找礦有利靶區(qū)，能夠提高找礦效率，快速確定普查選區(qū)［15］。因此，利用遙感影像解譯提取遙感蝕變異常信息來指導(dǎo)找礦已經(jīng)成為遙感地質(zhì)應(yīng)用的重要領(lǐng)域之一［16-19］。

辛卡特礦區(qū)面積大，植被和第四系覆蓋少，地形高差較大，沒有基礎(chǔ)地質(zhì)資料作為依據(jù)，缺乏找礦信息和找礦線索，找礦難度較大，利用遙感蝕變信息解譯作為找礦指導(dǎo)是非常有效的。本文通過對(duì)獲取的遙感影像的預(yù)處理、去干擾剔除遙感設(shè)備、大氣、地表干擾物對(duì)遙感影像的干擾，然后通過主成分分析法提取有用的礦化蝕變異常信息［20-21］，圈定鐵染和羥基蝕變異常區(qū)，然后進(jìn)行地質(zhì)填圖異常查證，通過綜合研究圈定出有利找礦靶區(qū)，再進(jìn)行大比例尺地質(zhì)填圖、槽探等工作，開展金礦地質(zhì)找礦工作，并取得了較好的找礦成果。

1礦區(qū)地質(zhì)概況

礦區(qū)位于蘇丹東北部，大地構(gòu)造位置處于阿拉伯—努比亞地盾（ANS）西南部、撒哈拉克拉通以東，東非大裂谷以西，海亞地塊（Haya）東北部［22］，Nakasib縫合帶邊緣。區(qū)域上出露的地層主要以前寒武紀(jì)結(jié)晶基底和第四系為主。前寒武紀(jì)結(jié)晶基底巖系以中元古代—古元古代粗粒淺色花崗質(zhì)片麻巖為主，其次為新元古代變質(zhì)沉積巖和變質(zhì)火山巖。區(qū)域構(gòu)造以一系列的縫合帶、韌脆性剪切帶和褶皺帶為主。巖漿巖廣布，大面積出露中性火山巖和花崗巖，少量脈巖穿插其中。

礦區(qū)內(nèi)出露的地層主要為一套新元古代變質(zhì)火山巖、變質(zhì)沉積巖及新生界第四系。新元古代變質(zhì)火山巖主要為基性灰綠色變質(zhì)火山熔巖、變質(zhì)安山質(zhì)火山巖，夾雜部分層狀變質(zhì)火山碎屑巖。該套巖系整體遭受區(qū)域變質(zhì)作用的同時(shí)也受到造山期剪切片理化作用，但片理化不均勻，是礦區(qū)內(nèi)主要的賦礦圍巖。新元古代變質(zhì)沉積巖主要為灰色方解石大理巖，亦遭受了剪切片理化作用，片理化較強(qiáng)。區(qū)內(nèi)構(gòu)造較為發(fā)育，以NE向韌—脆性剪切帶為主，寬1 km，長約20 km，是區(qū)內(nèi)主要的控礦構(gòu)造，其次為NW向的斷裂構(gòu)造，多為成礦后構(gòu)造，對(duì)蝕變礦化帶有切斷作用。巖漿巖主要出露新元古代灰綠色中粗粒輝長巖、灰綠色粗粒輝石巖、新元古代肉紅色鉀長花崗巖、新元古代花崗閃長巖，大量發(fā)育輝綠巖脈、花崗細(xì)晶巖脈等脈巖（圖2）。

2遙感數(shù)據(jù)處理及蝕變信息提取

2.1遙感數(shù)據(jù)源

本文使用的數(shù)據(jù)來自Landsat8號(hào)衛(wèi)星OLI遙感數(shù)據(jù)，面積約300 km2，覆蓋整個(gè)礦區(qū)。Landsat8衛(wèi)星發(fā)射于2013年，由美國航空航天局發(fā)射，裝備有Operation Land Imager（簡(jiǎn)稱OLI，陸地成像儀）傳感器及Thermal Infrared Sensor熱紅外遙感器，有9個(gè)波段的感應(yīng)器，覆蓋了從紅外到可見光的不同波長范圍（表1）。

