基于ASTER遙感數據蝕變信息提取的西藏班公湖—怒江成礦帶銅多金屬礦找礦預測

方 臣, 胥 兵, 胡 飛, 陳 曦, 劉燁青

((1.湖北省地質調查院,湖北 武漢 430034; 2.湖北省地質局,湖北 武漢 430022)

基于ASTER遙感數據蝕變信息提取的西藏班公湖—怒江成礦帶銅多金屬礦找礦預測

方 臣1, 胥 兵2, 胡 飛1, 陳 曦1, 劉燁青1

((1.湖北省地質調查院,湖北 武漢 430034; 2.湖北省地質局,湖北 武漢 430022)

研究區位于班公湖—怒江成礦帶西部,該區復雜的地質演化歷史導致了成礦地質背景的復雜性和成礦作用的多樣性。基于ASTER多光譜遙感數據,以已知地質背景資料為基礎,采用主成分分析法、波段比值法開展工作區蝕變信息提取及礦產資源潛力遙感評價。在重點預測區內進行野外查證,新發現兩處礦化線索——胡卜賴銅礦化點和塔色勒壟磁鐵礦化點。經化學分析,胡卜賴銅礦化點樣品銀品位在0.39%～5.36%之間,平均為2.377%,銅品位在0.337～2.376%之間,平均為1.289%,表明該區域為矽卡巖型銅多金屬礦重點成礦潛力區。塔色勒壟磁鐵礦化點圍巖主要是磁鐵礦化超基性巖,表明該處很可能為西藏班公湖—怒江縫合帶封閉的位置,地質意義重大。

班公湖—怒江成礦帶;ASTER;蝕變信息提取;銅多金屬礦;找礦預測

絕大部分的內生礦床都伴隨著相應的熱液圍巖蝕變,尋找與成礦相關的蝕變信息作為找礦標志已有近200年的歷史[1-3]。航天遙感技術的發展為開發應用提供了大量具有實用性的遙感數據,使得遙感蝕變異常成為一種獨立的找礦參數越來越發揮重要作用,尤其是對于自然條件惡劣及研究程度較低的地區[4]。多光譜遙感數據(Landsat ETM、ASTER)在金屬礦床蝕變信息提取領域成果顯著,理論和實踐研究均較為成熟,應用效果顯著[5-7]。本次研究采用的ASTER數據相對于Landsat ETM數據而言,由于在短波紅外與熱紅外波段設置了更多的波段,對于蝕變信息的敏感度更高,可以提取更精細的礦物信息,具有分辨某些礦物和礦床種類的潛能,可以優化蝕變遙感異常,應用前景更廣[8-10]。

班公湖怒江成礦帶位于西藏境內,是西藏玉龍、岡底斯多金屬成礦帶發現以來確認的第三條多金屬成礦帶,是中國19個重要成礦區(帶)之一,已知典型礦床包括多不雜、波龍斑巖型銅金礦等,目前成礦帶的礦集區還沒有大面積鋪開,整個區域的研究還處于初期階段[11-12]。

本次研究利用ASTER數據,運用多種蝕變信息提取方法,以已知礦床的研究成果為基礎,在班公湖—怒江成礦帶西段阿里地區開展蝕變信息提取及靶區圈定研究。通過地質解譯、蝕變信息提取、靶區圈定、野外查證等,新發現兩處礦化線索——胡卜賴銅礦化點和塔色勒壟磁鐵礦化點。這一研究為西藏西部地區開展礦產資源預測提供了良好的技術方法,并有可能為該地區下一步地質找礦工作帶來新的線索。

1 研究區地質概況

研究區處于西藏自治區西部阿里地區,面積約2 500 km2。該區總體屬于班公湖—怒江構造成礦帶西段,是青藏高原地質研究和成礦作用的重要地區,主要出露侏羅系、白堊系和第四系地層,區內斷裂主要是以明顯的NW向構造為主,自西向東分別為:噶爾曲斷裂(喀喇昆侖走滑斷裂)、隆格爾斷裂、獅泉河斷裂和三宮斷裂(圖1)。

