余鳳鳴，王磊，余虹劍，何龍清，雷天賜

1)武漢地質(zhì)調(diào)查中心，武漢，430205；2)南京地質(zhì)調(diào)查中心，南京，210016； 3)江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，南昌，330002

內(nèi)容提要：利用遙感構(gòu)造定量分析方法，對(duì)武當(dāng)?shù)貐^(qū)線狀構(gòu)造的定量計(jì)算和分析，顯示武當(dāng)?shù)貐^(qū)線狀構(gòu)造以小于100 km的中、小斷裂居多；線狀構(gòu)造等密度、頻度、交點(diǎn)數(shù)、中心對(duì)稱度，均反映了區(qū)域主干線狀構(gòu)造主導(dǎo)方向?yàn)楸蔽魑骱捅睎|兩個(gè)方位；北東向小型線狀構(gòu)造由北往南更加發(fā)育，推斷武當(dāng)?shù)貐^(qū)由北往南，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)變新，構(gòu)造變形由韌性往脆性發(fā)展；優(yōu)益度的特高值—高值區(qū)提供了找礦預(yù)測的構(gòu)造信息，對(duì)于礦產(chǎn)調(diào)查有較好的指導(dǎo)意義。

構(gòu)造的發(fā)育程度、發(fā)育區(qū)域及復(fù)雜性，與所處的大地構(gòu)造位置、地質(zhì)演化歷史、構(gòu)造變形方式和特點(diǎn)密切相關(guān)，傳統(tǒng)地學(xué)對(duì)于構(gòu)造研究已經(jīng)有很多成熟有效的方法。為了更清晰地闡述區(qū)域構(gòu)造的發(fā)育程度、主導(dǎo)構(gòu)造方向、密集分布區(qū)域等，構(gòu)造地質(zhì)學(xué)者運(yùn)用網(wǎng)格化統(tǒng)計(jì)、構(gòu)造指數(shù)、等密度圖、節(jié)理玫瑰花圖等統(tǒng)計(jì)學(xué)和數(shù)學(xué)的方法(Hirata，1989；趙鵬大，1998；Gils et al.，2001；余勇等，2005；張明華等，2007；黃曉娟等，2010；楊寧等，2013)，將構(gòu)造從定性描述向定量研究深入，以期能清晰有效地掌握構(gòu)造面貌，構(gòu)造的定量研究也得以長足發(fā)展。

遙感技術(shù)具有獲取信息全面、處理大量數(shù)據(jù)快捷的獨(dú)特優(yōu)勢，通過數(shù)字圖像處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)線狀構(gòu)造圖像解譯與制圖的自動(dòng)化，對(duì)構(gòu)造的長度、方位、數(shù)量和頻度等基本數(shù)據(jù)的定量統(tǒng)計(jì)分析也是常規(guī)研究方法的深入和擴(kuò)展，為地質(zhì)構(gòu)造的定量研究提供了新的方法(Ninasiu-Nganlam，1990；王潤生等，1992；劉吉平等，2000；馮佐海等，2002；Crowl，2003；雷天賜等，2012)。

本文借助遙感技術(shù)，采用MORPAS軟件，利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)武當(dāng)?shù)貐^(qū)線狀構(gòu)造的等密度、中心對(duì)稱度、優(yōu)益度、交點(diǎn)數(shù)、頻數(shù)等進(jìn)行量化提取及定量計(jì)算和分析，是一種積累和探索。武當(dāng)?shù)貐^(qū)開展了各種比例尺的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，秦正永等(1997)進(jìn)行了比較系統(tǒng)、深入的構(gòu)造學(xué)研究，但定量化研究方面仍是空白。因此，進(jìn)行武當(dāng)?shù)貐^(qū)構(gòu)造的定量研究本身也是一個(gè)有益的補(bǔ)充。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

武當(dāng)?shù)貐^(qū)位于橫貫東西的青峰—襄廣斷裂以北，為秦嶺—大別地層區(qū)，元古宇及古生界總厚達(dá)60000余米，屬大陸邊緣沉積，普遍受區(qū)域變質(zhì)作用的改造。南秦嶺武當(dāng)山及其周緣主要為武當(dāng)群，主要包括下部變火山巖組和上部變沉積巖組兩部分，產(chǎn)出有銀洞溝、許家坡等大、中型銀金礦床。

武當(dāng)?shù)貐^(qū)經(jīng)歷了多期變形變質(zhì)的影響，通過對(duì)前人的構(gòu)造變形資料綜合研究、分析(雷世和等，1996；劉興義等，1997；秦正永等，1997；曾云，1998；胡健民等，1999，2002；吳德寬等，2002)認(rèn)為，武當(dāng)?shù)貐^(qū)具多期、不同性質(zhì)和不同構(gòu)造層次變形構(gòu)造疊加改造的特征，大致可識(shí)別出6期變形(湖北省地質(zhì)調(diào)查院?)。主期變形表現(xiàn)為以大—中型逆沖推覆脆—韌性剪切帶分割的構(gòu)造巖片疊瓦狀疊置的褶沖構(gòu)造樣式，主要有三期。

印支期前發(fā)生第一期構(gòu)造變形，武當(dāng)?shù)貐^(qū)因局部隆起和分層滑脫剪切，產(chǎn)生大規(guī)模的多層次順層滑脫面或剪切面，形成以順層滑脫為代表的伸展構(gòu)造體系，沿大套地層的接觸面產(chǎn)布，重要的滑脫變形帶主要包括武當(dāng)群底部(變基性火山巖底部)、武當(dāng)群變基性火山巖組與變酸性火山組段間的滑脫面、武當(dāng)群變沉積巖組與變酸性火山巖組間的滑脫面、耀嶺河組與武當(dāng)群變沉積巖組間的滑脫面及耀嶺河群和陡山陀組之間共5個(gè)滑脫面。

