陳富強(qiáng),許祖璐,焦超衛(wèi),張文龍,馮淳
(西北有色地質(zhì)研究院,西安 710054)
隨著空間遙感技術(shù)和信息處理技術(shù)的迅猛發(fā)展,經(jīng)過(guò)近幾十年來(lái)不斷地探索和積累,遙感技術(shù)因其具有的區(qū)域性、宏觀性、快速性和經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn),在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查及礦產(chǎn)遠(yuǎn)景調(diào)查等相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用取得了顯著的成效[1-2]。遙感圖像作為地表景觀的縮影,將地形地貌、水系、植被、巖性、構(gòu)造的差異以不同的色調(diào)和圖形紋理結(jié)構(gòu)反映出來(lái),表現(xiàn)為千姿
百態(tài)的影像特征。通過(guò)對(duì)這些不同影像的解譯分析,建立典型的巖性、構(gòu)造及礦床的影像解譯標(biāo)志,細(xì)致研究影紋、色彩及其組合特征,同時(shí)結(jié)合波譜蝕變信息提取技術(shù)參與地質(zhì)調(diào)查工作中的做法,已逐漸成為一種行之有效的地質(zhì)礦產(chǎn)研究方法[3-4]。隨著我國(guó)西部大開(kāi)發(fā)腳步的逐漸推進(jìn),遙感技術(shù)在高海拔艱苦地區(qū)地質(zhì)填圖及找礦工作中所起到的作用會(huì)日趨明顯,其也必將為野外地質(zhì)工作提供有力的技術(shù)支撐[5]。
研究區(qū)大地構(gòu)造位置位于塔里木-柴達(dá)木板塊中的柴達(dá)木地塊西北緣與阿爾金構(gòu)造帶交界處,為柴達(dá)木地塊、塔里木地塊、東昆侖造山帶交匯部位,地質(zhì)構(gòu)造背景復(fù)雜[6-7]。出露的地層時(shí)代跨度較大,包括薊縣系、青白口系、侏羅系、古—新近系等,巖石類型復(fù)雜,變質(zhì)程度不一。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈,具多期旋回特點(diǎn),其中以華力西期中酸性巖類為主,巖體集中發(fā)育于阿爾金斷裂東南側(cè)大部分地區(qū),空間分布與區(qū)域構(gòu)造線方向一致,呈近北東向帶狀展布,受構(gòu)造控制明顯,巖性主要為英云閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖、花崗巖、斜長(zhǎng)花崗巖等。另外,區(qū)內(nèi)巖脈較發(fā)育,以中酸性、超基性為主,基性次之,均沿?cái)嗔殉拭}狀分布。
區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造極為發(fā)育,延伸方向以NE向—近EW向?yàn)橹鳎饕獮榘柦饠嗔鸭捌鋬蓚?cè)的次級(jí)斷裂。阿爾金斷裂位于阿爾金山主峰北麓,沿石棉礦—確布特別勒—索爾庫(kù)里呈NEE65°~NEE70°向展布,由一系列韌性—脆韌性逆沖斷層組成,局部分叉成多條斷裂系,構(gòu)成花狀構(gòu)造[8]。研究區(qū)位于秦祁昆成礦域,柴達(dá)木盆地西北緣與阿爾金成礦帶交匯部位[9],屬阿爾金成礦帶中段的俄博梁華力西期銅、鉛、稀土、(鎢、鉍)成礦帶,區(qū)域礦產(chǎn)資源豐富,包括鐵、金、銅、鉛、鋅、鎳等近30 余種,區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)鹽礦2處、煤礦1處、銅礦點(diǎn)2處、銅銀礦點(diǎn)1處,根據(jù)區(qū)域成礦特征,推測(cè)該地區(qū)形成巖漿熱液型礦床以及韌性剪切帶型礦床的可能性較大。
