湖北隨州—大悟地區遙感預測成礦研究

黃祥芝

(湖北省地質調查院，湖北武漢 430034)

0 引言

在礦產資源潛力評價工作中，遙感技術正在作為一項重要的找礦內容參與到礦產資源潛力評價預測中，充分應用遙感影像，為成礦規律研究、典型礦床、不同類型的單礦種成礦預測區提供相應的影像圖、遙感異常圖、遙感礦產地質特征與遙感近礦找礦信息解譯圖，分析和提取找礦信息，為成礦預測和圈定成礦遠景區提供借鑒。經在鄂北棗陽—隨州—大悟一線進行的該項工作，為金、銅、鉛鋅等多金屬成礦遠景區預測提供參考資料。

1 區域成礦地質背景

研究區地處鄂豫兩省的交接部位，桐柏山南麓，行政區屬湖北棗陽市、隨州市、廣水市、大悟縣之部分(圖1)。大地構造屬秦祁昆造山系之東延大別高壓—超高壓變質巖系折返帶西段［1］。新(城)—黃(陂)斷裂西起新城，東至黃陂，呈北西向橫貫研究區，是區內桐柏構造區與隨州構造區兩個構造單元的分界線，為發育于桐柏—大別造山帶南緣的一條巨大的以脆性為主的斷裂帶，斷裂由寬窄不一的碎裂巖帶、糜棱巖帶組成。斷裂以北，出露太古代中深成變質表殼巖、古元古代變質中深成侵入巖體——鉀長、二長花崗質片麻巖;花崗閃長質、英云閃長質片麻巖，中元古代紅安巖群中淺變質巖系、中生代中酸性侵入巖，主要巖體有草店巖體、漿溪店巖體;斷裂以南為中元古界武當山群中淺變質巖系、南華系耀嶺河組、震旦系陡山沱組等地層構成，侵入巖有中元古界變質基性侵入巖、中生代七尖峰斑狀二長花崗巖體，沿斷裂帶分布小型的白堊紀山間盆地堆積。該斷裂帶也是區域上一條重要的金、銀、鉛鋅、螢石、稀土等多金屬成礦帶，其中銀、金與花崗質糜棱巖帶及碎裂巖帶緊密共生，伴生發育黃鐵礦化、硅化、綠簾石化和絹云母化等蝕變，反映銀、金成礦作用與中、淺層次構造活動密切相關。本區成礦區帶屬武當山—大別山元古宙—燕山期金銀鉛鋅(鈦)三級成礦帶??湖北省礦產資源總體規劃 (2008—2015)，湖北省國土資源廳、湖北省地質調查院，2008。，跨隨州七尖峰地區金銀多金屬成礦區、隨州大狼山地區金銅成礦區、廣水泉口—大悟銀金銅大理巖成礦區等三個四級成礦帶，主要礦種有金、銀、銅、稀土等。

2 遙感預測工作方法

利用遙感礦產預測五要素“線、帶、環、色、塊”及遙感近礦找礦信息(與含礦層有關的巖層、蝕變、斷裂構造破碎帶等有關的色調異常等影像標志)［2］，在遙感影像圖上，尋找與礦帶和礦化蝕變的有關信息，發現并圈定成礦有利區段，為找礦勘探提供線索。

“線”要素是指與成礦作用相關的斷裂構造、脆—韌性構造變形帶等信息;

“帶”要素是指與賦礦地層、巖石相關的地層單元信息;

“環”要素是指與侵入巖、火山巖、構造活動相關的環形信息;

“色”要素是指與各種圍巖蝕變相關的色調異常，如色帶、色塊、色暈等;

“塊”要素是指幾組斷裂交會、歸并等所形成的構造巖塊之角部。

遙感近礦找礦信息是能夠指示一定地段內可能存在某種礦產線索的特殊含礦標志層、構造破碎帶、脈巖等影像標志。

通過五要素的解譯和研究，反演成礦過程，推斷礦化蝕變特性，預測礦產地。

解譯方法，因不涉及面狀地質體的解譯，主要采用直譯法，直接從影像中提取反映線、環、塊等要素的直線型影紋、環形影紋，由紋形圖案的差異、地貌差異推斷線性構造、環形構造;通過色調的差異性解譯色要素、帶要素;其次為類比法，視不同地段相同或相似的影像為相同地質體，本著從已知到未知的原則，進行推斷。此種方法主要應用于從鄰區推斷到本區。

