葉發(fā)旺，劉德長

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，遙感信息與圖像分析技術(shù)國家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100029）

中、高分辨率遙感數(shù)據(jù)在鈾成礦有利區(qū)評(píng)價(jià)中的綜合應(yīng)用
——以新疆庫魯克塔格斷隆為例

葉發(fā)旺，劉德長

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，遙感信息與圖像分析技術(shù)國家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100029）

塔里木盆地北緣是近幾年核工業(yè)系統(tǒng)開展鈾礦勘查的重點(diǎn)區(qū)域之一，但位于其東北緣的庫魯克塔格斷隆的鈾礦地質(zhì)工作相對(duì)薄弱。根據(jù)庫魯克塔格斷隆區(qū)的鈾礦找礦特點(diǎn)，開展了基于中等分辨率ETM和高分辨率QuickBird遙感數(shù)據(jù)的鈾成礦環(huán)境、蝕變信息提取、構(gòu)造解譯等綜合應(yīng)用研究，對(duì)鈾成礦有利區(qū)段進(jìn)行了新的評(píng)價(jià)，選出了2片鈾成礦有利區(qū)，為今后進(jìn)一步的鈾礦勘查提供了遙感地質(zhì)依據(jù)。

庫魯克塔格斷隆區(qū)；ETM和QuickBird數(shù)據(jù)；鈾礦勘查

新疆維吾爾自治區(qū)塔里木盆地北緣在20世紀(jì)60～70年代陸續(xù)開展過鈾礦勘查，90年代初又開展了航空放射性測量工作，發(fā)現(xiàn)了一些鈾礦異常點(diǎn)和幾個(gè)中、小型礦床。近幾年，該區(qū)成為核工業(yè)系統(tǒng)鈾礦勘查和研究的重要區(qū)域之一。其中，位于北緣東部的庫魯克塔格斷隆區(qū)的工作基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，除過去已發(fā)現(xiàn)的一些鈾礦異常點(diǎn)外，一直沒有開展新的更多的工作。

1 基于ETM中等分辨率遙感的鈾成礦環(huán)境研究

利用ETM742彩色合成鑲嵌圖像，對(duì)庫魯克塔格斷隆進(jìn)行了遙感構(gòu)造解譯與分析，發(fā)現(xiàn)庫魯克塔格斷隆是一個(gè)由南北兩側(cè)兩條深大斷裂圍限，中間略寬、兩端窄、呈EW向展布、略向南凸出的月牙形斷隆構(gòu)造（圖1）。斷隆內(nèi)部斷裂構(gòu)造、褶皺構(gòu)造相當(dāng)發(fā)育。其中，西段主要以NW、NWW向構(gòu)造為主；東段以NE、NEE向構(gòu)造為主。在上述構(gòu)造框架分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)、航磁和重力等資料，綜合分析了庫魯克塔格斷隆區(qū)的地層、巖漿活動(dòng)和鈾含量特征，以及已知鈾礦異常點(diǎn)分布特征等。分析表明，庫魯克塔格斷隆上大面積出露太古代、元古代基底變質(zhì)巖地層，古生代地臺(tái)型沉積則主要分布在斷隆東南部，中新生代地層幾乎缺失；斷隆上巖漿巖發(fā)育，有晚太古代、元古代、加里東期和海西期等多期次花崗巖侵入，但主體以海西期花崗巖為主。同時(shí)，震旦紀(jì)石英斑巖、輝長巖亦有分布?；◢弾r體主要沿庫魯克塔格斷隆北緣斷裂帶分布，同時(shí)震旦紀(jì)石英斑巖、輝長巖也分布在靠近庫魯克塔格斷隆北緣斷裂帶的地方。該斷裂帶是天山褶皺帶與塔里木地臺(tái)兩個(gè)不同大地構(gòu)造單元之間的分界線。在庫魯克塔格地區(qū)，該斷裂帶表現(xiàn)為構(gòu)造-巖漿活動(dòng)帶。從塔里木盆地北緣各時(shí)期巖漿巖的鈾含量來看，海西期花崗巖鈾含量最高，鈾、釷比值最大；已知鈾礦異常點(diǎn)除少量分布于斷隆內(nèi)部外，大多數(shù)均沿該構(gòu)造-巖漿帶分布（圖1）。

