周榮輝，陽(yáng)正勇，周文博，鄧福理

（核工業(yè)二四三大隊(duì)，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

0 引言

隨著航天與信息技術(shù)的飛速發(fā)展，以及遙感影像的空間和光譜分辨率的不斷提高，遙感技術(shù)在地質(zhì)、礦產(chǎn)、環(huán)境等調(diào)查領(lǐng)域的應(yīng)用越來越受到重視（關(guān)震等，2014；張廷斌等，2014；張?jiān)品澹?014），也逐漸成為一種快速經(jīng)濟(jì)的找礦手段（鄧會(huì)娟等，2014；董麗娜等，2015）。遙感技術(shù)能在高覆蓋地區(qū)有效的提取火山構(gòu)造、斷裂構(gòu)造形跡，對(duì)查明火山構(gòu)造、斷裂構(gòu)造的性質(zhì)、規(guī)模、特征具重要意義；也能從宏觀層面反映出區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造與礦床分布規(guī)律之間的關(guān)系，是一種行之有效的工作手段。本文信息源采用ETM+遙感數(shù)據(jù)，在進(jìn)行圖像幾何校正及圖像增強(qiáng)等預(yù)處理后，合成本區(qū)遙感影像，針對(duì)性的開展1∶10萬遙感構(gòu)造解譯和蝕變異常信息提取，結(jié)合已有地質(zhì)資料綜合分析，總結(jié)成礦潛力，預(yù)測(cè)成礦遠(yuǎn)景。

1 研究區(qū)概況

1.1 基本地質(zhì)概況

大青山盆地大地構(gòu)造處于華北板塊和西伯利亞板塊之間的中蒙古-額爾古納微地塊上，屬古生代造山褶皺帶陸緣巖漿弧構(gòu)造環(huán)境（黃凈白等，2011），與俄羅斯斯特列措夫鈾礦田、蒙古多爾諾特鈾礦田處于同一大地構(gòu)造單元，具有較大的成礦潛力（方錫珩等，2012；周榮輝等，2019）。該地塊經(jīng)歷了多期次的花崗質(zhì)巖漿侵位，為鈾及多金屬成礦奠定了良好的基礎(chǔ)（陽(yáng)正勇等，2016）。

大青山盆地內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，主要有NE、NW、SN向三組斷裂。其中NE向呼倫湖西緣（F3）、滿洲里-巴揚(yáng)山斷裂（F4）及NW向哈尼溝斷裂（F5）、巴嘎超腦特烏拉-東廟斷裂（F6）相互交匯、切割形成多個(gè)構(gòu)造結(jié)，直接控制了大青山火山盆地的空間展布（圖1）。

圖1 （a）研究區(qū)大地構(gòu)造位置圖；（b）大青山盆地區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)簡(jiǎn)圖

區(qū)內(nèi)出露地層巖性主要為元古界額爾古納河組變質(zhì)巖，中侏羅世玄武巖，上侏羅世流紋巖、粗面巖及流紋質(zhì)碎屑巖，下白堊世流紋巖、流紋質(zhì)碎屑巖等。盆地中部大青山西側(cè)出露半環(huán)狀的燕山期二長(zhǎng)花崗巖體。

區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)鈾礦化（異常）點(diǎn)7個(gè)，多金屬礦（化）點(diǎn)3個(gè)，鄰區(qū)已發(fā)現(xiàn)多個(gè)大型鈾-多金屬礦床，典型的為俄羅斯斯特列措夫鈾礦床、甲烏拉-查干布拉根銀鉛鋅礦床、烏奴格吐山銅鉬礦床。

1.2 研究區(qū)以往研究簡(jiǎn)史

上世紀(jì)八十年代末，1∶20萬區(qū)調(diào)已覆蓋全區(qū)，但受限區(qū)內(nèi)巖石出露差，斷裂構(gòu)造難以觀測(cè)，尚未建立完善的構(gòu)造體系。新世紀(jì)以來，研究區(qū)內(nèi)也僅在北部汗烏拉火山機(jī)構(gòu)附近開展過相關(guān)礦產(chǎn)地質(zhì)工作。綜上所述，前人在此地區(qū)開展相關(guān)找礦工作較少，工作程度較低，對(duì)該盆地認(rèn)識(shí)不足，僅認(rèn)為北部汗烏拉火山機(jī)構(gòu)附近具有一定的成礦遠(yuǎn)景（陽(yáng)正勇，2020）①。