本次遙感解譯工作所用遙感影像為美國陸地衛星Landsat-7數據，涉及123038、124038兩景ETM+數據，接收日期分別為2000年9月14日、2000年10月30日。遙感影像清晰、層次豐富、色調均勻、反差適中。遙感影像處理主要應用加拿大PCIGeomatica V8.2圖像處理系統，采用直方圖匹配，色階拉伸、亮度對比度、色彩平衡、色度飽和度調整等方法進行色度歸一化處理;幾何糾正使用ERDAS軟件以相應比例尺的地形圖為基準圖件，均勻選取控制點(每景影像不少于9個點)，進行多項式擬合法糾正，擬合精度≤4個像元，成圖點位中誤差≤±1 mm;根據各波段亮度值分布范圍、均值和標準差特征及各波段間的相關系數大小，確定本地區最佳的波段組合，最后采用741波段假彩色合成，與空間分辨率15 m的PAN數據融合，融合增強采用小波變換法進行，通過以上方法對遙感影像進行處理后，達到最佳效果(圖2)。

3 遙感礦產預測五要素解譯

本區因主要以變質地層為主，與賦礦地層、巖石相關的地層單元“帶要素”未見，解譯后的成果為線、環、色、塊及其組合(圖3)。

3.1 線要素解譯

線要素在本區主要為斷裂構造，解譯標志主要有色形標志，在影像上常表現為直線型的色線、色帶及兩側色調差異;其次為地貌標志，如線性正、負地形，斷層三角面、河流有規律地突然拐彎和有規律地折線展布等。

區域性新黃斷裂由北西—南東貫穿研究區，斷裂南側由多條次級(巖子河—李店斷裂、巖子河—姚家店斷裂)等沖斷層組成，寬50～1 000 m不等;斷裂線性影像特征明顯，沿斷裂帶形成的沖溝負地形，兩側影像花紋、圖案有明顯的差異，北部多為大塊斑狀，南側以細小斑狀為主，表明斷裂兩側的物質組成、構造樣式、變形特征及變質程度等均存在著較大的差異。

中等尺度的斷裂有北東向大悟斷裂，沿環水分布，走向北東20°～50°，呈明顯線狀影像特征，負地形，帶寬20～50 m，局部達100 m。

小型尺度的斷裂長一般為2～3 km，以北北東向、北西向較為發育，它們在空間上常組成網格狀構造，且與環形構造關系密切，具有一定的控礦作用。遙感影像標志為直線型影紋、兩側色調的差異、直線型沖溝等。

3.2 環要素解譯

環形構造在區內廣泛分布，其解譯標志主要有形態，具有特殊的圓形、橢圓形結構，在影像上一般以色調或影紋表現出來，一般有色環和色斑兩種類型。色環是指圓形的線性異常，色斑則表現為環形內、外兩側顏色和花紋圖案的差異;其次地貌及水系標志，環狀山系、環狀水系。

3.2.1 環要素規模及形態

按其規模大小可分為三個級別，直徑在10～20 km，為一級環形構造，如草店、殷店巖體、大磊山穹隆構造;直徑在5～10 km之間為二級環形構造，如封江口水庫周邊、廣水市場北東等處的環形構造;直徑在5 km以下的為三級環形構造，多沿一級環形構造周邊或內部分布。環形態大部為較規則的圓形，少數為不規則的圓環或橢圓形。

3.2.2 環要素組合形式

環形構造組合形式有單環式，一個孤立的單個環形構造;同心環，是以不同色調的多層影紋呈同心圓狀套合;包容環，即是一個大型環形影像中，包容多個小型環形影像;連環或并連式，兩個或三個環形影像相疊合或相切。

3.2.3 環要素成因類型

環形構造成因類型主要其一是與巖漿侵入作用有關的環形構造，主要為殷店—草店白堊紀酸性巖體環形構造和七尖峰巖體環形構造，其規模、組合形式亦具多樣性。其二是與構造有關的環形構造，見于大悟附近，為大磊山穹隆構造，為太古界大別山巖群片麻巖形成的構造穹隆，周邊為中元古代紅安巖群，與北北東向大悟斷裂相切，與北西向斷裂相交，直徑＞10 km，影像特征為環形色帶、色調差異，但影像清晰程度較一般。其它環形構造性質不明，可能為隱伏巖體。

線、環要素影像及解譯分別見圖4、圖5、圖6、圖7。

圖4 萬和店周邊影像Fig.4 Images around Wanhedian

3.3 色要素解譯

圖5 萬和店周邊線、環解譯及已知的金(礦)化點Fig.5 Interpretations of lines，rings and known goldmineralization points around Wanhedian

