劉麗萍，馬世斌

(1.青海省青藏高原北部地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源重點實驗室，西寧 810012；2.青海省地質(zhì)調(diào)查院，西寧 810012)

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中亞吉爾吉斯斯坦、塔吉克斯坦遙感找礦預(yù)測

劉麗萍，馬世斌

(1.青海省青藏高原北部地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源重點實驗室，西寧 810012；2.青海省地質(zhì)調(diào)查院，西寧 810012)

基于ETM，ASTER衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)在中亞吉爾吉斯斯坦、塔吉克斯坦及我國周邊地區(qū)開展的1︰100萬遙感地質(zhì)礦產(chǎn)解譯，是在前人研究成果基礎(chǔ)上，對該區(qū)進(jìn)行大地構(gòu)造格架遙感解析，提取區(qū)內(nèi)主要斷裂構(gòu)造和與成(控)礦作用相關(guān)的地層、構(gòu)造、巖漿巖、蝕變信息，并根據(jù)控礦地層、控礦巖體、蝕變異常與線環(huán)構(gòu)造等信息建立典型礦床遙感找礦模型；以找礦模型為指導(dǎo)，結(jié)合礦床類型、成礦地質(zhì)背景、主要控礦和成礦要素、遙感地質(zhì)解譯信息、遙感異常信息等多源信息對研究區(qū)進(jìn)行成礦預(yù)測及戰(zhàn)略選區(qū)。

吉爾吉斯斯坦；塔吉克斯坦；遙感解譯；遙感蝕變信息提?。贿b感找礦模型；戰(zhàn)略選區(qū)

0 引言

“中亞五國及我國周邊地區(qū)1∶100萬遙感地質(zhì)礦產(chǎn)與資源環(huán)境解譯”項目是以衛(wèi)星遙感為主要技術(shù)手段，開展1∶100萬地質(zhì)礦產(chǎn)遙感解譯，圈定重要成礦帶、重要礦業(yè)活動區(qū)和成礦有利地段，為國家對外科學(xué)技術(shù)研究與交流提供基礎(chǔ)信息，為礦業(yè)企業(yè)“走出去”勘查開發(fā)提供境外礦產(chǎn)信息服務(wù)。本次研究在分析前人地質(zhì)和礦產(chǎn)資料的基礎(chǔ)上，采取遙感數(shù)據(jù)與多源數(shù)據(jù)相結(jié)合、人機交互解譯相結(jié)合、綜合研究與驗證解譯相結(jié)合的技術(shù)路線，以Landsat-ETM，ASTER衛(wèi)星數(shù)據(jù)為遙感信息源，以現(xiàn)代成礦理論為指導(dǎo)，以遙感物理模型為支撐，運用圖像糾正、彩色合成與彩色空間變換、圖像增強處理(比值、主成分分析等)、掩膜處理、數(shù)據(jù)融合、影像鑲嵌以及遙感解譯標(biāo)志建立、遙感地質(zhì)解譯、遙感異常提取、地質(zhì)信息綜合分析等方法，在多元地學(xué)綜合分析的基礎(chǔ)上，建立遙感找礦模型，對吉爾吉斯斯坦、塔吉克斯坦及我國周邊地區(qū)圈定找礦有利地段作為礦產(chǎn)資源勘查的戰(zhàn)略選區(qū)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

圖1 研究區(qū)構(gòu)造單元遙感解譯略圖Fig.1 Interpretation map for tectonic units in the study area

