談樹成 虎雄崗 金艷珠 陳 健 陳 峰

(1.云南大學(xué)地質(zhì)研究所;2.湖北省荊州市江陵一中)

遙感技術(shù)以其信息量大、快速等優(yōu)勢而廣泛地應(yīng)用于礦產(chǎn)資源勘查領(lǐng)域［1-6］。上世紀(jì)80年代，南美國家智利借助于航空攝影照片分析了礦化蝕變帶，發(fā)現(xiàn)了瑪爾泰和洛博金礦［7］。M.H.Tangestani和F.Moore等學(xué)者通過主成分分析對伊朗的Meiduk地區(qū)斑銅礦蝕變區(qū)進(jìn)行了對比分析［8］，取得良好效果。M.K.Timothy等利用TM影像假彩色合成，對阿拉伯—努比亞地盾地區(qū)金礦礦化蝕變異常信息進(jìn)行了提取［9］。而Crowley，James等學(xué)者則利用AVIRIS和ASTER影像數(shù)據(jù)對成層火山的熱液蝕變進(jìn)行了研究［10］。

國內(nèi)自從開展了相關(guān)領(lǐng)域的研究后，不僅在理論上進(jìn)行了創(chuàng)新，而且在實(shí)際應(yīng)用中取得了豐碩的成果［11-13］。然而，由于控礦因素的多樣性和成礦模式的復(fù)雜性，傳統(tǒng)的成礦地段圈定方法已稍顯不足。因此在遙感礦化蝕變信息提取的基礎(chǔ)上，結(jié)合研究區(qū)線、環(huán)形構(gòu)造和物化探數(shù)據(jù)圈定成礦遠(yuǎn)景區(qū)顯得很有必要。本研究在對個(gè)舊錫礦礦區(qū)成礦地質(zhì)環(huán)境、地質(zhì)特征和成礦規(guī)律研究的基礎(chǔ)上，以2010年11月TM遙感影像為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，利用遙感找礦理論，通過對礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造遙感異常的分析和遙感蝕變信息的提取，結(jié)合已有的地質(zhì)、物化探等數(shù)據(jù)圈定找礦遠(yuǎn)景區(qū)。從而為礦產(chǎn)資源的勘查、管理、開采和利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 礦區(qū)成礦地質(zhì)背景

個(gè)舊錫礦成礦主要受控于印支期巖漿巖，三疊紀(jì)的灰?guī)r、白云巖及其一系列斷裂、背向斜等構(gòu)造以及燕山中晚期黑云母花崗巖。前華力西構(gòu)造運(yùn)動(dòng)為其奠定了良好的成礦基礎(chǔ);華力西期—印支期，右江陸緣盆地張裂、板塊俯沖碰撞以及燕山中晚期重熔花崗巖疊加改造，多因復(fù)成，從而形成了規(guī)模罕見的錫礦礦床［14］。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造對錫多金屬礦床的形成、分布形態(tài)具有明顯的控制作用。

2 地質(zhì)構(gòu)造信息提取

由于影像各波段所記錄的地物信息的差異，因此有效的波段組合能夠更好地反映出地質(zhì)構(gòu)造信息。TM影像中6個(gè)波段的數(shù)理統(tǒng)計(jì)見表1，TM波段的相關(guān)性分析見表2。

表1 研究區(qū)TM多光譜波段數(shù)理統(tǒng)計(jì)

表2 研究區(qū)TM影像波段相關(guān)性分析

從表1可看出，就波段均值而言，TM1、TM4、TM5較大，表明影像質(zhì)量較好;而從波段標(biāo)準(zhǔn)差來看，TM5、TM7較大，表明影像包含的信息量較大;由表2可以看出，TM1和TM2，TM2和TM3，TM5和TM7波段的相關(guān)性比較大。此外，由于TM4波段相對獨(dú)立，可作為必選波段。因此，得出741波段組合為最優(yōu)組合，對波段進(jìn)一步增強(qiáng)處理后，各種地質(zhì)信息得到加強(qiáng)，再結(jié)合區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造特征，采用計(jì)算機(jī)識別和人工判別相結(jié)合，對研究區(qū)遙感影像線型、環(huán)形構(gòu)造進(jìn)行解譯，得到的結(jié)果見圖1。