圖6 廣水北東周邊影像Fig.6 Images in the north-east of Guangshui

圖7 廣水北東周邊線、環解譯Fig.7 Interpretations of lines and rings in the north-east of Guangshui

本區的色要素解譯不明顯，零星見于草店巖體以北和廣水北東婆婆寨附近，影像標志為在大片的基本色調中出現的異常色調，為深褐綠色調，明顯有別于周邊色調，前者為含金礦脈引起??湖北省地質礦產局，1∶5萬草店幅、殷店幅地質圖說明書，1994。?湖北省地質礦產局，中國地質大學 (武漢)，1∶5萬蔡家河幅地質圖說明書，1991。，后者與鈮稀土礦化有關??湖北省地質礦產局，1∶5萬草店幅、殷店幅地質圖說明書，1994。?湖北省地質礦產局，中國地質大學 (武漢)，1∶5萬蔡家河幅地質圖說明書，1991。。

3.4 塊要素解譯

塊要素在本區主要為兩組不同方向的斷裂或密集的節理構成的菱形格狀構造，規模都不大，多發育在侵入巖體內，且與環形構造關系較為密切，其影像特征為直線型的色線，十分清晰可見。

4 遙感礦產預測五要素疊加特征

本區遙感礦產預測五要素有以下幾種疊加關系:

4.1 線性構造疊加塊體構造組合型式

主要表現為在遙感影像圖上線要素及其組合構成的構造塊體構造。

4.2 線、環雙要素構造組合型式

主要表現為斷裂構造與環形構造雙要素空間分布及疊加組合關系。

4.3 線、環、塊三要素構造組合型式

主要表現為斷裂構造、環形構造與塊體三要素空間分布及其疊加組合關系。

4.4 線、環、色、塊四要素構造組合型式

僅于廣水附近及殷店—草店巖體邊，表現為斷裂構造、環形構造、色調異常、菱形塊體構造四要素空間分布及其疊加組合關系。

5 遙感礦產預測五要素揭示的成礦信息

賦予地質內涵的遙感礦產預測“五要素”，在某一局部地段的發育程度及其組合關系代表了該地段不同地質構造環境、不同成礦控礦條件可能引起的成礦有利地段，特別是對于銅金等多金屬礦產的預測更為有利。如線、環組合代表巖漿構造條件有利，三要素代表三種線索同時存在，組合要素越多，則找礦信息越集中，是預測找礦的有利地段［3］。

基于以上分析，結合已有的礦產地質資料，可提出本區遙感預測成礦有利的以下幾個地段(見圖3)。

5.1 萬和店周邊地區(Ⅰ區)

由封江口水庫至萬和店以西，西側為七尖峰巖體的東延部分，東側主要為中元古界淺變質地層，位于新—黃斷裂以南，呈北西方向展布。七尖峰巖體顯示多個環形構造、斷裂構造及菱形塊體構造發育，由線、環、塊三種要素組合，顯示了三種有利的成礦信息，周邊有多個金礦(化)點的存在。金礦類型為含石英脈型、破碎蝕變巖型，密集的線性影像特征構成的菱形塊體構造，正是石英脈型金礦的有利地段。通過本次工作，發現這些已知的金礦(化)，大部分位于兩組不同方向的線性構造交匯點，線、環構造的交匯點及兩組不同方向的線性構造與環形構造的交匯點上(圖5)。如1號礦點合河金礦據野外工作證實，礦體嚴格受斷裂控制，礦化主要分布在北西、北西西向斷裂中，其次為近南北向斷裂和北東東向斷裂，從而構成區內四組方向展布的礦化蝕變帶??湖北省地質調查院，湖北隨州—棗陽北部地區銀金礦評價報告，2003。?湖北省地質礦產局，1∶5萬萬和店幅、天河口幅礦產圖說明書，1994。。2號黑龍潭礦體在空間上受主斷裂蝕變帶控制，據航磁成果推斷，有隱伏花崗巖體存在??湖北省地質調查院，湖北隨州—棗陽北部地區銀金礦評價報告，2003。?湖北省地質礦產局，1∶5萬萬和店幅、天河口幅礦產圖說明書，1994。。3號卸家溝金礦亦具此類特征，區內金礦主要分布于斷裂帶的各個分支斷裂中，斷裂為主要的控礦因素。這些特征，與本次遙感工作極為吻合。此區化探資料表明，為金異常高值區(圖8)，其中，1號、2號異常區高于背景值數倍。因此，本區是破碎蝕變巖型和石英脈型金銅多金屬礦極為有利的地段，與巖漿巖有關的礦產也是進一步工作的有利地段。

