汪　冰， 李存金， 魏本贊， 張　策， 王永軍

(核工業(yè)航測(cè)遙感中心，河北石家莊050002)

高分辨率遙感影像在青海東昆侖矽卡巖型礦床找礦中的應(yīng)用

汪冰， 李存金， 魏本贊， 張策， 王永軍

(核工業(yè)航測(cè)遙感中心，河北石家莊050002)

摘要：利用WorldView-Ⅱ和ETM遙感影像數(shù)據(jù)，總結(jié)適合于工作程度低、條件差的高海拔地區(qū)矽卡巖型礦床的遙感技術(shù)方法?；谝阎目ǘ鴧s卡矽卡巖型銅鉬多金屬礦床成礦背景分析，針對(duì)ETM圖像特點(diǎn)和矽卡巖型礦床近礦圍巖蝕變特征，提出泥染異常遙感蝕變信息提取的技術(shù)方法；充分利用WorldView-Ⅱ高分辨率的優(yōu)勢(shì)，解譯成礦作用的地層巖性、構(gòu)造、侵入巖，特別是矽卡巖帶的解譯，較之以往更加明顯；通過成控礦條件遙感分析，建立矽卡巖型礦床遙感找礦模型，圈定求勉雷克塔格地區(qū)有利地段4片。通過對(duì)求勉雷克塔格地區(qū)成礦、控礦條件分析，確定該地區(qū)具有良好的矽卡巖型礦床找礦前景。

關(guān)鍵詞：WorldView-Ⅱ；遙感解譯；求勉雷克塔格地區(qū)；青海

doi:10.3969/j.issn.1674-3636.2015.03.439

中圖分類號(hào)：TP753

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-3636(2015)03-0439-06

收稿日期：2015-04-07；修回日期：2015-04-28；編輯：蔣艷

基金項(xiàng)目：中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目“青海省柴達(dá)木北緣遙感地質(zhì)調(diào)查技術(shù)應(yīng)用示范與推廣”(12120113032200)

作者簡(jiǎn)介：汪冰(1972—)，男，高級(jí)工程師，主要從事遙感地質(zhì)與礦產(chǎn)勘查工作，E-mail:wbing703@126.com

0引言

遙感技術(shù)在礦產(chǎn)預(yù)測(cè)中的應(yīng)用已有20多年歷史。多年來，以典型礦田、礦床的線、帶、環(huán)、色、塊等遙感信息為依據(jù)，構(gòu)建遙感地質(zhì)找礦模型用以參與礦產(chǎn)預(yù)測(cè)的做法，早已成為一種行之有效的礦產(chǎn)預(yù)測(cè)輔助模式。遙感技術(shù)具有快速、經(jīng)濟(jì)、高效等特點(diǎn)，為交通不便、人跡罕至、自然條件差、地質(zhì)研究程度不高的地區(qū)進(jìn)行礦產(chǎn)資源勘查提供了經(jīng)濟(jì)、便捷、有效的方法。

矽卡巖型銅鉬多金屬礦床是近年來青海東昆侖祁曼塔格地區(qū)發(fā)現(xiàn)的主要礦床類型之一，隨著新一輪國(guó)土資源大調(diào)查的實(shí)施，眾多大、中型矽卡巖型多金屬礦產(chǎn)被發(fā)現(xiàn)，卡而卻卡矽卡巖型銅鉬多金屬礦床就是其中的代表(豐成友等，2009)。筆者在近期開展的“青海省柴達(dá)木北緣遙感地質(zhì)調(diào)查技術(shù)應(yīng)用示范與推廣”項(xiàng)目基礎(chǔ)上，通過詳細(xì)的野外查證和室內(nèi)研究工作，對(duì)卡而卻卡矽卡巖型多金屬礦床成控礦條件進(jìn)行了深入研究，選擇在卡而卻卡西部求勉雷克塔格地區(qū)開展遙感找礦預(yù)測(cè)，以期為該區(qū)進(jìn)一步擴(kuò)大找礦前景、指導(dǎo)找礦提供借鑒。