主造山期為武當(dāng)?shù)貐^(qū)主構(gòu)造變形期，形成逆沖推覆(剪切)構(gòu)造，使武當(dāng)推覆體基本定位，其主推覆面為10～20km深、向北傾斜的殼內(nèi)地震波低速層(秦正永等，1997)。武當(dāng)推覆體的前緣帶為青峰斷裂，后緣帶位于陜西山陽至河南西峽以北地帶，其外緣帶為青峰斷裂帶以南的陽日—九道斷裂帶(秦正永等，2005)，可劃分為漢江(兩鄖)、十堰、楊坪、三臺(tái)、銀洞溝等逆沖推覆巖席(韋昌山等?)(圖1)。

喜馬拉雅構(gòu)造運(yùn)動(dòng)時(shí)期，本區(qū)再次受到近南北向擠壓應(yīng)力作用影響，形成近東西向或北西向逆(掩)斷層，主要以小規(guī)模斷裂變形為特征。新近紀(jì)晚期以來，本區(qū)主要表現(xiàn)為差異升降活動(dòng)，如山谷地貌及多級(jí)階地的形成，早期區(qū)域性斷裂復(fù)活形成活動(dòng)斷層并伴隨地震及地?zé)?溫泉)現(xiàn)象等。

圖1 武當(dāng)推覆體疊瓦扇構(gòu)造示意圖(據(jù)秦正永等修改，1997)(剖面位置見圖2)Fig. 1 The tectonic section showing the imbricate fan in Wudang nappe ( Modified from Qin Zhengyong et al., 1997 ) (The section position is showed inFig. 2) K—E—白堊系—古近系；Pz1—下古生界；Z1d—震旦系陡山沱組；Nhyl—南華系耀嶺河組；Ptwd4—武當(dāng)群變沉積巖組；Ptw—武當(dāng)群變酸性火山巖組；Ptw—武當(dāng)群變基性火山巖組；(Ⅰ)漢江逆沖推覆巖席；(Ⅱ)十堰逆沖推覆巖席；(Ⅲ)楊坪逆沖推覆巖席；(Ⅳ)三臺(tái)逆沖推覆巖席；(Ⅴ)銀洞溝逆沖推覆巖席；(Z)鎮(zhèn)平推覆體 K—E—Cretaceous — Paleogene; Pz1—Paleozoic; Z1d—Doushantuo Formation, Sinian(Ediacaran) System; Nhyl—Yaolinghe Formation, Nanhuan System; Ptwd4—Metasedimentary rocks Formation of Wudang Group; volcanic rocks formation of Wudang Group; (Ⅰ) Hanjiang thrust nappe sheet; (Ⅱ) Shiyan thrust nappe sheet; (Ⅲ) Yangping thrust nappe sheet; (Ⅳ) Santai thrust nappe sheet;(Ⅴ) Yindonggou thrust nappe sheet; (Z) Zhenping thrust nappe

2 遙感構(gòu)造信息定量化分析方法

目前，線狀構(gòu)造定量分析，依據(jù)的是遙感圖像經(jīng)解譯和信息提取后所提供的線狀構(gòu)造的長度、方位和頻度等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)圖像進(jìn)行網(wǎng)格劃分，再進(jìn)一步量化，進(jìn)行相關(guān)的定量分析。

2.1 線狀構(gòu)造單元網(wǎng)格劃分

為了提高量化分析的準(zhǔn)確性，對(duì)研究地區(qū)統(tǒng)計(jì)單元網(wǎng)格大小的確定是線狀構(gòu)造統(tǒng)計(jì)過程中的重要環(huán)節(jié)。統(tǒng)計(jì)單元?jiǎng)澐诌^大，突出了區(qū)域性大規(guī)模線狀構(gòu)造特征，壓抑了局部線狀構(gòu)造異常特征，而線狀構(gòu)造局部異常特征恰恰能反應(yīng)出多種特殊地質(zhì)現(xiàn)象，致使有用的地質(zhì)信息無法體現(xiàn)；單元?jiǎng)澐诌^小，過于突出局部中小構(gòu)造影響，放大了構(gòu)造的復(fù)雜性，減弱區(qū)域構(gòu)造的整體性，引起分析的混亂，將造成統(tǒng)計(jì)性誤差，導(dǎo)致定量分析的系統(tǒng)錯(cuò)誤。線狀構(gòu)造局部異常特征與礦化關(guān)系比較密切，劃分過大會(huì)丟失有用的礦產(chǎn)預(yù)測信息；劃分過小將與礦化有關(guān)的信息人為細(xì)劃，增加礦化單元數(shù)目，不能反映礦化信息的整體性，并且加大統(tǒng)計(jì)分析的工作量。對(duì)一定的研究對(duì)象來說，需綜合地質(zhì)、物化探資料，采用不同網(wǎng)度單元孔徑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和比較，綜合利用各種網(wǎng)度的數(shù)據(jù)，確定合理的統(tǒng)計(jì)網(wǎng)格單元孔徑，以期達(dá)到較好的統(tǒng)計(jì)分析效果(孫祥等，2007)。

確定了網(wǎng)格大小后，可以根據(jù)工作區(qū)的特點(diǎn)選擇不同的方法，其中常用且行之有效的有線狀構(gòu)造等密度定量分析、中心對(duì)稱度分析、構(gòu)造優(yōu)益度分析(董慶吉等，2010)。