2.2數(shù)據(jù)預(yù)處理

下載的Landsat8數(shù)據(jù)經(jīng)專業(yè)部門幾何粗校正后，開展數(shù)據(jù)的預(yù)處理工作。為消除傳感器自身等方面導(dǎo)致的輻射信息失真［23］，本文采用ENVI5.3軟件輻射定標(biāo)功能對(duì)Landsant8遙感影像進(jìn)行輻射定標(biāo)，將數(shù)據(jù)的DN值轉(zhuǎn)換為輻射亮度值，以獲得真實(shí)的地物反射率［24］。然后對(duì)定標(biāo)后的影像利用ENVI軟件FLAASH模塊進(jìn)行大氣校正，消除大氣中的二氧化碳、氧氣、臭氧等成分吸收和散射的影響獲得地物真實(shí)的反射率［25］，根據(jù)礦區(qū)的坐標(biāo)范圍進(jìn)行裁剪，得到最終的遙感影像。

2.3去干擾處理

干擾地物通常是指具有較高反射率的地物類型，如云雪、植被、水體、陰影和第四系堆積物等［26］。本次所用的數(shù)據(jù)為OLI 遙感數(shù)據(jù)，軌道號(hào)為 171047，成像時(shí)間為2021年5月21日，該景數(shù)據(jù)中無云、雪、霧霾等覆蓋，且處于干旱地區(qū)地表無水體，主要的干擾因素為少量植被和第四系松散堆積物。本次采用高端切割法去除第四系堆積物的干擾信息，利用第四系坡積物和沖積物在Band6和Band1波段的反射率最高的特征，利用高端切割法去除干擾信息。利用比值法選擇Band5/Band4的植被指數(shù)增強(qiáng)植被信息，增強(qiáng)后的植被信息分布在高值區(qū)，能被清晰的區(qū)分開來，然后通過高端切割法去除植被干擾［27］。

2.4蝕變信息提取

與礦區(qū)金礦化有關(guān)的蝕變類型主要為硅化、絹云母化、綠泥石化、高嶺土化和碳酸鹽化，礦化類型主要為褐鐵礦化、赤鐵礦化、黃鐵礦化等。上述蝕變礦化類型均含有Fe2+，F(xiàn)e3+離子或OH-，CO2-3離子，因此鐵染和黏土化是蝕變信息提取的主要目標(biāo)。

根據(jù)USGS波普庫中的相關(guān)礦物的波普特征，鐵染礦物在Landsat8數(shù)據(jù)的波段曲線波普特征，在Band2、Band5波段為吸收特征，在Band4、Band6波段顯示為較高的反射特征，因此選擇Band2、Band4、Band5、Band6波段進(jìn)行主成分分析提取鐵染異常。Band2、Band5為吸收帶，對(duì)應(yīng)的特征向量符號(hào)相同；Band4、Band6對(duì)應(yīng)為反射帶，特征向量符號(hào)相同，且Band2與Band4特征向量符號(hào)相反，選擇PC4作為含鐵染蝕變異常的主分量進(jìn)行分析（表2）。

根據(jù)USGS波普特征，羥基蝕變礦物在Landsat8數(shù)據(jù)的Band2處呈現(xiàn)高反射率特征，在Band5處呈現(xiàn)吸收特征，在Band6處的反射率較高，在Band7處羥基黏土礦物出現(xiàn)強(qiáng)烈的吸收特征，因此，選擇Band2、Band5、Band6、Band7波段進(jìn)行主成分分析，提取羥基蝕變信息。Band2與Band6特征向量符號(hào)相同，與Band5和Band7符號(hào)相反，選擇PC4作為含羥基蝕變信息的主分量進(jìn)行分析（表3）。

為了體現(xiàn)蝕變異常信息強(qiáng)弱不同層次的呈現(xiàn)，采用主分量密度分割法對(duì)蝕變信息進(jìn)行分級(jí)處理。一般采用“均值+K倍標(biāo)準(zhǔn)離差（σ）”劃分異常等級(jí)［28］。對(duì)于鐵染蝕變信息，取K值為1.5、2.0、2.5，對(duì)于羥基蝕變信息，取K值2、2.5、3，將鐵染蝕變、羥基蝕變分為一級(jí)異常區(qū)、二級(jí)異常區(qū)、三級(jí)異常區(qū)。對(duì)分級(jí)后的異常采用5×5中值濾波去除孤立點(diǎn)，消除孤立的噪聲點(diǎn)，得到最終的蝕變異常提取結(jié)果。