1研究區(qū)概況

1.1　成礦地質(zhì)背景

求勉雷克塔格地區(qū)位于柴達(dá)木盆地西南緣，海拔4 700 m左右，冰川及凍土發(fā)育，交通條件較差，對(duì)地質(zhì)找礦工作十分不利。該地區(qū)是東昆侖造山帶西段的東昆侖晚古生代—早中生代復(fù)合巖漿弧和弧后盆地，區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)、火山活動(dòng)及與之相關(guān)的成礦作用受控于東昆侖巖漿弧帶。成礦帶位于伯喀里克—香日德印支期金、鉛、鋅(銅、稀有、稀土)成礦帶的最西端。

區(qū)內(nèi)岀露的地層主要有古元古界金水口巖群白沙河巖組(Pt1b)、古生界奧陶—志留系灘間山群(O-ST)等(圖1)。其中，奧陶—志留系灘間山群(O-ST)主要由火山巖組和碳酸鹽巖組組成，碳酸鹽巖組主要是變質(zhì)碳酸鹽巖和變質(zhì)沉積碎屑巖。

圖1　卡而卻卡地區(qū)矽卡巖型礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖1-第四系；2-奧陶—志留系灘間山群；3-含礦矽卡巖編號(hào)；4-似斑狀二長(zhǎng)花崗巖；5-花崗閃長(zhǎng)巖；6-石英閃長(zhǎng)巖；7-閃長(zhǎng)巖;8-閃長(zhǎng)玢巖；9-花崗巖；10-破碎蝕變帶；11-斷層；12-礦體Fig.1　Simplified geological map of the Kaerqueka skarn deposit in Qinghai Province

1.2　已知礦床特征

卡而卻卡矽卡巖型銅鉬多金屬礦床是該區(qū)最大、最典型礦床。該礦床成礦母巖以中酸性侵入巖為主，圍巖為奧陶—志留系灘間山群。礦體多分布于外接觸帶，受侵入接觸帶、巖漿巖條件、圍巖巖性、斷裂、裂隙及層間構(gòu)造綜合控制。北西西向斷裂控制了巖體展布和礦體分布，為礦區(qū)控礦構(gòu)造，晚華力西—印支期中酸性侵入巖與奧陶—志留系灘間山群碳酸鹽巖接觸帶部位。

1.3　成礦地質(zhì)作用與找礦標(biāo)志

卡而卻卡礦區(qū)已發(fā)現(xiàn)的多金屬礦均產(chǎn)在奧陶—志留系灘間山群上部碳酸鹽巖巖組與印支期花崗質(zhì)侵入巖的接觸部位形成的矽卡巖帶中。礦化主要為黃銅礦化、輝銅礦化、斑銅礦化、黃鐵礦化、磁鐵礦化、鏡鐵礦化等。黃銅礦、斑銅礦呈他形粒狀變晶結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)、浸蝕結(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造以稀疏浸染狀，星點(diǎn)狀構(gòu)造為主。近礦圍巖蝕變有矽卡巖化、綠泥石化、綠簾石化、高嶺土化等。

近礦圍巖蝕變是成礦物質(zhì)逐漸富集成礦過程中留下的印跡，它不僅能指示礦體的存在，還可以根據(jù)蝕變巖石的類型、特征，進(jìn)一步預(yù)測(cè)礦產(chǎn)的種類、礦體賦存的位置以及礦化富集的程度，這是遙感找礦的重要理論基礎(chǔ)(韋振麗，2009)。根據(jù)研究區(qū)圍巖蝕變類型，采用主成分分析法進(jìn)行泥染蝕變信息提取。容礦地層各類巖性特征、碳酸鹽巖巖帶的層狀或似層狀展布、斷裂構(gòu)造形態(tài)特征等為高分圖像解譯提供遙感基礎(chǔ)。

2遙感數(shù)據(jù)信息提取

黏土礦物是矽卡巖帶中主要蝕變礦物，如高嶺石、綠泥石、綠簾石、蒙脫石、明礬石及云母類等；黏土礦物的光譜曲線(圖2)中，強(qiáng)吸收譜帶在1.4、1.9 μm和2.2～2.4 μm 3個(gè)波長(zhǎng)區(qū)，其中1.4 μm的譜帶是礦物組成中輕基團(tuán)引起的，1.9 μm的譜帶則是礦物水分子的彎曲振動(dòng)貢獻(xiàn)，而2.2～2.4 μm之間的譜帶也是輕基團(tuán)產(chǎn)生的，這為ETM蝕變信息提取提供了光譜依據(jù)。