阿里地區處于班公湖—怒江洋盆演化核心區域,與板塊俯沖碰撞造山有關的巖漿活動極為發育,同時發育大量與洋盆演化相關的巖漿巖和火山沉積巖。包括獅泉河蛇綠混雜巖帶和燕山晚期的中酸性花崗巖類,成礦作用主要是與縫合帶內蛇綠混雜巖有關的巖漿型鉻鐵礦、鎳礦床及中酸性巖漿熱液作用有關的斑巖型銅(金)礦、矽卡巖型鐵(銅)礦[13-16]。礦石礦物以黃銅礦、黃鐵礦及磁鐵礦為主。巖石普遍具絹英巖化(絹云母化+綠泥石化+硅化)、黃鐵礦化、孔雀石化、磁鐵礦化、粘土化等。工作區內目前已發現2處金屬(礦)化點,其中磁鐵礦1處,砂金礦1處,典型的中酸性巖漿熱液型礦點尚未發現,亟待探查投入和找礦方向突破。

圖1 研究區地質簡圖Fig.1 Simplified geological map of the study area

2 蝕變信息提取及靶區圈定

2.1 遙感數據源簡介

ASTER(Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer)數據主要應用于遙感地質解譯和遙感異常的提取。ASTER擁有14個波段,光譜范圍0.52～11.6 nm,輻射分辨率更高,可以提供15 m(可見光近紅外)、30 m(短波紅外)以及90 m(熱紅外)三種分辨率數據,并且產生在同一軌道上第三波段的立體像對,掃幅為60 km。ASTER因其細分的短波紅外波段(由ETM+的兩個增至6個)和熱紅外波段(由ETM的1個增至5個),具有分辨某些礦物和礦床種類的潛能,利用這種潛能進行研究和開發,可對蝕變遙感異常“掃面”所獲異常優化,并且有可能區分數種礦物和礦床類別,本文運用ASTER數據提取與Cu多金屬相關的蝕變信息,為靶區圈定提供依據。

2.2 嘎拉勒礦區、嘎拉礦化點樣品波譜測試與分析

本次地面波譜測試采用ASD FieldSpec 3 Hi-Res便攜式地物光譜儀,它探測的波長范圍為350～2 500 nm,具有高分辨率、高靈敏度、高信噪比、高重復性、采樣間隔段等一系列優點,目前已被廣泛運用在礦產資源勘查與基礎研究等領域中。本文運用此儀器對工作區內已發現的嘎拉勒礦區矽卡巖型金銅礦點所采樣品進行了波譜測量工作。

嘎拉勒礦區位于獅泉河以東約80 km,出露地層主要為下白堊統則弄群、捷嘎組等,礦體主要位于巖體與灰巖矽卡巖化接觸變質帶上,礦物為自然金、蛇紋石、藍銅礦、褐鐵礦、磁鐵礦等。圖2分別對矽卡巖礦化樣品、蝕變樣品、未蝕變樣品進行波譜采集,并將其波譜曲線與美國USGS波譜庫中蝕變礦物波譜曲線比對,從采集的波譜看出:

(1) 樣品蛇紋巖化、褐鐵礦化顯著(圖2-a,圖2-b),存在明顯的吸收波譜特征,而未蝕變的砂巖、灰巖(圖2-c)波譜較為光滑,沒有明顯的吸收特征,可以與未蝕變圍巖區別開來,是下一步進行蝕變信息提取及成礦有利區域圈定的前提。

圖2 礦區實測反射光譜曲線與USGS波譜庫蝕變礦物反射波譜曲線對比Fig.2 Comparison between spectra of samples in Galale and spectra of typical alteration minerals in USGS spectral library

(2) 蛇紋巖主要是由超基性巖受低—中溫熱液交代作用,使原巖中的橄欖石和輝石發生蛇紋石化所形成。其化學式為Mg6[Si4O10](OH)8,異常形態以Mg-OH異常為主。OH-在VNIR5-VNIR8波段上亮度值曲線較陡,呈急劇下降趨勢,在VNIR8附近有明顯的吸收谷特征。