2.2 武當(dāng)?shù)貐^(qū)線狀構(gòu)造特征

圖2 武當(dāng)?shù)貐^(qū)構(gòu)造遙感解譯圖(AA＇為圖1剖面位置示意)Fig. 2 The tectonic interpretation map of remote sensing in Wudang area(AA＇ showing the section position ofFig. 1)

以遙感數(shù)據(jù)為信息源，通過人機(jī)交互式解譯，獲得武當(dāng)?shù)貐^(qū)青峰—襄樊等深大斷裂和脆性小型斷裂；采用Haar小波作為影像小波變換的小波基，利用小波包分析提取武當(dāng)?shù)貐^(qū)順層型多重滑脫韌性剪切變形帶、推覆型韌—脆性剪切變形帶、走滑型脆—韌性剪切帶構(gòu)造信息(余鳳鳴等，2012)；通過神經(jīng)徑向基函數(shù)(RBF)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模式識(shí)別結(jié)合二進(jìn)制小波變換進(jìn)行目視解譯褶皺。參考1∶5萬白河幅、三岔幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告(陜西省地質(zhì)調(diào)查院，長安大學(xué)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查院?)，1∶25萬十堰幅、襄樊幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告(湖北省地質(zhì)調(diào)查院?)，湖北省區(qū)域地質(zhì)志(湖北省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1990)，湖北省地質(zhì)構(gòu)造遙感調(diào)查與區(qū)域穩(wěn)定性評(píng)價(jià)(薛重生，張志?)，編制了武當(dāng)?shù)貐^(qū)遙感影像地質(zhì)構(gòu)造圖(余鳳鳴等?；余鳳鳴等，2012)(圖2)，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行武當(dāng)?shù)貐^(qū)的線狀構(gòu)造分形研究。統(tǒng)一定義各級(jí)別斷裂、順層滑脫剪切變形帶、推覆—走滑型韌—脆性剪切帶、褶皺樞紐為線狀構(gòu)造，便于線狀構(gòu)造的定量分析，總結(jié)定量分析結(jié)果的地質(zhì)意義。

采用概率統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)解譯的武當(dāng)?shù)貐^(qū)線狀構(gòu)造進(jìn)行方位角、條數(shù)、長度和頻度的統(tǒng)計(jì)分析，得到線狀構(gòu)造長度—頻數(shù)直方圖和線狀構(gòu)造方位—頻數(shù)直方圖，清楚地反映了武當(dāng)?shù)貐^(qū)線狀構(gòu)造的長度和方位頻數(shù)分布的總體特征。從兩個(gè)統(tǒng)計(jì)圖可以看出線狀構(gòu)造以小于100 km的中、小型斷裂居多。

(1)長度—頻數(shù)直方圖(圖3)顯示，在已解譯出的205條線狀構(gòu)造中，區(qū)域內(nèi)長度大于100km的大型線狀構(gòu)造僅有7條，最長者為武當(dāng)山—十堰—白河斷裂，長123km；線狀構(gòu)造長度在1～20km左右的中、小型斷裂數(shù)量最多，為85條，占總數(shù)的41.46%，分布也最廣；而20～50km的中型斷裂次之，為72條，占總數(shù)的35.12%；50～100km的大、中型構(gòu)造較多，達(dá)到41條，占總數(shù)的20%。

圖3 武當(dāng)?shù)貐^(qū)線狀構(gòu)造長度—頻數(shù)圖Fig. 3 The histogram of linear structural length—frequency in Wudang area

(2) 方位—頻數(shù)圖(圖4)揭示了區(qū)域構(gòu)造的主導(dǎo)方向和發(fā)育程度信息，顯示線狀構(gòu)造主要分布有五組，即北西西向、北東東向、北西向、北東向和近南北向。主導(dǎo)方向?yàn)楸蔽魑骱捅睎|兩個(gè)方位，線狀構(gòu)造條數(shù)的多少在不同方位具有明顯的規(guī)律性。北西西向的線狀構(gòu)造(90°～112.5°)有42條，占總數(shù)的20.49%，多分布于十堰—白河、竹溪—竹山一帶，數(shù)量最多；其次為北東東向(67.5°～90°)，有31條，占總數(shù)的15.12%，多分布于青峰—房縣、茅塔—土城鎮(zhèn)附近；北西偏西和北西偏東均有27條，北東偏北有23條、北東偏北有21條，分布于十堰—白河與青峰—房縣斷裂帶之間，互相交切將地塊切割成菱形格子狀，銳角指向北東東—南西西方向；北北東和北北西最少，分別只有18條和16條，多是小型構(gòu)造，分散分布于各大、中型斷裂之間。

圖4 武當(dāng)?shù)貐^(qū)線狀構(gòu)造方位—頻數(shù)直方直方圖Fig. 4 The histogram of linear structural orientation — frequency in Wudang area

在上述解譯的武當(dāng)?shù)貐^(qū)線狀構(gòu)造特征分析的基礎(chǔ)上，并考慮區(qū)域構(gòu)造尺度特征(趙希剛，2006；金章東等，1998)，單元格劃分采用1km×1km大小的網(wǎng)格孔徑，在計(jì)算機(jī)的輔助下，運(yùn)用基于GIS的金屬礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)分析系統(tǒng)MORPAS計(jì)算，進(jìn)行武當(dāng)?shù)貐^(qū)區(qū)域構(gòu)造的定量分析，對(duì)主要線狀構(gòu)造的等密度、中心對(duì)稱度、優(yōu)益度、交點(diǎn)數(shù)、頻數(shù)等進(jìn)行量化提取。

