王彪，陳利燕，王核，任廣利，吳玉峰，黃朝陽(yáng)，付王偉

(1.華東冶金地質(zhì)勘查研究院，安徽 合肥230088;2.中國(guó)科學(xué)院 廣州地球化學(xué)研究所 礦物學(xué)與成礦學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州510640;3.中國(guó)科學(xué)院研究生院，北京100049)

遙感蝕變信息定量提取方法在成礦預(yù)測(cè)中的應(yīng)用
——以西昆侖塔什庫(kù)爾干地區(qū)為例

王彪1，陳利燕2，3，王核2，任廣利2，3，吳玉峰2，3，黃朝陽(yáng)2，3，付王偉2，3

(1.華東冶金地質(zhì)勘查研究院，安徽 合肥230088;2.中國(guó)科學(xué)院 廣州地球化學(xué)研究所 礦物學(xué)與成礦學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州510640;3.中國(guó)科學(xué)院研究生院，北京100049)

以遙感技術(shù)為手段、ETM影像為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，解譯了西昆侖塔什庫(kù)爾干地區(qū)主要線、環(huán)構(gòu)造，劃分出北西、近南北和近東西向3組主要線性斷裂。利用比值和主成分分析等方法，通過(guò)異常下限值圈定的數(shù)學(xué)模型定量提取了鐵化、泥化和硅化蝕變信息。綜合分析地質(zhì)、礦產(chǎn)、地球化學(xué)及物、化探異常等資料，結(jié)合遙感構(gòu)造解譯和蝕變信息，優(yōu)選了2個(gè)Ⅰ類找礦靶區(qū)和3個(gè)Ⅱ類找礦靶區(qū)。

構(gòu)造解譯;遙感蝕變信息;找礦;西昆侖

當(dāng)前國(guó)內(nèi)礦產(chǎn)資源供需形勢(shì)緊張并日趨嚴(yán)峻，亟需研究探礦新方法，降低探礦成本，縮短探礦周期(朱谷昌等，2001)。西昆侖礦產(chǎn)資源豐富，區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)礦床種類繁多，礦種齊全，是尋找大型、超大型礦床的有利遠(yuǎn)景區(qū)之一(董永觀等，2003)。由于該地區(qū)惡劣的自然條件和落后的交通給基礎(chǔ)地質(zhì)資料調(diào)研和礦產(chǎn)勘查帶來(lái)很大困難。

遙感技術(shù)具不受環(huán)境約束、快速、高效等優(yōu)勢(shì)，尤其在地質(zhì)工作程度低、自然條件惡劣和基巖裸露程度高的西部高寒山區(qū)，可發(fā)揮遙感先行的優(yōu)勢(shì)，濃縮找礦目標(biāo)地，加快地質(zhì)勘查的步伐(施煒等，2007)。本文選擇西昆侖塔什庫(kù)爾干一帶為研究區(qū)，以遙感技術(shù)為主要手段，以ETM影像為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，解譯區(qū)域主要線、環(huán)構(gòu)造，分析研究區(qū)內(nèi)蝕變礦物波譜特征，利用比值和主成分分析法，通過(guò)異常下限值確定的數(shù)學(xué)模型定量提取遙感蝕變異常信息。綜合分析地質(zhì)、地球化學(xué)、物探、化探等與遙感蝕變信息異?？臻g關(guān)聯(lián)性，進(jìn)一步篩選異常，預(yù)測(cè)和定位找礦靶區(qū)，提高研究區(qū)地質(zhì)找礦效率。

