云南綠春地區遙感地質特征與找礦遠景綜合分析

王鋒德，趙志芳，毛雨景，談樹成

(云南大學資源環境與地球科學學院，云南大學遙感地質研究中心，昆明 650091)

云南綠春地區遙感地質特征與找礦遠景綜合分析

王鋒德，趙志芳，毛雨景，談樹成

(云南大學資源環境與地球科學學院，云南大學遙感地質研究中心，昆明 650091)

針對云南綠春地區地質背景復雜、地形崎嶇、植被稠密、傳統地面調查方法實施區域地質填圖比較困難的問題，利用TM，ETM+和SPOT5多源遙感數據，采用三維可視化等技術提取了該區域地層、巖體和構造的巖性組合、線性構造和環形構造等特征，分析了地質背景，依據構造關系和遙感影像特征分析了區域應力狀態;提取了與礦化有關的構造、巖性及羥基、鐵染蝕變遙感異常信息，在剖析典型礦床的基礎上，進行了找礦預測。取得的研究成果為區域地質填圖和礦產勘查工作部署提供了基礎地質信息及找礦線索。

遙感;線環構造;蝕變異常;找礦有利地段;云南綠春

0 引言

區域地質填圖作為國家重要的基礎性、公益性地質工作，是國家有效實施重大工程的基本前提，也是提高礦產資源保障的重要基礎。但在區域地質填圖工作中，往往涉及眾多交通條件差、地面傳統地質調查方法難以實施的條件艱苦地區。在此種情況下，如何有效、快速地獲取區域地質背景資料，成為制約區域地質填圖的重要因素?；诖?，本文發揮遙感技術宏觀、客觀、快速的優勢，選取云南綠春這一地質背景復雜、地形高差大、植被覆蓋稠密、地面地質調查困難的地區，采用三維可視化等技術手段，獲取該地區的地質體、地質現象等背景信息，進而開展區域地應力分析及礦化條件分析，深化了區域遙感地質應用，為在艱苦地區開展區域地質填圖和找礦工作提供了技術支撐。

1 研究區概況

1.1 自然地理概況

研究區為云南省紅河州轄區的E102°15'～102°45'，N22°50'～23°20'之間地區，涉及俄浦、瓦渣、綠春和元陽4個1∶5萬圖幅;為云南省的東南門戶，是從云南進入東南亞的陸路要道。全區實現了縣縣通公路，但多為簡易公路，交通條件一般。

研究區地處元江—紅河西南側哀牢山的南延地帶，地貌上屬橫斷山縱谷哀牢山區，山嶺大致呈西北向東南逐漸傾斜，為中山峽谷地貌。主要河流有小黑江、?？缀?、本那河及渣嗎河等。區內山高谷深，地勢險峻，地形錯綜復雜，植被覆蓋嚴重，開展地面地質調查工作非常困難。

1.2 地質礦產概況

研究區位于紅河斷裂西南側，哀牢山斷裂從區內穿越，構造發育，地形地貌復雜。出露的地層以元古界哀牢山變質巖為主，包括哀牢山群風港組、小羊街組等老地層。區內巖漿活動頻繁，主要發育有燕山期和印支期侵入巖。燕山期侵入巖以花崗巖類為主，集中分布在研究區北端紅河斷裂及哀牢山斷裂一帶，受北西(NW)向斷裂控制，多呈NW向展布;巖石類型復雜，除二長花崗巖、花崗斑巖、鉀長花崗巖和花崗閃長巖外，還發育有輝綠巖、灰綠玢巖、輝長巖等;印支期侵入巖也以花崗巖類為主，主要包括花崗斑巖、花崗巖及富堿巖體(脈)。另外，區內還出露有石英脈、偉晶巖脈、花崗巖脈、石英斑巖脈、花崗斑巖脈、閃長玢巖脈、輝綠巖脈、煌斑巖脈和基性巖脈。

區內已知斷層較多，以NW向斷層為主，其他方向的斷層相對延伸較短，主要有NW向斷層(帶)8條、北東(NE)向斷層(帶)3條。NW向斷層集中分布于哀牢山斷裂帶附近和綠春縣附近，比NE向斷裂延伸長。

