吉宏泰 梁 璐

(1.內(nèi)蒙古煤炭地質(zhì)調(diào)查院；2.上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院)

航磁、遙感和化探方法在月井子地區(qū)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查的應(yīng)用*

吉宏泰1梁 璐2

(1.內(nèi)蒙古煤炭地質(zhì)調(diào)查院；2.上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院)

以內(nèi)蒙古阿拉善右旗月井子地區(qū)為例，對現(xiàn)代航空磁法、衛(wèi)星遙感影像分析、勘查地球化學(xué)等方法在大面積、復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境地區(qū)開展地質(zhì)調(diào)查、勘查的工作方法進(jìn)行了探討。結(jié)果表明：上述方法能夠?yàn)閯澐值刭|(zhì)構(gòu)造、判斷侵入巖體活動區(qū)域、預(yù)測成礦背景和成礦模式等方面提供較為準(zhǔn)確的依據(jù)，對于區(qū)內(nèi)找礦勘查工作具有一定的參考價值。

航磁 遙感影像 區(qū)域化探 成礦背景 成礦模式 找礦勘查

目前，現(xiàn)代航空磁法、衛(wèi)星遙感影像和地球化學(xué)分析等方法已經(jīng)成為現(xiàn)代區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作，特別是在一些復(fù)雜地質(zhì)條件區(qū)域不可缺少的重要技術(shù)方法。綜合物探、化探和遙感信息能夠?yàn)榈刭|(zhì)找礦提供更加可靠的依據(jù)。為此，結(jié)合內(nèi)蒙古阿拉善右旗月井子地區(qū)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作，對上述方法在地質(zhì)調(diào)查、勘查中的應(yīng)用成果進(jìn)行探討。

1 方法概述

航空磁法勘探在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中可提供豐富的地質(zhì)、地層、構(gòu)造等信息[1]，如：①圈定巖體范圍和區(qū)分巖性，確定超基性、基性巖邊界；②推斷斷裂、破碎帶、褶皺；反演磁性體地質(zhì)特征，劃分成礦遠(yuǎn)景區(qū)域等。但航磁異常解譯往往僅能夠提供定性的認(rèn)識，解釋的準(zhǔn)確性很大程度上決定于解釋人員經(jīng)驗(yàn)和對勘查區(qū)內(nèi)地層、巖性等地質(zhì)信息的掌握程度。

現(xiàn)代遙感技術(shù)可高效獲取高空間分辨率、光譜分辨率的影像數(shù)據(jù)，據(jù)此，能夠快速對地質(zhì)構(gòu)造、巖漿巖活動區(qū)域及活動特征等進(jìn)行系統(tǒng)解譯，能夠建立主要地質(zhì)構(gòu)造單元及礦化信息的解譯標(biāo)志，對多金屬礦化蝕變信息進(jìn)行提取[2]。在遙感影像構(gòu)造單元分析過程中，線性構(gòu)造帶在遙感影像上表現(xiàn)為影像特征區(qū)分界線、線性影像密集帶[3]，不同方向的線性構(gòu)造帶表現(xiàn)出不同的應(yīng)力特征，從而反映出次級地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動特征，往往也是多金屬成礦的有利部位。線性構(gòu)造帶交匯處常是重要的地質(zhì)異常區(qū)。環(huán)形構(gòu)造體系帶和線性構(gòu)造帶相吻合處，反應(yīng)出巖漿活動受斷裂構(gòu)造控制。脆-韌性剪切帶及周邊等處也可能成為有利成礦地段。針對不同礦種的地質(zhì)調(diào)查，遙感影像所發(fā)揮的作用也有所不同。

