徐云峰 唐菊興 鄭文寶 陳 明 林 彬 汪重午

(1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川成都610059;2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京10037)

圍巖蝕變是重要找礦標(biāo)志，因蝕變圍巖與正常圍巖的礦物成分、化學(xué)成分、巖石組構(gòu)和顏色上有所不同，所以在多光譜遙感圖像上表現(xiàn)為不同顏色、色調(diào)和紋理差異［1］。國(guó)外對(duì)遙感圖像的礦化蝕變信息和構(gòu)造地質(zhì)特征信息提取較早，早在1974年，Johnsom分析了俄亥俄州里奇蘭縣謝爾比地區(qū)影像線性體的方位頻率，并統(tǒng)計(jì)編制了線性體方位偏差響應(yīng)面圖。Hunt等利用羥基在可見(jiàn)光到近紅外的波譜相應(yīng)特征確定特定的礦物來(lái)圈定蝕變巖石［2］。國(guó)內(nèi)相關(guān)研究起步相對(duì)較晚，主要開始于20世紀(jì)80年代，劉燕君利用MSS圖像采用波段比值方法在北京密云水庫(kù)附近的變質(zhì)鐵礦實(shí)驗(yàn)區(qū)，成功地解譯出了多個(gè)礦化點(diǎn)［3］;郭娜等采用主成分分析、比值分析、MNF變換，通過(guò)蒙賽爾變換，形成HLS圖像，從而提取遙感礦化蝕變信息［4］。目前，國(guó)內(nèi)應(yīng)用的遙感礦化蝕變信息提取方法主要有比值變換法、主成分分析法、光譜角填圖法、對(duì)應(yīng)分析法、混合像元分解法和MPH技術(shù)等。

1 區(qū)域構(gòu)造背景

研究區(qū)位于藏南拆離系，大地構(gòu)造單元屬喜馬拉雅地塊—拉軌崗日被動(dòng)陸緣盆地。區(qū)域構(gòu)造線總體呈EW向展布，近EW向斷裂具壓性兼剪切性質(zhì)，主要表現(xiàn)為一系列的擠壓破碎帶和沖斷層，并伴隨強(qiáng)烈的動(dòng)力變質(zhì)，對(duì)區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)及內(nèi)生成礦作用起著主要控制作用［5］。該區(qū)具有多類型、多層次、多期次、多體制、高強(qiáng)度的構(gòu)造變形和頻繁的巖漿活動(dòng)，從而構(gòu)成復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造。該成礦帶分布多處金、銻礦床(點(diǎn))，多數(shù)受次級(jí)斷層構(gòu)造控制［6］。這一背景是此次依據(jù)地質(zhì)構(gòu)造信息和蝕變信息圈定成礦遠(yuǎn)景區(qū)的前提和理論依據(jù)。

2 礦區(qū)地質(zhì)概況

扎西康鋅多金屬礦床位于西藏隆子縣，距離隆子縣縣城約48 km處。礦床位于東經(jīng)91°59'43″～92° 00'19″、北緯28°22'15″～28°22'47″。其構(gòu)造上位于北喜馬拉雅銻金多金屬成礦帶的羊卓雍—拿日雍錯(cuò)復(fù)式向斜東南端北翼，日當(dāng)大斷裂南西側(cè)，屬于喜馬拉雅陸塊與岡底斯陸塊的強(qiáng)烈碰撞造山階段構(gòu)造－巖漿熱液環(huán)境［7］。

礦區(qū)及鄰近區(qū)域的地層主要有上三疊統(tǒng)修康群(T3x)、下侏羅統(tǒng)日當(dāng)組(J1r)、中上侏羅統(tǒng)遮拉組(J2－3z)和下白堊統(tǒng)甲不拉組(K1j)。其中下侏羅統(tǒng)日當(dāng)組(J1r)是礦區(qū)出露的主要地層，也是礦區(qū)主要的容礦、賦礦巖層［8］。其大致可劃分為5個(gè)巖性段，各巖性段之間為連續(xù)整合接觸關(guān)系。其中第四巖性段(J1r4)是礦區(qū)最主要含礦巖段。