研究區(qū)范圍包括吉爾吉斯斯坦、塔吉克斯坦和我國新疆的部分地區(qū)。由哈薩克斯坦古板塊和塔里木古板塊組成，南天山為哈薩克斯坦古板塊的南緣，也是中亞地區(qū)線性特征相對完好的構(gòu)造帶[1]。有資料表明，研究區(qū)以中天山南緣地殼對接帶(汗騰格里峰—巴倫臺—庫米什斷裂)為界，分屬西伯利亞板塊和塔里木板塊，哈薩克斯坦亞板塊為西伯利亞板塊的一部分[2]。李廷棟等則將中亞五國及其鄰區(qū)劃分為土蘭地塊和3條近EW方向延展的巨型造山系，自北而南依次為：烏拉爾—蒙古造山系、高加索—昆侖—秦嶺造山系、特提斯—喜馬拉雅造山系[3](圖1)。該區(qū)主體屬古亞洲洋構(gòu)造域，帕米爾—高加索結(jié)合帶南部 (如塔吉克斯坦南部)屬特提斯洋構(gòu)造域[4]。從中亞地區(qū)的地質(zhì)演化歷史和地質(zhì)特點來看，總體格局表現(xiàn)為造山帶及造山帶間夾古陸或微古陸[5]。區(qū)內(nèi)出露地層單位較多，沉積類型多樣、巖性巖相復(fù)雜、厚度變化甚大；構(gòu)造較為復(fù)雜，褶皺、斷裂發(fā)育, 斷裂以NE向壓性、壓扭性為主，且區(qū)內(nèi)發(fā)育有多條深大斷裂帶，這些斷裂帶不僅是大地構(gòu)造單元的分界，而且控制著區(qū)域成礦帶的展布，它們對區(qū)內(nèi)沉積建造、巖漿活動及成礦作用均起著重要的控制作用；巖漿活動頻繁而強烈，呈現(xiàn)出期次多、分布廣、規(guī)模大、巖類復(fù)雜的特點。其地質(zhì)演化歷史較長，最早可追溯到中古太古代，可明顯地分為前中生代和中新生代2大階段，前者地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，組成了天山山脈主體，后者相對單一，分布于山間盆地中。

2 遙感地質(zhì)解譯與異常信息提取

本次研究以Landsat-ETM和ASTER衛(wèi)星數(shù)據(jù)為遙感信息源，分析已有的地質(zhì)和礦產(chǎn)資料，采用機助解譯法、目視解譯法、遙感異常礦化蝕變信息提取、圖像增強處理法和數(shù)據(jù)與信息整合分析等方法，建立遙感解譯標(biāo)志，進(jìn)行主要含礦地層、構(gòu)造、巖體、成礦的解譯，在計算機屏幕上實現(xiàn)信息提取，通過放大或縮小，精確地確定信息位置或追索邊界。

2.1 地層信息提取

研究區(qū)地處中亞成礦域[6]，是世界上黑色巖系金礦的最主要成礦域[7]，并為世界最著名的銻-汞礦帶之一[8]。

區(qū)內(nèi)著名的黑色巖系金礦為庫姆托爾超大型金礦和薩瓦亞爾頓大型金礦。庫姆托爾金礦區(qū)出露地層主要為元古宇里菲系(圖2)，其主要巖性為碳質(zhì)千枚巖、礫巖、粉砂巖和大理巖夾層，容礦巖石為碳質(zhì)千枚巖[9]。薩瓦亞爾頓金礦區(qū)出露地層有上志留統(tǒng)、下泥盆統(tǒng)、中泥盆統(tǒng)和上石炭統(tǒng)，這幾套地層之間均呈斷層接觸，容礦地層為上志留統(tǒng)和下泥盆統(tǒng)，賦礦巖石為碳質(zhì)千枚巖[10-13]。研究表明，黑色巖系型金礦的找礦目標(biāo)地層以前二疊系為主，其建造應(yīng)具黑色巖系特征，尤其是中上元古界、下寒武統(tǒng)、志留-泥盆系和石炭系[7]。薩瓦亞爾頓地區(qū)控礦的含碳地層在遙感圖像上呈灰黑間白色調(diào)，條帶狀影紋(圖3)。灰黑色調(diào)由含碳的泥盆系引起，白色調(diào)由地層中淺色的石英脈和酸性巖脈引起[14]。

圖2 元古宇遙感影像特征Fig.2 Remote sensing image features of Proterozoic strata

研究區(qū)銻、汞礦床多為碎屑-碳酸鹽巖建造中的層控型，基本為巨厚非巖漿型被動陸緣碎屑-碳酸鹽巖建造[15]。特大型瓊科伊汞礦床產(chǎn)于古生代蛇綠混雜巖帶中，其他汞礦多產(chǎn)于中-上泥盆統(tǒng)，次為下-中石炭統(tǒng)碳酸鹽介質(zhì)中[16]。