1 地質(zhì)概況

研究區(qū)位于我國(guó)的西部邊陲，地理坐標(biāo)為東經(jīng)74°40′～76°，北緯 36°50′～37°50′。大地構(gòu)造以塔什庫(kù)爾干斷裂為界，南西屬于喀喇昆侖地塊，北東屬于阿克賽欽中間地塊。斷裂構(gòu)造發(fā)育，區(qū)域性深大斷裂有瓦恰-麻扎-康西瓦斷裂、喀喇昆侖深大斷裂和塔阿西斷裂等。出露地層有:古元古界布倫闊勒群變質(zhì)巖，下志留統(tǒng)以碎屑-碳酸鹽巖為主夾少量火山巖;上石炭統(tǒng)主體為碳酸鹽巖;中二疊統(tǒng)為碎屑巖-碳酸鹽巖夾火山巖;三疊系-侏羅系為碳酸鹽巖;下-中侏羅統(tǒng)為碳酸鹽巖-硅質(zhì)巖-火山巖組合;第四系發(fā)育河谷及階地洪沖積相，山麓堆積相及高山冰磧相(王建平，2008;陳守建等，2007)。花崗巖類較發(fā)育，主要沿塔什庫(kù)爾干斷陷東西兩側(cè)及南側(cè)呈北北西向雁行分布，巖性主要為二長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖，形成時(shí)代集中在燕山期和喜山期(姜春發(fā)，1992)。火山巖分布在卡拉其古-明鐵蓋一線，主要為下二疊統(tǒng)棲霞階加溫達(dá)坂組(丁道桂等，2003)。目前在贊坎地區(qū)已發(fā)現(xiàn)老并、贊坎和吉爾鐵克等大中型鐵礦床及一批鐵礦點(diǎn)，賦存在古元古界布倫闊勒群硅鐵建造中;阿然保泰地區(qū)也發(fā)現(xiàn)2個(gè)銅礦點(diǎn)，1個(gè)鉛鋅礦點(diǎn)，均具有一定規(guī)模，具備斑巖型銅礦的找礦前景;明鐵蓋地區(qū)發(fā)現(xiàn)2個(gè)銅礦化點(diǎn)，1處含鎢金礦點(diǎn)，顯示出熱液型礦床的圍巖蝕變特點(diǎn)。

2 遙感構(gòu)造解譯

本次研究選用Landsat 7 ETM+遙感影像為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，軌道號(hào)為149/33、149/34，成像時(shí)間分別為1999年9月25日和2000年9月11日。在影像解譯前需對(duì)ETM數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，先通過(guò)比值閾值法消除研究區(qū)內(nèi)積雪影響，然后利用15m分辨率的全色波段進(jìn)行圖像融合，以提高研究區(qū)構(gòu)造解譯精度和準(zhǔn)確度。構(gòu)造解譯選用經(jīng)預(yù)處理后ETM+743假彩色合成圖像(圖1左)作為地質(zhì)解譯底圖，采取人機(jī)交互解譯方法根據(jù)地質(zhì)體幾何形態(tài)、色調(diào)、紋理及地質(zhì)體在空間的對(duì)比關(guān)系，重點(diǎn)提取研究區(qū)的線性構(gòu)造和環(huán)形構(gòu)造信息。結(jié)合地質(zhì)資料，從區(qū)域成礦、控礦構(gòu)造的宏觀角度，通過(guò)對(duì)遙感影像地質(zhì)構(gòu)造分析和研究了解研究區(qū)的區(qū)域構(gòu)造特征，從而進(jìn)一步指導(dǎo)找礦和圈定礦床(點(diǎn))產(chǎn)出的有利區(qū)域，同時(shí)也可以通過(guò)遙感地質(zhì)構(gòu)造分析發(fā)現(xiàn)地下隱伏構(gòu)造和隱伏地質(zhì)體。

遙感線性構(gòu)造解譯表明(圖1右)，線性構(gòu)造多為斷層引起，環(huán)形構(gòu)造多以巖體或隱伏巖體為主，部分為環(huán)形地貌。區(qū)內(nèi)構(gòu)造比較發(fā)育，可劃分出北西、近南北和近東西等3組主要線性斷裂。

