賀瑾瑞，陳國滸,2，張翊超，宋慶偉

（1.北京市地質研究所，北京100120；2.中國地震局，北京100036）

遙感技術在內蒙古東烏珠穆沁旗薩麥地區(qū)的找礦應用

賀瑾瑞1，陳國滸1,2，張翊超1，宋慶偉1

（1.北京市地質研究所，北京100120；2.中國地震局，北京100036）

本文以內蒙古東烏珠穆沁旗薩麥地區(qū)1∶5萬巴彥塔拉等4幅區(qū)域地質調查范圍為研究區(qū)，以ETM+影像數(shù)據(jù)為信息源，以波譜理論為基礎，從遙感圖像中提取蝕變信息繼而進行遙感找礦實踐。針對區(qū)內鐵染、羥基蝕變類型使用主成分分析等方法，將研究區(qū)劃分為10個異常區(qū)，結合區(qū)域構造特征情況，對異常區(qū)域開展了1：1萬路線調查，綜合判定后，選擇了4個找礦靶區(qū)進行了化探剖面探測并進行了成果分析，結果顯示遙感蝕變信息與野外調查和化探異常吻合較好。

ETM+蝕變信息提??；化探異常，找礦靶區(qū)；內蒙古東烏珠穆沁旗

0 引言

近年來遙感找礦異常信息提取技術，在地質找礦中取得了較好效果。其中，ETM 具有從可見光到熱紅外的波譜范圍，能滿足一定礦物、巖石劃分需要。圍巖蝕變是成礦作用發(fā)生和地質找礦重要標志之一，從遙感圖像中提取蝕變信息已成為找礦的一種重要手段。該方法以波譜理論為基礎，通過對有關地物波譜特性分析及遙感地質解譯，利用ETM數(shù)據(jù)提取研究區(qū)圍巖蝕變等信息，并根據(jù)區(qū)域成礦特點，研究這些信息與成礦作用的關系，進行成礦有利因素分析，并結合野外調查、地球化學數(shù)據(jù)分析，劃分出找礦靶區(qū)（豐茂森，2001；張玉君，2002；楊波等，2005；荊鳳等，2005；劉志杰，2015）。

1 地質概況

工作區(qū)內蒙古東烏珠穆沁旗行政中心正北，其大地構造位置地處華北克拉通與西伯利亞地臺之間的中亞－蒙古造山帶中東段的興蒙褶皺帶中，屬于二連－賀根山基性－超基性巖帶（即二連－賀根山板塊對接帶）和中蒙古－得爾布干深斷裂之間西伯利亞板塊東南緣的晚古生代安第斯型陸緣增生帶（邵濟安，1991；李述靖等，1998；張萬益，2008）。

工作區(qū)出露的地層以泥盆系安格爾音烏拉組和新近系寶格達烏拉組面積最大，石炭—二疊系寶力高廟組分布較為局限，中生界亦有零星分布。自下而上為上泥盆統(tǒng)安格爾音烏拉組（D3a）、石炭—二疊系寶力高廟組（CPbl）、上侏羅統(tǒng)瑪尼圖組（J3mn）、下白堊統(tǒng)大磨拐河組（K1d）、新近系上新統(tǒng)寶格拉烏拉組（N2b）、第四系更新統(tǒng)（Qp）及第四系全新統(tǒng)（Qh）。

測區(qū)侵入巖出露面積較大，約占基巖面積1/3。巖石類型以酸性巖為主，多呈巖基、巖株狀產(chǎn)出，總體呈北東向展布，展布方向與區(qū)域構造線一致，另有少量中基性侵入巖以脈狀產(chǎn)出。本次工作將測區(qū)內前人（1︰20萬區(qū)調）劃分為燕山期的中細粒似斑狀、斑狀黑云二長花崗巖體進行了解體和重新厘定，共劃分為石炭紀—早二疊紀和侏羅紀兩個期次5個時代的侵入巖單位。最終根據(jù)巖性特征、同位素年齡將測區(qū)內的侵入巖解體為12種巖性，20余個侵入體。石炭紀—早二疊紀巖石單元主要有：花崗閃長巖，細粒斑狀（局部文象）二長花崗巖（339～349Ma），中細粒斑狀二長花崗巖（322Ma）、細粒二長花崗巖（316Ma）、細粒斑狀黑云母正長花崗巖（316Ma）、中細粒含長石大斑黑云二長花崗巖（314Ma）、細粒黑云母二長花崗巖（306Ma）、中細粒似斑狀黑云母二長花崗巖（298Ma）、細粒含石榴石二云母二長花崗巖（292Ma）；侏羅紀巖體主體巖石類型有：細粒（局部斑狀）黑云母二長花崗巖（167Ma）、中細粒黑云母二長花崗巖（155Ma）、細粒正長花崗巖。