2.2 構(gòu)造信息分析

2.2.1 斷裂構(gòu)造

圖4 阿賴山西段主干斷裂遙感影像特征Fig.4 Image feature of major faults in the western Alay Mount

按構(gòu)造延展方向可將斷裂分為近EW向、NW向、NE向3組，以近EW向逆沖推覆斷裂為主。以斜貫全區(qū)的NW向費爾干納斷裂及NE向中天山南緣斷裂為界，在整體上可分為北部、中部和南部3個線性影像構(gòu)造區(qū)域。其中，北部主要以向南略有突

圖3 泥盆系遙感影像特征Fig.3 Remote sensing image features of Devonian system

出的弧形斷裂和NNE向斷裂為主，中部以EW向、NE向斷裂為主，南部則以NE向和一系列向北凸出的弧形斷裂系統(tǒng)為主。區(qū)內(nèi)主干斷裂主要有帕米爾—高加索斷裂、中天山南緣斷裂、北帕米爾—康西瓦斷裂、費爾干納走滑斷裂、尼古拉耶夫斷裂、阿賴山北緣斷裂等，尤其是阿賴山北緣斷裂帶和帕米爾—高加索斷裂帶均為分隔不同構(gòu)造單元的巨型穿透性斷裂構(gòu)造帶[17](圖4)，作為與地殼線形構(gòu)造有關(guān)的深部構(gòu)造和高角度逆斷層，不僅是研究區(qū)內(nèi)地形地貌、大地構(gòu)造單元、影像景觀的分界線，而且是流體的重要通道和礦化控制要素，對本區(qū)的沉積建造、巖漿活動及成礦作用均起著重要的控制作用，南天山北緣火山巖帶及金、汞、銻、鎢、錫礦帶的空間展布明顯受其控制[18]。需要說明的是，本次研究利用遙感影像對地貌變形具有清晰顯示的特點，發(fā)現(xiàn)塔里木盆地、費爾干納盆地以及帕米爾高原均具有逆時針旋轉(zhuǎn)的運動特征。在逆時針旋轉(zhuǎn)過程中，塔里木盆地北緣斷裂、費爾干納斷裂、帕米爾—高加索斷裂、喀喇昆侖斷裂均發(fā)生巨大的右行走滑位移。在它們的共同作用下，于費爾干納斷裂南西側(cè)的費爾干納盆地、帕米爾—高加索斷裂南側(cè)的塔吉克斯坦西部形成了巨型帚狀構(gòu)造。在帚狀構(gòu)造由收斂向撒開的過渡區(qū)，特別是在中部至撒開端約占全長2/5范圍為油氣富集區(qū)[19]，而在收斂端油氣則相對貧乏[20]。費爾干納盆地內(nèi)多個油氣田和塔吉克斯坦西部及其與巴基斯坦接壤地區(qū)油氣田的產(chǎn)出部位均具這種特征。當(dāng)然，我國塔里木盆地更多具有壓性特征。南緣斷裂的右行走滑以及盆地本身的逆時針旋轉(zhuǎn)，使得盆地南部與上述兩個富產(chǎn)油氣地區(qū)在油氣形成地質(zhì)構(gòu)造背景上具有很大的相似性，而且近年來也發(fā)現(xiàn)一些油氣田。上述現(xiàn)象可作為一個重大科學(xué)問題開展進(jìn)一步的深入研究，有可能對我國塔里木盆地南部油氣田的勘查有所幫助。

2.2.2 環(huán)狀構(gòu)造

環(huán)狀構(gòu)造主要分布于阿賴山及奧什西南部。以近圓形的構(gòu)造環(huán)帶為特征，在遙感圖像上由色調(diào)、水系、影紋結(jié)構(gòu)等構(gòu)成的近圓形、空心的環(huán)形影像(圖5)，是侵入巖體的露頭或隱伏邊界，多為巖漿活動中心，在深部可能存在較大的巖體。