區(qū)域內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁、種類繁多，噴出巖主要發(fā)育流紋(斑)巖，侵入巖則發(fā)育輝綠巖和少量基性—酸性脈巖。礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)十分發(fā)育，構(gòu)造層次、構(gòu)造相、構(gòu)造樣式、構(gòu)造組合復(fù)雜多樣。其中礦區(qū)中普遍發(fā)育的近南北向的高角度斷裂構(gòu)造是礦區(qū)主要的控礦構(gòu)造。扎西康礦床礦體產(chǎn)出嚴(yán)格受構(gòu)造破碎帶控制，以南北向張扭性構(gòu)造破碎帶為主。目前礦區(qū)主要的控礦斷層為F7(張性正斷層，傾向西，傾角為45°～70°)、F2(張性正斷層，傾向西，傾角為50°～70°)，分別控制Ⅴ#鉛鋅主礦體和Ⅵ#鉛鋅礦體的產(chǎn)出。

礦區(qū)圍巖主要為日當(dāng)組的黑色板巖夾少量的凝灰?guī)r、鈣質(zhì)砂巖。其蝕變主要有硅化、綠泥石化、絹云母化、黃鐵礦化、褐鐵礦和方解石化。

3 遙感數(shù)據(jù)源選取及數(shù)據(jù)預(yù)處理

本次遙感地質(zhì)解譯工作選用一景具有中等空間分辨率和光譜分辨率的裝載于美國(guó)陸地衛(wèi)星Landsat－7的ETM+圖像，圖幅號(hào)為137/40，成像日期為2000年12月28日。圖像云量少，色調(diào)對(duì)比度好，基本能滿足本次遙感地質(zhì)特征解譯提取工作的要求，見(jiàn)圖1。

圖1 研究區(qū)ETM+融合圖像Fig.1 The ETM+fusion image in research area

首先對(duì)遙感圖像進(jìn)行波段組合、輻射校正和幾何校正。研究區(qū)范圍設(shè)定為北緯28°17'～28°27'、東經(jīng)91°55'～92°05'，對(duì)校正后的遙感影像進(jìn)行裁剪，并掩模裁剪后的影像。掩模的主要方法為:①利用B3波段對(duì)云、雪被、第四系進(jìn)行掩模;②利用B3、B7波段比值對(duì)水體和陰影進(jìn)行掩模;③利用B4、B3波段比值對(duì)植被進(jìn)行掩模;④利用各掩模同時(shí)對(duì)裁剪影像進(jìn)行掩模處理。

4 遙感礦化蝕變信息提取

藏南扎西康鋅多金屬礦床熱液蝕變類型主要為硅化、綠泥石化、絹云母化、黃鐵礦化、褐鐵礦和方解石化。依據(jù)研究經(jīng)驗(yàn)，將礦區(qū)蝕變礦物劃分為與羥基有關(guān)的蝕變礦物和與鐵離子有關(guān)的蝕變礦物，分別進(jìn)行羥基蝕變異常信息和鐵染蝕變異常信息的提取。

4.1 羥基蝕變信息提取

礦區(qū)內(nèi)含羥基的蝕變礦物主要有綠泥石和云母類礦物，此類礦物在ETM+7波段附近有較強(qiáng)的光譜吸收谷，在ETM+5波段附近為較強(qiáng)的光譜反射峰［9］。故選取ETM+1、4、5、7波段組合進(jìn)行主成分分析，用TM+5/TM+7取代了TM7，以增強(qiáng)羥基異常。主成分變換特征向量矩陣見(jiàn)表1。選取PC4作為羥基化物的主分量，并對(duì)遙感影像蝕變信息進(jìn)行3 ×3低通濾波處理，依據(jù)主成分分析結(jié)果的特征向量矩陣，選取PC4進(jìn)行密度分割，以平均值加1.5倍方差作為異常下限進(jìn)行羥基信息提取，得到羥基蝕變異常圖像，見(jiàn)圖2。

表1 第1、4、5、7波段主成分變換特征向量矩陣Table1 Eigenvector matrix of principal component analysis of band 1，4，5，7