3 線狀構(gòu)造等密度定量分析

通過計(jì)算影像解譯出的線狀構(gòu)造可信度及長度、方位和頻度等基本數(shù)據(jù)，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，做出線狀等密度圖、構(gòu)造交點(diǎn)數(shù)圖、構(gòu)造頻數(shù)圖，研究線狀構(gòu)造空間密度分布的數(shù)字特征和結(jié)構(gòu)特征(趙不億等，1988)，揭示線狀構(gòu)造的發(fā)育程度、發(fā)育區(qū)域、發(fā)育的趨勢方位及相互關(guān)系、線狀構(gòu)造的成生發(fā)展、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的方式方向，分析區(qū)域構(gòu)造格架、構(gòu)造空間展布規(guī)律，獲得隱伏或深部的宏觀構(gòu)造信息(余鳳鳴等，2013)。

3.1 線狀構(gòu)造等密度

線狀構(gòu)造等密度是指統(tǒng)計(jì)網(wǎng)格單元中各線狀構(gòu)造的長度之和。計(jì)算公式為：

其中，l為等密度，Si為第i條線形體的長度，n為單元網(wǎng)格中的總線狀構(gòu)造數(shù)。

利用公式計(jì)算出各統(tǒng)計(jì)網(wǎng)格單元中線狀構(gòu)造密度值，再用內(nèi)插法作出線狀構(gòu)造等密度圖(鄒謹(jǐn)敞等，1995， 黃曉娟等，2010)。線狀構(gòu)造密度是反映統(tǒng)計(jì)單元內(nèi)線狀構(gòu)造分布的數(shù)字特征的統(tǒng)計(jì)量。

線狀構(gòu)造高密度區(qū)代表構(gòu)造發(fā)育密集，單位面積構(gòu)造形跡的數(shù)量大。環(huán)形分布的線狀構(gòu)造密度等值區(qū)帶可能反映深部的彎窿構(gòu)造以及環(huán)形構(gòu)造等，揭示線狀構(gòu)造空間分布的結(jié)構(gòu)特征、深部構(gòu)造信息(王永立，2012)。

武當(dāng)?shù)貐^(qū)線狀構(gòu)造極為發(fā)育，等密度范圍為：0≤l≤ 197，全區(qū)等密度的平均值為23.23，中值為18.9，平均值小于中值，等密度不均勻，高值區(qū)較為突出。將等密度圖(圖5a)與目視解譯的構(gòu)造圖對(duì)比顯示，高值區(qū)出現(xiàn)在：① NW向佘家院—惠家河大型向斜附近，佘家院—觀音鎮(zhèn)處等密度值最高(l>145)；② 近EW向油房溝—銀洞溝復(fù)式褶皺區(qū)域；③ 三條區(qū)域性NW向深大斷裂帶兩鄖斷裂帶、十堰斷裂帶、竹溪—竹山斷裂帶的NE側(cè)邊緣，集中于兩鄖斷裂帶與十堰斷裂的西段；④ 武當(dāng)推覆體南界房縣—青峰斷裂帶北側(cè)邊緣。其次為⑤ NE向大川—小川剪切帶以及⑥NW向蒼浪山背斜、小川背斜、雙星寨向斜、獅子寨—望祖巖背斜等小川—土城鎮(zhèn)系列褶皺上。高密度區(qū)及具有一定延伸方向的梯度帶總體展布方向顯著呈NW、NE方向，為區(qū)域構(gòu)造線的反映，但明顯受其它幾組構(gòu)造的影響，在區(qū)內(nèi)主要的近南北及北東東等方向構(gòu)造部位，密度區(qū)發(fā)生明顯截?cái)唷⑥D(zhuǎn)折或斷開。

從礦床產(chǎn)出部位與構(gòu)造等密度的疊合分析來看，區(qū)內(nèi)幾處主要礦床包括銀洞溝、佘家院、許家坡、六斗等，大多分布于密度高值和次高值的區(qū)域(156≤l≤197)，揭示了構(gòu)造控礦信息。

3.2 線狀構(gòu)造交點(diǎn)數(shù)

線狀構(gòu)造交點(diǎn)數(shù)是指統(tǒng)計(jì)網(wǎng)格單元中不同方向線狀構(gòu)造的交點(diǎn)總數(shù)。網(wǎng)格單元中的線狀構(gòu)造交點(diǎn)數(shù)是反映統(tǒng)計(jì)單元中線狀構(gòu)造復(fù)雜程度和發(fā)育程度的統(tǒng)計(jì)量，網(wǎng)格單元中線狀構(gòu)造交點(diǎn)數(shù)目越多，線狀構(gòu)造越復(fù)雜、越發(fā)育。計(jì)算出各統(tǒng)計(jì)網(wǎng)格單元中交點(diǎn)數(shù)值后，用內(nèi)插法作出線狀構(gòu)造交點(diǎn)數(shù)圖，單元面積內(nèi)構(gòu)造交點(diǎn)數(shù)的多少作為定量指標(biāo)，其高值區(qū)即為多組構(gòu)造交會(huì)的部位，也常常伴隨巖體侵位、火山噴發(fā)和巖漿期后熱液或火山—潛火山熱液活動(dòng)(楊日紅等，2005)。