2.1 環(huán)形構(gòu)造信息提取

總體上，個(gè)舊礦集區(qū)呈現(xiàn)出一個(gè)以個(gè)舊市為中心的巨大復(fù)式環(huán)形影像構(gòu)造(一級環(huán))，北到開遠(yuǎn)南側(cè)，南至紅河深大斷裂，直徑為60～70 km，個(gè)舊斷裂由南向北從研究區(qū)穿過將其一分為二，形成了兩個(gè)直徑為30～40 km的次級環(huán)形構(gòu)造(二級環(huán))，并伴生有大量規(guī)模不等的三級構(gòu)造，以礦區(qū)中部和中南部地區(qū)分布最為密集，表現(xiàn)明顯且十分強(qiáng)烈，與礦體的分布呈現(xiàn)良好的相關(guān)性。

2.2 線性構(gòu)造信息提取

遙感線性構(gòu)造是地質(zhì)構(gòu)造場和成礦地質(zhì)場在地球表面和光譜特征上的反映［15］?？傮w上，可將研究區(qū)內(nèi)線性構(gòu)造劃分為NW向、SN向、NE—SW向和NW—SE向4類。

圖1 研究區(qū)線性形、環(huán)形構(gòu)造解譯

NW向線性構(gòu)造位于研究區(qū)中部二級環(huán)形構(gòu)造內(nèi)，處于個(gè)舊斷裂、古山斷裂和紅河深大斷裂三大構(gòu)造系所圍成的三角形內(nèi)，并與環(huán)內(nèi)一系列的NE—SW向線性構(gòu)造相互交織，成為研究區(qū)內(nèi)線性構(gòu)造最為密集的次區(qū)域;SN向線性構(gòu)造是區(qū)內(nèi)重要的成礦地質(zhì)構(gòu)造。其中開遠(yuǎn)—個(gè)舊斷裂不僅成為大規(guī)模基性巖漿噴發(fā)的通道，而且沿?cái)嗔褞?qiáng)烈的地震活動(dòng)和一系列溫(熱)泉的出露表明該斷裂強(qiáng)烈的構(gòu)造和熱流活動(dòng)，對個(gè)舊地區(qū)中生代沉積建造和巖漿巖活動(dòng)有關(guān)的礦化有著重要的控制作用。NE—SW向構(gòu)造主要分布于研究區(qū)東南部二級環(huán)形構(gòu)造邊緣和個(gè)舊斷裂西側(cè)二級環(huán)形內(nèi)大部分地區(qū)，對印支—燕山期巖漿巖活動(dòng)及熱液礦化作用有一定的控制作用。NW—SE向構(gòu)造以紅河深大斷裂為代表，其余主要分布于研究區(qū)東南部二級環(huán)形構(gòu)造與一級環(huán)形構(gòu)造交匯處，在此區(qū)域通過與NE—SW向線性構(gòu)造的交匯，成為研究區(qū)構(gòu)造較為發(fā)育、程度較為強(qiáng)烈、成礦地質(zhì)環(huán)境較為有利的地段。

3 礦化蝕變信息提取

3.1 干擾信息的去除

礦床圍巖蝕變信息的強(qiáng)度很大程度上決定了對蝕變信息提取的效果，由于研究區(qū)較高的植被覆蓋率、較多的水系和大面積的居民區(qū)影響礦化蝕變信息的提?。?6］，因此，在蝕變信息提取前需對水體和植被去干擾，以增強(qiáng)礦化蝕變信息。水體反射光譜特征表現(xiàn)為可見光綠波段大于短紅外波段，因此可選用(0.52～0.60μm)/(1.55～1.75μn)作為淹沒去除水體;而植被干擾可利用可見光紅波段(0.63～0.69μm)和近紅外波段(0.76～0.90μm)兩個(gè)波段在保證可見光紅波段長度大于近紅外波段的前提下，壓制植被干擾，提取蝕變信息。

3.2 礦化蝕變信息分析

通過對研究區(qū)圍巖礦化蝕變信息的分析和研究，將區(qū)內(nèi)近礦圍巖主要蝕變信息分為羥基異常(OHA)和鐵染異常(FCA)。以羥基異常(OHA)為主的蝕變礦物在TM7波段和TM5波段具有較大的光譜特征差異，因此可考慮用TM5波段與TM7波段作為提取含羥基類礦物的有效波段;Fe3+在TM3波段有很高的反射率;在波段長度為1.1～2.4μm區(qū)域，F(xiàn)e2+因礦物種類的不同而產(chǎn)生不同的波譜特征。這些離子本身所具有的特定光譜特征與其他物質(zhì)光譜特征的差異成為了利用遙感影像進(jìn)行蝕變信息提取分析的理論基礎(chǔ)。