(3) 褐鐵礦化角礫巖含有含鐵礦物的風化產物,其成分往往不純,水的含量變化也很大,可能同時含有氧化亞鐵類礦物和氧化鐵礦物,從波譜曲線來看,Fe3+在VNIR1和VNIR3圖像上亮度值降低,而使其在VNIR2圖像上相對呈高值,呈現單峰特征。

值得說明的是,本次采取的蛇紋巖、褐鐵礦化角礫巖波譜并非該區唯一的蝕變波譜類型,且各蝕變波譜之間也有一定的穿插,無法確定是哪一種波譜特征,但可以說明該區礦化蝕變的廣泛性,具有一定的指示意義,也為下一步的蝕變信息提取提供理論前提。

2.3 蝕變信息提取

本次對原始ASTER數據進行了大氣校正、幾何校正、干擾去除、圖像融合鑲嵌等預處理后,采用主成分分析法、波段比值法進行蝕變信息提取。

根據已知地質資料,該區潛在成礦作用主要是中酸性巖漿熱液作用有關的斑巖型銅(金)礦、矽卡巖型鐵(銅)礦及與縫合帶內蛇綠混雜巖有關的巖漿型鉻鐵礦、鎳礦床。結合傳統的Crosta異常提取法,通過對蝕變巖遙感信息的圖像提取方法進行多次試驗和對比,認為在該區采用VNIR4/VNIR3、VNIR2/VNIR1的比值組合方案有利于識別Fe2+、Fe3+有關的鐵染蝕變信息,VNIR1、VNIR3 、VNIR4、(VNIR5+VNIR6)/2主成分分析有利于識別鎂羥基蝕變信息。VNIR1、VNIR3、VNIR4、(VNIR7+VNIR8)/2主成分分析有利于識別鋁羥基蝕變信息。

本次研究主要提取Mg-OH異常、Al-OH異常、鐵染VNIR4/VNIR3、VNIR2/VNIR1等4類異常,經過對同類異常進行打包、分類,并與地質資料套合判別后,共確定遙感異常包61個(圖3)。從研究區蝕變信息分布圖可發現,鎂羥基異常不顯著,鐵染蝕變信息與鋁羥基蝕變信息整體呈NW向分布,受斷裂帶控制,主要位于噶爾曲斷裂帶(喀喇昆侖走滑斷裂)、隆格爾斷裂帶、獅泉河斷裂帶控制的獅泉河晚燕山期結合帶內,該區域以發育大中型韌性剪切帶、伸展拆離帶和次級壓扭性斷裂為主要特征,圍巖主要是白堊系蛇綠混雜巖群粉砂巖—灰巖,南部有燕山期花崗閃長巖體侵入,超基性巖體順斷裂帶出露。

圖3 研究區蝕變信息分布與地質背景套合結果圖Fig.3 The alteration information distribution dragged over the geological map

3 野外查證

基于以上蝕變信息的提取,項目組將地質信息、蝕變信息進一步綜合,根據野外實際情況選出部分可供查證的蝕變異常。在61個遙感異常區中,共選取了15個點進行實地查證,重點發現兩處礦化線索(圖3)——胡卜賴銅礦化點(61號)和塔色勒壟磁鐵礦化點(9號)。

3.1 胡卜賴銅礦化點

野外驗證查明出露礦(化)體4個,產于花崗閃長巖體與圍巖接觸帶,沿NW向和近NE構造帶或構造交切部位分布有硅化碎裂巖,具有角巖化、孔雀石化、褐鐵礦化、黃鐵礦化、黃銅礦化等蝕變或礦化明顯。經采樣剖面控制,地表礦體厚度3.96～11.88 m,長度超過2 km;揀塊樣化學分析:銀品位在0.39%～5.36%之間,平均為2.377%,銅品位在0.337%～2.376%之間,平均為1.289%。表明該區域為矽卡巖型銅銀礦礦化區(圖4)。