圖2 研究區(qū)遙感羥基礦化蝕變信息分布Fig.2 Distribution of the remote sensing hydroxyl m ineralized alteration information in the research area

4.2 鐵染蝕變信息提取

礦區(qū)內(nèi)與鐵離子有關(guān)的蝕變礦物多為黃鐵礦和褐鐵礦等礦物，它們?cè)贓TM+1和ETM+4波段為吸收谷，在ETM+3波段表現(xiàn)為相對(duì)高反峰。本次選取ETM+1、3、4、5波段組合進(jìn)行主成分分析，用TM+5/TM+1替換TM+5，以增強(qiáng)鐵染蝕變信息。主成分變換特征向量矩陣見(jiàn)表2。選取PC4作為羥基化物的主分量，并對(duì)遙感影像蝕變信息進(jìn)行3×3低通濾波處理，依據(jù)主成分分析結(jié)果的特征向量矩陣，選取PC4進(jìn)行密度分割，以平均值加1.5倍方差作為異常下限進(jìn)行鐵染信息提取，得到鐵染蝕變異常圖像，見(jiàn)圖3。

5 遙感礦產(chǎn)地質(zhì)特征解譯

本次構(gòu)造信息的提取，依據(jù)741波段的RGB波段假彩色合成所得遙感影像圖，結(jié)合成礦要素進(jìn)行目視解譯。通過(guò)目視解譯，得到了與成礦關(guān)系密切的遙感線要素、環(huán)要素及帶要素。線要素是指與成礦、控礦、導(dǎo)礦和容礦作用相關(guān)的構(gòu)造信息，主要包括斷裂構(gòu)造，脆、韌性變形構(gòu)造，逆沖推覆構(gòu)造，褶皺軸等線性構(gòu)造;環(huán)要素是指包括小巖株/斑巖體、與花崗巖侵入體或侵入作用相關(guān)的環(huán)形體、與火山作用相關(guān)的環(huán)形構(gòu)造、與圍巖蝕變相關(guān)的環(huán)形封閉狀影像、與沉積巖層及環(huán)狀褶皺相關(guān)的穹隆構(gòu)造;帶要素是指賦礦地層、巖層［10］。解譯成果整體分布見(jiàn)圖4。

表2 第1、3、4、5波段主成分變換特征向量矩陣Table2 Eigenvector matrix of principal component analysis of band 1，3，4，5

圖3 研究區(qū)遙感鐵染礦化蝕變信息分布Fig.3 Distribution of the remote sensing m ineralized iron alteration information in the research area

圖4 研究區(qū)遙感構(gòu)造解譯Fig.4 Remote sensing structure interpretation in the research area

6 找礦遠(yuǎn)景區(qū)圈定

通過(guò)對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，扎西康鋅多金屬礦床類型與湖南香花嶺錫多金屬礦床頗為相似，均為巖漿熱液成因，礦體均受次級(jí)斷裂構(gòu)造控制。湖南香花嶺錫多金屬礦床礦化垂直縱向分帶:次級(jí)斷裂上部主要為鉛鋅硫化物礦體，次級(jí)斷裂下部靠近巖體部位主要產(chǎn)出錫石硫化物礦體。而扎西康鋅多金屬礦床次級(jí)斷裂上部也主要分布鉛鋅硫化物礦體，所以有希望在其深部找到錫礦化體。

結(jié)合區(qū)域內(nèi)已有的地質(zhì)資料，對(duì)扎西康礦區(qū)及外圍遙感蝕變信息和遙感礦產(chǎn)地質(zhì)特征信息進(jìn)行了分析和驗(yàn)證。遙感蝕變信息分布范圍廣泛，尤其在環(huán)形構(gòu)造內(nèi)側(cè)及邊緣比較發(fā)育，與線性構(gòu)造也有良好的疊合性。由于藏南地區(qū)鉛－鋅－銻礦床(點(diǎn))多受次級(jí)斷層控制，此次圈定的遠(yuǎn)景區(qū)主要分布于次級(jí)斷裂構(gòu)造及環(huán)形構(gòu)造附近。次級(jí)斷裂構(gòu)造附近找礦遠(yuǎn)景區(qū)主要找礦目標(biāo)為淺部鉛鋅礦，環(huán)形構(gòu)造附近找礦遠(yuǎn)景區(qū)主要找礦目標(biāo)為深部錫礦。根據(jù)遙感蝕變信息和地質(zhì)特征解譯成果，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)信息，在扎西康外圍共圈定了5個(gè)找礦遠(yuǎn)景區(qū)，見(jiàn)圖5。

