中、高分辨率遥感数据在铀成矿有利区评价中的综合应用——以新疆库鲁克塔格断隆为例

叶发旺，刘德长

（核工业北京地质研究院，遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室，北京100029）

中、高分辨率遥感数据在铀成矿有利区评价中的综合应用
——以新疆库鲁克塔格断隆为例

叶发旺，刘德长

（核工业北京地质研究院，遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室，北京100029）

塔里木盆地北缘是近几年核工业系统开展铀矿勘查的重点区域之一，但位于其东北缘的库鲁克塔格断隆的铀矿地质工作相对薄弱。根据库鲁克塔格断隆区的铀矿找矿特点，开展了基于中等分辨率ETM和高分辨率QuickBird遥感数据的铀成矿环境、蚀变信息提取、构造解译等综合应用研究，对铀成矿有利区段进行了新的评价，选出了2片铀成矿有利区，为今后进一步的铀矿勘查提供了遥感地质依据。

库鲁克塔格断隆区；ETM和QuickBird数据；铀矿勘查

新疆维吾尔自治区塔里木盆地北缘在20世纪60～70年代陆续开展过铀矿勘查，90年代初又开展了航空放射性测量工作，发现了一些铀矿异常点和几个中、小型矿床。近几年，该区成为核工业系统铀矿勘查和研究的重要区域之一。其中，位于北缘东部的库鲁克塔格断隆区的工作基础相对薄弱，除过去已发现的一些铀矿异常点外，一直没有开展新的更多的工作。

1 基于ETM中等分辨率遥感的铀成矿环境研究

利用ETM742彩色合成镶嵌图像，对库鲁克塔格断隆进行了遥感构造解译与分析，发现库鲁克塔格断隆是一个由南北两侧两条深大断裂围限，中间略宽、两端窄、呈EW向展布、略向南凸出的月牙形断隆构造（图1）。断隆内部断裂构造、褶皱构造相当发育。其中，西段主要以NW、NWW向构造为主；东段以NE、NEE向构造为主。在上述构造框架分析的基础上，结合研究区地质、航磁和重力等资料，综合分析了库鲁克塔格断隆区的地层、岩浆活动和铀含量特征，以及已知铀矿异常点分布特征等。分析表明，库鲁克塔格断隆上大面积出露太古代、元古代基底变质岩地层，古生代地台型沉积则主要分布在断隆东南部，中新生代地层几乎缺失；断隆上岩浆岩发育，有晚太古代、元古代、加里东期和海西期等多期次花岗岩侵入，但主体以海西期花岗岩为主。同时，震旦纪石英斑岩、辉长岩亦有分布。花岗岩体主要沿库鲁克塔格断隆北缘断裂带分布，同时震旦纪石英斑岩、辉长岩也分布在靠近库鲁克塔格断隆北缘断裂带的地方。该断裂带是天山褶皱带与塔里木地台两个不同大地构造单元之间的分界线。在库鲁克塔格地区，该断裂带表现为构造-岩浆活动带。从塔里木盆地北缘各时期岩浆岩的铀含量来看，海西期花岗岩铀含量最高，铀、钍比值最大；已知铀矿异常点除少量分布于断隆内部外，大多数均沿该构造-岩浆带分布（图1）。

通过上述研究，认为库鲁克塔格断隆北缘是一个集构造-岩浆作用为一体的地区，具备U及Cu、Ni等多金属矿床产出的成矿环境。因此，库鲁克塔格断隆区的找矿要以寻找U和多金属矿床为主的思路，尤其是要重视断隆北缘构造-岩浆成矿带的地质变异地段。根据上述找矿新思路，选择了以几条区域性大断裂夹持的库尔勒市西北地区和NE向大断裂与断隆北缘构造-岩浆带交汇的阿勒吞塔格东北地区等两处地段（图1）作为重点区，开展了基于ETM多光谱遥感和QuickBird高空间分辨率遥感的蚀变异常提取研究，以缩小铀矿的找矿目标区。

2 基于ETM数据的蚀变信息提取与分析

遥感蚀变信息是多种矿产资源勘查的重要信息，是与物化探等异常信息一样具有独立性的重要找矿参数［1］，在寻找铜、铅、锌、银、金和铀等矿床中具有良好的找矿效果［2-4］。尽管遥感技术现在已经发展到高光谱阶段，但目前高光谱遥感信息源不足，而卫星多光谱遥感技术的找矿应用仍具有很大的潜力，卫星多光谱遥感蚀变异常仍是我国西北地区评价找矿有利地段的重要依据之一。