區(qū)域化探工作通過揭露地化原生異常和次生異常，客觀反應(yīng)原生地球化學(xué)背景與異常分布[4]，能夠?qū)ふ遗c成礦有關(guān)的物質(zhì)成分，尋找埋藏較淺的盲礦和第四系蓋層下的隱伏礦體。目前，地球化學(xué)分析找礦主要以巖石地球化學(xué)、土壤地球化學(xué)、水系沉積物地球化學(xué)找礦較為成熟[5-10]?；疆惓^(qū)內(nèi)指示元素的組合關(guān)系、異常強(qiáng)度、異常點(diǎn)的集中程度、異常形態(tài)和大小等都可以作為成礦評價的依據(jù)。

將航磁異常信息、遙感影像地質(zhì)單元構(gòu)造及提取礦化信息分別解譯后，綜合已有的地質(zhì)資料，能夠?qū)ι畈繕?gòu)造、多次構(gòu)造以及巖漿活動情況作出較準(zhǔn)確的判斷。根據(jù)綜合信息反映的構(gòu)造、巖體活動特點(diǎn)，結(jié)合地球化學(xué)異常分布和組合特征，能夠?yàn)檠芯砍傻V背景、成礦模式、確定成礦元素、圈定找礦靶區(qū)等提供可靠依據(jù)。多種方法的綜合信息在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用，能夠更加準(zhǔn)確地確定靶區(qū)位置。

2 實(shí)例分析

2.1 航磁異常結(jié)合遙感構(gòu)造解譯分析

測區(qū)位于塔里木板塊和華北板塊結(jié)合的板塊北緣接合部位，以色爾騰山巖群巖系作為結(jié)晶基底，巖漿活動極為強(qiáng)烈[11]，既有大規(guī)模的巖漿侵入活動，又有小面積的火山噴發(fā)活動。區(qū)內(nèi)以早—中古生代侵入巖分布最為廣泛，巖石類型較齊全，種類較為復(fù)雜，超基性、基性、中性、酸性巖及不同類型過渡巖石均有出露，以中—酸性巖類為主；巖漿活動時間大體可分為早元古代、石炭紀(jì)、二疊紀(jì)3個主要時期，尤以石炭紀(jì)、二疊紀(jì)時期的巖漿侵入活動最為強(qiáng)烈，為測區(qū)內(nèi)巖漿侵入活動的主體。

航磁測量在區(qū)內(nèi)圈定了30多處磁異常，32#、22#、21#、20#異常的類串珠狀磁異常特征反映此處可能存在較大斷裂構(gòu)造，遙感影像地質(zhì)構(gòu)造單元分析該區(qū)域?yàn)槊黠@近EW向線性構(gòu)造帶，線性構(gòu)造帶連接了32#、24#異常，其長度延深至8#異常附近，20#、21#、22#異常則對應(yīng)獨(dú)立的線性構(gòu)造帶特征。綜合地質(zhì)巖性分布特點(diǎn)，可知航磁和遙感影像分析解譯成果可靠性較強(qiáng)。區(qū)內(nèi)的航磁異常分布特征主要受到構(gòu)造運(yùn)動和巖漿活動影響，東西異常連續(xù)性較好，南北異常梯度變化較大。結(jié)合遙感影像地質(zhì)構(gòu)造單元分析，測區(qū)中部EW向長線性構(gòu)造帶與航磁異常推斷的斷裂特征相符，可確定在測區(qū)中部存在2條較大的斷裂構(gòu)造帶。斷裂帶將磁異常劃分為2部分，北部以負(fù)異常為主，南部以正異常為主，其方向基本由遙感線性構(gòu)造帶確定，延伸長度基本由分布于線性構(gòu)造帶上的航磁異?？刂?，主要是由華力西期火山運(yùn)動引起。