通過上述研究，認(rèn)為庫魯克塔格斷隆北緣是一個(gè)集構(gòu)造-巖漿作用為一體的地區(qū)，具備U及Cu、Ni等多金屬礦床產(chǎn)出的成礦環(huán)境。因此，庫魯克塔格斷隆區(qū)的找礦要以尋找U和多金屬礦床為主的思路，尤其是要重視斷隆北緣構(gòu)造-巖漿成礦帶的地質(zhì)變異地段。根據(jù)上述找礦新思路，選擇了以幾條區(qū)域性大斷裂夾持的庫爾勒市西北地區(qū)和NE向大斷裂與斷隆北緣構(gòu)造-巖漿帶交匯的阿勒吞塔格東北地區(qū)等兩處地段（圖1）作為重點(diǎn)區(qū)，開展了基于ETM多光譜遙感和QuickBird高空間分辨率遙感的蝕變異常提取研究，以縮小鈾礦的找礦目標(biāo)區(qū)。

2 基于ETM數(shù)據(jù)的蝕變信息提取與分析

遙感蝕變信息是多種礦產(chǎn)資源勘查的重要信息，是與物化探等異常信息一樣具有獨(dú)立性的重要找礦參數(shù)［1］，在尋找銅、鉛、鋅、銀、金和鈾等礦床中具有良好的找礦效果［2-4］。盡管遙感技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到高光譜階段，但目前高光譜遙感信息源不足，而衛(wèi)星多光譜遙感技術(shù)的找礦應(yīng)用仍具有很大的潛力，衛(wèi)星多光譜遙感蝕變異常仍是我國西北地區(qū)評(píng)價(jià)找礦有利地段的重要依據(jù)之一。

圖1 庫魯克塔格斷隆遙感構(gòu)造解譯、花崗巖體、鈾礦化點(diǎn)復(fù)合圖（白色線框區(qū)域代表Ⅰ、Ⅱ兩處地質(zhì)變異地段）Fig.1 Composite map of remote sensing interpreted faults，granite bodies and uranium mineralizing points in Kuluketage fault-uplift （the white boxes representing two geological anomalous districts No.I and No.II）

本文在吸取前人有效技術(shù)方法和思路的基礎(chǔ)上，對(duì)多光譜遙感蝕變信息提取采取“分類＋掩膜＋主成分分析＋彩色分割”的技術(shù)思路。該思路的主要依據(jù)是：（1）多光譜波段比較寬，而礦物、巖石和土壤的曲線特征的波段光譜覆蓋和相鄰波段光譜相對(duì)響應(yīng)的交叉， 使得礦物和巖石光譜特征弱化［5］； （2）不同類型的礦產(chǎn)有不同的成礦蝕變類型，其代表性的蝕變礦物也不同。發(fā)生蝕變的巖石與尚未發(fā)生蝕變的圍巖相比，其物理和化學(xué)性質(zhì)、礦物成分均發(fā)生了改變，空間分布范圍也相對(duì)較小。其光譜特征雖比較明顯，但光譜強(qiáng)度因蝕變類型和所處波段不同而不同。反映在不同波段的圖像上，有的表現(xiàn)為較高圖像亮度值（DN值），而有的則表現(xiàn)為較低圖像亮度值；（3）遙感蝕變信息不等于礦化蝕變信息，遙感蝕變信息因其所在的圍巖或地貌類型不同通常具有不同的地質(zhì)含義或找礦價(jià)值。同是遙感鐵化蝕變和遙感泥化蝕變［6-7］，在花崗巖區(qū)和沉積巖區(qū)通常具有不同的地質(zhì)含義；同時(shí)，不同地貌景觀通常具有不同的巖性，使得同類遙感蝕變信息（如鐵染信息）的強(qiáng)度有時(shí)差別很大。同一異常篩選閾值有時(shí)會(huì)使那些較低圖像亮度的真異常被篩除，不利于提取表現(xiàn)為弱信息的真實(shí)蝕變信息。因此，在遙感蝕變信息提取與異常篩選過程中，需要更多地將研究區(qū)的巖性特征、礦化類型等地質(zhì)知識(shí)考慮進(jìn)去，以取得更好的效果。

圖2 第1片地質(zhì)變異地段遙感泥化、鐵化異常分布圖Fig.2 Distribution map of remote sensing identified Fe3+and argillic alteration anomalies in the first geological anomalous district

圖3 第2片地質(zhì)變異地段遙感泥化、鐵化異常分布圖Fig.3 Distribution map of remote sensing identified Fe3+and argillic alteration anomalies in the second geological anomalous district

