方成豪

（甘肅省地礦局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 酒泉 735000）

根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)的預(yù)測，未來十年是我國利用能源改革我國的供給側(cè)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵階段，有助于推動我國社會經(jīng)濟(jì)的健康、持續(xù)發(fā)展。石墨作為石墨烯的重要原料，具有多種優(yōu)質(zhì)特性。石墨在常溫下具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用在新能源、冶金等多個領(lǐng)域。目前，我國的石墨資源儲量并不十分富足，因此，需要不斷尋找并開采新的石墨礦。自從敖包山晶質(zhì)石墨礦被發(fā)現(xiàn)之后，該晶質(zhì)石墨礦礦帶被認(rèn)為具有良好的找礦前景。為此，針對敖包山地區(qū)的礦床特征及勘察方法開展研究，以期能為該礦區(qū)的開發(fā)提供一定的參考。

1 甘肅敖包山地區(qū)礦床的成礦特征

敖包山礦區(qū)地處甘肅北部，屬于祁連造山帶和敦煌地塊的交接部位，區(qū)內(nèi)斷裂、褶皺較為發(fā)育，總體構(gòu)造線方向為近EW—NWW向展布，侵入巖呈帶狀沿斷裂侵位，其地層以阿爾金斷裂為界線，北部屬于塔里木地層區(qū)塔南地層分區(qū)，南部屬于祁連—北秦嶺地層分區(qū)北祁連地層小區(qū)，其中太古宇—古元古界敦煌巖群屬于塔南地層分區(qū)，普查區(qū)周圍的地層主要為長城系、石炭系、新近系和白堊系[1]。敖包山礦區(qū)的某處實地情況如圖1所示。

圖1 甘肅敖包山礦區(qū)實地情況

敖包山礦區(qū)的礦體共有21條，礦體長約100～130米，該礦區(qū)的規(guī)模已達(dá)到大型規(guī)模。該礦體呈似層狀、條帶狀，圍巖為二云母石英片巖，固定碳的平均含量為6.37%，礦體的深部由南傾轉(zhuǎn)為北傾。該礦體的礦石礦物的主要成分為石墨，其結(jié)構(gòu)為片狀構(gòu)造和塊狀構(gòu)造，礦石的主要化學(xué)成分為固定碳，二氧化硅、氧化鈣、氧化鎂等的含量較高。圍巖蝕變較強烈，但分帶不明顯。

2 甘肅敖包山地區(qū)礦床勘查方法設(shè)計

2.1 獲取遙感數(shù)據(jù)

利用無人機(jī)獲取甘肅敖包山地區(qū)礦床的地質(zhì)圖像。無人機(jī)載有數(shù)碼相機(jī)，根據(jù)勘察要求對敖包山地區(qū)規(guī)劃航行路線，將規(guī)劃好的航行路線載入無人機(jī)的遙感控制部分[2]。在敖包山地區(qū)先對無人機(jī)進(jìn)行試驗飛行，在測試通過后，按照規(guī)劃好的航線對該地區(qū)全程拍攝，獲取到甘肅敖包山地區(qū)礦床的遙感影像數(shù)據(jù)。其中，無人機(jī)的遙感平臺分為兩個部分，分別為地面和空中?？罩胁糠种饕獙⑻崆耙?guī)劃好的航線信息上傳至無人機(jī)的控制器中，在無人機(jī)的航行過程中，監(jiān)視其航行狀態(tài)。地面部分主要對無人機(jī)的航線進(jìn)行設(shè)計和規(guī)劃，實時接收無人機(jī)在工作過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)。無人機(jī)將獲取到的數(shù)據(jù)傳輸至地面部分，地面的工作人員通過對數(shù)據(jù)的分析，查看無人機(jī)的航行路線，并根據(jù)實際情況，對無人機(jī)的航行路線作修改。

2.2 遙感影像預(yù)處理

在得到遙感影像后，其影像不能直接用來作地質(zhì)解譯和蝕變信息提取，需要對影像作預(yù)處理。遙感預(yù)處理的主要過程為幾何校正、圖像鑲嵌、分辨率融合和遙感影像增強等步驟。具體過程如下：在敖包山礦區(qū)遙感影像成像的過程中，受到無人機(jī)的運動狀態(tài)、地形等因素的影響，導(dǎo)致遙感影像存在一定的幾何畸變，需要對其作校正。在遙感圖像和敖包山礦區(qū)地形圖中選擇易于識別、分布均勻的多個特征點作為控制點，利用地面控制點的測量參數(shù)，將原始的礦區(qū)地形圖像映射到校正空間，對其作精確修正，生成圖像。根據(jù)相鄰遙感圖像的色彩，將其作合適的匹配，將遙感圖像進(jìn)行鑲嵌，通過鑲嵌，將其拼接為一幅遙感影像圖。在鑲嵌后，遙感圖像的目視效果并不理想，要使其達(dá)到解譯精度，對其作分辨率融合。之后，將經(jīng)過分辨率融合的遙感圖像，通過線性拉伸手段，使遙感影像的色彩反差增強，使其具有更好的影像細(xì)節(jié)表現(xiàn)力，線性拉伸如公式（1）所示：

2.3 遙感野外地質(zhì)調(diào)查驗證

利用遙感野外地質(zhì)調(diào)查（野外驗證）對遙感蝕變異常信息開展查證工作，獲取實際的敖包山礦區(qū)的地質(zhì)觀測資料，了解敖包山礦區(qū)的成礦條件、成礦特征等，并進(jìn)一步確定遙感解譯標(biāo)志。在野外地質(zhì)調(diào)查過程中，首先，將異常中心坐標(biāo)和勘察路線導(dǎo)入GPS，利用GPS導(dǎo)航，然后，根據(jù)敖包山地區(qū)的實際地質(zhì)情況有選擇性的取樣。在巖性展布的垂直方向和巖體接觸帶的方向，布置多個地質(zhì)剖面觀測路線，設(shè)置多個觀測點。