3野外異常查證與找礦成果

3.1野外異常查證

通過對(duì)遙感數(shù)據(jù)的處理，在礦區(qū)范圍內(nèi)劃出羥基異常區(qū)Q1、Q2、Q3（圖3），鐵染異常區(qū)T1、T2、T3（圖4）。Q1和T1異常范圍基本重合，為羥基異常與鐵染異常重合區(qū)。本次對(duì)羥基異常區(qū)和鐵染異常區(qū)開展了野外異常查證工作。

Q1羥基異常區(qū)，分布于礦區(qū)的西北部，主要出露巖性為大理巖和變質(zhì)火山巖，羥基異常分布在大理巖與變質(zhì)火山巖接觸帶或變質(zhì)火山巖內(nèi)部韌性剪切帶中，主要見絹云母化、硅化、高嶺土化等蝕變現(xiàn)象，是引起羥基異常的主要原因。經(jīng)踏勘見少量民采剝土工程，見黃鐵礦化、褐鐵礦化等礦化現(xiàn)象，取樣分析礦化顯示良好，確定為下一步工作的重點(diǎn)區(qū)域。

Q2羥基異常區(qū)，位于礦區(qū)的東部，主要出露巖性為新元古代中期花崗巖與新元古代早期花崗閃長巖，羥基異常主要分布于2個(gè)巖體的接觸帶上，接觸部位見絹云母化、高嶺土化等蝕變現(xiàn)象，是引起羥基異常的主要原因，經(jīng)踏勘、取樣分析礦化顯示為零。

Q3羥基異常區(qū)，位于礦區(qū)的東南部，羥基異常零星分布，主要出露的巖性為新元古代中期花崗巖與新元古代早期花崗閃長巖，羥基異常主要分布在局部斷層內(nèi)，見高嶺土化、白云母化等蝕變現(xiàn)象，是引起羥基異常的主要原因，經(jīng)踏勘取樣分析未見明顯礦化顯示。

T1鐵染異常區(qū)，分布于礦區(qū)的西北部，主要出露大面積的大理巖和變質(zhì)火山巖，鐵染異常分布在變質(zhì)火山巖內(nèi)部韌性剪切帶中，主要見褐鐵礦化、黃鐵礦化等礦化現(xiàn)象，是引起鐵染異常的主要原因。該異常區(qū)與羥基異常區(qū)Q1基本重合，確定為重點(diǎn)找礦工作區(qū)。

T2、T3鐵染異常區(qū)，分布于礦區(qū)的東部，主要出露大面積新元古代中期花崗巖與新元古代早期花崗閃長巖，另外有少量輝石巖、輝長巖捕擄體發(fā)育，在捕擄體的邊緣見少量綠泥石化、褐鐵礦化等現(xiàn)象，是引起鐵染異常的主要原因，在踏勘過程中進(jìn)行取樣分析，未見明顯礦化。

3.2找礦成果

通過異常查證后，選定羥基異常Q1與鐵染異常T1重合區(qū)作為重點(diǎn)異常查證區(qū)開展地質(zhì)草測(cè)工作。通過地質(zhì)填圖草測(cè)工作，選定出西北異常區(qū)為該區(qū)的重點(diǎn)靶區(qū)，并在該區(qū)開展了大比例尺地質(zhì)填圖、槽探及剝土工程理清編錄工作。

礦區(qū)發(fā)現(xiàn)礦化蝕變帶8條，賦存于剪切構(gòu)造內(nèi)，長500～1 000 m，寬1～5 m，走向30°～40°，傾向NW，傾角50°～70°，產(chǎn)狀與剪切帶產(chǎn)狀基本一致，8條蝕變帶大致平行展布，間距30～100 m不等，帶內(nèi)共發(fā)現(xiàn)金礦體15個(gè)，礦化體8個(gè)，主要由地表探槽和剝土工程控制，礦體控制長20～80 m，控制斜深0～50 m，金品位1.00～16.61 g/t，平均品位2.83 g/t；厚度0.87～1.20 m，平均厚度0.98 m。礦體賦存于礦化蝕變帶內(nèi)，產(chǎn)狀與蝕變帶產(chǎn)狀基本一致，嚴(yán)格受蝕變帶的控制，呈小透鏡體發(fā)育，有尖滅再現(xiàn)、膨脹夾縮的特點(diǎn)。礦體與礦化蝕變帶界限清晰，礦石巖性為黃鐵礦化石英脈、黃鐵礦化硅化變質(zhì)安山巖，圍巖以硅化變質(zhì)安山巖為主。礦石含有非金屬礦物為石英、絹云母、斜長石，次為碳酸鹽，含少量綠泥石、綠簾石；金屬礦物含量較少，約占礦物總量的3%，主要為黃鐵礦，次為黃銅礦，含少量自然金、銀金礦。圍巖蝕變主要有硅化、絹云母化、綠泥石化等，礦化主要為黃鐵礦化、褐鐵礦化等，硅化、絹云母化、黃鐵礦化、褐鐵礦化與金礦化關(guān)系較為密切。蝕變帶及礦體受韌性剪切帶和變質(zhì)火山巖分布的控制，礦化體沿走向及傾向均未封閉。