在收集、分析已有地質(zhì)、礦產(chǎn)資料的基礎(chǔ)上,以SPOT-5和ETM衛(wèi)星遙感影像為主要信息源,通過(guò)專業(yè)的圖像處理流程,形成研究區(qū)1∶5萬(wàn)的影像地圖;通過(guò)人機(jī)交互式解譯方法,以目視解譯為主,建立影像解譯標(biāo)志,對(duì)研究區(qū)的地層、構(gòu)造和侵入巖開(kāi)展細(xì)致解譯,編制1∶5萬(wàn)的遙感地質(zhì)解譯圖;分析與主要蝕變礦物分布有關(guān)的礦化蝕變帶的波譜特征,對(duì)ASTER數(shù)據(jù)進(jìn)行多種圖像增強(qiáng)處理和疊加運(yùn)算,最大限度地提取礦化蝕變信息,并與已知礦床點(diǎn)、物化探異常相疊加,對(duì)遙感礦化異常與礦產(chǎn)的內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行綜合分析,總結(jié)礦化規(guī)律,預(yù)測(cè)找礦有利地段[5,10]。
3.2.1 影像地圖的制作
研究區(qū)涉及2景SPOT-5數(shù)據(jù)(軌道號(hào):230-271、231-272),鑒于該圖像色彩較單一,不利于巖性地層解譯(圖1(a)),本文采用影像分辨率中等,但色彩豐富的ETM數(shù)據(jù)圖像作為參照對(duì)比使用,其涉及1景ETM數(shù)據(jù)(軌道號(hào):139-33),該數(shù)據(jù)圖像色彩豐富(圖1(b)),對(duì)于大巖類有良好的識(shí)別效果。數(shù)據(jù)處理主要在PCI、ENVI和MapGIS軟件平臺(tái)上完成,校正后的圖像投影方式采用高斯投影,6°分帶,中央經(jīng)線為93°,橢球體為西安80/1975年I.U.G.G推薦橢球體。
圖1 研究區(qū)遙感影像圖
3.2.2 遙感地質(zhì)解譯
(1)巖石地層單元的解譯
如圖2(a)中呈現(xiàn)的亮度值高的淺青色影像,其巖性為以結(jié)晶灰?guī)r、大理巖為主的碳酸鹽巖,影像色彩差異明顯;圖2(b)中由左至右影像色彩出現(xiàn)明顯變化,其分別對(duì)應(yīng)了棕黃色——花崗巖、褐紅色——閃長(zhǎng)巖、深灰綠色——碳酸鹽巖、淺灰黃色——片巖、板巖,可見(jiàn)巖體與地層界線清晰,邊界一目了然;圖2(c)中可見(jiàn)明顯的巖體與地層影像差異,巖體呈深棕灰色、尖棱山脊、影紋粗大,青白口系的碳酸鹽巖影像呈藍(lán)青色,影紋較細(xì)碎,同時(shí)可見(jiàn)一組碳酸鹽巖地層穿插于巖體中,邊界截然。
圖2 典型影像特征(a)、(b)為ETM影像,(c)為SPOT-5影像)
(2)線性構(gòu)造的解譯
“希望能夠買到《地球最后的夜晚》跨年點(diǎn)的電影票,然后跟自己喜歡的人一起去看,在電影結(jié)束最后時(shí)刻相擁、接吻,到第二年。”進(jìn)入2018年12月后,這段話像病毒一樣開(kāi)始在微博、朋友圈、抖音、微信群和微信私信中擴(kuò)散。發(fā)酵兩周之后,《地球最后的夜晚》跨年場(chǎng)已一票難求,閑魚上出現(xiàn)了標(biāo)價(jià)300元兩張的倒票黃牛及代購(gòu)。
遙感線性構(gòu)造是地質(zhì)構(gòu)造場(chǎng)和成礦地質(zhì)場(chǎng)在地球表面和光譜特征上的反映[12]。線性構(gòu)造在影像上的特征比較明顯,主要形成連續(xù)的溝谷或近直線狀水系、斷續(xù)或連續(xù)的陡崖等,部分?jǐn)嗔言谟跋裆峡尚纬蛇B續(xù)的斷層三角面(圖3(a))。