圖5b為武當(dāng)?shù)貐^(qū)線狀構(gòu)造交點(diǎn)數(shù)等值線圖，交點(diǎn)數(shù)范圍為0～6，與等密度圖分布相似，在個(gè)別中小型構(gòu)造密集區(qū)，如南華鎮(zhèn)南習(xí)家、店鎮(zhèn)北西、大川—小川等處也呈現(xiàn)4～6的中高值?？傮w上，交點(diǎn)數(shù)的高值區(qū)主要為北東向與北西向線狀構(gòu)造交匯處，高值區(qū)及梯度帶主要沿北西向、其次沿北東向展布，與區(qū)域主要構(gòu)造線方向有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在等密度的6個(gè)高值區(qū)，交點(diǎn)數(shù)也為高值區(qū)；此外，交點(diǎn)數(shù)高值區(qū)還出現(xiàn)在鮑峽—茅塔斷裂帶SE側(cè)邊緣、近EW向付家坪—花園寨剪切帶，以及竹山—茅塔間一系列小型NE、NNE、NW、近EW向線狀構(gòu)造發(fā)育區(qū)上。

區(qū)域上多組線狀構(gòu)造交匯的部位往往是成礦最有利的空間部位，武當(dāng)?shù)貐^(qū)已知礦床基本都產(chǎn)在線狀構(gòu)造交點(diǎn)數(shù)等值線圖的高值區(qū)，最高值5～6交點(diǎn)數(shù)柵格多分布于佘家院—青曲鎮(zhèn)、銀洞溝、竹溪和竹山縣附近。

3.3 線狀構(gòu)造頻數(shù)

線狀構(gòu)造頻數(shù)是指統(tǒng)計(jì)網(wǎng)格單元中線狀構(gòu)造的條數(shù)之和，反映統(tǒng)計(jì)單元中線狀構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜程度和發(fā)育程度的統(tǒng)計(jì)量。該統(tǒng)計(jì)量和線狀交點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)量有相似的統(tǒng)計(jì)反映，即統(tǒng)計(jì)網(wǎng)格單元中線狀條數(shù)越多，線狀構(gòu)造發(fā)育程度越高及相對(duì)復(fù)雜程度越高。

單元網(wǎng)格中線狀構(gòu)造產(chǎn)出的條數(shù)(不論方向)相當(dāng)于線狀構(gòu)造密度指數(shù)。武當(dāng)?shù)貐^(qū)線狀構(gòu)造頻數(shù)(圖5c)反映了區(qū)域線狀構(gòu)造的復(fù)雜程度，頻數(shù)范圍是0～17，平均值為2.31。高密度區(qū)及其梯度帶的延伸方向極為明顯地呈NW向展布，次為NE方向，與區(qū)域主要構(gòu)造線方向一致；高值區(qū)與線狀構(gòu)造等密度和交點(diǎn)數(shù)的高值區(qū)基本吻合，在二者的6個(gè)高值區(qū)，頻數(shù)也為高值區(qū)；佘家院—惠家河大型向斜附近，平均頻數(shù)達(dá)到4.32；兩鄖斷裂帶與十堰斷裂兩條區(qū)域性斷裂之間西段，平均頻數(shù)也在4.32，竹溪—竹山高值帶平均值達(dá)到3.87；反映了線狀構(gòu)造在空間上密度分布的數(shù)字特征和結(jié)構(gòu)特征。與交點(diǎn)數(shù)高值區(qū)不同的是，鮑峽—茅塔斷裂帶、付家坪—花園寨剪切帶、大川—小川剪切帶、小川—土城鎮(zhèn)系列褶皺范圍頻數(shù)高值呈星點(diǎn)分布。此外，六里坪鎮(zhèn)—土城鎮(zhèn)NE向斷裂帶上出現(xiàn)次高值區(qū)帶，說明大規(guī)模區(qū)域性構(gòu)造旁側(cè)的伴生、次生構(gòu)造更為發(fā)育。

區(qū)內(nèi)礦點(diǎn)也多位于頻數(shù)高值附近，佘家院附近頻數(shù)達(dá)到7.8，銀洞溝處頻數(shù)達(dá)到4.65，許家坡處頻數(shù)3.24， 雖不高但正位于兩個(gè)高值區(qū)中央。

線狀構(gòu)造等密度的定量研究包括等密度、交點(diǎn)數(shù)、頻數(shù)三項(xiàng)內(nèi)容的研究，3.1至3.3節(jié)的計(jì)算結(jié)果，更清楚地表明了各項(xiàng)所表述的構(gòu)造意義。等密度高值區(qū)代表不同方向、不同規(guī)模、不同序次線狀構(gòu)造數(shù)量多、規(guī)模大，反映的是線狀構(gòu)造的發(fā)育程度、空間分布特征等；交點(diǎn)數(shù)代表不同方向的構(gòu)造相互交切關(guān)系，反映的是不同方向線狀構(gòu)造的發(fā)育程度；頻數(shù)代表線狀構(gòu)造的發(fā)育量的大小，反映的是構(gòu)造的復(fù)雜程度。

圖5 武當(dāng)?shù)貐^(qū)線狀構(gòu)造等密度圖(a)、交點(diǎn)數(shù)圖(b)、頻度圖(c)、中心對(duì)稱度圖(d)、優(yōu)益度圖(e)Fig. 5 Isolines maps of iso-density(a), intersection points(b), frequency(c), center symmetry(d)， advantageous(e) of linear structures in Wudang area