3.3礦床成因類型分析

造山型金礦指產(chǎn)于區(qū)域上各個(gè)地體中、在時(shí)間和空間上與增生構(gòu)造有關(guān)的脈型金礦床系列，礦床形成于增生或碰撞造山帶的匯聚板塊邊界上的擠壓和扭壓作用過程中。前寒武紀(jì)形成的造山型金礦多發(fā)育于綠巖帶和被動(dòng)大陸邊緣沉積巖系內(nèi)。曾國平等［29］對(duì)努比亞地盾造山帶型金礦床與膠東造山帶型金礦床進(jìn)行比對(duì)，總結(jié)了努比亞地盾造山型金礦床的特征，認(rèn)為東北非造山型金礦床形成時(shí)代為新元古代（約600 Ma），并闡述了蘇丹東北部造山型金礦床主要受剪切帶的控制，并且具有多級(jí)構(gòu)造分級(jí)控礦的特點(diǎn)，蝕變巖型礦化產(chǎn)于韌性剪切帶的韌性區(qū)域內(nèi)，石英脈型礦化則產(chǎn)于脆性區(qū)域內(nèi)，次級(jí)斷裂構(gòu)造、片理化構(gòu)造對(duì)金礦體控制作用明顯；綠巖帶及其中的中—基性變質(zhì)火山巖與金礦化有密切關(guān)系。張龍升等［30］對(duì)蘇丹東北部金礦床地質(zhì)特征總結(jié)，認(rèn)為Haweit、Galat Sufar、Qbgih、Gebeit等金礦床是造山型金礦床，造山時(shí)限界定為750～550 Ma。

礦區(qū)位于東非造山帶邊緣，Haya地塊北部Nakasib縫合帶南部，受多期次造山作用影響，經(jīng)歷了一系列的弧弧拼貼、弧陸碰撞的造山運(yùn)動(dòng)，形成了擠壓、走滑剪切為主的構(gòu)造環(huán)境。礦體的發(fā)育嚴(yán)格受NE向脆-韌性剪切帶的控制，圍巖主要為新元古代變質(zhì)安山質(zhì)火山巖，呈透鏡狀產(chǎn)出，賦礦巖性為黃鐵礦化硅化變質(zhì)安山巖和石英脈；礦化有黃鐵礦化、褐鐵礦化、黃銅礦化；蝕變以硅化、絹云母化、綠泥石化、碳酸鹽化為主；原生礦石中金屬硫化物以黃鐵礦為主，含量lt;3%。與蘇丹東北部地區(qū)已知典型造山型金礦床特征相比較具有相似性，認(rèn)為礦區(qū)礦床成因類型屬于造山型金礦床（表4）。

4礦區(qū)找礦標(biāo)志

4.1地質(zhì)找礦標(biāo)志

（1）地層標(biāo)志：蘇丹東北部地區(qū)大部分金礦床產(chǎn)于前寒武紀(jì)變質(zhì)火山巖中，且對(duì)金礦床的分布有明顯的層控作用。礦區(qū)內(nèi)廣泛出露的變質(zhì)基性火山巖是金礦找礦重要的地層標(biāo)志。

（2）構(gòu)造標(biāo)志：造山型金礦多受剪切帶控制，礦區(qū)內(nèi)發(fā)育大型的韌—脆性剪切帶，帶內(nèi)已發(fā)現(xiàn)多個(gè)礦化體，并對(duì)礦體的產(chǎn)狀有明顯的控制作用，剪切帶構(gòu)造是金礦找礦重要的構(gòu)造標(biāo)志。