該區地處哀牢山成礦帶，成礦條件優越，以銅、海藍寶石礦化為主。區內已發現的礦點有3個(2個銅礦點和1個海藍寶石礦點)，分別是紅河阿德銅礦、元陽牛角寨銅礦和紅河麻林寨放羊寨苗白丫海藍寶石礦。已知礦床(點)多產出于哀牢山韌性變質巖帶內，礦化與巖體和構造關系密切。2個銅礦點均為火山沉積變質型礦床，產出于早元古界哀牢山群下亞組變質巖中，礦點周圍有基性、超基性巖和花崗巖出露，沒有明顯的羥基和鐵染蝕變帶。海藍寶石礦礦點產出于早元古界哀牢山群小羊街組變質巖中，礦點附近有基性、超基性巖和花崗巖出露，礦化點周圍有羥基、鐵染蝕變異常密集分布。

2 技術方法

2.1 技術路線

在收集已有地質、礦產資料基礎上，采用TM，ETM+和SPOT5多源遙感數據，合理配置圖像處理方案，有針對性地開展圖像增強處理，突出反映區域成礦地質條件［1］的信息，制作研究區1∶5萬TM影像圖;采用三維可視化技術，開展區內地質構造、地層、巖體、蝕變等信息提取，制作研究區1∶5萬遙感地質解譯圖;分析區域地質背景，剖析已知礦床(點)與地質構造、巖性、蝕變之間的關系，總結礦化規律，建立遙感近礦找礦標志;以此為基礎，類比外推，預測找礦有利地段。

2.2 研究方法

2.2.1 遙感影像圖制作

本次研究主要收集了Landsat5 TM(獲取時間為2008年10月28日)、Landsat7 ETM+全色波段(獲取時間為2003年5月31日)和SPOT5(獲取時間為2008年7月22日)數據。數據質量較好，基本無云覆蓋，圖像清晰，地質信息豐富。數據處理在PCI，MapGIS和ArcGIS等軟件平臺上進行。

針對TM數據特點，將研究區的TM多光譜波段數據與ETM+全色波段數據融合后，進行TM4(R)，TM5(G)，TM3(B)波段組合的假彩色合成，再采用1∶5萬高斯－克呂格投影 (投影參數:6度帶，18帶)方式對圖像進行投影糾正。在此基礎上，進行兩景TM數據的鑲嵌，再根據研究區范圍對該數據進行裁剪，完成研究區1∶5萬TM4(R)、TM5(G)、TM3(B)波段組合的假彩色合成影像圖制作［2］。

對SPOT5數據，先采用1∶2.5萬高斯－克呂格投影(投影參數:6度帶，18帶)方式對圖像進行投影糾正，再根據研究區范圍對該數據進行裁剪，完成研究區1 ∶2.5 萬 B3(R)，B2(G)，B1(B)波段組合的模擬真彩色合成影像圖制作。

三維影像圖的制作以ArcGIS為平臺，以所收集的研究區矢量化地形圖為基礎，制作相應的DEM，在三維模塊中疊加遙感影像生成三維透視影像圖。

2.2.2 遙感地質解譯標志建立

為全面開展遙感地質解譯，首先建立研究區地質體的遙感解譯標志，然后采用目視解譯和人機交互解譯相結合的方式進行全面的遙感地質解譯。

坐落在揚州的江蘇虎豹集團，創建于1989年。集團擁有15家分公司，涉及服裝、商貿、旅游、房地產、金融等行業，現有職工12000多人，實現年銷售40億元人民幣，其中內外銷服裝銷售25億元以上，主導產品“虎豹”牌襯衫、西服、休閑服等，憑借其卓越的品質，遠銷全國及歐美、日韓等國家。先后榮獲中國十大名牌、中國服裝行業首批“中國馳名商標”、“中國最具市場競爭力品牌”和“中國500最具價值品牌”等國家大獎，為創立享譽世界的“虎豹”品牌奠定了堅實的基礎。

1)線性構造解譯標志。線性構造是指與導礦、控礦、成礦和容礦作用相關的斷裂構造信息，主要包括斷裂及具有一定規模的節理、裂隙等。線性構造的解譯標志主要根據影像色調、地貌形態、水系展布影紋等異常特征(圖1)，結合地質圖等資料綜合分析確定［3］。

圖1 研究區線性構造三維透視立體圖(左:方位角為 45°，高度角為 －30°;右:方位角為135°，高度角為 －20°)Fig.1 3D perspective map of linear structure of the study area

線性構造的主要解譯標志為:①具一定規模的色線或色界，色線是指背景色調中的線性異常，色界指兩種不同色調突然接觸的線性界線;②在三維透視影像圖上有山脊錯斷、山體位移、斷層三角面等形跡;③不同走向的山體呈線性對壘;④在三維透視影像圖上具較大規模的沖溝呈線性延伸;⑤碎斑狀、斑雜狀的線性伸展影像;⑥水系異常呈直角拐彎或突然變向等影像特征。