圖5 找礦遠(yuǎn)景區(qū)圈定Fig.5 Schematic diagram of ore prospecting areas

找礦遠(yuǎn)景區(qū)1位于扎西康礦床北北東向約6 km處，在下侏羅統(tǒng)陸熱組地層內(nèi)，主要巖性為泥晶灰?guī)r、變質(zhì)粉砂巖及粉砂質(zhì)絹云板巖。遠(yuǎn)景區(qū)處于2個(gè)環(huán)形構(gòu)造邊緣的交接部位，并發(fā)育次級(jí)斷層，發(fā)育強(qiáng)烈的鐵染蝕變異常，為淺部鉛鋅礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)。

找礦遠(yuǎn)景區(qū)2位于扎西康礦床正北方向約3.5 km處，在下侏羅統(tǒng)日當(dāng)組地層內(nèi)，主要巖性為鈣質(zhì)砂巖、石英砂巖及頁(yè)巖。遠(yuǎn)景區(qū)處于環(huán)形構(gòu)造與線性構(gòu)造交叉部位，發(fā)育強(qiáng)烈的鐵染礦化蝕變異常及相對(duì)較弱的羥基蝕變異常，為淺部鉛鋅礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)。

找礦遠(yuǎn)景區(qū)3位于扎西康礦床正北方向約5 km處，在上侏羅統(tǒng)維美組地層內(nèi)，主要巖性為細(xì)粒石英砂巖，粉砂質(zhì)板巖及復(fù)成分礫巖。遠(yuǎn)景區(qū)處于環(huán)形構(gòu)造內(nèi)側(cè)及邊緣，廣泛發(fā)育強(qiáng)烈的鐵染礦化蝕變異常及相對(duì)較弱的羥基蝕變異常，為深部錫礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)。

找礦遠(yuǎn)景區(qū)4位于扎西康礦床南西西向約4 km處，在上侏羅統(tǒng)維美組地層內(nèi)，主要巖性為粉砂質(zhì)絹云板巖及變質(zhì)粉砂巖。遠(yuǎn)景區(qū)處于環(huán)形構(gòu)造邊緣的相切部位和環(huán)形構(gòu)造邊緣的交接部位，發(fā)育強(qiáng)烈的羥基蝕變異常和鐵染蝕變異常，為深部錫礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)。

找礦遠(yuǎn)景區(qū)5位于扎西康礦床南西西向約5.5 km處，在上侏羅統(tǒng)維美組地層內(nèi)，主要巖性為粉砂質(zhì)絹云板巖及變質(zhì)粉砂巖。遠(yuǎn)景區(qū)處于環(huán)形構(gòu)造與線性構(gòu)造交叉部位，發(fā)育強(qiáng)烈的羥基蝕變異常和鐵染蝕變異常，為淺部鉛鋅礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)。

7 結(jié)論

遙感礦化蝕變多出現(xiàn)于斷裂構(gòu)造、環(huán)形構(gòu)造及地層邊界附近，多集中于兩個(gè)環(huán)形構(gòu)造相交或相切部位、環(huán)形構(gòu)造與線性構(gòu)造交叉部位、環(huán)形構(gòu)造的內(nèi)側(cè)及邊緣部位。

通過(guò)對(duì)扎西康及其外圍遙感圖像的解譯分析，提取了礦化蝕變信息和礦產(chǎn)地質(zhì)特征信息，結(jié)合區(qū)域已有地質(zhì)資料，圈定了5個(gè)找礦遠(yuǎn)景區(qū)。研究成果可為扎西康礦床及外圍地區(qū)進(jìn)一步的礦產(chǎn)勘查提供有利的科學(xué)依據(jù)。

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