根據(jù)上述遙感蝕變異常提取思路，采用ETM遙感數(shù)據(jù)對(duì)前述的兩個(gè)地質(zhì)變異地段開展了遙感蝕變信息提取，獲得了地質(zhì)變異地段的遙感泥化異常（有時(shí)稱遙感羥基異常）、遙感鐵化異常分布圖（圖2、3）。在此基礎(chǔ)上，對(duì)泥化和鐵化異常、遙感線性構(gòu)造、已知鈾礦化類型及空間分布等找礦要素的相互關(guān)系進(jìn)行了研究，包括：（1）遙感蝕變異常的周圍是否存在明顯的線性或環(huán)狀構(gòu)造，以及它們是否具有相關(guān)性；（2）遙感蝕變異常的周圍是否存在已知的鈾礦異常點(diǎn)，兩者是否相匹配；（3）遙感蝕變異常、構(gòu)造和已知鈾礦化異常點(diǎn)三者之間是否具有成生聯(lián)系。據(jù)此，進(jìn)一步篩選出2片鈾成礦有利地段（圖4、5）。

由圖4可見，有利區(qū)段Ⅰ不僅存在兩個(gè)花崗巖型鈾礦化異常，而且鈾礦異常點(diǎn)周圍存在明顯的遙感泥化異常，且呈帶狀展布，其展布位置、方向與NE向和NW向兩條線性構(gòu)造明顯一致。因此，該區(qū)段反映出具有鈾礦化異常點(diǎn)、遙感泥化異常和線性構(gòu)造3者聚焦的鈾成礦信息，是值得進(jìn)一步工作的有利成礦區(qū)段。在圖5中，存在2個(gè)花崗巖型鈾礦異常點(diǎn)，而且發(fā)育NE向和EW向線性構(gòu)造，其中一個(gè)鈾礦異常點(diǎn)處于斷裂的交匯部位。鐵化和泥化異常分別沿NE向斷裂構(gòu)造和EW向斷裂構(gòu)造展布。因此，該地段也是鈾礦化異常、蝕變異常和斷裂構(gòu)造三者聚焦的區(qū)段，是值得進(jìn)一步工作的有利成礦區(qū)段。

圖4 有利區(qū)段Ⅰ遙感泥化蝕變異常與線性構(gòu)造、鈾礦點(diǎn)關(guān)系圖Fig.4 Map showing the relationship of remote sensing argillic alteration anomalies，linear feature and uranium occurrences in the favorable area No.Ⅰ

圖5 有利區(qū)段Ⅱ遙感鐵化、泥化蝕變異常與線性構(gòu)造、鈾礦點(diǎn)分布關(guān)系圖Fig.5 Map showing the relationship map of remote sensing Fe3+and argillic alteration anomalies，linear feature and uranium occurrences in the favorable area No.Ⅱ

3 基于QuickBird高空間分辨率遙感的有利地段分析

相比于ETM中等空間分辨率遙感數(shù)據(jù)，高空間分辨率遙感數(shù)據(jù)因其空間分辨率高，不僅能夠?qū)Φ匚锏男螒B(tài)、紋理，以及各地物要素之間的空間關(guān)系等進(jìn)行精細(xì)觀察，而且還可以通過圖像色調(diào)反映出巖石可能發(fā)生的變化［8］。因此，可以取得中等空間分辨率遙感數(shù)據(jù)達(dá)不到的應(yīng)用效果。圖6、7為前述有利區(qū)段Ⅱ中25號(hào)（圖5）遙感鐵化異常的QuickBird高分辨率圖影像和立體圖像。由圖6可以清楚地看出，25號(hào)點(diǎn)處的鐵化蝕變異常地段出現(xiàn)了許多大大小小的淺紅明亮色調(diào)圖斑，這些圖斑形狀不規(guī)則，與周圍的灰黑色調(diào)有明顯區(qū)別，且兩者為漸變的關(guān)系。同時(shí)，還可以看到，其中一些細(xì)小的淺紅亮色圖斑沿一明顯的NE向線性構(gòu)造展布，而大片的淺色調(diào)圖斑則主要分布在NE向線性構(gòu)造西北側(cè)的山坡上（圖7）。上述特征不僅更加清楚地反映出多光譜遙感提取的蝕變異常處的確存在色調(diào)明顯不同于其周圍地層的巖石，而且也反映出這些可能的蝕變巖石與NE向斷裂構(gòu)造之間存在成生聯(lián)系，反映這些亮色調(diào)的巖石可能是受斷裂控制發(fā)生的蝕變巖石。