2 數(shù)據(jù)源及數(shù)據(jù)處理

2.1 遙感數(shù)據(jù)源

本次研究遙感構(gòu)造解譯的數(shù)據(jù)源為L(zhǎng)andsat8 ETM 多光譜遙感數(shù)據(jù)，景號(hào)為L(zhǎng)C81250262014165LGN01，選用影像拍攝時(shí)間為2014年6月14日，從影像中可見研究區(qū)范圍內(nèi)無云、霧遮掩，無冰雪、植被覆蓋，無人工干擾，基本滿足1∶10萬遙感解譯及蝕變提取的需求。

2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

為提高圖像精度，對(duì)獲得的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，主要包括：幾何校正、波段選取、影像裁剪等。幾何校正采用控制點(diǎn)-多項(xiàng)式擬合方法對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了幾何糾正和配準(zhǔn)，以大青山盆地1∶5萬地形圖及google earth影像為基準(zhǔn)，選取了多個(gè)相對(duì)應(yīng)地面的控制點(diǎn)進(jìn)行校正（陳功等，2006）。

為宏觀反映構(gòu)造地貌特征，制作了覆蓋全區(qū)的影像，根據(jù)Landsat8 ETM數(shù)據(jù)波段的特征（張玉君，2013）及前人應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)結(jié)合地質(zhì)解譯目的，經(jīng)最佳組合波段分析后選取B7、B4、B1波段三個(gè)波段分別賦予RGB三原色進(jìn)行假彩合成，生成彩色影像（圖2），此圖能反映中等尺度的地質(zhì)、地貌宏觀特征，處理后圖像層次豐富、色調(diào)均勻、影紋清晰、反差適中，滿足1∶10萬遙感解譯精度需求。

圖2 大青山盆地741波段RGB假彩影像

為提高解譯精度，在解譯過程中同時(shí)選取其他波段合成影像參考聯(lián)合解譯：其中解譯線性構(gòu)造選取B7、B4、B3波段合成影像聯(lián)合解譯，解譯環(huán)狀構(gòu)造選取B6、B3、B2波段合成影像聯(lián)合解譯。

圖像增強(qiáng)是為了重點(diǎn)突出不同地物之間波譜特征差異，以及地質(zhì)體宏觀形態(tài)、空間展布、紋理結(jié)構(gòu)等特征（湯國(guó)安等，2004），本文采用直方均衡化進(jìn)行圖像效果增強(qiáng)。最后根據(jù)研究需求，裁剪出研究區(qū)影像。

3 遙感解譯與蝕變異常信息提取

3.1 構(gòu)造解譯

采用目視法對(duì)區(qū)內(nèi)線性和環(huán)形構(gòu)造進(jìn)行解譯。解譯發(fā)現(xiàn)研究區(qū)內(nèi)線性和環(huán)形構(gòu)造進(jìn)行十分發(fā)育。

3.1.1 線性構(gòu)造解譯

區(qū)內(nèi)線性構(gòu)造在遙感影像上主要表現(xiàn)為清晰的線型色調(diào)界線，色調(diào)異常；沿線性分布的陡崖坎、負(fù)地形；山體、山脊線被錯(cuò)移或突然中斷；河流水系直線性、格狀展布，出現(xiàn)串珠狀水系；直角拐彎或同步拐點(diǎn)。線性構(gòu)造主要為NE、NW、近SN向3 組（圖3）。NE 向線性構(gòu)造為區(qū)內(nèi)主要控巖、控盆斷裂，走向延伸較大；NW向線性構(gòu)造最為發(fā)育，呈近似等間距平行分布，多截切NE向斷裂；近SN 向斷裂規(guī)模最小，常截切NE、NW向斷裂。通過開展野外查證工作，將多條解譯斷裂修正為實(shí)測(cè)、推測(cè)斷裂。