北部長線性構(gòu)造帶由西向東，后向南延深，其東部多出現(xiàn)基性、中性巖體。北西部負(fù)值磁異常區(qū)多以中性、酸性巖體和沉積巖性為主，構(gòu)造帶東部為侵入巖體分布區(qū)域。在中部南北兩側(cè)正值異常區(qū)內(nèi)夾1條負(fù)磁異常區(qū)域帶。20#、13#、8-2#異常連續(xù)串珠狀正值異常與其南部大面積的正值異常帶說明構(gòu)造帶控制了9#、14-2#、17#、15-2#異常方向的負(fù)磁異常區(qū)域帶。測區(qū)南部18#、19#航磁異常反映出沿近EW方向推斷有較大斷裂帶存在，但遙感影像構(gòu)造分析18#、19#異常并非組成近EW向斷裂帶，而是分別處在2條線性構(gòu)造帶位置上。對該區(qū)域地層、巖性特征進(jìn)一步分析可知，該區(qū)域主要是石炭系巖漿巖侵入，18#、19#異常反映了老結(jié)晶基底變質(zhì)巖性特點(diǎn)，造成了在航磁測量時的磁性差異，經(jīng)實(shí)地勘查并未發(fā)現(xiàn)較大的連續(xù)斷裂構(gòu)造。

通過標(biāo)本物性測定，區(qū)域內(nèi)侵入巖的磁性遠(yuǎn)大于沉積地層的磁性，說明上述以航磁異常和遙感影像構(gòu)造分析勘查區(qū)中部分布的3條斷裂構(gòu)造控制了巖漿巖分布。據(jù)此，進(jìn)一步圈定了主要磁源體(侵入巖及磁性礦化帶)，為預(yù)測與巖漿控礦相關(guān)的礦化體的賦存位置提供可靠依據(jù)。其他小規(guī)模的6#、8#、8-1#、10#、10-1#、12#、15#、16#、18#、19#、20-1#異常是由基性脈體輝長巖、輝石巖引起。14#、14-1#異常為超基性巖引起，磁源均為侵入巖體。

根據(jù)遙感影像構(gòu)造解譯，測區(qū)內(nèi)有2處較為明顯的菱形塊體構(gòu)造，一處分布于鉀長花崗巖中，另一處分布于二疊紀(jì)花崗閃長巖中，均由2組不同方向的斷裂或密集的節(jié)理構(gòu)成，可作為找礦信息的一種構(gòu)造標(biāo)志加以重視。經(jīng)實(shí)地勘查進(jìn)一步證實(shí)，分布于測區(qū)北部花崗閃長巖中的棱形塊狀構(gòu)造為斷層和切割的沖溝所致。該區(qū)域中環(huán)形構(gòu)造分布于地層中，無明顯的航磁異常及成礦背景。綜合航磁、遙感影像分析結(jié)果，圈定了區(qū)內(nèi)有利控礦構(gòu)造帶。

2.2 遙感影像信息提取和地球化學(xué)測量相結(jié)合

測區(qū)遙感數(shù)據(jù)采用ETM+數(shù)據(jù)，采用7、4、1波段合成假彩色圖像，采用主成分分析法，提取以鐵染為主的變價元素異常和以羥基為主的基因團(tuán)異常。其中第一主成分主要突出了測區(qū)的地形信息，1、3、4、5或2、3、4、5波段的主成分分析增強(qiáng)了Fe3+信息，1、4、5、7或2、4、5、7的主成分分析用于突出金屬或羥基信息。對所提取的異常利用標(biāo)準(zhǔn)離差的倍數(shù)進(jìn)行分級，羥基異常的分級分別取3.0，2.5，2.0倍的標(biāo)準(zhǔn)差，鐵染異常的分級分別取3.2，2.7，2.2倍的標(biāo)準(zhǔn)差。分別將各級異常輸出到不同的通道中并賦與紅綠藍(lán)顏色，得到異常數(shù)據(jù)。