图1 库鲁克塔格断隆遥感构造解译、花岗岩体、铀矿化点复合图（白色线框区域代表Ⅰ、Ⅱ两处地质变异地段）Fig.1 Composite map of remote sensing interpreted faults，granite bodies and uranium mineralizing points in Kuluketage fault-uplift （the white boxes representing two geological anomalous districts No.I and No.II）

本文在吸取前人有效技术方法和思路的基础上，对多光谱遥感蚀变信息提取采取“分类＋掩膜＋主成分分析＋彩色分割”的技术思路。该思路的主要依据是：（1）多光谱波段比较宽，而矿物、岩石和土壤的曲线特征的波段光谱覆盖和相邻波段光谱相对响应的交叉， 使得矿物和岩石光谱特征弱化［5］； （2）不同类型的矿产有不同的成矿蚀变类型，其代表性的蚀变矿物也不同。发生蚀变的岩石与尚未发生蚀变的围岩相比，其物理和化学性质、矿物成分均发生了改变，空间分布范围也相对较小。其光谱特征虽比较明显，但光谱强度因蚀变类型和所处波段不同而不同。反映在不同波段的图像上，有的表现为较高图像亮度值（DN值），而有的则表现为较低图像亮度值；（3）遥感蚀变信息不等于矿化蚀变信息，遥感蚀变信息因其所在的围岩或地貌类型不同通常具有不同的地质含义或找矿价值。同是遥感铁化蚀变和遥感泥化蚀变［6-7］，在花岗岩区和沉积岩区通常具有不同的地质含义；同时，不同地貌景观通常具有不同的岩性，使得同类遥感蚀变信息（如铁染信息）的强度有时差别很大。同一异常筛选阈值有时会使那些较低图像亮度的真异常被筛除，不利于提取表现为弱信息的真实蚀变信息。因此，在遥感蚀变信息提取与异常筛选过程中，需要更多地将研究区的岩性特征、矿化类型等地质知识考虑进去，以取得更好的效果。

图2 第1片地质变异地段遥感泥化、铁化异常分布图Fig.2 Distribution map of remote sensing identified Fe3+and argillic alteration anomalies in the first geological anomalous district

图3 第2片地质变异地段遥感泥化、铁化异常分布图Fig.3 Distribution map of remote sensing identified Fe3+and argillic alteration anomalies in the second geological anomalous district

根据上述遥感蚀变异常提取思路，采用ETM遥感数据对前述的两个地质变异地段开展了遥感蚀变信息提取，获得了地质变异地段的遥感泥化异常（有时称遥感羟基异常）、遥感铁化异常分布图（图2、3）。在此基础上，对泥化和铁化异常、遥感线性构造、已知铀矿化类型及空间分布等找矿要素的相互关系进行了研究，包括：（1）遥感蚀变异常的周围是否存在明显的线性或环状构造，以及它们是否具有相关性；（2）遥感蚀变异常的周围是否存在已知的铀矿异常点，两者是否相匹配；（3）遥感蚀变异常、构造和已知铀矿化异常点三者之间是否具有成生联系。据此，进一步筛选出2片铀成矿有利地段（图4、5）。

由图4可见，有利区段Ⅰ不仅存在两个花岗岩型铀矿化异常，而且铀矿异常点周围存在明显的遥感泥化异常，且呈带状展布，其展布位置、方向与NE向和NW向两条线性构造明显一致。因此，该区段反映出具有铀矿化异常点、遥感泥化异常和线性构造3者聚焦的铀成矿信息，是值得进一步工作的有利成矿区段。在图5中，存在2个花岗岩型铀矿异常点，而且发育NE向和EW向线性构造，其中一个铀矿异常点处于断裂的交汇部位。铁化和泥化异常分别沿NE向断裂构造和EW向断裂构造展布。因此，该地段也是铀矿化异常、蚀变异常和断裂构造三者聚焦的区段，是值得进一步工作的有利成矿区段。

图4 有利区段Ⅰ遥感泥化蚀变异常与线性构造、铀矿点关系图Fig.4 Map showing the relationship of remote sensing argillic alteration anomalies，linear feature and uranium occurrences in the favorable area No.Ⅰ

图5 有利区段Ⅱ遥感铁化、泥化蚀变异常与线性构造、铀矿点分布关系图Fig.5 Map showing the relationship map of remote sensing Fe3+and argillic alteration anomalies，linear feature and uranium occurrences in the favorable area No.Ⅱ