2.4 遙感地質(zhì)解譯

在實地調(diào)查驗證通過后，基于敖包山遙感圖像的波段、色彩等圖像信息，針對甘肅敖包山地區(qū)礦床的地質(zhì)特點，根據(jù)勘查區(qū)的區(qū)域地質(zhì)圖和成果，結(jié)合敖包山礦區(qū)的遙感影像的特點與野外實地調(diào)查結(jié)果，確立若干個地層解譯單元和若干個巖體解譯單元。通過遙感解譯，查明勘查區(qū)的礦床點的分布特征及其巖體、地層等特征，構(gòu)建勘查區(qū)的地形構(gòu)造格局，并將其作為研究甘肅敖包山地區(qū)礦床與巖體、構(gòu)造的空間位置關(guān)系特征的基礎(chǔ)。通過目視和計算機(jī)識別，針對遙感圖像中的形狀、大小、紋理等，識別出線性構(gòu)造，通過提取并分析線性構(gòu)造的空間展布及規(guī)律，構(gòu)造敖包山礦區(qū)的主干構(gòu)造格局。通過遙感圖像中的色調(diào)和地形地貌特征，識別出敖包山礦區(qū)的環(huán)形構(gòu)造。

2.5 提取礦化蝕變信息

在遙感解譯后，提取礦化蝕變信息。在找礦工作中，圍巖蝕變是最明顯且有效的標(biāo)志。通過遙感技術(shù)中的ETM+，提取與原巖的波譜信息有明顯差異的蝕變信息。具體流程如圖1所示。

圖1 蝕變信息提取流程

如圖1所示，認(rèn)真檢查ETM+數(shù)據(jù)的具體信息，獲取遙感圖像的像素數(shù)、時間、位置高度等信息，然后建立對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，增加多個通道，將邊框、植被等干擾信息去除。蝕變干擾信息去除的具體內(nèi)容如下：在剔除白泥地和雪干擾信息時，先對兩者的波譜特征作分析，由于二者的反射率較大，反差較為明顯，將其通過分割處理后，利用濾波得到二者的干擾信息去除圖；在去除陰影干擾信息時，通過對遙感圖像作比值分析，將陰影去除；在去除水體干擾信息時，水體與礦區(qū)的其他地質(zhì)信息的色調(diào)差異較大，同樣利用比值分析對水體作處理，得到水體干擾信息的去除圖像，再對水體和陰影干擾信息進(jìn)行掩膜處理。在去除干擾信息之后，對主成分開展分析工作，選擇不同波段提取蝕變信息，確定存在異常的通道，再通過查看存在主成分通道內(nèi)的數(shù)據(jù)直方圖，對異常進(jìn)行分級，將其分別存放于不同的通道內(nèi)，最后，對不同級別的異常進(jìn)行濾波，將其中的孤立點去除，得到礦化蝕變分布圖，將其提取，得到最終的蝕變信息提取成果。

2.6 地學(xué)信息分析

以敖包山礦區(qū)的遙感數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用GIS軟件，分析礦區(qū)的巖性地層等地學(xué)信息，將其以點、線和面的形式體現(xiàn)，通過對各種地質(zhì)要素的判別，將地質(zhì)數(shù)據(jù)、地球物理數(shù)據(jù)和化學(xué)數(shù)據(jù)等結(jié)合，形成地學(xué)圖件，為找礦靶區(qū)提供依據(jù)，利用GIS技術(shù)對敖包山礦區(qū)的遙感成礦信息作預(yù)測和分析。首先，將敖包山礦區(qū)的各種異常信息與巖性信息疊加，對敖包山礦區(qū)的巖性構(gòu)造和礦化蝕變信息作分析；然后，對敖包山礦區(qū)存在的異常的規(guī)模、濃度分帶和變化趨勢等化探異常信息作分析，分析可能的礦床類型和礦種。

2.7 遙感綜合找礦預(yù)測

在蝕變遙感異常信息、地學(xué)信息、物探和化探信息綜合分析的基礎(chǔ)上，依據(jù)成礦理論，對敖包山礦區(qū)內(nèi)的找礦方向作預(yù)測，圈定最為有利的找礦靶區(qū)[3]。其中，在分析時，要將遙感蝕變信息的空間分布與遙感線環(huán)構(gòu)造等信息相關(guān)聯(lián)，將蝕變遙感異常信息與礦化蝕變信息相關(guān)聯(lián)，將敖包山地區(qū)的類似成礦條件的礦床作為參考，在分析地學(xué)信息時，要優(yōu)先考慮具有成礦地質(zhì)條件和存在遙感蝕變異常的區(qū)域。

3 結(jié)語

甘肅敖包山地區(qū)石墨礦床是甘肅省的大型晶質(zhì)石墨礦床，該礦床的發(fā)現(xiàn)為甘肅省日后尋找更多晶質(zhì)石墨礦床打下了良好基礎(chǔ)。對該地區(qū)石墨礦床的成礦特征及其勘察方法作了研究。隨著科技的不斷發(fā)展，石墨的應(yīng)用范圍越來越大。對石墨礦產(chǎn)的開采具有一定的經(jīng)濟(jì)意義。希望該研究能夠為礦區(qū)勘查方面的研究提供一定的參考意義。