綜合研究三項(xiàng)內(nèi)容的定量分析結(jié)果，表現(xiàn)出幾個(gè)特點(diǎn)。

(1) 高值區(qū)及其梯度帶顯著呈NW向展布，次為NE向，很好地反映目視解譯的區(qū)域構(gòu)造帶的延展方向。

(2) 高值區(qū)主要集中在NW向兩鄖斷裂、十堰斷裂和房竹斷裂NE側(cè)邊緣，尤其兩鄖斷裂、十堰斷裂之間的西段，武當(dāng)隆起南界NEE向青峰斷裂NW側(cè)邊緣，這些都是武當(dāng)?shù)貐^(qū)的區(qū)域性深大斷裂。這些區(qū)域廣泛發(fā)育緊閉線狀褶皺和順層掩臥褶皺、同斜倒轉(zhuǎn)褶皺和剪切帶、斷裂構(gòu)造，也為多期構(gòu)造匯聚處，線狀構(gòu)造最為復(fù)雜。

(3)高值區(qū)集中在NE向鮑峽—茅塔斷裂帶SE側(cè)邊緣。

(4)高值區(qū)集中在NW向佘家院—惠家河復(fù)式褶皺、近EW向油房溝—銀洞溝復(fù)式褶皺區(qū)域，以及NW向蒼浪山背斜、小川背斜、雙星寨向斜、獅子寨—望祖巖背斜等小川—土城鎮(zhèn)系列褶皺范圍。

(5)已知的礦床集中于等密度156≤l≤197、頻數(shù)3.24～7.8、交點(diǎn)數(shù)為最高值5～6 的區(qū)域。

這些高值區(qū)分布的特點(diǎn)，揭示了武當(dāng)?shù)貐^(qū)線狀構(gòu)造的成生發(fā)展、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的方式方向。

地塊受力作用發(fā)生變形，逐步遞進(jìn)形成不同主次、不同規(guī)模、不同方向、不同序次的構(gòu)造，大量應(yīng)力沿著區(qū)域主干構(gòu)造釋放，而在其旁側(cè)，變形、破裂分散，產(chǎn)生大量、高密度破裂面，形成小規(guī)模的線狀構(gòu)造，對(duì)于剪切構(gòu)造活動(dòng)，上盤的伴生、次生構(gòu)造更為發(fā)育(馬杏垣，2004)。因此，武當(dāng)?shù)貐^(qū)線狀構(gòu)造等密度、交點(diǎn)數(shù)、頻數(shù)的高值區(qū)集中在區(qū)域性深大斷裂之間或旁側(cè)，集中在區(qū)域性復(fù)式褶皺范圍；等密度、交點(diǎn)數(shù)、頻數(shù)的高值區(qū)集中于NW向兩鄖、十堰和房竹深大斷裂帶NE側(cè)，從構(gòu)造形成的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力方式推斷，NE側(cè)為三大斷裂帶的上盤。

武當(dāng)?shù)貐^(qū)以兩鄖斷裂、十堰斷裂為界，由北往南，平面構(gòu)造格架由伸展滑覆構(gòu)造區(qū)、走滑構(gòu)造帶到推覆構(gòu)造區(qū)。伸展滑覆構(gòu)造區(qū)構(gòu)造活動(dòng)為順層滑動(dòng)，伴生、次生的小規(guī)模構(gòu)造發(fā)育少；走滑構(gòu)造帶構(gòu)造運(yùn)動(dòng)為沿北西向剪切滑動(dòng)，使得北西向構(gòu)造更發(fā)育、更顯著；推覆構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生大量的伴生、次生的小規(guī)模構(gòu)造，特別是以橫切過推覆體的橫推斷裂為代表的橫向構(gòu)造發(fā)育，即北東向構(gòu)造發(fā)育。線狀構(gòu)造等密度定量分析顯示，交點(diǎn)數(shù)在十堰以南，NE向構(gòu)造發(fā)育的小川—土城鎮(zhèn)區(qū)域交點(diǎn)數(shù)產(chǎn)生高值區(qū)；總體上NE向小規(guī)模線狀構(gòu)造產(chǎn)出數(shù)量及密集程度由北往南增多增強(qiáng)，說明構(gòu)造運(yùn)動(dòng)由北往南變新，構(gòu)造變形N往S，由韌性往脆性發(fā)展，這與武當(dāng)?shù)貐^(qū)構(gòu)造演化歷史及平面構(gòu)造格局一致。

武當(dāng)?shù)貐^(qū)主構(gòu)造變形期為印支期，產(chǎn)生南北向擠壓應(yīng)力場，大規(guī)模由北往南逆沖推覆，形成了以兩鄖斷裂、十堰斷裂和房竹斷裂等為主推覆面武當(dāng)推覆體(圖1)，推覆面北傾，在其上盤(NE盤)，近推覆面破裂強(qiáng)，造成線狀構(gòu)造等密度、交點(diǎn)數(shù)、頻數(shù)的高值區(qū)集中于兩鄖斷裂、十堰斷裂和房竹斷裂NE側(cè)邊緣，線狀構(gòu)造定量研究與常規(guī)地學(xué)研究可以相互印證。