3 基于QuickBird高空间分辨率遥感的有利地段分析

相比于ETM中等空间分辨率遥感数据，高空间分辨率遥感数据因其空间分辨率高，不仅能够对地物的形态、纹理，以及各地物要素之间的空间关系等进行精细观察，而且还可以通过图像色调反映出岩石可能发生的变化［8］。因此，可以取得中等空间分辨率遥感数据达不到的应用效果。图6、7为前述有利区段Ⅱ中25号（图5）遥感铁化异常的QuickBird高分辨率图影像和立体图像。由图6可以清楚地看出，25号点处的铁化蚀变异常地段出现了许多大大小小的浅红明亮色调图斑，这些图斑形状不规则，与周围的灰黑色调有明显区别，且两者为渐变的关系。同时，还可以看到，其中一些细小的浅红亮色图斑沿一明显的NE向线性构造展布，而大片的浅色调图斑则主要分布在NE向线性构造西北侧的山坡上（图7）。上述特征不仅更加清楚地反映出多光谱遥感提取的蚀变异常处的确存在色调明显不同于其周围地层的岩石，而且也反映出这些可能的蚀变岩石与NE向断裂构造之间存在成生联系，反映这些亮色调的岩石可能是受断裂控制发生的蚀变岩石。

图6 有利区段Ⅱ中25号遥感铁化异常的QuickBird 3、2、1波段高分辨率图像Fig.6 High resolution composite image of QuickBird B3， B2， B1 for remote sensing identified Fe3+alteration anomaly No.25th in the favorable area No.Ⅱ

图7 有利区段Ⅱ中25号铁化蚀变异常QuickBird 3、2、1波段高分辨率3D图像Fig.7 High resolution 3D image of QuickBird B3， B2， B1 for remote sensing Fe3+alteration anomaly No.25th in the favorable area No.Ⅱ

4 结论与讨论

在新疆维吾尔自治区库鲁克塔格断隆区，利用ETM多光谱遥感数据，在蚀变信息提取和断裂构造解译等方面取得了很好的效果，筛选出2片断裂构造、蚀变现象和铀矿化异常的聚焦区，并通过QuickBird高空间分辨率遥感信息进行了进一步分析，认为其是值得重视和进一步深入研究的铀成矿有利地段。

［1］张玉君，杨建民，陈 薇.ETM+（TM）蚀变遥感异常提取方法研究与应用:地质依据和波谱前提［J］.国土资源与遥感， 2002， 54（4）:30-36.

［2］张远飞，朱谷昌，吴德文.地质矿产调查的遥感蚀变信息多层次分离提取技术及应用［C］//遥感科技论坛.北京：地质出版社，2007.

［3］张玉君，杨建民，姚佛军.多光谱遥感技术预测矿产资源的潜能:以蒙古国欧玉陶勒盖铜金矿床为例［J］.地学前缘， 2007， 14（5）:63-70.

［4］叶发旺，刘德长，赵英俊，等.基于ASTER数据的巴什布拉克铀矿区油气还原蚀变信息提取与分析［J］.世界核地质科学， 2008， 25（4）:223-230.

［5］马建文.利用TM数据快速提取含矿蚀变带方法研究［J］.遥感学报， 1997， 1（3）:22-26.

［6］李建国，毛德宝.基于ETM+与ASTER数据的矿化蚀变信息提取方法研究［J］.地质调查与研究，2007， 30（3）:234-240.

［7］谢艳玲，洪金益.遥感图像中蚀变信息的提取方法研究［J］.西部探矿工程， 2009， 21（5）:95-98.

［8］叶发旺，刘德长，高仉生.新疆萨拉姆布拉克铀成矿带蚀变特征高分辨率遥感地质研究［C］//全国铀矿成矿理论与勘查技术方法学术研讨会论文集.北京：原子能出版社，2010:603-606.

Comprehensive application of middle and high resolution remote sensing data in the evaluation of favorable area for uranium mineralization—A case study of Kuluketage fault-uplift in Xinjiang

YE Fa-wang，LIU De-chang
（National Key Laboratory of Remote Sensing Information and Image Analysis Technology，Beijing Research Institute of Uranium Geology， Beijing 100029， China）

The north margin of Tarim Basin is one of the important regions for uranium exploration in recent years，but few effort is performed in Kuluketage fault-uplift.According to the feature for uranium exploration in this area，middle resolution ETM and high resolution QuickBird image are used to evaluate the favorable area from uranium metallogenetic environment，alteration condition and tectonic feature.Two favorable targets for uranium exploration are selected，which provide a good remote sensing geological basis for further uranium exploration.

Kuluketage fault-uplift； ETM and QuickBird data； uranium exploration

TP79

A

1672-0636（2011）03-0168-05

10.3969/j.issn.1672-0636.2011.03.008

2011-04-14；

2011-06-20

叶发旺（1974—），男，浙江松阳人，高级工程师，博士，主要从事遥感图像处理和应用及铀矿地质等工作。E-mail:yfwbeijing@126.com