圖3 大青山盆地線性構(gòu)造遙感解譯圖

依據(jù)遙感構(gòu)造解譯及野外查證成果，將研究區(qū)斷裂按規(guī)模大小劃分為三級(jí)，構(gòu)成了該區(qū)構(gòu)造格架，具體如下：①一級(jí)構(gòu)造格架由NE向和NW向區(qū)域大斷裂（F3、F4、F5、F6）組成，直接控制了大青山火山盆地的空間展布；②二級(jí)構(gòu)造格架以NE向和NW向?yàn)橹?，均為區(qū)域NE向和NW向一級(jí)斷裂派生斷裂；③三級(jí)斷裂主要由二級(jí)斷裂派生出多組不同性質(zhì)的細(xì)小斷裂及后期火山活動(dòng)形成的環(huán)狀、放射狀斷裂。其中一級(jí)構(gòu)造為區(qū)域控巖、控盆構(gòu)造，二級(jí)構(gòu)造格多控礦構(gòu)造，而三級(jí)斷裂是主要的容礦構(gòu)造。

3.1.2 環(huán)形構(gòu)造解譯

研究區(qū)內(nèi)的環(huán)形構(gòu)造在遙感圖像上主要表現(xiàn)為環(huán)狀山脊、環(huán)狀水系及環(huán)狀的色調(diào)紋理差異。從空間分布看，多分布在斷裂構(gòu)造附近。最大的環(huán)狀構(gòu)造直徑可達(dá)10 km，小者直徑約1 km，一般以1～2.5 km為主。主要集中于大青山火山機(jī)構(gòu)、汗烏拉火山機(jī)構(gòu)及五個(gè)門火山機(jī)構(gòu)附近，與火山、巖漿活動(dòng)關(guān)系密切。研究區(qū)內(nèi)與火山關(guān)系密切的環(huán)狀構(gòu)造，其內(nèi)部常伴有放射狀斷裂，例如大青山環(huán)狀火山機(jī)構(gòu)（圖4）。

圖4 大青山盆地環(huán)狀構(gòu)造遙感解譯圖

3.2 蝕變提取

3.2.1 區(qū)域成礦蝕變特征

通過對(duì)巖石樣品的系統(tǒng)采取及顯微鏡下巖相學(xué)研究（許文良等，2010），發(fā)現(xiàn)本區(qū)及鄰區(qū)鈾礦化主要與晚期硅化、高嶺石化蝕變作用有關(guān)（陽(yáng)正勇等，2016）。多金屬礦床圍巖蝕變主要為硅化、碳酸鹽化和青磐巖化（曹艷華和劉翼飛，2020），且其地表多見有褐鐵礦化、赤鐵礦化。

3.2.2 蝕變提取意義

因此，應(yīng)用ETM遙感數(shù)據(jù)提取羥基蝕變能有效反映高嶺土化、水云母化、綠泥石化發(fā)育特征；而鐵染蝕變有效的翻譯赤鐵礦化、褐鐵礦化發(fā)育特征（盧輝雄等，2019），為本區(qū)鈾及多金屬找礦預(yù)測(cè)提供有利信息。

3.2.3 工作方法

本次工作采用主成分分析法提取蝕變，是以最小均方差為準(zhǔn)則，將多個(gè)變量通過線性變換以選出較少個(gè)數(shù)重要變量的一種多元統(tǒng)計(jì)分析方法。它能有效地去除數(shù)據(jù)的噪音及冗余，將原來復(fù)雜的數(shù)據(jù)降維處理（劉穎璠，2012）。

對(duì)大青山盆地?cái)?shù)據(jù)作處理后分別針對(duì)羥基異常提取和鐵基異常提取。利用美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）標(biāo)準(zhǔn)礦物波譜數(shù)據(jù)，結(jié)合ETM波段范圍，根據(jù)其反射率波譜特征確定分別采用1、4、5、7波段和1、3、4、5波段進(jìn)行主成分分析，以±4σ（標(biāo)準(zhǔn)離差）作為特征向量輸出的動(dòng)態(tài)范圍，獲得蝕變異常特征主分量。進(jìn)行蝕變礦物波譜特征對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)：羥基類礦物波譜特征表現(xiàn)為5波段高反射，7波段強(qiáng)吸收；鐵染類礦物波譜特征表現(xiàn)為3波段高反射，1波段強(qiáng)吸收。