從斷裂形成的先后次序看，北西向斷裂形成最早，近南北向斷裂次之，其后為近東西向斷裂。北西向構(gòu)造經(jīng)歷了多期構(gòu)造變動(dòng)，被近南北向及近東西向等構(gòu)造所改造和利用，從而在走向上不十分連續(xù)，但斷續(xù)成帶。

北西向線性斷裂最為發(fā)育，它們?cè)诳臻g上呈現(xiàn)出近等間距性、斷續(xù)成帶的特點(diǎn)。4條較大的北西向主斷裂(F1、F2、F3和F4)決定了研究區(qū)的基本構(gòu)造格局。近南北向線性斷裂主要分布在塔什庫(kù)爾干斷裂以東，近東西向線性斷裂在研究區(qū)南部表現(xiàn)得較為清晰。

環(huán)形構(gòu)造以中小型環(huán)為主，主要分布在阿然保泰、贊坎和西若一帶，組合形式比較復(fù)雜，有蘑菇群式、母子式、寶塔式等。根據(jù)線環(huán)構(gòu)造空間分布特征，可歸納為線環(huán)、菱環(huán)、復(fù)雜疊合和網(wǎng)環(huán)等4種組合模式，其中贊坎、西若一帶以網(wǎng)環(huán)組合模式為主，阿然保泰地區(qū)主要是復(fù)雜疊合模式，明鐵蓋和班迪爾地區(qū)組合模式比較簡(jiǎn)單，以線環(huán)或菱環(huán)組合為主。區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的礦床點(diǎn)分布在不同方向斷裂以及環(huán)形構(gòu)造交匯部位，說(shuō)明礦床、礦點(diǎn)及礦化異常的分布均受構(gòu)造的控制。

圖1 研究區(qū)ETM 743假彩色合成圖和構(gòu)造解譯圖Fig.1 The ETM 743 image and structure interpretation of the studying area

3 蝕變信息提取

3.1 圍巖蝕變分類

研究區(qū)內(nèi)侵入巖體發(fā)育，與中酸性巖類有關(guān)的斑巖型銅鉬礦化在恰爾隆、大同一帶已有發(fā)現(xiàn)(趙玲等，2008;王核等，2008)，該類型礦化的圍巖蝕變主要有褐鐵礦化、綠泥石化、高嶺土化、明礬石化、碳酸鹽化和硅化等。它們分別代表不同熱液流體對(duì)圍巖的蝕變結(jié)果，具有各自的找礦指示意義。由于ETM圖像相對(duì)較寬的波段范圍，對(duì)具體每一種礦物蝕變進(jìn)行識(shí)別比較困難。本文將研究區(qū)近礦圍巖蝕變分為鐵化(鐵離子的褐鐵礦化，主要代表金屬離子富集或礦化中心)、泥化(含碳酸根離子的碳酸鹽化及含氫氧根離子的綠泥石化，代表礦化外帶，相當(dāng)于斑巖型礦床的青磐巖化和碳酸鹽化帶)和硅化(代表侵入體或高SiO2富集段)三類，可通過(guò)不同波段組合的比值和主成分分析等方法加以區(qū)分。通過(guò)提煉這三類蝕變信息，為找礦預(yù)測(cè)提供分析手段。

3.2 有效波段選擇

從研究區(qū)ETM影像中對(duì)不同蝕變巖選擇典型訓(xùn)練樣區(qū)，將訓(xùn)練樣區(qū)的波譜數(shù)據(jù)求平均值，作出平均波譜曲線(圖2)。通過(guò)分析可知ETM3/1可識(shí)別褐鐵礦化類的蝕變信息，ETM5/4用于識(shí)別黃鐵礦、磁鐵礦等氧化亞鐵類礦物。對(duì)ETM3/1和ETM5/4比值結(jié)果進(jìn)行主成分分析的方法，取其第一主分量，可以較好的綜合反映鐵化類蝕變異常信息(張?jiān)品宓龋?007)。