3.3 蝕變信息的增強(qiáng)與提取

從表2可知，所選的6個(gè)波段相關(guān)性較大，表明影像中的信息重疊程度較大。主成分分析法可以利用盡可能少的波段表達(dá)原有多波段中的有用信息，而且最大程度地降低新組分影像之間的相關(guān)性。根據(jù)研究區(qū)礦化蝕變礦物相關(guān)的光譜特征，選取TM1、TM3、TM4和TM5共4個(gè)波段作為第一組波段，利用主成分分析進(jìn)行鐵染礦化信息的提取。第一組波段的主成分特征統(tǒng)計(jì)見表3。

由表3可以看出，PC3中的TM3和TM1、TM4具有相反的貢獻(xiàn)值，而和TM5具有相同的貢獻(xiàn)值，且TM3波段具有最大的反射率，符合鐵染物主成分的判斷準(zhǔn)則，結(jié)合實(shí)際獲得的地物光譜特征值，以PC3作為鐵染異常(FCA)信息的提取圖像。

表3 研究區(qū)TM1、TM 3、TM 4、TM 5波段的主成分特征統(tǒng)計(jì)

以TM1、TM4、TM5、TM7為第二組波段組合，進(jìn)行羥基異常(OHA)信息提取。結(jié)合實(shí)際獲得的地物光譜特征值，以PC3作為羥基異常(OHA)信息提取圖像，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表4。從表中可以看出，PC3中的TM5和TM7影像具有較大的相反貢獻(xiàn)值，分別為－0.596 31和0.720 63，且TM5具有較強(qiáng)負(fù)載值(表現(xiàn)為負(fù)值)，故PC3反映了羥基信息。

以主分量的均值(X)表示區(qū)域背景，標(biāo)準(zhǔn)離差(σ)表示擴(kuò)散尺度，σ的倍數(shù)kσ為閾值，利用X+kσ對異常進(jìn)行等級劃分并確定閾值。對于鐵染異常而言，k一般取1.5～2.5;而對于羥基異常，k一般取2～3［17］。通過對鐵染異常(FCA)主分量PC3計(jì)算后得出其最大閾值為94.32～102.31，將此作為鐵染礦化異常閾值進(jìn)行分割，得到鐵染礦化異常分布，見圖2。對羥基異常(OHA)主分量PC3而言，其異常閾值為39.52～42.93。將羥基礦化異常進(jìn)行分割后得到羥基礦化異常分布，見圖3。

從圖2、圖3可以得出:鐵染礦化蝕變與羥基礦化蝕變在空間上表現(xiàn)出較高的相關(guān)性，即在研究區(qū)南中部、南東部、北東部和北西部鐵染異常和羥基異常均較強(qiáng)烈。

圖2 研究區(qū)鐵染礦化異常分布

4 遠(yuǎn)景礦區(qū)的圈定與找礦預(yù)測

遙感信息線性構(gòu)造交匯區(qū)、線環(huán)構(gòu)造交切疊加區(qū)、色調(diào)異常區(qū)是成礦條件有利區(qū)，也是進(jìn)一步進(jìn)行找礦的重點(diǎn)靶區(qū)。根據(jù)研究區(qū)線、環(huán)形構(gòu)造分布規(guī)律及鐵染礦化異常(FEA)、羥基礦化異常(OHA)分布特征和已有物化探資料，結(jié)合實(shí)地調(diào)查，在研究區(qū)內(nèi)圈定了9個(gè)成礦遠(yuǎn)景區(qū)，見圖4。

表4 研究區(qū)TM1、TM4、TM 5、TM 7波段的主成分特征統(tǒng)計(jì)

圖3 研究區(qū)羥基異常分布

圖4 成礦有利區(qū)及找礦遠(yuǎn)景區(qū)