銀洞溝、佘家院、許家坡、六斗等礦床大多數(shù)分布于密度高值和次高值的區(qū)域(156≤l≤197)、交點(diǎn)數(shù)最高5～6交點(diǎn)數(shù)柵格范圍，頻數(shù)中高低值均有。武當(dāng)?shù)貐^(qū)成礦與構(gòu)造密切相關(guān)，伸展滑覆、走滑、推覆剪切運(yùn)動(dòng)使礦液多次聚集，從區(qū)域性大規(guī)模構(gòu)造高應(yīng)力帶往旁側(cè)運(yùn)移，在合適的空間沉淀成礦。如六斗圈定的工業(yè)礦體主要分布于兩鄖復(fù)式向斜轉(zhuǎn)端部位的斷裂系統(tǒng)中，北北西向褶皺和斷裂是佘家院礦區(qū)最為主要的容礦構(gòu)造，許家坡已圈定的礦體集中分布在北西向魏家山背斜和近東西向紅巖尖向斜的疊加部位，銀洞溝礦床受控于近東西向銀洞巖—油房背斜的軸面劈(節(jié))理，廟埡礦床含礦雜巖體產(chǎn)于北西西向廟埡倒轉(zhuǎn)向斜與天池埡穹狀背斜交接部位。上述均說明了武當(dāng)?shù)貐^(qū)各礦床容礦構(gòu)造不一樣，控礦模式各不相同，也證明了線狀構(gòu)造定量研究與常規(guī)地學(xué)研究結(jié)論是吻合的，構(gòu)造密集、多方向多序次構(gòu)造復(fù)合疊加、近東西—北西向構(gòu)造發(fā)育是基本因素；如果構(gòu)造過于復(fù)雜，則礦液難以集中或被破壞，因此，頻數(shù)中高值為佳。構(gòu)造定量分析，為找礦工作提供了很好的方向。

4 中心對(duì)稱度定量分析

線狀構(gòu)造中心對(duì)稱度代表了構(gòu)造對(duì)稱的特征，計(jì)算公式為:

通過相關(guān)特征函數(shù)研究一定區(qū)域內(nèi)的構(gòu)造對(duì)稱程度，是研究和圈定褶皺、弧形構(gòu)造、火山機(jī)構(gòu)、等軸狀侵入體、穹隆構(gòu)造等的有效方法(隋志龍等，2002)?；鹕綆r和侵入巖體及其周圍常發(fā)育放射狀斷裂，而線狀斷裂也常常伴生共軛節(jié)理，它們均表現(xiàn)出明顯的中心對(duì)稱性(鄒謹(jǐn)敞等，1995；黃曉娟等，2010)。中心對(duì)稱度的研究為揭示深部構(gòu)造、區(qū)域構(gòu)造的成生發(fā)展提供重要依據(jù)。

從線狀構(gòu)造中心對(duì)稱度圖(圖5d)上可以看出，武當(dāng)?shù)貐^(qū)線狀構(gòu)造中心對(duì)稱度σ>0．62 的高值區(qū)占總區(qū)域的12%，高值區(qū)集中于鄖縣以北，佘家院—惠家河大型向斜附近，竹溪—房縣斷裂帶的NE側(cè)邊緣，六里坪鎮(zhèn)—土城鎮(zhèn)NE向斷裂帶，蒼浪山背斜、小川背斜、雙星寨向斜、獅子寨—望祖巖背斜等小川—土城鎮(zhèn)系列褶皺上，青峰斷裂帶NW側(cè)。高密度區(qū)及梯度帶呈NW向展布，由北往南，高值區(qū)總體面積增大、數(shù)量增多。

中心對(duì)稱度代表具有對(duì)稱性質(zhì)的構(gòu)造的發(fā)育程度，武當(dāng)?shù)貐^(qū)中心對(duì)稱度圖高值區(qū)顯示NW、NE向構(gòu)造共軛產(chǎn)出，實(shí)質(zhì)反映了NE向構(gòu)造密集分布區(qū)，高值區(qū)由北往南面積增大、數(shù)量增多，說明由北往南，NE向構(gòu)造更為發(fā)育，脆性變形增強(qiáng)。在武當(dāng)西緣，陜西境內(nèi)白河復(fù)式向斜區(qū)，表現(xiàn)明顯的地?zé)岙惓＃瑥R埡、銀洞溝、許家坡、佘家院等礦區(qū)環(huán)繞“熱柱”分布，故中心對(duì)稱度的值為佘家院 0.45～0.76，許家坡 0.23～0.51，銀洞溝 0.34～0.77，處于中高值區(qū)。高值區(qū)還揭示了深部穹隆或者侵入巖體的存在，廟埡、銀洞溝、許家坡、佘家院、六斗等礦區(qū)及其周緣，均出露同成礦期的淺成侵入體或顯示高熱流作用，正是深部巖漿和熱流活動(dòng)的具體表現(xiàn)(余鳳鳴等，2013)。

5 線狀構(gòu)造優(yōu)益度分析

計(jì)算公式為:

表 1 武當(dāng)?shù)貐^(qū)優(yōu)益度權(quán)重設(shè)定Table 1 The Weights setting of linear structure in Wudang area

優(yōu)益度是線狀構(gòu)造兩兩之間的夾角與線狀構(gòu)造方位的控礦程度加權(quán)的構(gòu)造密度的度量，斷裂優(yōu)益度等密圖是根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理所得出的構(gòu)造特征函數(shù)而繪制的，其高值區(qū)多為成礦有利地段(雷天賜，2012)。

以構(gòu)造為主要控礦因素的內(nèi)生礦產(chǎn)，有利成礦構(gòu)造部位常是多組構(gòu)造交匯處或密集部位，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法得出的有利成礦的構(gòu)造特征函數(shù)，表現(xiàn)一定范圍內(nèi)多組斷裂交匯和斷裂密集程度。線狀構(gòu)造優(yōu)益度分析，是研究以構(gòu)造為主要控礦因素的有效方法，礦床(點(diǎn))一般都接近優(yōu)益度中心。

根據(jù)武當(dāng)?shù)貐^(qū)地質(zhì)背景特征和前人工作成果分析，武當(dāng)?shù)貐^(qū)的主要控礦構(gòu)造為NWW、NW和NE向的構(gòu)造，所以在這幾個(gè)方向上的控礦權(quán)重ωi較高(表1)。