2)環形構造解譯標志。由巖漿熱液侵入、熱液蝕變、地質構造等作用引起的、在遙感圖像中顯示出環狀影像特征的地質體稱為環形構造，可分為巖漿環、熱液蝕變環和構造環等類型(圖2)。

圖2 研究區環形構造三維透視立體圖(方位角為90°;高度角為－45°)Fig.2 3D perspective map of circular structure in the study area

環形構造的主要解譯標志為:①巖漿環。指在巖漿活動形成巖體時引起的環形構造，大巖體由多個期次的環組成，小巖體多為隱晦狀。在三維透視影像圖上，巖漿環的大小一般介于構造環和熱液蝕變環之間，通常表現為多個環相交或者多個環互相包含;②熱液蝕變環。由巖漿—熱液活動引起的小型蝕變環塊及點環，其直徑較小，由巖石經熱液蝕變所形成，常表現出蝕變程度愈強、重疊的環愈多，環的形態愈模糊的規律。在三維透視影像圖上，該類環直徑最小，在大范圍內分布相對零散，但在局部地段分布相對集中;③構造環。往往由地質體形變所致，環形塊體多在背斜、向斜褶皺或者地球深部產生的熱點應力情況下形成。在三維透視影像圖上，構造環往往發育于多個相鄰山峰圍成的山間凹地中。

2.2.3 遙感蝕變異常提取

蝕變礦物具有特定的波譜特征，可利用去除干擾后的TM1，TM4，TM5和TM7進行主成分分析提取羥基異常信息，利用去干擾后的 TM1，TM3，TM4和TM7進行主成分分析提取鐵染異常信息［4－10］。本文采用主成分分析方法分別提取羥基異常和鐵染異常，并根據以往研究經驗對所提取的異常進行分級處理。將主成分分析結果的均值(X)理解為代表區域背景的信息，以標準離差(σ)為尺度，利用(X+kσ)劃分異常強度等級，分別取 k 為 2.5，2，1.5，將羥基異常從強到弱分為1—3級;分別取 k為3，2.5，2，將鐵染異常從強到弱分為1—3級。

3 綜合分析

3.1 遙感地質特征分析

3.1.1 線性構造分析

在研究區內，本次解譯出較具規模的線性構造共15條(其中北西西(NWW)向1條、NW向8條、南北(NS)向1條、東西(EW)向1條、NE向4條，見圖3)，其中部分較具規模的線性構造與地質圖表達的斷裂展布方向及位置吻合度較高，如F1與紅河斷裂，F2與哀牢山斷裂;F3，F4，F10，F13 和 F15 也分別與地質圖上的部分斷裂相關性較高。據遙感解譯線性構造相互間交切關系的分析，NS向線性構造及EW向線性構造為先期構造，NW向線性構造較早，NE向線性構造則為后期構造。解譯出的線性構造分布規律明顯，以NW向、NWW向和NE向為主，在地質圖原有斷裂的基礎上有大量補充。其中，主要補充了貫穿全區、原地質圖上沒有表示的NE向線性構造(F11);在俄浦幅內補充了4條近乎平行的 NE向線性構造(F5，F6，F7和 F8);在元陽幅與瓦渣幅的交接處，補充并延伸了1條在原地質圖上只有局部顯示、展布較短的NS向線性構造(F12)。通過與地質圖上的斷裂對比可以看出，遙感解譯線性構造較好地補充、完善了對區內構造格局的認識。NW向線性構造為主體，但NE向線性構造也有明顯的發育，尤其推測新解譯的NE向線性構造F11對區內的地質背景起著重要的控制作用。

圖3 研究區地質構造格局圖Fig.3 Map of geological tectonic pattern of the study area

3.1.2 環形構造分析

遙感圖像顯示，研究區內存在大量與巖體、巖漿活動關系較為密切的環形構造密集分布帶。區內共解譯出11個環形構造帶(圖4)，主要表現為圓形或近圓形，其次為橢圓形，規模大小不一，呈環結(φ7，φ11)、環套(φ2，φ9)、環鏈(φ1，φ3，φ6)、環群(φ4，φ5，φ8，φ10)等形式分布，反映了區內巖漿活動的多期特征。區內多數環鏈(φ6)、環群(φ4，φ5，φ8)沿NW向線性構造(F2，F3)展布，少數沿NE向線性構造(F11，F7，F8)展布，極少數沿 NS向線性構造(F12)展布，大部分環鏈、環群受較具規模的線性構造控制。

圖4 研究區線環構造分布圖Fig.4 Map of linear and circular structure distribution of the study area

