遙感技術在礦產遠景調查中的應用
——以青海省茫崖地區為例

陳富強，許祖璐，焦超衛，張文龍，馮淳

(西北有色地質研究院，西安 710054)

1 引 言

隨著空間遙感技術和信息處理技術的迅猛發展，經過近幾十年來不斷地探索和積累，遙感技術因其具有的區域性、宏觀性、快速性和經濟性等特點，在區域地質調查及礦產遠景調查等相關領域中的應用取得了顯著的成效[1-2]。遙感圖像作為地表景觀的縮影，將地形地貌、水系、植被、巖性、構造的差異以不同的色調和圖形紋理結構反映出來，表現為千姿

百態的影像特征。通過對這些不同影像的解譯分析，建立典型的巖性、構造及礦床的影像解譯標志，細致研究影紋、色彩及其組合特征，同時結合波譜蝕變信息提取技術參與地質調查工作中的做法，已逐漸成為一種行之有效的地質礦產研究方法[3-4]。隨著我國西部大開發腳步的逐漸推進，遙感技術在高海拔艱苦地區地質填圖及找礦工作中所起到的作用會日趨明顯，其也必將為野外地質工作提供有力的技術支撐[5]。

2 研究區概況

2.1 位置及地理概況

2.2 地質礦產概況

研究區大地構造位置位于塔里木-柴達木板塊中的柴達木地塊西北緣與阿爾金構造帶交界處，為柴達木地塊、塔里木地塊、東昆侖造山帶交匯部位，地質構造背景復雜[6-7]。出露的地層時代跨度較大，包括薊縣系、青白口系、侏羅系、古—新近系等，巖石類型復雜，變質程度不一。區內巖漿活動強烈，具多期旋回特點，其中以華力西期中酸性巖類為主，巖體集中發育于阿爾金斷裂東南側大部分地區，空間分布與區域構造線方向一致，呈近北東向帶狀展布，受構造控制明顯，巖性主要為英云閃長巖、花崗閃長巖、二長花崗巖、花崗巖、斜長花崗巖等。另外，區內巖脈較發育，以中酸性、超基性為主，基性次之，均沿斷裂呈脈狀分布。

區內斷裂構造極為發育，延伸方向以NE向—近EW向為主，主要為阿爾金斷裂及其兩側的次級斷裂。阿爾金斷裂位于阿爾金山主峰北麓，沿石棉礦—確布特別勒—索爾庫里呈NEE65°～NEE70°向展布，由一系列韌性—脆韌性逆沖斷層組成，局部分叉成多條斷裂系，構成花狀構造[8]。研究區位于秦祁昆成礦域，柴達木盆地西北緣與阿爾金成礦帶交匯部位[9]，屬阿爾金成礦帶中段的俄博梁華力西期銅、鉛、稀土、(鎢、鉍)成礦帶，區域礦產資源豐富，包括鐵、金、銅、鉛、鋅、鎳等近30 余種，區內已發現鹽礦2處、煤礦1處、銅礦點2處、銅銀礦點1處，根據區域成礦特征，推測該地區形成巖漿熱液型礦床以及韌性剪切帶型礦床的可能性較大。

3 遙感工作技術方法

3.1 技術思路

在收集、分析已有地質、礦產資料的基礎上，以SPOT-5和ETM衛星遙感影像為主要信息源，通過專業的圖像處理流程，形成研究區1∶5萬的影像地圖；通過人機交互式解譯方法，以目視解譯為主，建立影像解譯標志，對研究區的地層、構造和侵入巖開展細致解譯，編制1∶5萬的遙感地質解譯圖；分析與主要蝕變礦物分布有關的礦化蝕變帶的波譜特征，對ASTER數據進行多種圖像增強處理和疊加運算，最大限度地提取礦化蝕變信息，并與已知礦床點、物化探異常相疊加，對遙感礦化異常與礦產的內在聯系進行綜合分析，總結礦化規律，預測找礦有利地段[5，10]。

3.2 工作方法

3.2.1 影像地圖的制作

研究區涉及2景SPOT-5數據(軌道號：230-271、231-272)，鑒于該圖像色彩較單一，不利于巖性地層解譯(圖1(a))，本文采用影像分辨率中等，但色彩豐富的ETM數據圖像作為參照對比使用，其涉及1景ETM數據(軌道號：139-33)，該數據圖像色彩豐富(圖1(b))，對于大巖類有良好的識別效果。數據處理主要在PCI、ENVI和MapGIS軟件平臺上完成，校正后的圖像投影方式采用高斯投影，6°分帶，中央經線為93°，橢球體為西安80/1975年I.U.G.G推薦橢球體。