2.2.3 褶皺構(gòu)造

圖5 阿賴山環(huán)形構(gòu)造Fig.5 Ring structures of Mount Alay mountain

褶皺構(gòu)造多發(fā)育于古近系、白堊系、侏羅系中，個別見于元古宇及上古生界中。由于受斷裂影響大，標(biāo)志層少，產(chǎn)狀難以判斷，少見完整的褶皺。遙感圖像上總體表現(xiàn)為不同色彩的層理條帶組成弧形半封閉影像圖案，一系列對稱的影像標(biāo)志和由地層走向線構(gòu)成的近圓形、橢圓形、馬蹄形、弧形等圖案。巖層基本呈對稱分布，以不同色調(diào)、影紋圖案對稱出現(xiàn)(圖6)。

2.3 巖漿活動

研究區(qū)內(nèi)巖漿噴發(fā)活動相對微弱，基性-超基性巖帶出露范圍較小，侵入巖廣泛分布，局部相對集中，主要分布于吉爾吉斯斯坦北部、塔吉克斯坦北部和南部。侵入巖從中元古代、早古生代、晚古生代到中生代、新生代均有出露。晚古生代侵入巖在塔吉克斯坦南部澤拉夫善—阿賴造山帶尤為發(fā)育，并作為該區(qū)鉛、鋅、金、銅、汞等多類型礦床的礦源層、巖漿熱能和含礦熱液來源，與其對應(yīng)的南天山東段則由于地殼相對較厚，軟流圈難以上涌，巖漿活動較弱[5，18，21]，缺乏形成大型-超大型礦床必要的熱動力條件。

2.4 異常信息提取

目前，遙感異常信息提取技術(shù)已有很大的發(fā)展，并建立了一套適合我國干旱-半干旱地區(qū)遙感異常提取的技術(shù)方法體系[22-24]。研究中以ASTER數(shù)據(jù)為遙感信息源，利用主分量分析PCA法、比值法和邏輯運算法等，提取硅酸鹽、高嶺石、白云母、明礬石、黃鉀鐵礬、鐵氧化物等蝕變異常信息，根據(jù)門限化技術(shù)將蝕變異常分為一級、二級、三級3個等級，進(jìn)行3×3濾波處理并賦予不同的顏色(圖7)。

3 成礦預(yù)測與戰(zhàn)略選區(qū)

圖7 遙感影像蝕變異常圖Fig.7 Map showing alteration zones interpreted from the remote sensing data

以遙感信息為主，通過遙感蝕變異常提取、遙感解譯(包括含礦層、蝕變帶、礦化帶、礦體，與成礦有關(guān)的侵入體、接觸變質(zhì)帶、構(gòu)造帶以及與成礦、控礦相關(guān)的地質(zhì)線、環(huán)形特征影像等信息)，結(jié)合相關(guān)資料的綜合分析，建立典型礦床遙感找礦模型，進(jìn)行該區(qū)成礦預(yù)測。

3.1 典型礦床遙感找礦模型

圖8 遙感影像蝕變異常圖Fig.8 Map showing alteration zones interpreted from the remote sensing data

遙感找礦模型是在當(dāng)前技術(shù)條件下，描述一類礦床形成和保存的一系列遙感找礦標(biāo)志的組合，包括遙感地質(zhì)找礦標(biāo)志、遙感蝕變信息標(biāo)志和礦床改造信息標(biāo)志等方面的研究內(nèi)容[25]。對吉爾吉斯斯坦和塔吉克斯坦不同成礦帶內(nèi)進(jìn)行礦源層、斷裂、環(huán)形構(gòu)造、礦化蝕變信息、線性體信息處理與提取等一系列研究后，綜合區(qū)內(nèi)已知礦床的遙感、地質(zhì)特征，歸納出庫姆特爾黑色巖系金礦、薩瓦亞爾頓黑色巖系金礦、塔爾迪布拉克斑巖型銅礦、塔羅夕卡巖型銅金礦等典型礦床的遙感找礦模型(表1，圖8)。

