遙感在隕石坑解譯及成礦關系中的應用

王　波，尹顯科，張　偉，裴亞倫，蔣華標

遙感在隕石坑解譯及成礦關系中的應用

王波，尹顯科，張偉，裴亞倫，蔣華標

（四川省地質調查院，成都 610081）

遙感技術在大范圍的地質調查中有著更高效、更直觀的優勢，通過使用ETM影像對全球隕石坑進行遙感地質解譯，基本弄清了隕石坑在全球五大洲的分布情況，并以全球典型的隕石坑礦床加拿大薩德伯里銅鎳礦為例，從遙感的角度對隕石坑及其成礦關系進行了研究，建立了隕石坑的遙感找礦標志，可為尋找更多類似的隕石坑成因礦床提供參考。

遙感技術；隕石坑；成礦關系；ETM影像

隕石坑是小行星或彗星高速撞擊行星及其衛星表面形成的凹坑或環狀地質構造［1］。在地球漫長的地質歷史時期，形成了許多大大小小的隕石坑。隕石坑的撞擊作用能引起地下巖漿上升、侵入和成礦，因而出現了把隕石坑和地球深部作用聯系起來的新成巖成礦理論［2］。愈來愈多的地質證據表明，全球范圍內許多大型或巨型礦床與隕石坑具有密切成因聯系，如加拿大薩德伯里（Sudbury）銅鎳礦［3］、俄羅斯波皮蓋（Popigai）鉆石礦等。

雖然前人也對隕石坑已經做了許多研究［4-7］，但是，通過常規的地質手段對隕石坑的研究已經不能滿足現代成礦理論的需要。隨著遙感技術［8-9］在地質領域越來越廣泛的應用，為我們對隕石坑與成礦關系的研究打開了新的思路。本文通過使用ETM影像對全球隕石坑進行遙感解譯，分析了隕石坑與成礦的關系，并初步總結了隕石坑的遙感找礦標志。

圖1　部分隕石坑的遙感影像圖

1　全球隕石坑的遙感解譯

1.1 遙感數據獲取與影像圖制作

本研究使用的數據是由吉林大學提供的ETM圖像，原始數據來自美國NASA網站。該數據采用的是ETM7、4、2波段進行彩色合成，空間位置上已經進行了精校準，而且做過正射校正。通過與境外地形圖的對比和分析，認為該圖像總體精度較高，完全可以達到遙感地質解譯的要求。

影像圖經過遙感圖像處理軟件處理、重新投影、格式轉化，最終生成Mapgis格式msi圖像。所有影像圖空間分辨率均為28.5m，解譯是使用原始分辨率，不得進行重復采樣。為了全球一張圖顯示、拼接和其他數據、圖件的套合，工作中制圖統一采用經緯度投影、WGS84坐標系。

1.2隕石坑的遙感解譯標志

隕石坑在ETM影像上一般顯示為圓形構造，較古老的隕石坑由于受構造運動的影響也有呈橢圓形或腰子形的。大多數隕石坑都保存有較好的坑唇，即環形山坑緣，坑底部常出現中央隆起的狀況；而且隕石坑內往往會因為充水而形成撞擊湖，湖心有小島；隕石坑形成的水系多呈環狀、放射狀（圖1）。

1.3全球隕石坑的分布

由于隕石坑是天體撞擊地球表面形成的，其在全球各地的分布并不均勻。通過全球遙感地質礦產解譯出的隕石坑總共有168個，其中亞洲18個、歐洲46個、非洲16個、澳洲24個、北美洲57個、南美洲7個（圖2）。大部分隕石坑分布在地臺或穩定地塊中，活動帶較少，這可能與地殼穩定區比較容易保存有一定關系。

圖2　全球隕石坑分布圖（圖中紅點示隕石坑）

2　隕石坑成礦特征遙感研究

2.1區域地質概況

加拿大薩德伯里（Sudbury）銅鎳礦床是全球隕石坑成礦的典型代表［10］。隕石撞擊發生在1 850Ma，地點位于北面新太古代片麻巖和南面上覆的休倫超群之間的交界處。撞擊產生了一個直徑200km的火山口，以及放射型巖墻狀的破裂/角礫巖帶，它們切穿了圍巖。撞擊熔化了撞擊地點的巖石，產生了高溫熔融巖層，這個熔融巖層占據了撞擊火山口的底板。熔融體冷卻時分異成下部的蘇長巖和上覆的花斑巖，二者為一層薄的富石英的輝長巖層所分隔。這些巖石單元之間的接觸帶是漸變的。不連續、更為基性的底部巖層稱為“底層”，含有大量的Ni-Cu礦石和外來碎屑。熔融體還侵入了某些放射型的角礫巖帶中，形成了很長的石英閃長巖巖墻（“支脈”），從薩德伯里火成雜巖往外延伸幾千米，也含Ni-Cu礦石。后來來自南部的區域掩沖擠壓了薩德伯里火成雜巖的南半部［11］，產生了現在出露的拉長狀盆地，長65km，橫向寬27km。

薩德伯里火成雜巖體可分成北帶、南帶和東帶3部分，總厚度約為2.5km。組成雜巖體的巖石由下往上依次為暗色蘇長巖、石英蘇長巖、南山蘇長巖和霏細蘇長巖，它們構成了雜巖體的下部；中部為石英輝長巖；上部為花斑巖（圖3）［12］。南帶的下部出現石英蘇長巖和南山蘇長巖，而北帶的下部為暗色蘇長巖和霏細蘇長巖，霏細蘇長巖在南帶發育有限。含礦的蘇長巖“底板”位于薩德伯里火成巖體的底部，在雜巖體邊緣通常是含礦的石英閃長巖“支脈”。