圖1 研究區遙感影像圖

3.2.2 遙感地質解譯

(1)巖石地層單元的解譯

如圖2(a)中呈現的亮度值高的淺青色影像，其巖性為以結晶灰巖、大理巖為主的碳酸鹽巖，影像色彩差異明顯；圖2(b)中由左至右影像色彩出現明顯變化，其分別對應了棕黃色——花崗巖、褐紅色——閃長巖、深灰綠色——碳酸鹽巖、淺灰黃色——片巖、板巖，可見巖體與地層界線清晰，邊界一目了然；圖2(c)中可見明顯的巖體與地層影像差異，巖體呈深棕灰色、尖棱山脊、影紋粗大，青白口系的碳酸鹽巖影像呈藍青色，影紋較細碎，同時可見一組碳酸鹽巖地層穿插于巖體中，邊界截然。

圖2 典型影像特征(a)、(b)為ETM影像，(c)為SPOT-5影像)

(2)線性構造的解譯

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遙感線性構造是地質構造場和成礦地質場在地球表面和光譜特征上的反映[12]。線性構造在影像上的特征比較明顯，主要形成連續的溝谷或近直線狀水系、斷續或連續的陡崖等，部分斷裂在影像上可形成連續的斷層三角面(圖3(a))。

(3)環形構造的解譯

研究區環形構造根據影像特征，形態規模，所處的巖石地層及構造環境特征，分為由巖漿環、構造環及其他三類：巖漿環指巖漿在侵入或噴發活動過程形成的環形構造(圖3(b))，其包括巖體形成過程中對地貌所產生的物理應力而形成的環形以及熱液活動中由交代烘烤所形成的蝕變環形等，此類環形對推測隱伏巖體、圈定蝕變區有積極意義；構造環多由構造活動導致巖石地層發生形變所致(圖3(c))，與向斜、背斜褶皺、穹窿構造及旋鈕構造等關系密切；其他環形多指地質特征不明，受風化剝蝕、植被生長或人為因素影響而形成的環形影像，無實際地質意義。

圖3 線性及環形構造影像特征

3.2.3 遙感蝕變信息提取

研究區采用ASTER數據通過主成分分析法進行鐵染及羥基異常信息提取，鐵染異常利用B1、B2、B3、B4波段做掩模主分量分析(Masking Principal Component Analysis)，羥基異常利用B1、B3、B4、B7波段做掩模主分量分析。以±4σ(標準離差)做為主分量輸出的動態范圍，去除干擾時主要去掉了影響異常信息結果的水體與陰影、植被等干擾要素，獲得蝕變遙感異常主分量。

4 綜合分析

4.1 遙感地質解譯成果

經過對研究區地層、巖體、構造的全面解譯，形成了全區的遙感地質解譯圖(圖4)，共劃分出27組巖性地層單元，根據影像特征差異對中—上元古界薊縣系、青白口系地層進行了細分，并且根據影紋特征大致將細分的巖性段中的巖性進行了區別，如將木孜薩依組(Zjmz)和小泉達坂組(Zqx)各分為了兩個巖性段。將其中的碳酸鹽巖與片巖、板巖及千枚巖區分開，細致地圈定了地層與巖體的界線，并且結合1∶20萬地質圖及影像特征差異將巖體細分為花崗巖、閃長巖、花崗閃長巖、黑云母花崗巖四類。研究區共解譯出100余組線性構造，10余處環形構造，其中線性構造多為斷裂及韌性剪切帶或構造片理帶，根據斷裂構造存在的形態、規模、大小等分為一級斷裂、二級斷裂、三級斷裂。一級斷裂1組(圖4中 F1)，即為阿爾金斷裂帶，呈NEE向展布，貫穿全區，影像形跡清楚，根據其延伸的形態以及兩側發育的次級斷裂展布特征，可知該組斷裂為一個多期活動的走滑兼逆沖性質的復雜斷裂帶。區內二級斷裂共確定4組(圖4中F2-5)，其均沿近EW向展布，延伸距離較遠，沿斷裂形成連續的溝坎或沖溝，部分被第四系覆蓋呈隱伏狀。區內三級斷裂極為發育，總體特點為阿爾金斷裂以北，斷裂構造線方向總體為NW向，以南受二級斷裂以及巖漿活動影響多呈NEE向-近EW向，并多被NW向、NNE向次級斷裂切割。

圖4 研究區遙感地質解譯圖

4.2 遙感蝕變信息提取成果

研究區內鐵染異常信息分布較散亂，異常密集度低，高值不明顯，異常分布均與中酸性侵入巖及部分碳酸鹽巖地層關系密切。羥基異常信息較豐富，大部分異常呈星點狀分布在阿爾金斷裂兩側薊縣系地層中，異常高值多，較分散，呈斑塊狀分布，異常分布的密集程度與地層中的碳酸鹽巖關系密切。根據異常信息的分布情況，結合所處地層的巖性及構造特征，將引起異常的原因歸為以下幾類：①由容礦地層及構造作用引起的礦化型異常，如疊層山區域；②巖體侵入后在接觸帶周邊形成巖體型異常，如大通溝北山西側區域；③地層中的特殊巖性組合(碳酸鹽巖地層)引起的非礦化異常；④由地層、構造以及巖體侵入等因素引起的復合型異常，如斑紅山區域。