3.1.3 礦化蝕變分析

研究區內紅河斷裂及其周圍遙感羥基異常和鐵染異常分布較集中，在其他區域零星分布，無明顯規律。需要說明的是，區內植被覆蓋比較嚴重，這對遙感礦化蝕變信息的提取產生了不利影響，故推測部分蝕變異常未能在遙感礦化蝕變信息提取中得到較好的反映［11－13］。

總體來說，研究區地處哀牢山推覆體及紅河斷裂帶西南側，主體位于哀牢山變質巖帶內。整個區域受2條NWW向一級線性構造的主要控制、13條二級和三級線性構造的次要控制。區內線環構造較為發育，NW向構造發育明顯，構造主體呈NW向帶狀展布，間有NE向構造交織分布。受NW向線性構造控制，區內地層及巖體等地質體分布多呈NW向展布;在線性構造交疊部位，環形構造分布密集。NW 向(F2，F3，F4)、NE 向(F11)線性構造組成了本區的構造格架，是本區重要的控巖、控礦構造，對地層走向和出露寬度、巖體形態和空間分布均有控制作用。遙感蝕變異常零星分布，但與線環疊合部位吻合程度高。

3.2 地應力分析

依據地質背景，區內呈現平行分布的NW向線性構造帶，推測整個區域大范圍內由于北側川滇菱塊體和南側印度板塊的擠壓作用，整體屬于擠壓性應力。從遙感影像圖上可以看到:局部區域出現典型菱塊體或透鏡體影紋特征，這反映了局部區域存在線性構造旋轉形成的張性應力，以及多組不同方向線性構造交匯形成的菱塊體、透鏡體內局部的張性應力。

區內主要發育了洛恩、綠春、哈德3個透鏡體及黃茅嶺—沙托拉菱塊體。在洛恩地區，由于受到4條NE向近乎平行的線性構造(舍郎—壩密F5、坐洛—上寨F6、利莫—朋卜新寨F7、虎街—哈龍F8)在NE—SW向的拉張錯動及NW向哀牢山線性構造(F2)和俄扎—洛恩線性構造(F3)在NW—SE向的拉張錯動，以及EW向線性構造(F10)在EW向拉張及錯動，形成長軸方向為NW的透鏡體。對透鏡體形成的受力條件分析表明，透鏡體長軸兩側受到擠壓應力作用，但在透鏡體尖滅端則受到拉張應力作用。在綠春縣地區，由于受到兩條互相平行的NW向線性構造(上路俄—阿甲F13、迷克—巴東F14)在NW—SE向的拉張和錯動，以及NE向線性構造(七初—大順寨F11)在NE—SW向的拉張錯動，在該區域右旋形成菱形透鏡體，表明在透鏡體長軸兩側(即NE—SW方向)受到相應擠壓作用，在透鏡體尖滅端受到拉張性應力作用。在臘姑區域，由于受到 NW向線性構造(鳥六東沙—姑作F4、新寨—東龍F15)在NW—SE向的拉張和錯動，以及NE向線性構造(七初—大順寨F11)在NE—SW向的拉張錯動，在該區域右旋形成菱形透鏡體;同理在透鏡體長軸兩側(即NE—SW方向)受到相應擠壓作用，在透鏡體尖滅端受到拉張性應力作用。在黃茅嶺—沙拉托一帶，由于受NW向哀牢山(F2)、俄扎—洛恩 (F3)、哈龍—花龍寨(F9)線性構造和NS向加梅—過者新寨(F12)線性構造和NE向七初—大順寨線性構造(F11)共5組線性構造的交錯拉張作用形成了菱塊體，區內以張性應力為主(圖5)。在上述幾組線性構造交錯拉張作用集中的區域，不同方向組線性構造為礦液運移提供了有利通道，拉張環境為礦液賦存提供了空間，故這些區域往往成為礦化有利地段［11］。

圖5 研究區地應力分析圖Fig.5 Stress analysis map of the study area

3.3 成礦有利地段分析

3.3.1 礦化類型與解譯標志

1)火山沉積型銅礦化。區內2個銅礦點均為火山沉積變質型礦床，產出于早元古界哀牢山群下亞組變質巖中。礦點周圍有基性、超基性巖和花崗巖出露，推測巖體的地下埋深大。地質構造的遙感解譯表明，2個銅礦化點均出露于較大線性構造的附近(圖4)，有NW和NE向次生線性構造從中穿越，很可能是受到NW和NE向線性構造的控制。2個銅礦點均產出于反映巖漿活動的環結、環鏈及多個熱事件環的交切部位，但沒有明顯的羥基、鐵染蝕變遙感異常分布。推測該區銅礦化遙感標志為:NW向構造旁側的線環疊合、拉張應力集中部位。