2.2遙感成礦特征

圖3　薩德伯里銅鎳礦區地質簡圖（引自Л.Н.Лхачев，2006）

在薩德伯里銅鎳礦的形成過程中，首先是墜落的隕石與被撞的地體相撞并發生破裂，墜落體的物質呈顆粒流持續運動，顆粒流長達幾千米。重的金屬顆粒快于不太致密的輕顆粒聚集在與被撞物體接觸的鋒面上，然后滲入被撞物體底部形成支脈狀礦石。

在撞擊地點產生的等離子蒸氣、熔融體和固態物質的混合物進人大氣，經過減壓和迅速冷卻隨后返回到早先形成的火山口。在撞擊時形成的熔融體回返降落時，留在它們當中的金屬顆粒又回到了落體的鋒面部位，形成了薩德伯里礦區中的次層狀接觸帶型礦石。

這個撞擊事件是在一個極短的時間內發生的，沖擊之后，硅酸鹽熔融體和硫化物熔融體很快結晶，其周圍的巖石被壓實，而后，這個撞擊構造被晚期的產物所掩埋。硅酸鹽熔融體結晶時所形成的巖石發生了微弱的分異，它們具有很小的顆粒性，這是撞擊雜巖與內生的巖漿產物之間原則性的差別。

從ETM遙感影像上來看（圖4），由隕石撞擊形成的環形構造明顯，薩德伯里銅鎳礦露天采礦坑皆位于環形構造的邊緣，也就是薩德伯里火成雜巖體與圍巖的接觸帶上。

2.3遙感找礦標志

隕石撞擊地球表面是個偶然發生的地質事件，它的分布不受區域地質構造的控制，這里以薩德伯里銅鎳礦床為依據，總結了隕石坑的遙感找礦標志：

1）礦床主要與隕石撞擊形成的火成雜巖體有關，礦化大多產在雜巖體與圍巖的接觸帶上，而富的礦體又位于接觸帶以下的底板中。

2）火成雜巖體的出露明顯受環形構造的控制，該環形構造是經過形變和剝蝕的隕石坑遺跡，充填有沉積巖和變沉積巖，礦化可能是在隕石坑形成過程中的熱和壓力作用下產生的。

圖4　薩德伯里銅鎳礦區遙感影像圖（圖中紅線示露天采礦坑）

3　結論

1）本文利用ETM影像對全球隕石坑進行遙感地質解譯，根據隕石坑的遙感解譯標志，解譯出分布在全球五大洲總共168處隕石坑；并以加拿大薩德伯里銅鎳礦為典型礦床，對隕石坑及其成礦關系從遙感的角度進行研究，取得了一定的成果。

2）通過研究表明與隕石坑有關的礦床大多產在火成雜巖體與圍巖的接觸帶上和接觸帶以下的底板中，礦化明顯受環形構造的控制。

3）由于目前全球確定的隕石坑成因礦床僅薩德伯里銅鎳礦一個，對隕石坑與成礦關系的遙感研究缺乏更多的案例和資料，因此有待進一步探索。

［1］ 房建軍， 王建強， 邱欣衛， 等. 隕星撞擊的地學意義與撞擊構造的判識標志［J］. 地球科學與環境學報， 2008（3）: 234～239

［2］ 盛乃賢. 隕石沖擊事件可以導致成礦［J］. 地質地球化學.1986（12）

［3］ в.и.斯米爾諾夫，占巴扎布.薩德伯里銅鎳礦床的隕石成因假說［J］. 地球與環境，1973（3）

［4］ 覃功炯， 歐強， 常旭. 國內外對天體撞擊地球的撞擊構造研究的新進展［J］. 地學前緣， 2001（2）:345～351

［5］ 游振東，劉嶸.隕石撞擊構造作用的研究現狀與前景［J］. 地質力學學報，2008（1）:22～35

［6］ 向緝熙.隕星撞擊地球將是21世紀的研究熱門［J］.中國地質，1998（3）:26-29

［7］ 白志達， 顧德林， 徐德斌， 等. 內蒙古多倫環形影像的成因探討［J］. 中國地質，2003（3）:261～267.

［8］ 朱亮璞. 遙感地質學［M］. 北京. 地質出版社， 1994:168～176，

［9］ Gupta R P.Remote Sensing Gology，2nd Edition［M］.Berlin:Springer-Verlag，Heidelberg，New York，2003:655-661

［10］ 傅昭仁， 李紫金. 對加拿大薩德伯里撞擊構造的考察及其啟示［J］. 地質科技情報， 1996（4）:57～63

［11］ 余祖成. 加拿大薩德伯里礦田的構造型式及其演化［J］. 成都地質學院學報，1993（3）:67～74

［12］ Лхачев Л Н. 2006.Платно-медно-никелевъге и платиновьге месторожден ия.Москва.

The Application of Remote Sensing Technology to Interpretation of Global Meteorite Craters and Their Relation with Ore-Formation

WANG Bo YIN Xian-ke ZHANG Wei PEI Yan-lun JIANG Hua-biao
（Sichuan Institute of Geological Survey， Chengdu 610081）

Remote sensing technology is of importance to global geological survey. This study interprets geologically ETM image of craters， gaining their global distribution， makes an approach to the relation of mineralization to crater and puts forward remote sensing prospecting criteria for craters exemplified by Sudbury Cu-Ni deposit in Canada.

meteor crater； remote sensing technology； mineralization； ETM image

P238

A

1006-0995（2015）04-0622-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.04.034

2014-11-21

王波（1984-），男，工程師，主要主要從事遙感技術、地質礦產等方面的研究