結(jié)合遙感影像分析中的菱形塊狀構(gòu)造分析，在菱形塊狀構(gòu)造帶內(nèi)存在一級、二級羥基異常，周圍伴隨存在二級、三級鐵染異常。菱形塊狀構(gòu)造帶周圍存在300～400 nt的高航磁異常，基本能夠圈定該區(qū)域內(nèi)巖漿熱液活動的主要位置，為尋找與巖漿巖侵入有關(guān)的成礦背景提供依據(jù)。區(qū)內(nèi)中部的羥基、鐵染異常主要由2條EW向斷裂構(gòu)造引起的破碎帶和基性巖體引起。南部大范圍的羥基、鐵染異常主要由熱液侵入后沿不同方向形成的斷裂、節(jié)理引起，其地表主要為第四系沖積物引起。

土壤地球化學(xué)測量分析在航磁、遙感影像和遙感礦化信息提取共同圈定的范圍內(nèi)密集布點(diǎn)，其他區(qū)域布僅設(shè)控制點(diǎn)。測量分析結(jié)果一共圈定了Cu、Pb、Zn、Au、Ag、W、Mo、As、Sb、Bi、Sn、Hg、Cd等13種單元素異常200多處。圖1為測區(qū)Cu、Zn、Sb、Hg、As化探綜合異常圖(僅列出具有找礦意義、元素套合較好的乙3級以上異常)。由圖1可知：主要的異常套合區(qū)集中于測區(qū)東部3條斷裂帶區(qū)域內(nèi)，Au、Ag、Cu、Pb等綜合異常分布于測區(qū)北部；在測區(qū)北部以Au、Cu、Ag、Mo組合異常為特征呈近EW向展布，中部以Cu、Ag、Pb、Zn、Ni、Mo、W、Bi組合異常為主要特征呈近EW向或NW向展布，南部以Cu、Au、Ag、Mo、W、Bi組合異常為主要特征呈NW向或NE向展布，表明區(qū)內(nèi)該類親銅類成礦元素和鐵組元素具有較大的找礦潛力。

圖1 Cu、Zn、Sb、Hg、As化探異常與遙感影像構(gòu)造分析結(jié)果

根據(jù)元素二級濃集克拉克值，該地質(zhì)單元大多數(shù)元素均無明顯的富集或貧化現(xiàn)象，變異系數(shù)為0.76～1.1，Cu、Au、Zn、As、Sb、W、Mo、Bi等成礦元素變異系數(shù)較大，分布極不均勻，容易產(chǎn)生局部富集。根據(jù)區(qū)內(nèi)地質(zhì)礦產(chǎn)情況，測區(qū)分布著大量的巖漿巖，主要為華力西期的中—酸性侵入巖。華力西期是區(qū)內(nèi)外礦產(chǎn)的主要成礦期，酸性侵入巖與熱液元素富集成礦關(guān)系密切，特別是中—基性巖類。

區(qū)內(nèi)R型聚類分析結(jié)果見圖2。由圖2可知，區(qū)內(nèi)13種成礦元素可以分為6個簇群：①As；②Pb、Ag；③Bi、W、Cd、Sn、Mo；④Au；⑤Hg、Sb；⑥Zn、Cu。①、②簇群主要為1組中—低溫?zé)嵋涸亟M合，以親硫元素為主；③簇群主要為中—高溫?zé)嵋涸?，以親氧元素為代表；④～⑥簇群主要為1組中—低溫?zé)嵋涸亟M合。上述元素組合反映了與巖漿作用有關(guān)的多金屬成礦元素在不同的成礦階段或與熱源體距離的不同而形成不同元素組合的特點(diǎn)。

區(qū)內(nèi)的礦產(chǎn)總體上具有中東部礦產(chǎn)密集，中西部礦產(chǎn)和北東部零散分布的特點(diǎn)。根據(jù)土壤測量結(jié)果，該測區(qū)富集元素為Au、Ag、Pb、Mo、Cu、W、Bi、Hg等，變異系數(shù)和離散程度較大，具有成礦優(yōu)勢。由中—低溫?zé)嵋鹤饔酶患?As、Sb、Bi、Au、Hg、Ag、Pb、Zn、Cu等)和巖漿熱液作用富集元素(Au、Cu、Zn、As、Sb、W、Mo、Bi等)可知，測區(qū)地球化學(xué)異?？傮w反映了以基性、中—酸性侵入巖為主體的成礦作用，以Cu、Ag、Zn、Pb、Mo、Au、Ni為優(yōu)勢礦種[12]，據(jù)此確定了重點(diǎn)找礦元素及重點(diǎn)靶區(qū)位置。