圖2　部分含OH-離子的蝕變礦物波譜圖(據(jù)USGS波譜庫)1-高嶺石；2-蒙脫石；3-白云母；4-綠簾石；5-綠泥石；6-明礬石Fig.2　Spectra of alteration minerals with ion OH-(after USGS spectral library)

2.1　泥染蝕變信息提取

研究區(qū)次生氧化物、綠泥石、綠簾石、蒙脫石、云母類等含羥基蝕變礦物在ETM7 波段附近有1個(gè)較強(qiáng)的光譜吸收帶，而在ETM5 波段附近存在較高的反射率，從而使得該類蝕變礦物在ETM7 波段產(chǎn)生低值，而在ETM5 波段附近產(chǎn)生高值。選取經(jīng)掩膜處理的ETM1、4、5、7 組合進(jìn)行主成分分析，鐵染信息主分量應(yīng)滿足ETM5 系數(shù)與ETM7 及ETM4 系數(shù)符號(hào)相反，ETM5 系數(shù)一般與ETM1 系數(shù)符號(hào)相同。通過對(duì)ETM1、4、5、7 主成分變換特征向量矩陣(表1) 分析，PCA4 為泥染異常信息主分量。

對(duì)PCA4 進(jìn)行密度分割，以平均值為背景值(表2)，以k(k= 1，2，3) 分別進(jìn)行一級(jí)異常、二級(jí)異常、三級(jí)異常分割，從而可區(qū)分各級(jí)泥染蝕變異常分級(jí)。

表1　ETM 1、4、5、7 主成分分析的特征向量矩陣

表2　ETM1、4、5、7 第四主成分分析表

2.2　遙感蝕變異常篩選

遙感蝕變信息篩選工作主要結(jié)合遙感地質(zhì)解譯所獲取的信息結(jié)合地質(zhì)、物探、化探資料進(jìn)行；主要剔除部分人造地物等形成的干擾異常，保留侵入巖體、線性構(gòu)造集中區(qū)域內(nèi)的蝕變信息。

經(jīng)過對(duì)比分析和篩選工作，這些異常大多數(shù)分布于解譯侵入巖體接觸帶、矽卡巖帶或破碎帶部位(圖3)。通過野外查證工作，異常分布區(qū)地表發(fā)育矽卡巖化、綠泥石化、綠簾石化、高嶺土化等蝕變非常發(fā)育，局部地段已發(fā)現(xiàn)了矽卡巖型鉛鋅礦化線索。

3成礦信息遙感解譯

由ETM數(shù)據(jù)提取的泥染蝕變異常信息為下一步工作指出了找礦遠(yuǎn)景區(qū)段，同時(shí)采用高分WorldView-Ⅱ圖像(8、4、2波段組合)對(duì)該區(qū)段的地層巖性、斷裂構(gòu)造、蝕變帶信息的解譯，使得地物幾何結(jié)構(gòu)和紋理信息更加明顯，便于認(rèn)識(shí)地物目標(biāo)的屬性特征。

3.1　地層巖性信息

矽卡巖型賦礦地層奧陶—志留系灘間山群碳酸鹽巖段在區(qū)內(nèi)呈帶狀零星分布，淺灰白色，色調(diào)均勻，山脊線平直，水系密度中等，條塊狀紋形，山體稍顯高大，有明顯山脊線或具陡崖地形，溝谷多平緩，層狀特征明顯，NWW向展布，斑塊、斑點(diǎn)隱約可見(圖4)。

圖3　泥染主分量圖(數(shù)據(jù)源：ETM)1-OH一級(jí)異常；2-OH二級(jí)異常；3-OH三級(jí)異常Fig.3　Principal component image of mud-stained information(date sources：ETM)

圖4　求勉雷克塔格地區(qū)影像特征圖(WorldView-Ⅱ)Fig.4　Image features of the Qiumianleiketage area(after WorldView-Ⅱ)