(3)環(huán)形構(gòu)造的解譯
研究區(qū)環(huán)形構(gòu)造根據(jù)影像特征,形態(tài)規(guī)模,所處的巖石地層及構(gòu)造環(huán)境特征,分為由巖漿環(huán)、構(gòu)造環(huán)及其他三類:巖漿環(huán)指巖漿在侵入或噴發(fā)活動(dòng)過(guò)程形成的環(huán)形構(gòu)造(圖3(b)),其包括巖體形成過(guò)程中對(duì)地貌所產(chǎn)生的物理應(yīng)力而形成的環(huán)形以及熱液活動(dòng)中由交代烘烤所形成的蝕變環(huán)形等,此類環(huán)形對(duì)推測(cè)隱伏巖體、圈定蝕變區(qū)有積極意義;構(gòu)造環(huán)多由構(gòu)造活動(dòng)導(dǎo)致巖石地層發(fā)生形變所致(圖3(c)),與向斜、背斜褶皺、穹窿構(gòu)造及旋鈕構(gòu)造等關(guān)系密切;其他環(huán)形多指地質(zhì)特征不明,受風(fēng)化剝蝕、植被生長(zhǎng)或人為因素影響而形成的環(huán)形影像,無(wú)實(shí)際地質(zhì)意義。
圖3 線性及環(huán)形構(gòu)造影像特征
3.2.3 遙感蝕變信息提取
研究區(qū)采用ASTER數(shù)據(jù)通過(guò)主成分分析法進(jìn)行鐵染及羥基異常信息提取,鐵染異常利用B1、B2、B3、B4波段做掩模主分量分析(Masking Principal Component Analysis),羥基異常利用B1、B3、B4、B7波段做掩模主分量分析。以±4σ(標(biāo)準(zhǔn)離差)做為主分量輸出的動(dòng)態(tài)范圍,去除干擾時(shí)主要去掉了影響異常信息結(jié)果的水體與陰影、植被等干擾要素,獲得蝕變遙感異常主分量。
經(jīng)過(guò)對(duì)研究區(qū)地層、巖體、構(gòu)造的全面解譯,形成了全區(qū)的遙感地質(zhì)解譯圖(圖4),共劃分出27組巖性地層單元,根據(jù)影像特征差異對(duì)中—上元古界薊縣系、青白口系地層進(jìn)行了細(xì)分,并且根據(jù)影紋特征大致將細(xì)分的巖性段中的巖性進(jìn)行了區(qū)別,如將木孜薩依組(Zjmz)和小泉達(dá)坂組(Zqx)各分為了兩個(gè)巖性段。將其中的碳酸鹽巖與片巖、板巖及千枚巖區(qū)分開(kāi),細(xì)致地圈定了地層與巖體的界線,并且結(jié)合1∶20萬(wàn)地質(zhì)圖及影像特征差異將巖體細(xì)分為花崗巖、閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖、黑云母花崗巖四類。研究區(qū)共解譯出100余組線性構(gòu)造,10余處環(huán)形構(gòu)造,其中線性構(gòu)造多為斷裂及韌性剪切帶或構(gòu)造片理帶,根據(jù)斷裂構(gòu)造存在的形態(tài)、規(guī)模、大小等分為一級(jí)斷裂、二級(jí)斷裂、三級(jí)斷裂。一級(jí)斷裂1組(圖4中 F1),即為阿爾金斷裂帶,呈NEE向展布,貫穿全區(qū),影像形跡清楚,根據(jù)其延伸的形態(tài)以及兩側(cè)發(fā)育的次級(jí)斷裂展布特征,可知該組斷裂為一個(gè)多期活動(dòng)的走滑兼逆沖性質(zhì)的復(fù)雜斷裂帶。區(qū)內(nèi)二級(jí)斷裂共確定4組(圖4中F2-5),其均沿近EW向展布,延伸距離較遠(yuǎn),沿?cái)嗔研纬蛇B續(xù)的溝坎或沖溝,部分被第四系覆蓋呈隱伏狀。區(qū)內(nèi)三級(jí)斷裂極為發(fā)育,總體特點(diǎn)為阿爾金斷裂以北,斷裂構(gòu)造線方向總體為NW向,以南受二級(jí)斷裂以及巖漿活動(dòng)影響多呈NEE向-近EW向,并多被NW向、NNE向次級(jí)斷裂切割。