（3）蝕變礦物標(biāo)志：產(chǎn)于韌性剪切帶內(nèi)的金礦，熱液蝕變十分發(fā)育，熱液蝕變主要有硅化、絹云母化和綠泥石化等，礦化有黃鐵礦化、褐鐵礦化、黃銅礦化等，蝕變和礦化礦物是最直接的找礦標(biāo)志（圖5）。

（4）礦區(qū)及周邊民采工程及砂金采礦點(diǎn)等采礦活動(dòng)。

4.2遙感解譯蝕變標(biāo)志

通過對(duì)遙感數(shù)據(jù)的處理，用主成分分析法提取蝕變異常信息，礦區(qū)內(nèi)圈定出羥基異常和鐵染異常區(qū)各3處，根據(jù)鐵染與羥基的異常疊加選定出重點(diǎn)異常查證區(qū)，把其他異常區(qū)作為次重點(diǎn)區(qū)開展地質(zhì)踏勘工作。根據(jù)填圖工作證實(shí)，鐵染異常和羥基異常重疊區(qū)作為重點(diǎn)找礦靶區(qū)可作為找礦預(yù)測(cè)的標(biāo)志。

5礦區(qū)找礦前景分析

實(shí)踐證明，大多數(shù)情況下受剪切構(gòu)造帶控制的金礦床特征表現(xiàn)為大斷裂成大礦，小斷裂成小礦的特點(diǎn)，特別是特大型金礦床往往位于區(qū)域構(gòu)造系的復(fù)合交叉及轉(zhuǎn)折部位［25］。礦區(qū)金礦床類型為造山型金礦床，目前已發(fā)現(xiàn)并初步控制的礦體均賦存于剪切帶構(gòu)造中，剪切帶規(guī)模較大，剪切帶內(nèi)礦化蝕變較好，根據(jù)槽探及地表民采工程控制，地表礦化相對(duì)較為連續(xù)，且局部民采工程已采至50 m以下，認(rèn)為該剪切帶在深部有較好的成礦潛力。

6結(jié)論

（1）通過與周邊金礦床地質(zhì)特征對(duì)比，將辛卡特金礦成因類型歸于造山型金礦床。其地表發(fā)現(xiàn)的蝕變帶沿走向金礦化較為連續(xù)，并嚴(yán)格受NE向剪切帶和變質(zhì)火山巖控制，局部民采工程已達(dá)50 m以下，礦體沿傾向向深部延續(xù)，建議向深部施工鉆探工程進(jìn)一步驗(yàn)證礦體的連續(xù)性，以期有更大的找礦突破。

（2）利用獲得的遙感影像對(duì)礦區(qū)進(jìn)行了地質(zhì)構(gòu)造及巖性信息解譯，對(duì)礦化蝕變信息提取，圈定出鐵染異常和羥基異常各3處。通過遙感異常疊加并進(jìn)行異常查證，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)羥基蝕變異常與弱鐵染蝕變異常疊合區(qū)容易發(fā)現(xiàn)金礦化體。因此，“強(qiáng)羥基蝕變異常+弱鐵染蝕變異?！碧卣鳢B合區(qū)，可作找礦重點(diǎn)關(guān)注的遙感異常區(qū)。另外，遙感地質(zhì)解譯的線性、環(huán)形構(gòu)造對(duì)尋找到剪切帶、火山口是較好的金礦找礦標(biāo)志。

（3）通過對(duì)礦區(qū)的遙感數(shù)據(jù)的解譯，獲取羥基和鐵染異常，然后進(jìn)行地質(zhì)異常查證，取得了較好的找礦效果，這種找礦模式在蘇丹東北部地區(qū)缺少基礎(chǔ)地質(zhì)資料的勘查區(qū)找礦有較好的示范作用。

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收稿日期：20240530；修訂日期：20240725；編輯：陶衛(wèi)衛(wèi)

作者簡(jiǎn)介：張朋（1984—），男，山東淄博人，高級(jí)工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作；E-mail：270770617@qq.com

*通訊作者：王軍偉（1978—），男，山東萊蕪人，工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作；E-mail：lywhwjw@163.com