因此，羥基異常特征向量應(yīng)具有的特點(diǎn)是：5波段與7波段的貢獻(xiàn)系數(shù)符號(hào)相反，且5波段的絕對(duì)值較大。鐵染異常特征向量應(yīng)具有的特點(diǎn)是：3波段與1波段的符號(hào)相反，且3波段的絕對(duì)值較大（劉穎璠，2012）。依據(jù)上述判斷，羥基異常應(yīng)包含在TM1、4、5、7波段的PC3上（表1），鐵染異常應(yīng)包含在TM1、3、4、5波段的PC2上（表2）。

表1 TM1、4、5、7波段主成分變換輸出特征矩陣

表2 TM1、3、4、5波段主成分變換輸出特征矩陣

依據(jù)理論（張玉君和楊建民，1998）對(duì)PC3/PC4采用均值+n倍標(biāo)準(zhǔn)差作為異常切割閾值，在ArcGIS平臺(tái)上進(jìn)行密度分割，分別圈出羥基、鐵染異常區(qū)。運(yùn)用MapGIS圖像分析功能將所獲得的異常信息進(jìn)行投影變換，生成本區(qū)范圍的羥基與鐵染蝕變異常圖。

3.2.4 蝕變異常分布特征

區(qū)內(nèi)遙感蝕變異常分布相對(duì)集中，主要呈片狀、串珠狀分布于線性構(gòu)造及構(gòu)造交匯部位附近。羥基異常和鐵染異常套合整體較差，局部較好，異?？傮w分布與已知蝕變帶吻合較好（圖5）。

圖5 大青山盆地遙感解譯綜合成果圖

4 鈾-多金屬礦找礦前景分析

以遙感解譯結(jié)果和蝕變異常信息為主要預(yù)測(cè)依據(jù)，結(jié)合區(qū)內(nèi)已有地質(zhì)、物化探等資料，綜合分析大青山盆地成礦前景，圈定3片成礦遠(yuǎn)景區(qū)（圖6）。

圖6 大青山盆地成礦遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)圖

4.1 汗烏拉成礦遠(yuǎn)景區(qū)

位于研究區(qū)北部汗烏拉地段，面積78 km2，處于哈尼溝多金屬成礦帶東南側(cè)，區(qū)內(nèi)火山構(gòu)造、斷裂構(gòu)造發(fā)育，斷裂構(gòu)造以NW向、近SN向及其派生的次級(jí)斷裂為主，火山構(gòu)造主要為汗烏拉火山機(jī)構(gòu)；區(qū)內(nèi)發(fā)育有多期次的巖漿侵位活動(dòng)，地表見有正長(zhǎng)斑巖、石英正長(zhǎng)斑巖、流紋斑巖等。遙感解譯發(fā)現(xiàn)若干環(huán)形構(gòu)造影像，該區(qū)段內(nèi)見有多處遙感異常，以鐵染異常為主，羥基異常分布較為稀疏，強(qiáng)度較弱；單處異常多呈NE向，少量為NW向，與斷裂構(gòu)造關(guān)系密切。前人在該區(qū)段發(fā)現(xiàn)有多處Ag、Pb、Zn、Ag、Mn元素異常暈及放射性高場(chǎng)異常場(chǎng)。遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)已有大壩銀金銅礦，其西北部外圍發(fā)育有較為明顯的環(huán)形構(gòu)造，且見有明顯鐵染異常，結(jié)合地質(zhì)、物化探信息，建議在該區(qū)西北部環(huán)狀構(gòu)造與NW向構(gòu)造復(fù)合交切部位進(jìn)一步開展深部找礦工作。

4.2 大青山敖包成礦遠(yuǎn)景區(qū)

位于研究區(qū)中西部大青山敖包地段，面積63 km2。處于NE向滿洲里-巴揚(yáng)山基底隆起帶邊緣，北部額爾古納河組變質(zhì)巖系零星出露，地層主體為晚侏羅世中酸性熔巖。斷裂、火山構(gòu)造發(fā)育，主要為環(huán)狀斷裂和放射狀斷裂；多期次巖漿侵位和脈巖活動(dòng)明顯，地表已見有流紋斑巖脈、石英脈，經(jīng)鉆探發(fā)現(xiàn)其深部正長(zhǎng)斑巖、花崗閃長(zhǎng)巖、基性脈巖發(fā)育。區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)多處化探異常暈及放射性高異常場(chǎng)。遙感解譯發(fā)現(xiàn)若干環(huán)形構(gòu)造和疑似火山隆起的影像，環(huán)形構(gòu)造周邊常見有放射狀斷裂構(gòu)造。該區(qū)段內(nèi)見有多處遙感異常，以鐵染異常為主，羥基異常分布較為稀疏，強(qiáng)度較弱；異常整體呈北西向展布與NW向斷裂構(gòu)造關(guān)系密切，與已知構(gòu)造蝕變帶吻合較好。同時(shí)，于遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)西北側(cè)經(jīng)鉆孔揭露已發(fā)現(xiàn)有銅多金屬礦化。推測(cè)深部存在斑巖型銅多金屬礦化（體）。