優(yōu)益度計(jì)算結(jié)果如圖5e，ω范圍為0～191，均值為27．81，中值為25．64，按分位數(shù)20%提取出高值區(qū)ω>65．4，5%比例提取出特高值區(qū)域ω>173，形成了一些特高值—高值區(qū)，主要有：① 佘家院—惠家河大型向斜上，產(chǎn)出有佘家院大型銀金礦；② 兩鄖斷裂帶與十堰斷裂之間，產(chǎn)出有六斗、白巖溝、老莊溝等一系列銀金多金屬礦床；③ 許家坡大型銀金礦區(qū)顯示為高值區(qū)；④ 油房溝—銀洞溝復(fù)式褶皺區(qū)域，產(chǎn)出有銀洞溝大型銀礦；⑤ 鮑峽—茅塔斷裂帶上；⑥ 竹溪—竹山斷裂帶上；⑦ 蒼浪山背斜、小川背斜、雙星寨向斜、獅子寨—望祖巖背斜等小川—土城鎮(zhèn)系列褶皺范圍。

特高值—高值區(qū)的形成隱含三重意義，一是反映與控礦作用關(guān)系密切構(gòu)造的發(fā)育程度，為成礦最有利部位；二是構(gòu)造為多方向的，且大量復(fù)合疊加；三是構(gòu)造數(shù)量多，總體發(fā)育。武當(dāng)?shù)貐^(qū)迄今礦產(chǎn)預(yù)測研究成果表明，礦化主要受構(gòu)造控制，而且，地層、巖石、蝕變也是成礦的基本要素，因而優(yōu)益度的計(jì)算只是提供了找礦預(yù)測的構(gòu)造信息(余鳳鳴等，2013)。

6 結(jié)論

通過上述線狀構(gòu)造定量化分析，有以下結(jié)論。

(1) 遙感技術(shù)和GIS平臺(tái)為處理大量的數(shù)據(jù)提供了方便快捷的方法，增加了構(gòu)造定量化分析的可行性、直觀和可視化。構(gòu)造定量化分析揭示了隱藏的構(gòu)造信息，進(jìn)一步表述了構(gòu)造的空間變化、彼此關(guān)系及運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)信息，有些信息用傳統(tǒng)的地質(zhì)學(xué)方法研究難以體現(xiàn)，地質(zhì)圖上也難以全面反映。

(2) 武當(dāng)?shù)貐^(qū)線狀構(gòu)造長度—頻數(shù)直方圖和線狀構(gòu)造方位—頻數(shù)直方圖表明，武當(dāng)?shù)貐^(qū)線狀構(gòu)造以小于100km的中小型斷裂居多，線狀構(gòu)造主要分布有北西西向、北東東向、北西向、北東向和近南北向等五組，主導(dǎo)方向?yàn)楸蔽魑骱捅睎|兩個(gè)方位。

(3) 通過武當(dāng)?shù)貐^(qū)線狀構(gòu)造等密度、頻度、交點(diǎn)數(shù)分析，突顯了等密度高值區(qū)為不同方向、不同大小、不同級(jí)序、不同類型構(gòu)造的密集發(fā)育、疊加復(fù)合區(qū)域。線狀構(gòu)造中心對(duì)稱度高值區(qū)域，由北往南，面積增大、個(gè)數(shù)增多。二者空間分布特點(diǎn)及與區(qū)域性大規(guī)模構(gòu)造的關(guān)系，均反映出NE向小型線狀構(gòu)造由北往南更加發(fā)育，可推斷武當(dāng)?shù)貐^(qū)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)由北往南變新，構(gòu)造變形由北往南，由韌性往脆性發(fā)展。

(4) 武當(dāng)?shù)貐^(qū)構(gòu)造為主導(dǎo)控礦因素，等密度、頻度、交點(diǎn)數(shù)分析，銀洞溝、佘家院、許家坡、六斗等礦床大多數(shù)分布于密度高值和次高值的區(qū)域(156≤l≤197)以及交點(diǎn)數(shù)最高5～6的交點(diǎn)數(shù)柵格范圍，頻數(shù)中高值為佳，闡明了構(gòu)造密集、多方向多序次構(gòu)造復(fù)合疊加、近東西—北西向構(gòu)造發(fā)育是基本因素。優(yōu)益度是分析有利成礦的構(gòu)造部位相對(duì)成熟的方法，武當(dāng)?shù)貐^(qū)已知的大、中型銀金多金屬礦產(chǎn)，均產(chǎn)在優(yōu)益度特高值—高值區(qū)，推測其它特高值—高值區(qū)，若地層、巖石、蝕變條件合適，是今后找礦的重點(diǎn)區(qū)域。

注 釋 / Notes

? 湖北省地質(zhì)調(diào)查院．2007．中華人民共和國區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告(1∶25萬十堰市幅、襄樊市幅)(送審稿)．226～277.

? 韋昌山，張業(yè)明，付建明，余鳳鳴，李金發(fā)．2001．鄂豫陜相鄰區(qū)綜合找礦預(yù)測報(bào)告．6～17.

? 陜西省地質(zhì)調(diào)查院，長安大學(xué)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查院．2000． 中華人民共和國區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告(1∶5萬白河縣幅、三岔幅)(送審稿)．17～30.

? 薛重生，張志．2002．湖北省地質(zhì)構(gòu)造遙感調(diào)查與區(qū)域穩(wěn)定性評(píng)價(jià)．20～30.

? 余鳳鳴，陳開旭，何龍清，吳鳳賢，余吉庭，等．2010．湖北省竹山縣銀洞溝銀金礦礦產(chǎn)預(yù)測．18～24.