2.3 找礦模型

結(jié)合航磁、遙感特征綜合分析，測區(qū)礦(化)點(diǎn)嚴(yán)格受近EW向構(gòu)造控制、NW，NE向構(gòu)造為輔，不同方向的伸展構(gòu)造的疊加部位往往是金屬成礦最有利的部位。測區(qū)內(nèi)礦床的找礦模型可從控礦地質(zhì)條件、找礦歷史標(biāo)志、地球物理與地球化學(xué)標(biāo)志、遙感信息標(biāo)志和地表找礦標(biāo)志[12]等方面建立。

區(qū)內(nèi)巖漿巖對礦產(chǎn)的控制主要表現(xiàn)為華力西期的超基性巖、基性巖、中—酸性巖，其中—超基性主要呈小面積巖瘤產(chǎn)出，主要巖性為輝石橄欖巖、輝石巖等。高精度磁測方面，正磁異常與負(fù)磁異常的梯度帶附近與區(qū)內(nèi)銅、銅銀、銅多金屬礦賦存部位關(guān)系較為密切。由航磁異常平面圖與礦點(diǎn)分布的對應(yīng)情況可知，主要銅多金屬礦(點(diǎn))都分布于正、負(fù)異常交界處或梯度帶變化顯著的地段，或零值與負(fù)值變化較窄的地段以及負(fù)磁異常中的孤立異常中，因此，正、負(fù)磁異常交替部位、負(fù)磁異常中的孤立異常可作為找礦的間接標(biāo)志。在測區(qū)中部3條斷裂構(gòu)造帶的東、西部，Cu、Zn、Sb、Hg、As化探組合異常較豐富，地化異常帶對應(yīng)航磁異常中部東側(cè)6#、9#、8-2#、14-1#、14-2#、12#、13#、12#、17#異常，西側(cè)20#、21#、22#、32#等13處正值異常，對應(yīng)地球化學(xué)異常多分布于航磁、遙感解譯確定的斷裂帶和中—基性巖區(qū)域。測區(qū)遙感提取礦化信息的中部，礦化異?；九c地化異常對應(yīng)。由遙感影像構(gòu)造分析可知，測區(qū)中部西側(cè)有菱形塊狀構(gòu)造帶、小型斷裂構(gòu)造帶，東側(cè)有大的斷裂帶，進(jìn)一步說明礦化異常受斷裂構(gòu)造、巖漿活動控制。

尋找與巖漿巖有關(guān)的鎳多金屬礦產(chǎn)，首先應(yīng)尋找到超基性巖類，該巖類與航磁異常關(guān)系特別密切，有航磁異常反映的地段，大部分為超基性—基性巖類，測區(qū)航磁異常對尋找與巖漿巖有關(guān)的鎳礦產(chǎn)有著重要指示意義，但其在工作區(qū)內(nèi)分布規(guī)模較小。區(qū)內(nèi)礦(化)點(diǎn)以Cu、Pb、Zn、Ag、Ni等多金屬礦為主，規(guī)模較大，與巖漿巖活動和構(gòu)造運(yùn)動關(guān)系密切，航磁異常與遙感影像構(gòu)造單元反應(yīng)的構(gòu)造特征是間接找礦的重要依據(jù)。