該區(qū)段遙感影像及蝕變異常的空間分布特征與鄰區(qū)哈拉勝多金屬礦床形態(tài)極為相似，其中北緣為中低溫?zé)嵋盒投嘟饘俚V床的有利成礦部位，南部為斑巖型銅礦有利成礦部位，具有良好的找礦前景。

4.3 五個(gè)門成礦遠(yuǎn)景區(qū)

位于研究區(qū)東南部五個(gè)門地段，面積46 km2。處于呼倫湖西緣斷裂西北側(cè)，其次級(jí)斷裂及火山構(gòu)造發(fā)育，區(qū)內(nèi)NE、NW向斷裂構(gòu)造復(fù)合交切明顯，且發(fā)育有與之配套的近SN向斷裂。區(qū)內(nèi)沿NW向斷裂發(fā)育有多期次、多種類的熱液蝕變作用，有硅化、高嶺土化、綠泥石化、碳酸鹽化等，局部還見有石英脈等巖脈出露。區(qū)內(nèi)地表已發(fā)現(xiàn)多處與NW向構(gòu)造及SN向斷裂構(gòu)造關(guān)系密切的放射性高場(chǎng)異常場(chǎng)、局部發(fā)現(xiàn)有多金屬異常暈。遙感解譯有多個(gè)環(huán)狀構(gòu)造，并與NW向斷裂關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)。該區(qū)見有多處遙感異常，異常與已知構(gòu)造蝕變帶較為吻合，以羥基為主，蝕變較強(qiáng)，局部見有鐵染異常，主要發(fā)育于羥基異常邊部，強(qiáng)度較弱。區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)見有多處鈾異常（礦化）點(diǎn)，因此，認(rèn)為該區(qū)是尋找深部熱液有關(guān)的鈾礦床的有利部位。

5 結(jié)論

（1）本文利用多源遙感數(shù)據(jù)，有效地提取出線性構(gòu)造、環(huán)形構(gòu)造和火山機(jī)構(gòu)，初步建立了大青山的構(gòu)造格架，有效地解決了大青山盆地高覆蓋地區(qū)斷裂、火山構(gòu)造難以觀察的問題，為該地區(qū)的鈾-多金屬找礦工作的開展提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和參考依據(jù)。

（2）通過遙感異常信息提取，結(jié)合已有地質(zhì)礦產(chǎn)資料，綜合分析認(rèn)為鐵染異常主要展布于NW向斷裂構(gòu)造帶兩側(cè)，及火山機(jī)構(gòu)放射性狀構(gòu)造帶附近，受NW向斷裂構(gòu)造及火山構(gòu)造控制特征明顯，與多金屬成礦關(guān)系密切；而羥基異常主要呈片狀、帶狀展布，受NW與NE向構(gòu)造結(jié)控制特征明顯，與區(qū)內(nèi)鈾異常（礦化）點(diǎn)（帶）的分布特征較為吻合，表現(xiàn)出與鈾礦成礦關(guān)系密切的特征。

（3）通過綜合分析，在研究區(qū)內(nèi)圈定成礦遠(yuǎn)景區(qū)3處。為該地區(qū)的鈾及多金屬找礦工作提供了重要依據(jù)及找礦方向。

注 釋

①陽(yáng)正勇,周榮輝,陳凱.2020.內(nèi)蒙古新巴爾虎右旗－滿洲里地區(qū)鈾-多金屬礦資源調(diào)查評(píng)價(jià)項(xiàng)目成果報(bào)告[R].核工業(yè)二四三大隊(duì),180-184.