圖6 有利區(qū)段Ⅱ中25號(hào)遙感鐵化異常的QuickBird 3、2、1波段高分辨率圖像Fig.6 High resolution composite image of QuickBird B3， B2， B1 for remote sensing identified Fe3+alteration anomaly No.25th in the favorable area No.Ⅱ

圖7 有利區(qū)段Ⅱ中25號(hào)鐵化蝕變異常QuickBird 3、2、1波段高分辨率3D圖像Fig.7 High resolution 3D image of QuickBird B3， B2， B1 for remote sensing Fe3+alteration anomaly No.25th in the favorable area No.Ⅱ

4 結(jié)論與討論

在新疆維吾爾自治區(qū)庫魯克塔格斷隆區(qū)，利用ETM多光譜遙感數(shù)據(jù)，在蝕變信息提取和斷裂構(gòu)造解譯等方面取得了很好的效果，篩選出2片斷裂構(gòu)造、蝕變現(xiàn)象和鈾礦化異常的聚焦區(qū)，并通過QuickBird高空間分辨率遙感信息進(jìn)行了進(jìn)一步分析，認(rèn)為其是值得重視和進(jìn)一步深入研究的鈾成礦有利地段。

［1］張玉君，楊建民，陳 薇.ETM+（TM）蝕變遙感異常提取方法研究與應(yīng)用:地質(zhì)依據(jù)和波譜前提［J］.國土資源與遙感， 2002， 54（4）:30-36.

［2］張遠(yuǎn)飛，朱谷昌，吳德文.地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查的遙感蝕變信息多層次分離提取技術(shù)及應(yīng)用［C］//遙感科技論壇.北京：地質(zhì)出版社，2007.

［3］張玉君，楊建民，姚佛軍.多光譜遙感技術(shù)預(yù)測礦產(chǎn)資源的潛能:以蒙古國歐玉陶勒蓋銅金礦床為例［J］.地學(xué)前緣， 2007， 14（5）:63-70.

［4］葉發(fā)旺，劉德長，趙英俊，等.基于ASTER數(shù)據(jù)的巴什布拉克鈾礦區(qū)油氣還原蝕變信息提取與分析［J］.世界核地質(zhì)科學(xué)， 2008， 25（4）:223-230.

［5］馬建文.利用TM數(shù)據(jù)快速提取含礦蝕變帶方法研究［J］.遙感學(xué)報(bào)， 1997， 1（3）:22-26.

［6］李建國，毛德寶.基于ETM+與ASTER數(shù)據(jù)的礦化蝕變信息提取方法研究［J］.地質(zhì)調(diào)查與研究，2007， 30（3）:234-240.

［7］謝艷玲，洪金益.遙感圖像中蝕變信息的提取方法研究［J］.西部探礦工程， 2009， 21（5）:95-98.

［8］葉發(fā)旺，劉德長，高仉生.新疆薩拉姆布拉克鈾成礦帶蝕變特征高分辨率遙感地質(zhì)研究［C］//全國鈾礦成礦理論與勘查技術(shù)方法學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集.北京：原子能出版社，2010:603-606.

Comprehensive application of middle and high resolution remote sensing data in the evaluation of favorable area for uranium mineralization—A case study of Kuluketage fault-uplift in Xinjiang

YE Fa-wang，LIU De-chang
（National Key Laboratory of Remote Sensing Information and Image Analysis Technology，Beijing Research Institute of Uranium Geology， Beijing 100029， China）

The north margin of Tarim Basin is one of the important regions for uranium exploration in recent years，but few effort is performed in Kuluketage fault-uplift.According to the feature for uranium exploration in this area，middle resolution ETM and high resolution QuickBird image are used to evaluate the favorable area from uranium metallogenetic environment，alteration condition and tectonic feature.Two favorable targets for uranium exploration are selected，which provide a good remote sensing geological basis for further uranium exploration.

Kuluketage fault-uplift； ETM and QuickBird data； uranium exploration

TP79

A

1672-0636（2011）03-0168-05

10.3969/j.issn.1672-0636.2011.03.008

2011-04-14；

2011-06-20

葉發(fā)旺（1974—），男，浙江松陽人，高級(jí)工程師，博士，主要從事遙感圖像處理和應(yīng)用及鈾礦地質(zhì)等工作。E-mail:yfwbeijing@126.com