工區(qū)內(nèi)僅存在1個已知小型規(guī)模的礦床，對典型礦床的深入研究基本屬于空白，因而缺乏系統(tǒng)完整的礦床特征、形成溫壓條件、物質(zhì)來源等方面的資料，僅能從控礦地質(zhì)因素、找礦標(biāo)志等方面探討區(qū)內(nèi)Cu、Pb、Zn、Ag、Mo 等多金屬礦點(diǎn)的成因類型及控礦特征[12]。據(jù)此可知，測區(qū)內(nèi)應(yīng)以Cu、Ag為主要找礦對象，次為Mo、Pb、Zn、Au多金屬礦產(chǎn)?？偨Y(jié)地質(zhì)和物化探資料，該區(qū)可能存在的成礦模式為構(gòu)造-熱液型、構(gòu)造-熱液斑巖型、巖漿分凝型。在綜合應(yīng)用現(xiàn)代航空磁法、衛(wèi)星遙感影像分析、勘查地球化學(xué)等3種方法確定的成礦元素主要靶區(qū)位置上，發(fā)現(xiàn)了多處有意義的礦(化)點(diǎn)(1處銅礦點(diǎn)、1處銅銀礦點(diǎn)、1處銅鉛鋅礦點(diǎn)、1處銅鉬礦點(diǎn))，在該區(qū)域成功設(shè)立了礦權(quán)勘查區(qū)。

3 結(jié) 論

(1)在巖體發(fā)育的地質(zhì)調(diào)查區(qū)域，主要由航磁、遙感影像數(shù)據(jù)結(jié)合地質(zhì)巖性特征進(jìn)行綜合分析確定有利的構(gòu)造控礦帶范圍；航磁異常劃定測區(qū)巖性邊界與區(qū)域地質(zhì)界線進(jìn)行對比，推測隱伏地質(zhì)體(巖體)位置；遙感影像數(shù)據(jù)解譯構(gòu)造單元的線性構(gòu)造帶(環(huán)形構(gòu)造帶)與磁異常反應(yīng)的構(gòu)造特點(diǎn)相結(jié)合在工作區(qū)內(nèi)圈定有利的控礦構(gòu)造。

(2)在劃分的有利控礦構(gòu)造范圍內(nèi)，合理安排區(qū)域調(diào)查工作(土壤測量以及異常查證工作)，保證重點(diǎn)地區(qū)重點(diǎn)布設(shè)，使得區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作更加有效、目的性更強(qiáng)。

(3)通過土壤地球化學(xué)測量、遙感影像構(gòu)造單元和提取礦化信息，分析巖漿的主要活動區(qū)域、活動情況以及巖漿活動引起的地球化學(xué)背景發(fā)生的變化，可確定有利的成礦元素和重點(diǎn)成礦靶區(qū)。

(4)總結(jié)分析航磁、遙感和地球化學(xué)測量取得的成果，并結(jié)合地質(zhì)信息，確定成礦背景和控礦因素，有助于建立區(qū)內(nèi)重點(diǎn)成礦元素的找礦模型。

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Application of Aeromagnetic, Remote Sensing and Geochemical Prospecting Methods in Regional Geological Survey in the Yuejingzi Area

Ji Hongtai1Liang Lu2

(1.Inner Mongolia Coalfield Geological Research Institute;2.College of Marine Sciences, Shanghai Ocean University)

Taking the Yuejingzi area in Alxa Right Banner,Inner Mongolia as the research object,the geological survey and exploration methods in large region or in difficult and complex areas of aeromagnetic,remote sensing image analysis and exploration geochemistry methods are discussed in depth.The results show that the above methods can provide some more veracious information for division of geological structures,judgment of intrusive mass activity areas, prediction of metallogenic background and metallogenic model,therefore,the above methods can have a certain reference value for the prospecting and exploration work in this area.

Aeromagnetic, Remote sensing image, Regional geochemical exploration, Metallogenic background, Metallogenic model, Prospecting and exploration

*內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)勘查項(xiàng)目(編號：NMKD2008—25)。

2015-03-19)

吉宏泰(1984—)，男，工程師，碩士，010010 內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市新城區(qū)展覽館東路25號。