工作區(qū)屬于大興安嶺Ⅱ級銅多金屬成礦帶的東烏旗—梨子山—鄂倫春銅、金、銀多金屬成礦帶（Ⅲ）。大興安嶺Ⅱ級銅多金屬成礦帶橫跨北部的西伯利亞板塊和南部的華北板塊，經(jīng)歷了太古宙—中（新）生代漫長的演化歷史，形成了特定的區(qū)域成礦地質構造背景（圖1）。

圖1 工作區(qū)所在地理位置及所屬成礦遠景區(qū)Fig.1 The location of the work area and the formation of the area of the ore

2 ETM+數(shù)據(jù)

ETM+是美國航空航天局（NASA）于1999年4月15日發(fā)射升空的美國陸地衛(wèi)星7號（Landsat-7）所攜帶的對地觀測傳感器。Landsat ETM+影像數(shù)據(jù)包括可見光、近紅外、短波紅外和熱紅外波段在內共8個波段，波段1至波段5和band7的空間分辨率為30m，band6的空間分辨率為60m，波段8的空間分辨率為15m，南北向掃描范圍大約為170km，東西向掃描范圍大約為183km。本次工作收集的ETM+影像獲取時間為2000年7月10日。

3 蝕變信息提取

礦化蝕變信息提取技術，是遙感地質學近年來新的發(fā)展方向。由于自然界異物同譜現(xiàn)象的廣泛存在，云、陰影、水體、植被等干擾物的祛除是礦化蝕變信息提取技術的關鍵所在。選用不同的數(shù)學方法，將可能形成干擾的非目標地物經(jīng)數(shù)學處理歸入干擾窗，經(jīng)掩膜運算祛除非目標物，盡可能的減少干擾物對異常提取所產(chǎn)生的影響（馮茂森，2001；荊鳳等，2005）。

本次遙感礦化蝕變信息提取采用主成分分析（PCA）法。該方法通過正交線性變換去除多波段圖像中的相關信息，使新的組分圖像之間互不相關，各自包含不同的地物信息，是一種重要的圖像增強方法。其基本原理是根據(jù)蝕變礦物的波譜特征選擇主成分變換波段，分析變換后特征向量載荷因子的大小和符號，確定每個波段對礦化蝕變礦物的光譜響應貢獻，判別適合提取蝕變礦物異常的主分量圖像，利用蝕變礦物在主分量圖像中的分布特征提取遙感異常。下面分別對不同礦物遙感異常信息提取的方法做詳細描述。

3.1鐵染蝕變異常信息提取

測區(qū)內褐鐵礦化發(fā)育較多，尋找鐵氧化物對于測區(qū)內找礦具有重要意義。采用ETM+1、3、4、5共4個波段進行主成分分析來提取鐵染蝕變信息。由于鐵的氧化物具有在TM1強吸收，TM3有一個小的反射峰值特征，所以其特征向量載荷因子必須同時滿足TM1、TM3 強負載荷并具有相反的貢獻標志。因此鐵氧化物蝕變異常信息的提取實質上是通過主成分變換來擴展TM1、TM3 的光譜反差。

通過對遙感影像做TM 1、3、4、5波段的主成分分析，得到波段間的本征向量矩陣（表1）。根據(jù)上述分析中特征向量載荷因子所需滿足的條件，在矩陣中只有PC4較為符合異常分量的分布規(guī)律，所以選取PC4作為提取鐵染蝕變的圖像。對PC4圖像作直方圖拉伸、低通濾波處理去除噪聲，之后采用閾值法進行密度分割，得到鐵染蝕變異常信息提取圖，高亮度區(qū)為鐵染蝕變強烈地區(qū)，將其賦予紅色（圖2）。

3.2 含羥基礦物蝕變異常信息的提取

富含OH—或CO32—的綠泥石、白云母、方解石、高嶺石、明礬石等常見蝕變礦物可利用ETM+1、4、 5、7波段進行主成分分析提取蝕變異常信息。此類礦物在TM5波段存在反射峰，在TM7波段則存在吸收谷；對代表羥基化物主分量的判斷準則是：構成該主分量的本征向量，其TM5系數(shù)應與TM7及TM4的系數(shù)符號相反，TM1一般與TM5系數(shù)符號相同。