圖4 研究區(qū)遙感地質(zhì)解譯圖
研究區(qū)內(nèi)鐵染異常信息分布較散亂,異常密集度低,高值不明顯,異常分布均與中酸性侵入巖及部分碳酸鹽巖地層關(guān)系密切。羥基異常信息較豐富,大部分異常呈星點(diǎn)狀分布在阿爾金斷裂兩側(cè)薊縣系地層中,異常高值多,較分散,呈斑塊狀分布,異常分布的密集程度與地層中的碳酸鹽巖關(guān)系密切。根據(jù)異常信息的分布情況,結(jié)合所處地層的巖性及構(gòu)造特征,將引起異常的原因歸為以下幾類:①由容礦地層及構(gòu)造作用引起的礦化型異常,如疊層山區(qū)域;②巖體侵入后在接觸帶周邊形成巖體型異常,如大通溝北山西側(cè)區(qū)域;③地層中的特殊巖性組合(碳酸鹽巖地層)引起的非礦化異常;④由地層、構(gòu)造以及巖體侵入等因素引起的復(fù)合型異常,如斑紅山區(qū)域。
縱觀整個(gè)區(qū)域的地質(zhì)背景,阿爾金斷裂帶(F1)既是銜接不同大地構(gòu)造單元的老斷裂,又是切割不同地貌單元的新活動(dòng)斷裂,具有多期多性質(zhì)活動(dòng)的特點(diǎn),斷裂帶在新生代以來(lái)隨著青藏高原隆升而繼續(xù)活動(dòng),隨著青藏高原向東擴(kuò)展滑移,其逐漸轉(zhuǎn)化為以左行走滑為主的復(fù)合型斷裂帶[12]。研究區(qū)內(nèi)阿爾金斷裂兩側(cè)地質(zhì)特征存在明顯差異,南側(cè)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈,多以華力西期侵入巖為主,北側(cè)未見(jiàn)巖漿活動(dòng),結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料,推測(cè)阿爾金斷裂帶在中生代-晚古生代之前已經(jīng)開(kāi)始了復(fù)雜的構(gòu)造變動(dòng),并已初步造成斷裂帶兩側(cè)地質(zhì)構(gòu)造格局的差異[13-14]。中—新生代以來(lái),阿爾金斷裂帶進(jìn)入劇烈活動(dòng)時(shí)期,強(qiáng)烈的左行走滑運(yùn)動(dòng)及垂直差異運(yùn)動(dòng),對(duì)斷裂帶北側(cè)地層造成了向西的拖拽和擠壓,使其發(fā)育一系列的NWW向次級(jí)斷裂;斷裂帶南側(cè)則發(fā)育一系列的NE-NEE向次級(jí)斷裂,同時(shí)受前期侵入巖體的控制和阻礙,導(dǎo)致其出現(xiàn)近東西向規(guī)模較大的二級(jí)斷裂,但在巖體內(nèi)部,小規(guī)模的NE向次級(jí)斷裂則較為發(fā)育。
通過(guò)本區(qū)及外圍已知礦床點(diǎn)的成礦地質(zhì)特征及遙感巖性構(gòu)造規(guī)律分析,將研究區(qū)內(nèi)遙感找礦信息歸納為以下幾點(diǎn):①研究區(qū)中部、南部巖漿巖體周邊尤其是巖凸或巖凹部位是金、銀、銅、鉛鋅等礦床成礦有利的區(qū)段。②巖體與不同時(shí)代碳酸鹽巖—碎屑巖地層的接觸帶周邊,形成以大理巖蝕變?yōu)橹鞯牧翜\色斑狀影像和以矽卡巖蝕變?yōu)橹鞯臏\色平滑影像區(qū),是銀、銅、鉛鋅等礦產(chǎn)成礦的有利區(qū)段。③遙感線性構(gòu)造密集分布區(qū)有利于礦液的運(yùn)移和儲(chǔ)集,往往是遙感異常信息集中出現(xiàn)的部位,鐵染異常、羥基異常密集分布區(qū)、斑塊狀高值區(qū),常反映了所處地層特殊巖性或礦物蝕變的存在。經(jīng)過(guò)綜合分析及對(duì)比篩選,在研究區(qū)內(nèi)開(kāi)展了遙感找礦遠(yuǎn)景預(yù)測(cè),共圈定出了5處成礦條件較好的有利區(qū)段(圖5,表1)。