1#成礦遠(yuǎn)景區(qū)位于個(gè)舊南部，區(qū)內(nèi)線、環(huán)型構(gòu)造發(fā)育，構(gòu)造部位處于NS向卡房斷裂南段和多個(gè)次級EW向斷裂交匯形成的凹陷帶，構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，次生暈Cu、Au、Mn、Pb、Sn等元素異常規(guī)模較大，強(qiáng)度較高;濃集中心和濃度分帶明顯，與其他元素異常吻合性好。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，沿該斷層巖石擠壓破碎劇烈，發(fā)育構(gòu)造角礫巖和斷層泥，并有基性巖和花崗巖巖體順破裂面侵入。斷層控制著錫礦體的分布，特別是與兩側(cè)斷裂的交接點(diǎn)，已發(fā)現(xiàn)大量錫礦點(diǎn)。因此，1#成礦遠(yuǎn)景區(qū)可作為進(jìn)一步找礦的重點(diǎn)靶區(qū)。

2#成礦遠(yuǎn)景區(qū)位于個(gè)舊東部，為NS向羅期底斷裂與多個(gè)次級EW向斷裂交匯處。區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，規(guī)模較大，強(qiáng)度較高。該區(qū)主要巖性為中三疊統(tǒng)個(gè)舊組(T2g)。

3#、4#成礦遠(yuǎn)景區(qū)位于個(gè)舊市北部和中部，緊鄰已有的馬格拉礦田，由一系列近EW向的線性構(gòu)造被NS向的開遠(yuǎn)—個(gè)舊斷裂和古山斷裂所挾持形成的格子狀凹陷地帶，淺層巖石較為破碎，主要巖性為中三疊統(tǒng)個(gè)舊組(T2g)和法郎組(T2f)。三級環(huán)形構(gòu)造較為發(fā)育，鐵染異常和羥基異常強(qiáng)烈，根據(jù)野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)有不同程度的Cu、Pb、Sn礦化?？勺鳛檫M(jìn)一步找礦的重點(diǎn)靶區(qū)。

5#、6#成礦遠(yuǎn)景區(qū)位于研究區(qū)北西側(cè)二級環(huán)形構(gòu)造內(nèi)。為個(gè)舊西區(qū)的主要礦化蝕變帶，具有一定的成礦有利條件。

7#、8#、9#成礦遠(yuǎn)景區(qū)分別位于研究區(qū)南東部、北東角和東部。位為個(gè)舊礦區(qū)一級環(huán)形構(gòu)造邊部外緣，為一系列NE—SW向與NW—SE向的線性構(gòu)造交錯(cuò)地帶，環(huán)形構(gòu)造明顯，表層巖石破碎，鐵染礦化異常和羥基礦化異常強(qiáng)烈，為研究區(qū)內(nèi)成礦條件的有利地段，可作為找礦遠(yuǎn)景區(qū)。

以上9個(gè)成礦遠(yuǎn)景區(qū)中，3個(gè)位于個(gè)舊斷裂以西，其余6個(gè)分布于個(gè)舊斷裂以東。根據(jù)遠(yuǎn)景區(qū)的成礦地質(zhì)特征、成礦有利條件和礦化異常強(qiáng)烈程度，將1#、3#和4#確定為最佳遠(yuǎn)景區(qū)，2#、5#和6#為次級遠(yuǎn)景區(qū)，7#、8#和9#為三級遠(yuǎn)景區(qū)。

5 結(jié)論

本研究以個(gè)舊錫礦礦區(qū)為研究對象，以TM影像為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，通過對波段的有效組合可以得到豐富的地質(zhì)構(gòu)造信息和礦化蝕變異常信息。在對干擾信息進(jìn)行去除和對構(gòu)造信息與蝕變信息進(jìn)行增強(qiáng)、分析、提取的基礎(chǔ)上，結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)、物探、化探資料圈定了9個(gè)遠(yuǎn)景成礦區(qū)。根據(jù)遠(yuǎn)景區(qū)的成礦地質(zhì)特征、成礦有利條件和礦化異常強(qiáng)烈程度將9個(gè)遠(yuǎn)景成礦區(qū)分為3類遠(yuǎn)景成礦區(qū)。其中3個(gè)(1#、3#、4#)確定為最佳遠(yuǎn)景區(qū)，3個(gè)(2#、5#、6#)確定為次級遠(yuǎn)景區(qū)，其余3個(gè)(7#、8#、9#)確定為更次一級遠(yuǎn)景區(qū)。研究結(jié)果為礦區(qū)資源的勘查、開采和利用提供了重要科學(xué)依據(jù)。

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