表1 ETM+1、3、4、5主成分分析特征矩陣Tab.1 ETM+1、3、4、5 Principal component analysis of the characteristic matrix

圖2 蝕變異常區(qū)及化探剖面部署位置圖Fig.2 Alteration anomaly and geochemical profle deployment locations map

將上述掩膜處理的圖像做TM 1、4、5、7波段的主成分分析，得到波段間的本征向量矩陣（表2）。根據(jù)上述分析中特征向量載荷因子所需滿足的條件，在矩陣中只有PC4較為符合異常分量的分布規(guī)律，所以選取PC4作為提取羥基蝕變的圖像。對PC4圖像作直方圖拉伸、低通濾波處理去除噪聲，之后采用閾值法進行密度分割，得到含羥基礦物蝕變異常信息提取圖，高亮度區(qū)為羥基蝕變強烈地區(qū)，將其賦予黃色（圖2）。

表2 ETM+1、4、5、7主成分分析特征矩陣Tab.2 ETM+1、4、5、7 Principal component analysis of the characteristic matrix

3.3 蝕變異常信息分析

區(qū)內蝕變異常信息的分布主要受斷裂構造的控制，其次與花崗巖脈、石英脈的分布相符合，多數(shù)發(fā)育黃鐵礦、褐鐵礦化。根據(jù)蝕變異常信息的分布特征可以劃分出10個異常區(qū)，異常區(qū)位置如圖2所示。

4 異常區(qū)野外調查及化探查證結果分析

根據(jù)遙感礦化蝕變異常及區(qū)域構造特征情況，在原來1：5萬路線調查的基礎上，對重點區(qū)域開展了1∶1萬詳查。在野外路線調查查證蝕變信息異常的基礎上進行綜合判定后，選擇了4個找礦靶區(qū)（1、2、4和5號異常區(qū)）進行了化探剖面探測（圖2），現(xiàn)將綜合地調和化探異常結果對比遙感蝕變提取的10個異常區(qū)綜合分析如下：

1號異常區(qū)

該異常區(qū)位于巴彥敖包幅東南角，哈沙圖布頓以西，中細粒似斑狀黑云母二長花崗巖與安格爾音烏拉組地層的接觸帶位置，以鐵染異常為主。鐵染異常呈帶狀沿北東東向分布，與帶內構造線走向、石英脈走向相一致，與1∶20萬區(qū)調珠爾嘎呼都格Cu異常區(qū)較為吻合，野外驗證發(fā)現(xiàn)細粒黑云母花崗巖、細粒二云母花崗巖與泥盆系接觸帶平直，圍巖蝕變較強，脈巖較為發(fā)育，同時見有大量黃鐵礦、褐鐵礦化和孔雀石化蝕變。

本次化探工作在該區(qū)內實測土壤化探剖面4條，樣品分析結果如圖3所示。數(shù)據(jù)顯示該處具有Cu-As-Bi-Sn的綜合異常，詳見表3。異常呈帶狀沿近東西向分布，與安格爾音烏拉組地層角巖化帶相符合，異常中心位于哈沙圖以西構造擠壓帶西緣，有較好的成礦條件，應開展進一步的勘查工作。

圖3 1號異常區(qū)化探（Ht1）結果圖Fig.3 1（Ht1）anomaly geochemical exploration results

表3 各異常區(qū)綜合異常特征Tab. 3 The abnormal area comprehensive anomaly characteristics

2號異常區(qū)

該異常區(qū)沿北東向橫跨巴彥敖包、巴彥塔拉圖幅，位于受烏蘭呼都根布敦逆斷層西南部，主要地層為安格爾音烏拉組。鐵染異常主要沿山脊分布，羥基異常多分布在山坡位置。野外調查驗證發(fā)現(xiàn)大量褐鐵礦化蝕變，構造破碎現(xiàn)象發(fā)育，沿斷裂面有石英脈等侵入，石英脈中偶含螢石，可見銅礦化和褐鐵礦化現(xiàn)象。