3.2 塔色勒壟磁鐵礦化點

塔色勒壟磁鐵礦化點蝕變分布及野外礦化露頭見圖5。驗證查明出露礦(化)體1個,出露寬10～15 m,圍巖主要是磁鐵礦化超基性巖,呈帶狀產出,巖石呈褐紅色,較破碎,接觸帶附近見褐鐵礦化、綠簾石化、綠泥石化、硅化。礦石品位鐵品位在16.7%～21.3%之間,整體含量高。表明該處很可能為西藏班公湖—怒江縫合帶封閉的位置,地質意義重大(圖5)。

圖4 61號遙感異常包及野外銅多金屬礦化體圖片Fig.4 The NO.61 alteration anomaly and photographs of field malachite outcrops of Cu- polymetallic mineralization body

圖5 9號遙感異常包及野外磁鐵礦化超基性巖圖片Fig.5 The NO.9 alteration anomaly and photographs of field malachite outcrops of magnetite ultrabasic rock

4 結論

基于ASTER多光譜遙感數據,以已知地質背景資料為基礎,采用主成分分析法、波段比值法開展西藏班公湖—怒江成礦帶西段阿里地區2 500 km2區域內的蝕變巖遙感信息提取工作及礦產資源潛力遙感評價。結果表明:

(1) 通過已知礦區及其外圍巖礦樣品室內反射波譜測定分析說明,礦體波譜曲線存在顯著的吸收特征,是進一步進行蝕變信息提取和礦化區域圈定的前提。

(2) 通過多種圖像處理方法處理結果的對比研究,發現采用VNIR4/VNIR3 、VNIR2/VNIR1的比值組合方案有利于識別Fe2+、Fe3+有關的鐵染蝕變信息,VNIR1 、VNIR3 、VNIR4 、(VNIR7+VNIR8)/2主成分分析有利于識別OH-有關的Al羥基蝕變信息。

(3) 本次研究主要提取了Mg-OH異常、Al-OH異常、鐵染VNIR4/VNIR3 、VNIR2/VNIR1等4類異常,共確定遙感異常包61個。在重點預測區內進行野外查證,新發現兩處礦化線索——胡卜賴銅礦化點和塔色勒壟磁鐵礦化點。進一步研究表明胡卜賴地區為矽卡巖型銅多金屬礦重點成礦潛力區。塔色勒地區很可能為西藏班公湖—怒江縫合帶封閉的位置,地質意義重大。

綜上所述,運用ASTER遙感數據,以已知礦床研究為基礎,在自然條件惡劣及研究程度較低的地區可以進行礦產資源預測及靶區圈定工作,為地質找礦工作前期定位和縮小找礦區域提供了可靠的技術手段。

[1] Hunt G R,Salisbury J W,Hoff L G J.Visible and Near-infrared Spectra of Minerals and Rocks: Ⅲ Oxides and Hydroxides[J].Modern Geology,1978(2):195-205.

[2] 陳淳福,梁有彬.內生金礦床圍巖蝕變及其找礦意義[J].地質找礦論叢,1990(3):63-70.

[3] 謝家榮.成礦理論與找礦[J].中國地質,1961(12):13-34.

[4] 張玉君,楊建民,陳微.ETM+(TM)蝕變遙感異常提取方法研究與應用——地質依據和波譜前提[J].國土資源遙感,2002(4):30-36.

[5] 趙元洪,張福祥,陳南峰.波段比值的主成份復合在熱液蝕變信息提取中的應用[J].國土資源遙感,1991(3):12-18.

[6] 馬建文.利用TM數據快速提取含礦蝕變帶方法研究[J].遙感學報,1997,1(3):208-213.

[7] 張玉君,楊建民,姚佛軍.2007.多光譜遙感技術預測礦產資源的潛能——以蒙古國歐玉陶勒蓋銅金礦床為例[J].地學前緣,2014(5):63-69.

[9] 叢麗娟,岑況,朱所,等.利用ASTER數據提取蝕變異常方研究——以內蒙古朱拉扎嘎金礦為例[J].河南理工大學學報(自然科學版),2007,26(6):652-663.