2)偉晶巖型海藍寶石礦化。區內海藍寶石礦礦點產出于早元古界哀牢山群小羊街組變質巖中，礦點附近有基性、超基性巖和花崗巖出露，海藍寶石礦化可能與遙感推測的地下巖體有關。礦化點出露于哀牢山深大斷裂附近，有NE向遙感解譯次級線性構造從中穿越，很可能是受到NW向遙感解譯線性構造的控制。礦化發生在反映巖漿活動的環結、環鏈及多個熱事件環的交切部位，礦化地段羥基、鐵染蝕變遙感異常分布密集。推測該區海藍寶石礦化遙感標志為:哀牢山變質巖、NE與NW向構造旁側的線環疊合、蝕變遙感異常集中分布、拉張應力集中部位。

3.3.2 找礦預測

基于成礦地質條件遙感分析，采用類比外推的方法，開展了區域遙感找礦預測;并通過礦化條件的對比，分析和圈定找礦有利地段，指出下一步找礦的方向。在研究區內共圈定出20個找礦有利地段(圖6)，其中:Y1—3號地段是尋找寶石礦的有利地段，Y4—9號地段是尋找多金屬礦的有利地段，Y10—13號地段是尋找多金屬礦和非金屬礦的有利地段，Y14—18號地段是尋找寶石礦和多金屬礦的有利地段，Y19—20號地段是尋找寶石礦的有利地段。

圖6 研究區找礦遠景預測圖Fig.6 Forecast map of mineral prospecting perspective of the study area

4 結論

1)利用衛星遙感數據，通過建立遙感解譯標志，尤其利用三維可視化技術，可以全面、客觀、快速地研究區域性宏觀地質背景信息，它不僅克服了傳統區域地質背景研究視野窄、構造形跡難以識別和長距離、大范圍實地追索非常困難等局限性，而且提供的基礎地質背景信息可以作為區域地質填圖工作部署的重要依據。

2)從遙感圖像中提取的構造、地層、巖性信息可以較好地補充野外地質填圖資料的不足，也可為地質編圖提供有效信息，并對深化區域地質背景的分析具有重要意義。

3)對遙感解譯獲取的線性構造、環形構造信息以及數據處理提取的礦化蝕變遙感信息的綜合分析，可以為找礦遠景預測提供重要依據。

志謝:本文在研究過程中得到了云南省地質調查院張虎、鄧仁宏、曾文濤等領導和專家的大力支持和幫助，在此表示深深感謝。

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A Comprehensive Analysis of Remote Sensing Geological Characteristics and Ore Prospecting Perspective of Luchun Area，Yunnan Province

WANG Feng－de，ZHAO Zhi－fang，MAO Yu－jing，TAN Shu－cheng
(College of Resource Environment and Earth Sciences，Research Center for Remote Sensing in Geology，Yunnan University，Kunming 650091，China)

Luchun area in Yunnan Province is characterized by complex geological background，rugged terrain condition and thick vegetation coverage，and hence it is difficult to utilize traditional ground investigation methods for regional geological mapping.In this study，multi－ source remote sensing data，such as TM，ETM+and SPOT5，were adopted.Geological background was analyzed by extracting features from regional strata，rocks，and linear and circular structures，with emphasis placed on the 3D visualization technology.According to structural relationships and remote sensing image features，the study was focused on the analysis of regional stress as well.Finally，the prognosis of the mineral prospecting perspective was worked out by way of further research on typical ore deposits and extracting information related to mineralization from structure，lithologic character and altered anomaly of hydroxyl and iron ions.On such a basis，the geological information and prospecting clues are useful and valuable for deploying regional geological mapping.

remote sensing;linear and circular structure;alteration anomaly;favorable mineral prospecting section;Luchun in Yunnan

TP 79

A

1001－070X(2012)02－0098－07

王鋒德(1987－)，男，云南大學資源環境與地球科學學院地圖學與地理信息系統碩士研究生，研究方向為基于GIS的綜合找礦預測。E－mail:375155546@qq.com。

趙志芳(1971－)，女，博士，教授，從事云南遙感地質應用研究十余年。E－mail:zzf_1002@163.com。

(責任編輯:劉心季)

10.6046/gtzyyg.2012.02.18

2011－08－19;

2011－10－28

中國地質調查局“云南省瓦渣、哈卜、元陽縣、綠春縣幅區域地質調查”項目(編號:1212010880407)資助。