本次工作實測土壤化探剖面3條，樣品分析結果如下圖4所示。該處具有Cu-As-Sb-Bi-Mo的綜合異常，詳見表3。異常呈帶狀沿北東東向分布，異常與區(qū)內斷裂帶位置吻合較好，銅多金屬應具有較大的成礦潛力，是尋找與中生代火山巖漿活動有關的銅多金屬及金礦的有利地段，應開展進一步的勘查工作。

3號異常區(qū)

該異常區(qū)位于蘇勒敖包西南部，向東段延伸到蘇勒敖包幅中部，受控于烏蘭呼都根布敦逆斷層東北端。鐵染異常和羥基異常套合較好，主要沿斷裂分布，野外驗證見大量花崗巖脈及石英脈等。

4號異常區(qū)

異常位于巴彥呼勒幅西部，巴潤查干陶勒蓋附近，安格爾音烏拉組地層內。西段鐵染和羥基異常套合好，主要受斷裂控制。野外驗證見該礦化點位于安格爾音烏拉組泥質粉砂質板巖、細砂巖地層中，含有較多的鐵錳礦化體，礦化表現(xiàn)為似層狀、浸染狀、細脈狀，礦化帶夾于沉積地層中。構造上受控于巴潤查干陶勒蓋斷裂，構造破碎現(xiàn)象發(fā)育，見大量褐鐵礦化蝕變。東段主要為鐵染異常，野外驗證與花崗斑巖脈相符合。

本次工作實測土壤化探剖面5條，樣品分析結果如圖5所示，該處具有Cu-Zn-As-Sb-Bi的綜合異常，詳見表3。異常呈面狀分布于工區(qū)東部，整體呈近東西向水平略向東南緩傾，元素異常套合較好，應開展進一步的勘查工作。

5號異常區(qū)

圖4 2號異常區(qū)化探（Ht2）結果圖Fig.4 2（Ht2）abnormal area geochemical exploration results

圖5 4號異常區(qū)化探（Ht3）結果圖Fig.5 4 (Ht3) anomaly geochemical exploration results

異常位于布頓包兒陶勒蓋、巴嘎兒陶勒蓋及以西，鐵染和羥基異常套合較好，主要受北東向展布的斷裂控制。野外調查見礦化點位于安格爾音烏拉組泥質粉砂質、板巖、細砂巖地層中；構造受控于布敦包兒陶勒蓋、巴嘎兒陶勒蓋斷裂，構造破碎現(xiàn)象發(fā)育，見大量褐鐵礦化現(xiàn)象。

定義5 簡單信號概率計算法.假設電路f中的信號間不存在相關性，按拓撲排序根據(jù)邏輯門gk關于其輸入信號的邏輯函數(shù)由式(3)計算信號gk的信號概率Pr(gk)，并向將信號gk作為輸入的邏輯門傳播Pr(gk)，最終計算出f的信號概率Pr(f).

該區(qū)內4條實測土壤化探剖面的樣品分析結果如圖6所示。該處具有Cu-Zn-Cd-Sb的綜合異常，詳見表3。異常呈帶沿北東向梯度分布，應開展進一步的勘查工作。

圖6 5號異常區(qū)化探（Ht4）結果圖Fig.6 5 (Ht4) anomaly geochemical exploration results

6號異常區(qū)

異常位于巴彥呼勒幅中北部，查干敖包及其以北地區(qū)。鐵染異常呈南北向展布，與野外驗證發(fā)現(xiàn)的石英脈、花崗巖脈相符合；羥基異常較少，呈北東向分布于溝谷內，為干擾信息。

7號異常區(qū)：位于蘇勒敖包幅中北部，鐵染異常成團分布，野外驗證為花崗巖脈所致。

8號異常區(qū)：位于蘇勒敖包幅中南部，鐵染異常和羥基異常套合呈紡錘狀，長軸沿北東向分布，野外驗證與花崗斑巖脈相符合。

9號異常區(qū)：位于巴彥胡勒幅西北部，鐵染異常呈團塊狀沿北東向分布，野外驗證與石英脈相符合。

10號異常區(qū)：位于巴彥呼勒幅中部，鐵染異常呈團塊狀分布于山脊處，羥基異常見于溝谷處。野外驗證見大量褐鐵礦化蝕變。

5 成礦可能性分析

工作區(qū)經(jīng)歷了華力西期和燕山期兩期強烈的構造-巖漿作用，形成了研究區(qū)獨特的成礦地質條件。該區(qū)早古生代屬古亞洲洋活動陸緣，發(fā)育了泥盆系海相地層，為本區(qū)成礦較為有利的地層。中生代受環(huán)太平洋邊緣構造活動的影響，轉入構造活化階段。大陸裂谷活動自中晚侏羅世開始，在繼承古生代基底構造的基礎上，受NE向斷裂差異性升降作用，形成以NE向為主的隆坳相間的構造格局。受其控制，中晚侏羅世—早白堊世發(fā)生了大規(guī)模中基性火山噴發(fā)活動，火山旋回末期伴隨花崗質巖漿強烈侵位，促成本區(qū)燕山期金屬成礦活動（邵積東等，2007）。