[10] 楊長保,姜琦剛,劉萬崧,等.基于ASTER數據的內蒙古東烏珠穆沁北部地區遙感蝕變信息提取[J].吉林大學學報(地球科學版),2009,39(6):1163-1167.

[11] Girardeau J,Mercier J C C,Wang X B.Petrology of the mafic rocks of the Xigaze ophiolite,Tibet[J].Contributions to Mineral-ogy and Petrology,1985,90(4):309-321.

[12] Pan G,Ding J,Yao D S,et al.Guidebook of 1∶1 500 000 Ge-ologic Map of the Qinghai-Xizang(Tibet)Plateau and AdjacentAreas[M].Chengdu:Cartographic Publishing House,2004.

[13] 鄧萬明,王方國.藏北班公湖一怒江蛇綠巖帶[M].北京:地質出版社,1987:138-214.

[14] 張志.西藏尕爾窮—嘎拉勒銅金礦集區成礦規律與成礦預測[D].成都:成都理工大學,2015.

[15] 呂立娜,崔玉斌,宋亮,等.西藏嘎拉勒夕卡巖型金(銅)礦床地球化學特征與鋯石的LA-ICP-MS定年及意義[J].地學前緣,2011(5):224-242.

[16] 宋揚,唐菊興,曲曉明,等.西藏班公湖—怒江成礦帶研究進展及一些新認識[J].地球科學進展,2014(7):795-809.

[17] Regan R D,Taranik J V,Gutma n S I.Principles of remote sensing for the exploration geophysicist[J].Society of Exploration Geophysicists,1980(48):256-263.

[18] 地質情報研究所.遙感專輯(第一輯):礦物巖石的可見——中紅外光譜及其應用[M].北京:地質出版社,1980.

[19] Hunt G R,Sa lisbury J W.Assessment of landsat filters for rock type discrimination.Based on In trinsic Information in Laboratory Spectra[J].Geophysis,1978(43):738-748.

(責任編輯：陳文寶)

Cu-polymetallic Deposit Prognosis in the Banggonghu-Nujiang MetallogenicBelt Based on ASTER Remote Sensing Alterration Information Extraction

FANG Chen1, XU Bing2, HU Fei1, CHEN Xi1, LIU Yeqing1

(1.HubeiGeologicalSurvey,Wuhan,Hubei430034; 2.HubeiGeologicalBureau,Wuhan,Hubei430022)

The study area is situated in the western segment of the Bangong-Nujiang metallogenic belt.The complex geological evolution history leaded to complex geological settings and various character of mineraliazation.In this paper,ASTER multispectral data are used as the remote sensing data source,and two methods of band ratio,principal component analysis (PCA)are chosen as the main methods for alteration information extraction and potential ore deposit prognosis in study area.Finally,a promising ore deposit area is delineated.Through field survey of the predicted area,two new mineralization points,Hubolai Cu-polymetallic point and Taselelong Mt point,are found.Chemical analysis indicated that in Hubolai Cu-polymetallic point,silver grade is between 0.39% and 5.36%,with the average grade being 2.38%,copper grade is between 0.337% and 2.376%,with the average grade being 1.289%,suggesting that Hubolai area is a prospective area of Cu-polymetallic deposit.In Taselelong Mt point,the surrounding rock is mainly magnetite ultrabasic rock,suggesting that there is a positive point of the Bangong-Nujiang junction zone,which is of great significance to geology.

Bangonghu-Nujiang metallogenic belt; ASTER; alteration information extraction; cu-polymetallic deposit; prospecting prediction

2016-08-29;改回日期:2016-10-08

中國地質調查局地質調查項目“班公湖—怒江成礦帶礦產資源遙感地質調查”(編號1212011221099)資助。

方臣(1989-),男,工程師,碩士研究生,地質工程專業,從事遙感地質、國土資源遙感方面的研究工作。E-mail:824158657@qq.com

P627

A

1671-1211(2016)06-0988-06

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.06.036

數字出版網址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20161026.0914.024.html 數字出版日期:2016-10-26 09:14