圖5 研究區(qū)礦產(chǎn)遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)圖
表1研究區(qū)遙感預(yù)測(cè)找礦有利區(qū)一覽表
預(yù)測(cè)區(qū)序號(hào)名稱面積(km2)遙感預(yù)測(cè)依據(jù)Y1疊層山金、銀、銅多金屬預(yù)測(cè)區(qū)13.1①遙感三級(jí)斷裂構(gòu)造發(fā)育,影紋破碎,巖石變質(zhì)變形程度高;②鐵染及羥基異常良好,較集中,異常值高;③預(yù)測(cè)區(qū)所處金雁山組地層是金、銀、銅多金屬的重要含礦層位,區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)銅銀礦點(diǎn)一處Y2大通溝北山西側(cè)銅多金屬預(yù)測(cè)區(qū)11.3①巖體與碳酸鹽巖地層接觸發(fā)育淺色斑狀影像;②斷裂構(gòu)造、環(huán)形構(gòu)造發(fā)育;③羥基異常、鐵染異常信息均較密集,特征典型Y3金鴻山東側(cè)銅多金屬預(yù)測(cè)區(qū)15.4①斷裂構(gòu)造發(fā)育,巖體與地層接觸周邊發(fā)育多組脆韌性剪切帶及構(gòu)造片理帶;②區(qū)內(nèi)見(jiàn)一環(huán)形構(gòu)造,推測(cè)底部可能存在隱伏巖體,羥基異常信息分布密集、特征典型;③區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)銅礦點(diǎn)一處Y4斑紅山西側(cè)銅多金屬預(yù)測(cè)區(qū)52.5①多期次巖體侵入碳酸鹽巖地層中,發(fā)育淺色斑狀影像,疑為矽卡巖化蝕變;②發(fā)育強(qiáng)烈集中的羥基異常信息;③小規(guī)模斷裂極為發(fā)育、地層破碎程度高Y5大通溝南山銅多金屬預(yù)測(cè)區(qū)19.9①沿巖體侵入邊界發(fā)育淺色斑狀影像,疑為矽卡巖化蝕變;②閃長(zhǎng)巖區(qū)發(fā)育強(qiáng)烈集中的羥基異常信息;③小規(guī)模斷裂極為發(fā)育、地層破碎程度高
通過(guò)遙感地質(zhì)解譯分析,青海省茫崖鎮(zhèn)大通溝南山地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造主要受阿爾金斷裂帶控制,線性構(gòu)造發(fā)育,區(qū)內(nèi)礦床與侵位于碳酸鹽巖地層中的中酸性巖體關(guān)系密切,存在巖漿熱液型銅多金屬礦床的可能性較大。通過(guò)對(duì)線性構(gòu)造、環(huán)形構(gòu)造以及鐵染、羥基異常信息綜合分析,圈定出的找礦有利預(yù)測(cè)區(qū),可以為后期的找礦工作提供重要遙感信息依據(jù)。經(jīng)野外驗(yàn)證,本次室內(nèi)解譯成果正確率達(dá)90%以上,證明采用高分辨率SPOT-5數(shù)據(jù)結(jié)合ETM數(shù)據(jù)進(jìn)行遙感地質(zhì)解譯工作,在我國(guó)西部高海拔地區(qū)礦產(chǎn)遠(yuǎn)景調(diào)查工作中具有廣闊的應(yīng)用前景。
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