3.2　構(gòu)造信息

研究區(qū)內(nèi)NWW向或NW向線性構(gòu)造最為發(fā)育，其規(guī)模相對(duì)較大、延伸較長(zhǎng)，線性形跡醒目，NE向線性構(gòu)造發(fā)育次之；NE向線性構(gòu)造形成時(shí)代較晚，對(duì)NWW向線性構(gòu)造進(jìn)行限制和截切。圖像上NWW向或NW向線性構(gòu)造一般具醒目或依稀可辨的線性延伸特征，常顯示為不同紋形色調(diào)乃至不同地貌單元、不同地質(zhì)體單元分界線的界面，沿?cái)嗑€往往有山體錯(cuò)斷、水系折轉(zhuǎn)等地形變化反映的后期活動(dòng)特征。從碳酸鹽巖段、矽卡巖段在WorldView-Ⅱ影像上的展布特征上看，NWW向的線性構(gòu)造控礦作用明顯。

3.3　侵入巖信息

區(qū)內(nèi)與矽卡巖型直接相關(guān)的巖體主要為晚三疊世二長(zhǎng)花崗巖(T3ηγ)、晚三疊世閃長(zhǎng)巖(T3δ)。晚三疊世二長(zhǎng)花崗巖(T3ηγ)在該區(qū)分布面積較大，呈巖基狀產(chǎn)出，圖像上呈褐灰色，色調(diào)較均勻，山體高大，山脊半渾圓，發(fā)育稀疏樹枝狀水系，斑塊狀、條塊狀紋形，與周邊地質(zhì)體影像界線較模糊；晚三疊世閃長(zhǎng)巖(T3δ)呈巖株?duì)町a(chǎn)出，在圖像上呈褐灰色，色調(diào)較均勻，山體高大，山脊半渾圓，發(fā)育樹枝狀水系，斑塊狀紋形，與周邊地質(zhì)影像體界線清晰。

3.4　矽卡巖帶信息

矽卡巖帶在WorldView-Ⅱ影像上呈灰黑色調(diào)(圖4)，條帶狀影紋，分布在碳酸鹽巖帶與巖體接觸部位，并受NWW向構(gòu)造影響，整體呈NWW向展布。

4綜合分析

本次遙感蝕變信息提取采用主成分分析的處理方法，并對(duì)遙感異常信息進(jìn)行了篩選，將異常套合在構(gòu)造巖性解譯圖上，把成礦有利層位、控礦構(gòu)造、巖漿巖體與圖像特征結(jié)合起來，為靶區(qū)的圈定提供了遙感依據(jù)。

WorldView-Ⅱ遙感影像數(shù)據(jù)具有高分辨率的優(yōu)勢(shì)，在此基礎(chǔ)上細(xì)分出更多的巖性單元，得到更加詳實(shí)的巖性分類結(jié)果。通過WorldView-Ⅱ遙感影像數(shù)據(jù)可以輕易地在研究區(qū)內(nèi)圈出奧陶—志留系灘間山群碳酸鹽巖段形態(tài)，同時(shí)精細(xì)地表達(dá)出巖體的細(xì)節(jié)特征和紋理信息，從而判斷出與找礦有直接關(guān)系的矽卡巖帶產(chǎn)出位置，大大節(jié)省人力、物力，提高了找礦效率。

5遙感找礦模型建立

在上述成控礦要素遙感解譯和遙感礦化蝕變信息提取的基礎(chǔ)上，結(jié)合已知卡而卻卡矽卡巖型礦產(chǎn)的成控礦條件，將求勉雷克塔格地區(qū)遙感找礦模型歸納如表3。圈定求勉雷克塔格地區(qū)矽卡巖型礦床遙感找礦有利區(qū)段4片(圖5)。

表3　求勉雷克塔格地區(qū)遙感找礦模型簡(jiǎn)表

圖5　求勉雷克塔格地區(qū)成礦預(yù)測(cè)圖1-更新統(tǒng)冰川堆積物；2-灘間山群碳酸鹽巖組；3-白沙河巖組片麻巖段；4-晚三疊世鉀長(zhǎng)花崗巖；5-晚三疊世二長(zhǎng)花崗巖；6-晚三疊世閃長(zhǎng)巖；7-矽卡巖帶；8-輝長(zhǎng)巖脈；9-遙感解譯斷裂；10-有利地段Fig.5　Metallogenic prediction map of the Qiumianleiketage area