4.3 構造活動的分析

縱觀整個區域的地質背景，阿爾金斷裂帶(F1)既是銜接不同大地構造單元的老斷裂，又是切割不同地貌單元的新活動斷裂，具有多期多性質活動的特點，斷裂帶在新生代以來隨著青藏高原隆升而繼續活動，隨著青藏高原向東擴展滑移，其逐漸轉化為以左行走滑為主的復合型斷裂帶[12]。研究區內阿爾金斷裂兩側地質特征存在明顯差異，南側巖漿活動強烈，多以華力西期侵入巖為主，北側未見巖漿活動，結合區域地質資料，推測阿爾金斷裂帶在中生代-晚古生代之前已經開始了復雜的構造變動，并已初步造成斷裂帶兩側地質構造格局的差異[13-14]。中—新生代以來，阿爾金斷裂帶進入劇烈活動時期，強烈的左行走滑運動及垂直差異運動，對斷裂帶北側地層造成了向西的拖拽和擠壓，使其發育一系列的NWW向次級斷裂；斷裂帶南側則發育一系列的NE-NEE向次級斷裂，同時受前期侵入巖體的控制和阻礙，導致其出現近東西向規模較大的二級斷裂，但在巖體內部，小規模的NE向次級斷裂則較為發育。

4.4 礦產遠景分析

通過本區及外圍已知礦床點的成礦地質特征及遙感巖性構造規律分析，將研究區內遙感找礦信息歸納為以下幾點：①研究區中部、南部巖漿巖體周邊尤其是巖凸或巖凹部位是金、銀、銅、鉛鋅等礦床成礦有利的區段。②巖體與不同時代碳酸鹽巖—碎屑巖地層的接觸帶周邊，形成以大理巖蝕變為主的亮淺色斑狀影像和以矽卡巖蝕變為主的淺色平滑影像區，是銀、銅、鉛鋅等礦產成礦的有利區段。③遙感線性構造密集分布區有利于礦液的運移和儲集，往往是遙感異常信息集中出現的部位，鐵染異常、羥基異常密集分布區、斑塊狀高值區，常反映了所處地層特殊巖性或礦物蝕變的存在。經過綜合分析及對比篩選，在研究區內開展了遙感找礦遠景預測，共圈定出了5處成礦條件較好的有利區段(圖5，表1)。

圖5 研究區礦產遠景預測圖

表1研究區遙感預測找礦有利區一覽表

預測區序號名稱面積(km2)遙感預測依據Y1疊層山金、銀、銅多金屬預測區13.1①遙感三級斷裂構造發育,影紋破碎,巖石變質變形程度高;②鐵染及羥基異常良好,較集中,異常值高;③預測區所處金雁山組地層是金、銀、銅多金屬的重要含礦層位,區內已發現銅銀礦點一處Y2大通溝北山西側銅多金屬預測區11.3①巖體與碳酸鹽巖地層接觸發育淺色斑狀影像;②斷裂構造、環形構造發育;③羥基異常、鐵染異常信息均較密集,特征典型Y3金鴻山東側銅多金屬預測區15.4①斷裂構造發育,巖體與地層接觸周邊發育多組脆韌性剪切帶及構造片理帶;②區內見一環形構造,推測底部可能存在隱伏巖體,羥基異常信息分布密集、特征典型;③區內已發現銅礦點一處Y4斑紅山西側銅多金屬預測區52.5①多期次巖體侵入碳酸鹽巖地層中,發育淺色斑狀影像,疑為矽卡巖化蝕變;②發育強烈集中的羥基異常信息;③小規模斷裂極為發育、地層破碎程度高Y5大通溝南山銅多金屬預測區19.9①沿巖體侵入邊界發育淺色斑狀影像,疑為矽卡巖化蝕變;②閃長巖區發育強烈集中的羥基異常信息;③小規模斷裂極為發育、地層破碎程度高

5 結束語

通過遙感地質解譯分析，青海省茫崖鎮大通溝南山地區地質構造主要受阿爾金斷裂帶控制，線性構造發育，區內礦床與侵位于碳酸鹽巖地層中的中酸性巖體關系密切，存在巖漿熱液型銅多金屬礦床的可能性較大。通過對線性構造、環形構造以及鐵染、羥基異常信息綜合分析，圈定出的找礦有利預測區，可以為后期的找礦工作提供重要遙感信息依據。經野外驗證，本次室內解譯成果正確率達90%以上，證明采用高分辨率SPOT-5數據結合ETM數據進行遙感地質解譯工作，在我國西部高海拔地區礦產遠景調查工作中具有廣闊的應用前景。

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