3.2 戰(zhàn)略選區(qū)預(yù)測

根據(jù)成礦地質(zhì)背景研究、遙感地質(zhì)解譯結(jié)果和ASTER蝕變信息異常組合，結(jié)合遙感找礦模型，在吉爾吉斯斯坦和塔吉克斯坦境內(nèi)優(yōu)選14處戰(zhàn)略選區(qū)。以奧克托爾科依斑巖型銅礦戰(zhàn)略選區(qū)為例，該區(qū)地處中亞成礦域斑巖型銅(鉬)礦帶南緣[26]，位于北天山構(gòu)造帶活動大陸邊緣火成巖帶的一個剝蝕很深的火山穹隆構(gòu)造的邊部。區(qū)內(nèi)出露元古宙的綠片巖和片麻巖，泥盆紀(jì)斑狀閃長巖、二長閃長巖、正長閃長巖侵入體切割古生代變質(zhì)巖。火山穹隆構(gòu)造中的前寒武紀(jì)基底是一個巨大的破碎塊體，發(fā)育有多條強烈變形的擠壓帶。塔爾迪布拉克斑巖型銅礦床產(chǎn)在侵入于中泥盆統(tǒng)中基性火山巖-碎屑巖中的石英閃長玢巖內(nèi)，巖體近EW向展布，形態(tài)呈巖株狀[27]。遙感異常以硅酸鹽4/3一、二、三級異常、明礬石三級異常為主，呈NE向沿斷裂分布于塔爾迪布拉克斑巖型銅礦北部，遙感異常所處位置亦是玢巖體北部邊界。綜合分析，該區(qū)具備斑巖型銅礦成礦的地質(zhì)基礎(chǔ)，應(yīng)是尋找斑巖型銅礦的遠(yuǎn)景區(qū)(圖9a)。

表1 塔羅夕卡巖型銅金礦遙感找礦模型Table 1 Remote sensing prospecting model of Taror skarn Cu, Au deposit

圖9 奧克托爾科依斑巖型銅礦戰(zhàn)略選區(qū)Fig.9 Strategic target of Octorkoy porphyry copperpropertya.遙感解譯圖； b.奧克托爾科依北部影像特征

3.3 解譯驗證

利用Google Earth圖像數(shù)據(jù)對重要礦種的戰(zhàn)略選區(qū)進(jìn)行解譯驗證，以彌補境外野外驗證工作的不足，并初步了解預(yù)測區(qū)內(nèi)的巖性、構(gòu)造、成(控)礦要素等。與ETM多波段合成圖像相比，Google Earth在奧克托爾科依斑巖型銅礦預(yù)測區(qū)所獲得的衛(wèi)星影像具有更高的分辨率。利用高分辨率遙感影像在奧克托爾科依斑巖型銅礦區(qū)北西方向約6 km處圈定了1處可能由石英閃長玢巖侵入引起的環(huán)形構(gòu)造，并在環(huán)形構(gòu)造邊部發(fā)現(xiàn)有探(采)礦活動(圖9b)。證明了奧克托爾科依斑巖型銅礦戰(zhàn)略選區(qū)具有較好的找礦遠(yuǎn)景，也顯示出利用遙感技術(shù)在境外開展遙感解譯和戰(zhàn)略選區(qū)的可行性。

圖10 ZY-102C星影像的部分成(控)礦要素特征Fig.10 Some mineralization and mineralization-control feature on image of ZY-102C satellitea.中酸性侵入巖(PMS)；b.破碎蝕變帶(HR)；c.環(huán)形構(gòu)造(PMS)