泥化類蝕變信息提取可選用ETM5/7(張建東等，2007;張國(guó)榮等，2010)。植被在ETM5、7波段也具有類似于泥化類蝕變礦物的光譜特征，因此加入ETM4/3(最佳植被指數(shù))來(lái)抑制植被干擾，通過(guò)ETM5/7和ETM4/3主成分變換取第二主分量可得到植被信息被抑制的泥化類蝕變圖像。

圖2 研究區(qū)典型蝕變巖波譜曲線Fig.2 The spectral characteristics of the typical altered rocks

含石英礦物在ETM6波段具有強(qiáng)反射特征，試驗(yàn)結(jié)果表明，ETM6/5對(duì)增強(qiáng)硅化信息效果更好，不僅可以突出硅化信息，同時(shí)也抑制了植被、陰影等影響。

3.3 蝕變信息定量提取模型

研究區(qū)ETM各波段數(shù)據(jù)及其比值處理結(jié)果的統(tǒng)計(jì)性規(guī)律具有類似(在不嚴(yán)格的概念下)正態(tài)分布的特點(diǎn)。在做異常切割或數(shù)據(jù)切割時(shí)，便可借用σ(標(biāo)準(zhǔn)偏差)表征正態(tài)分布曲線的尺度，均值(μ)理解為代表區(qū)域背景，利用(μ+kσ)確定異常下限(張玉君等，2003)。參考化探異常的下限圈定方法，總結(jié)利用偏度檢驗(yàn)法建立遙感蝕變異常下限圈定的定量公式為:

C下限=μ+k×σ;

當(dāng)Sk≧0.5 時(shí)，k=Sk，即C下限=μ +Sk×σ;

當(dāng)0≤Sk＜0.5時(shí)，k=(1-Sk)，即C下限=μ+(1-Sk)×σ;

當(dāng)Sk＜0時(shí)，k=1，即C下限=μ+σ;

其中:C下限為蝕變異常下限值，μ為均值，Sk為偏度，σ為標(biāo)準(zhǔn)偏差(張守林，2006)。

利用遙感蝕變異常下限，圈定的定量公式提取蝕變信息可減少主觀任意性，提高蝕變信息提取的效率和準(zhǔn)確性。

3.4 蝕變信息空間分布特征

根據(jù)遙感蝕變異常下限，圈定定量公式提取的蝕變信息，利用最優(yōu)密度分割彩色賦值后各類蝕變信息分布如圖3所示。區(qū)內(nèi)鐵化類蝕變(圖3a)分布較普遍，在塔什庫(kù)爾干斷裂以西、馬爾洋達(dá)坂、贊坎和西若一帶都比較明顯。泥化類蝕變(圖3b)較少，主要分布在阿然保泰、卡拉其古、明鐵蓋、贊坎和西若一帶。硅化類蝕變(圖3c)在明鐵蓋和研究區(qū)東北角的班迪爾一帶分布較為普遍，阿然保泰和西若地區(qū)也有一定的分布。

阿然保泰地區(qū)鐵化、泥化和硅化蝕變都比較聚集;班迪爾地區(qū)以鐵化和硅化蝕變?yōu)橹?，泥化類也有零星的分?贊坎地區(qū)主要是鐵化和泥化類蝕變，極少量的硅化類蝕變。西若地區(qū)鐵化、泥化和硅化類蝕變信息集中分布，呈北西向展布。明鐵蓋地區(qū)硅化類蝕變分布明顯，鐵化和泥化蝕變也有一定的分布。

圖3 研究區(qū)蝕變分布和找礦靶區(qū)預(yù)測(cè)圖Fig.3 The distribution of RS alteration and prospecting targets in the studying area

4 找礦靶區(qū)預(yù)測(cè)