（1）泥盆系淺變質地層是主要的賦礦圍巖，地球化學測量反映其可形成Cu、As、Bi、Sn等組合異常；各期斷層破碎帶附近影響Cu、Zn、As、Sb、Bi和Cu、Zn、Cd、Sb等組合異常的出現(xiàn)。

（2）中性—中酸性侵入體與古生代淺變質地層接觸帶，是主要的成礦部位。

（3）多金屬礦化的形成均伴有圍巖蝕變出現(xiàn)，礦化強度和規(guī)模與圍巖蝕變的強度和規(guī)模一致，接觸變質巖，尤其是接觸交代變質巖的形成，往往伴隨有各種金屬礦床的形成。因此接觸變質巖發(fā)育的地段往往是各種金屬礦產(chǎn)的重要產(chǎn)地。測區(qū)西南部哈沙圖布敦一帶的Cu、Fe礦化異常就是處于熱接觸變質的內外接觸帶上。

本區(qū)礦化蝕變較好的位置主要在泥盆系安格爾音烏拉組及其與巖體的接觸帶上，其中在泥盆系中發(fā)育多處較好的化探異常，異常區(qū)內多發(fā)育有北東、北東東向斷裂，斷裂及石英脈體及其圍巖發(fā)育的地段多見有褐鐵礦化、硅化蝕變。蝕變帶多圍繞晚期的石英脈及其與圍巖的接觸部位。

6 結論

遙感在地質找礦工作中具有一定的指導性和優(yōu)越性，特別是在地質工作程度較低、第四系覆蓋較嚴重的區(qū)域或常規(guī)方法找礦難度較大的地區(qū)，利用遙感的方法可直接在圖像上快速高效地圈定各種礦化蝕變異常，從而確定礦化異常體的位置，指出野外查證的部位，縮小工作范圍，使野外地質找礦工作有的放矢，事半功倍，遙感異常區(qū)與野外實地考察和化探結果的吻合也證實了遙感蝕變異常信息提取結果的可靠性。本次工作通過ETM+遙感影像提取鐵染、羥基等蝕變信息，結合野外調查和化探剖面成果在工作區(qū)內圈定了4個找礦靶區(qū)。這些靶區(qū)或與斷裂走向一致或與石英巖脈走向一致，表明該地區(qū)成礦有利部位及控礦因素主要為北東向斷裂帶及侵入體與古生代淺變質地層接觸帶。

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The Prospecting Application of Remote Sensing Technology in Samai Area, East Ujimqin Banner, Inner Mongolia Autonomous Region

HE Jinrui1, CHEN Guohu1.2, ZHANG Yichao1, SONG Qingwei1
(1.Geological Institute of Beijing, Beijing 100120; 2. China Earthquake Administration 100036)

This paper takes four regional geological survey mapping area (1:5 0000) of Samai Bayan Tara and so on, East Ujimqin Banner, Inner Mongolia Autonomous Region, as the study area, using ETM+ image as data source, based on the spectral theory, information extraction and remote sensing prospecting practice from remote sensing images. According to the iron stain and hydroxyl alteration types, results of the principal component analysis methods in the study area, the study area can be divided into 10 anomaly areas. Combined with the regional tectonic features, we have launched a 1:1 0000 route survey of abnormal area, after comprehensive judgment, 4 prospecting target areas of geochemical exploration and profle are chosen. The results show that the remote sensing alteration information is matched with the feld investigation and geochemical anomalies.

ETM+ alteration information extraction; Geochemical anomaly; Prospecting target area; East Ujimqin Banner, Inner Mongolia Autonomous Region

P627

A

1007-1903（2016）04-0099-07

10.3969/j.issn.1007-1903.2016.04.019

賀瑾瑞（1984- ）男，工程師，從事區(qū)域地質調查及地質遺跡調查。E-mail：397546278@qq.com