隨著我國衛(wèi)星技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，遙感圖像空間分辨率的不斷提高，使地物精細(xì)的空間特征(包括地物的大小、形狀、陰影、空間分布、紋理結(jié)構(gòu)、與其他地物的空間關(guān)系等)在遙感圖像中一覽無遺。利用國產(chǎn)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)能對地層、巖體(巖脈)、構(gòu)造等地質(zhì)要素的幾何形態(tài)、紋理特征以及各要素之間的空間關(guān)系等進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)原先在中等空間分辨率遙感數(shù)據(jù)中不能或不明顯顯現(xiàn)的地質(zhì)現(xiàn)象和找礦信息；也可利用不同巖層反射光譜差異所形成的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、紋理、色調(diào)等影像差異判定出露地面的巖石的物理特性和產(chǎn)出特點，劃分不同巖石類型或巖性組合，如研究區(qū)內(nèi)利用ZY-102C星在識別巖性、斷裂、節(jié)理、環(huán)形構(gòu)造、破碎蝕變帶、巖脈等成(控)礦要素方面均有較好的應(yīng)用效果(圖10)，為境外地質(zhì)規(guī)律分析和礦產(chǎn)勘查提供重要的技術(shù)手段。

4 結(jié)論

本次工作應(yīng)用遙感技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)礦產(chǎn)解譯，從宏觀上了解區(qū)域構(gòu)造信息，并通過相應(yīng)的技術(shù)方法提取了與成(控)礦作用相關(guān)的地層、構(gòu)造、巖漿巖和礦化蝕變信息，建立了遙感找礦模型，圈定戰(zhàn)略選區(qū)，對境外開展地質(zhì)礦產(chǎn)勘查具有較好的應(yīng)用前景。隨著我國衛(wèi)星資源一號02C(ZY-1 02C)、資源三號(ZY-3)、高分一號衛(wèi)星(GF-1)的不斷應(yīng)用和發(fā)展，在數(shù)據(jù)多源化的同時，空間分辨率也得以快速提高，不僅極大地提高了遙感的觀測尺度、對地物的分辨本領(lǐng)和識別的精細(xì)程度，而且使遙感地質(zhì)也由宏觀調(diào)查向著微觀探測的方向發(fā)展，對解決境外地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作中基礎(chǔ)地質(zhì)缺少、地理數(shù)據(jù)獲取和野外定位難等方面具有較強的針對性，為我國礦產(chǎn)資源“走出去”戰(zhàn)略提供了有力支撐，在境外礦產(chǎn)資源勘查中將會有更為廣闊的發(fā)展空間。

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Remote sensing-based prospecting prediction for Kyrgyzstan and Tadzhikistan in Mid-Asia

LIU Liping, MA Shibin

(1.NorthernQinghai-TibetPlateauinQinghaiProvinceGeologicalProcessesandMineralResourcesKeyLaboratory,Xining, 810012，China；2.InstituteofGeologicalSurveyofQinghaiProvince,Xining810012，China)

Based on the previous result we make remote sensing (ETM、ASTER) data interpretation of geology and mineral resources of Kyrgyzstan and Tadzhihistan and surroundings of China at scale 1︰1 million. Geotectonic frame of the area is interpreted and information related to ore (mineralization)-control and the mineralization, such as stratum, structure, magmatic rock and alteration zone extracted. Remote sensing prospecting model of typical ore deposit is built on basis of ore-control stratum and rock body, alteration information and linear and ring structures. Integrated with geological and metallogenic background the model is applied to ore prediction and selection of strategic targets.

Kyrgyzstan; Tadzhikistan; remote sensing interpretation; alteration information extraction; remote sensing prospecting model; strategic target selection

2015-04-03； 改回日期： 2016-04-07； 責(zé)任編輯： 岳振歡

中國地質(zhì)調(diào)查局“全球地質(zhì)礦產(chǎn)與資源環(huán)境衛(wèi)星遙感‘一張圖’工程”項目(編號：科[2011]D2-02)資助。

劉麗萍(1967—)，女，高級工程師，1989年畢業(yè)于成都地質(zhì)學(xué)院地質(zhì)系，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)遙感技術(shù)應(yīng)用研究。通信地址：青海省西寧市南川西路107號，青海省地質(zhì)調(diào)查院遙感中心；郵政編碼：810012；E-mail：1120353299@qq.com

10.6053/j.issn.1001-1412. 2016. 03. 013

P627；P612

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