綜合分析成礦、控礦地質(zhì)條件、礦床的分布、物化探、地球化學(xué)、遙感構(gòu)造解譯和礦化蝕變異常信息等資料，預(yù)測(cè)出了兩個(gè)Ⅰ類找礦靶區(qū):阿然保泰Cu-Pb-Zn找礦靶區(qū)(圖3d位置Ⅰ)和贊坎Fe找礦靶區(qū)(圖3d位置Ⅲ);3個(gè)Ⅱ類找礦靶區(qū):班迪爾Cu-Pb-Zn找礦靶區(qū)(圖3d位置Ⅱ)、明鐵蓋W-Cu找礦靶區(qū)(圖3d位置Ⅴ)和西若達(dá)坂Mo找礦靶區(qū)(圖3d位置Ⅳ)。

(1)阿然保泰Cu、Pb、Zn找礦靶區(qū)位于研究區(qū)西北部，鐵化、泥化和硅化蝕變相對(duì)集中，主要分布在環(huán)形構(gòu)造邊緣和線性構(gòu)造交匯處。線環(huán)構(gòu)造以菱環(huán)組合模式為主。新疆第二地質(zhì)大隊(duì)1∶50萬(wàn)化探分散流工作劃分了阿然保泰多金屬元素異常，元素組合為Pb-Zn-Cu-Cr-Hg，同時(shí)疊加有鐵族元素異常。區(qū)內(nèi)燕山期花崗巖發(fā)育，在花崗斑巖中已發(fā)現(xiàn)2個(gè)銅礦點(diǎn)、1個(gè)銅鉛鋅礦點(diǎn)，均具有一定規(guī)模，具備斑巖型銅礦的找礦前景。

(2)贊坎Fe找礦靶區(qū)位于研究區(qū)中東部，遙感礦化蝕變類型主要是鐵化和泥化，極少量硅化類蝕變。構(gòu)造以網(wǎng)環(huán)組合模式為主。區(qū)域地球化學(xué)顯示大面積Fe異常，航磁異常明顯。區(qū)內(nèi)出露的古元古界布倫闊勒群含硅鐵建造，目前已發(fā)現(xiàn)3個(gè)沉積變質(zhì)型鐵礦床。

(3)班迪爾Cu、Pb、Zn找礦靶區(qū)位于研究區(qū)東北部，遙感蝕變信息類型主要以鐵化和硅化類為主，泥化類蝕變也有零星分布。區(qū)內(nèi)構(gòu)造受一級(jí)線性構(gòu)造班迪爾斷裂(F1)控制，北西向線性構(gòu)造發(fā)育，巖漿巖主要為燕山期石英閃長(zhǎng)巖和喜山期二長(zhǎng)花崗巖。地球化學(xué)測(cè)量圈出瓦恰等多個(gè)Cu、Pb、Zn異常。目前已發(fā)現(xiàn)2個(gè)銅礦點(diǎn)、1個(gè)銅鐵礦點(diǎn)。

(4)明鐵蓋地區(qū)W、Cu找礦靶區(qū)硅化類遙感蝕變異常信息分布明顯，鐵化和泥化類蝕變也有一定的分布。北西向和近東西向剪切帶控制地層的沉積與花崗巖的分布。已有2個(gè)熱液銅礦化點(diǎn)，1處熱液型含鎢金礦點(diǎn)(燕守勛等，2001)。靶區(qū)及其外圍已發(fā)現(xiàn)Au、Cu、Zn組合化探異常(王曉鵬等，2002)。

(5)西若Mo找礦靶區(qū)位于研究區(qū)的東南部，區(qū)內(nèi)鐵礦化、泥化和硅化類遙感礦化蝕變信息集中分布，呈北西向展布。構(gòu)造以網(wǎng)環(huán)組合模式為主。地球化學(xué)異常強(qiáng)度高、面積大，元素組合以Cu、Mo、W為主，其中以Mo強(qiáng)度最高，規(guī)模最大。前人在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)有斑巖銅鉬礦的轉(zhuǎn)石，但由于該區(qū)海拔較高，通行條件差，找礦一直沒(méi)有突破。