圖8 萬和店周邊地區金化探異常圖Fig.8 Geochemistry anomalies in Wanhedian and neighboring areas

5.2 草店周邊地區(Ⅱ區)

位于草店周邊地區，殷店—草店白堊紀酸性巖體分布區，圍巖為早元古界中深層次片麻巖，位于新—黃斷裂以北，呈等軸狀。顯示多個環形構造，但斷裂構造及菱形塊體構造不太發育，但可見密集的節理辟理密集帶，由線、環、色三種要素組合，局部沿斷裂邊有其色調異常為含金礦脈，顯示了四種有利的成礦信息。預測區北部環形構造與線性構造交匯處附近有陳家寨—祝園銀金礦分布，該銀金礦化受傾角較陡的近南北向、北東向和北西向斷裂控制。而該區金屬成礦的信息較少，成礦區帶的劃分為花崗巖非金屬成礦區帶，根據此次工作，該區可作為金屬成礦區加以工作，以期在銅金多金屬礦的找礦上取得突破。

5.3 廣水北東地區(Ⅲ區)

位于廣水北東寶林鄉以北，新—黃斷裂以北早元古界中深層次片麻巖分布區，呈北西向展布。該區域內鮮有金銅等礦化體存在，僅在南東段有稀土礦點一處。但在本次工作中，被認為是線、環、塊三要素組合最好的地段之一，可見多種線環組合，如兩環相交、兩環相切、環線相交、環線相切等。顯示三種有利的成礦信息，局部有色調異常顯示四種有利的成礦信息，雖然該區段未見巖漿侵入，但在北西段有漿溪店巖體呈北西向展布，因此，此段有隱伏巖體存在的可能，它應是石英脈型、破碎蝕變巖型金礦找礦的有利地段，同時，不排除深部有巖漿型礦的可能。

5.4 大悟東新地區(Ⅳ區)

位于大悟縣以北約25 km，大悟斷裂以東中元古界淺變質地層，大致呈北東向展布。未見有巖漿侵入，環形構造可能為隱伏巖體引起，本區段顯示為環、塊兩要素組合，周邊未見有金礦化點，僅在外圍大悟斷裂邊見有礦化點，但具其顯示的兩種有利成礦信息，本區段仍是尋找英脈型、破碎蝕變巖型金礦的有利地段。

5.5 其它地區

其它地區主要見于大悟以南和大新店以北。大悟以南由大磊山穹隆環形構造為主，構成線、環組合，其周邊有多個金礦點的存在，應是擴大找礦線索的有利地段;大新店以北，由環、塊兩要素構成的組合，也應是找礦預測的處女地。

6 結論

通過本次工作，利用遙感礦產地質特征解譯，結合已知的礦產地及物化探信息，可建立初步的遙感預測找礦模型:礦床成因類型為含石英脈型、破碎蝕變巖型，與斷裂構造關系密切的礦床，在遙感預測中，不同方向的線性構造交匯點，線、環構造的交匯點及兩組不同方向的線性構造與環形構造的交匯點上，都是擴大找礦線索的有利地段。本次工作在萬和店周邊地區(Ⅰ區)，效果明顯。其它地區雖次于該區，但依據Ⅰ區進行類比，在各類構造的交匯點上，應是找尋新的礦產地的重點地區，配合其它手段進行成礦預測工作，為今后開展此類工作提供了有益的嘗試并積累了相關的經驗。但仍存在一些局限，特別是色要素、帶要素的解譯和應用，所以，本次預測中以線、環、塊三要素組合較多，有待今后工作中進一步加強。

致謝:湖北省地質調查院高級工程師陳愛明同志提供了遙感影像處理，在此表示感謝!

［1］潘桂棠，肖慶輝，陸松年，等.中國大地構造單元劃分［J］.中國地質，2009，36(1):4 －7.

［2］于學政，曾朝銘，燕云鵬，等.全國礦產資源潛力評價技術要求系列叢書:遙感資料應用技術要求［M］.北京:地質出版社，2010.

［3］于學政，金玉聲，楊日紅，等.藏東遙感地質與礦產資源［M］.北京:地質出版社，2003.