6結(jié)論

(1) 通過遙感找礦模型，綜合研究求勉雷克塔格地區(qū)成礦地質(zhì)背景、遙感地質(zhì)特征、礦化蝕變異常信息等，該地區(qū)具備碳酸鹽巖地層、中酸性巖體及NWW控礦構(gòu)造等多種控礦因素，圈定求勉雷克塔格地區(qū)矽卡巖型礦床遙感找礦有利區(qū)段4片。

(2) 利用高分辨WorldView-Ⅱ遙感影像數(shù)據(jù)，可以直觀地判斷出地層、巖體、構(gòu)造等信息，且解譯精度較高，可以替代部分地面調(diào)查工作，因而在高海拔、實(shí)地調(diào)查工作困難的地區(qū)找礦預(yù)測(cè)工作中發(fā)揮重要作用。

參考文獻(xiàn)：

陳博，張占玉，耿建珍，等．2012．青海西部祁曼塔格山卡爾卻卡銅多金屬礦床似斑狀黑云二長(zhǎng)花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡[J]．地質(zhì)通報(bào)，31(2/3)：463-468.

豐成友，李東生，屈文俊，等．2009．青海祁漫塔格索拉吉爾矽卡巖型銅鉬礦床輝鉬礦錸-鋨同位素定年及其地質(zhì)意義[J]．巖礦測(cè)試，28(3)：223-227.

金劍，田淑芳，焦?jié)櫝?，等?013．基于地物光譜分析的WorldView-2數(shù)據(jù)巖性識(shí)別：以新疆烏魯克薩依地區(qū)為例[J]．現(xiàn)代地質(zhì)，27(2)：489-496.

康高峰，劉池陽，王永，等．2007．柴北緣成礦帶礦化蝕變信息提取的方法研究[J]．西北大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，37(6)：889-890.

李世金，孫豐月，王力，等．2008．青海東昆侖卡爾卻卡多金屬礦區(qū)斑巖型銅礦的流體包裹體研究[J]．礦床地質(zhì)， 27(3)：399-406.

李東生，張占玉，蘇生順，等．2010．青?？枀s卡銅鉬礦床地質(zhì)特征及成因探討[J]．西北地質(zhì)，43(4)：239-244.

李大新，豐成友，趙一鳴，等．2011．青?？ǘ鴧s卡銅多金屬礦床蝕變礦化類型及矽卡巖礦物學(xué)特征[J]．吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：地球科學(xué)版，41(6)：1818-1830.

韋振麗．2009．遙感礦化蝕變信息提取在肯德可克—野馬泉地區(qū)找礦預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[D]．廣東廣州：中南大學(xué).

楊金中，方洪賓，張玉君，等．2003．中國(guó)西部重要成礦帶遙感找礦異常提取的方法研究[J].國(guó)土資源遙感，(3)：50-53.

楊德生，程鋼，盧小平．2010．遙感地質(zhì)解譯及礦化蝕變信息提取在礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)中的應(yīng)用研究[J]．河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，29(2)：184-189.

楊金中，孫延貴，秦緒文，等．2013．高分辨率遙感地質(zhì)調(diào)查[M]．北京:測(cè)繪出版社.

Application of high-resolution remote sensing images to prospecting skarn deposits in East Kunlun, Qinghai Province

WANG Bing， LI Cun-jin， WEI Ben-zan， ZHANG Ce， WANG Yong-jun

(Airborne Survey and Sensing Center of Nuclear Industry， Shijiazhuang 050002， Hebei, China)

Abstract：This study used WorldView-Ⅱ and ETM remote sensing data to summarize the remote sensing methods which are suitable for prospecting skarn deposits in high-altitude areas with low-level work degree and severe conditions. Based on the analysis of metallogenic conditions of the known Kaerqueka skarn copper-molybdenum polymetallic deposits, we put forward a method of extracting mud-stained anomalies on the basis of ETM image features and near-ore wall rock alteration. High-resolution WorldView-II images were made full use of their advantages to interpret ore-related lithology, structure and intrusive rocks, and the interpretation of skarn belts showed especially more accurate results than previously. We also did remote sensing analysis of the ore-controlling conditions to establish a remote sensing prospecting model, and delineated four favorable zones in the Qiumiantage area. The analysis of the ore-controlling conditions suggests that the Qiumianleiketage area has a good potential for prospecting skarn deposits.

Keywords：WorldView-Ⅱ; remote sensing interpretation; Qiumianleiketage area; Qinghai Province