5 結(jié)論

(1)文本以ETM為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過(guò)波段組合和圖像增強(qiáng)，解譯了研究區(qū)線、環(huán)構(gòu)造。其中北西向線性斷裂最為發(fā)育，它們?cè)诳臻g上呈現(xiàn)出近等間距性、斷續(xù)成帶的特點(diǎn)。

(2)利用遙感蝕變異常下限圈定的定量公式提取蝕變信息，經(jīng)最優(yōu)密度分割后進(jìn)一步篩選提取出研究區(qū)鐵化、泥化和硅化蝕變信息。綜合遙感構(gòu)造、蝕變信息和地物化等多元地學(xué)信息，在研究區(qū)劃分出2個(gè)Ⅰ類找礦靶區(qū):阿然保泰Cu、Pb、Zn找礦靶區(qū)和贊坎Fe找礦靶區(qū);3個(gè)Ⅱ類找礦靶區(qū):班迪爾Cu、Pb、Zn找礦靶區(qū)、明鐵蓋W、Cu找礦靶區(qū)和西若達(dá)坂Mo找礦靶區(qū)。

(3)提取的遙感蝕變信息與區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)礦床(點(diǎn))吻合較好，表明遙感蝕變信息定量提取方法在新疆西昆侖地區(qū)礦產(chǎn)資源勘查與評(píng)價(jià)中具有良好的應(yīng)用前景。

致謝:論文在修改作過(guò)程中，得到了兩位審稿人朱谷昌教授和王曉鵬高工的大力支持和熱情幫助，并提出了寶貴意見(jiàn)和建議，筆者在此表示衷心的感謝!

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Ore Prospecting for the Taxkorgan Area of West Kunlun Using Quantitative Extraction of Mineralized Alteration Information

WANG Biao1，CHEN Liyan2，3，WANG He2，REN Guangli2，3，WU Yufeng2，3，HUANG Zhaoyang2，3and FU Wangwei2，3
(1.East China Institute of Metallurgy Geology and Exploration，Hefei230088，Anhui，China;2.CAS Key Laboratory of Mineral and Mineralization，Guangzhou Institute of Geochemistry，Chinese Academy of Sciencess，Guangzhou510640，Guangdong，China;3.Graduate University of Chinese Academy of Sciences，Beijing100049，China)

Linear and circular structures of the Taxkorgan region in West Kunlun were interpreted via ETM images.The results show that tectonism in the studying area was intensive.The major linear structures include NW，NS and EW trending faults.The NW trending linear structures are widespread and cut by near EW and NS trending faults，thus，the near EW and NS trending faults are later than the NW trending faults.Mineralized alteration factors were defined by spectral characteristics of the rocks in different bands.Mineralized alteration information was quantitatively extracted by multispectral remote sensing information extraction techniques.Useful alteration anomalies and metallogenic targets were located by multi-geology information integration.According to geological data，structure interpretation results and RS anomaly areas，Aranbaotai Cu-Pb-Zn，Zankan Fe，Baldir Cu-Pb-Zn，Mingtiegai WCu and Xiruo Mo prospecting targets were proposed.The spatial distribution of remote sensing anomalies is consistent with the known ore deposits，which showed promising application of the method in mineral resource exploration and assessment in West Kunlun.

structure interpretation;remote sensing alteration information;ore prospecting;West Kunlun

P627

A

1001-1552(2011)03-0372-006

2010-06-01;改回日期:2011-03-08

項(xiàng)目資助:國(guó)家十二五科技支撐項(xiàng)目(編號(hào):2011BAB06B05)及中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程重要方向項(xiàng)目(編號(hào):KZCX2-YW-107-03))資助。

王彪(1965-)，男，高級(jí)工程師，主要從事構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究。通訊作者:王核，Email:wanghe@gig.ac.cn