湖北随州—大悟地区遥感预测成矿研究

黄祥芝

(湖北省地质调查院，湖北武汉 430034)

0 引言

在矿产资源潜力评价工作中，遥感技术正在作为一项重要的找矿内容参与到矿产资源潜力评价预测中，充分应用遥感影像，为成矿规律研究、典型矿床、不同类型的单矿种成矿预测区提供相应的影像图、遥感异常图、遥感矿产地质特征与遥感近矿找矿信息解译图，分析和提取找矿信息，为成矿预测和圈定成矿远景区提供借鉴。经在鄂北枣阳—随州—大悟一线进行的该项工作，为金、铜、铅锌等多金属成矿远景区预测提供参考资料。

1 区域成矿地质背景

研究区地处鄂豫两省的交接部位，桐柏山南麓，行政区属湖北枣阳市、随州市、广水市、大悟县之部分(图1)。大地构造属秦祁昆造山系之东延大别高压—超高压变质岩系折返带西段［1］。新(城)—黄(陂)断裂西起新城，东至黄陂，呈北西向横贯研究区，是区内桐柏构造区与随州构造区两个构造单元的分界线，为发育于桐柏—大别造山带南缘的一条巨大的以脆性为主的断裂带，断裂由宽窄不一的碎裂岩带、糜棱岩带组成。断裂以北，出露太古代中深成变质表壳岩、古元古代变质中深成侵入岩体——钾长、二长花岗质片麻岩;花岗闪长质、英云闪长质片麻岩，中元古代红安岩群中浅变质岩系、中生代中酸性侵入岩，主要岩体有草店岩体、浆溪店岩体;断裂以南为中元古界武当山群中浅变质岩系、南华系耀岭河组、震旦系陡山沱组等地层构成，侵入岩有中元古界变质基性侵入岩、中生代七尖峰斑状二长花岗岩体，沿断裂带分布小型的白垩纪山间盆地堆积。该断裂带也是区域上一条重要的金、银、铅锌、萤石、稀土等多金属成矿带，其中银、金与花岗质糜棱岩带及碎裂岩带紧密共生，伴生发育黄铁矿化、硅化、绿帘石化和绢云母化等蚀变，反映银、金成矿作用与中、浅层次构造活动密切相关。本区成矿区带属武当山—大别山元古宙—燕山期金银铅锌(钛)三级成矿带❶❶湖北省矿产资源总体规划 (2008—2015)，湖北省国土资源厅、湖北省地质调查院，2008。，跨随州七尖峰地区金银多金属成矿区、随州大狼山地区金铜成矿区、广水泉口—大悟银金铜大理岩成矿区等三个四级成矿带，主要矿种有金、银、铜、稀土等。

2 遥感预测工作方法

利用遥感矿产预测五要素“线、带、环、色、块”及遥感近矿找矿信息(与含矿层有关的岩层、蚀变、断裂构造破碎带等有关的色调异常等影像标志)［2］，在遥感影像图上，寻找与矿带和矿化蚀变的有关信息，发现并圈定成矿有利区段，为找矿勘探提供线索。

“线”要素是指与成矿作用相关的断裂构造、脆—韧性构造变形带等信息;

“带”要素是指与赋矿地层、岩石相关的地层单元信息;

“环”要素是指与侵入岩、火山岩、构造活动相关的环形信息;

“色”要素是指与各种围岩蚀变相关的色调异常，如色带、色块、色晕等;

“块”要素是指几组断裂交会、归并等所形成的构造岩块之角部。

遥感近矿找矿信息是能够指示一定地段内可能存在某种矿产线索的特殊含矿标志层、构造破碎带、脉岩等影像标志。

通过五要素的解译和研究，反演成矿过程，推断矿化蚀变特性，预测矿产地。

解译方法，因不涉及面状地质体的解译，主要采用直译法，直接从影像中提取反映线、环、块等要素的直线型影纹、环形影纹，由纹形图案的差异、地貌差异推断线性构造、环形构造;通过色调的差异性解译色要素、带要素;其次为类比法，视不同地段相同或相似的影像为相同地质体，本着从已知到未知的原则，进行推断。此种方法主要应用于从邻区推断到本区。

本次遥感解译工作所用遥感影像为美国陆地卫星Landsat-7数据，涉及123038、124038两景ETM+数据，接收日期分别为2000年9月14日、2000年10月30日。遥感影像清晰、层次丰富、色调均匀、反差适中。遥感影像处理主要应用加拿大PCIGeomatica V8.2图像处理系统，采用直方图匹配，色阶拉伸、亮度对比度、色彩平衡、色度饱和度调整等方法进行色度归一化处理;几何纠正使用ERDAS软件以相应比例尺的地形图为基准图件，均匀选取控制点(每景影像不少于9个点)，进行多项式拟合法纠正，拟合精度≤4个像元，成图点位中误差≤±1 mm;根据各波段亮度值分布范围、均值和标准差特征及各波段间的相关系数大小，确定本地区最佳的波段组合，最后采用741波段假彩色合成，与空间分辨率15 m的PAN数据融合，融合增强采用小波变换法进行，通过以上方法对遥感影像进行处理后，达到最佳效果(图2)。

3 遥感矿产预测五要素解译

本区因主要以变质地层为主，与赋矿地层、岩石相关的地层单元“带要素”未见，解译后的成果为线、环、色、块及其组合(图3)。

3.1 线要素解译

线要素在本区主要为断裂构造，解译标志主要有色形标志，在影像上常表现为直线型的色线、色带及两侧色调差异;其次为地貌标志，如线性正、负地形，断层三角面、河流有规律地突然拐弯和有规律地折线展布等。

区域性新黄断裂由北西—南东贯穿研究区，断裂南侧由多条次级(岩子河—李店断裂、岩子河—姚家店断裂)等冲断层组成，宽50～1 000 m不等;断裂线性影像特征明显，沿断裂带形成的冲沟负地形，两侧影像花纹、图案有明显的差异，北部多为大块斑状，南侧以细小斑状为主，表明断裂两侧的物质组成、构造样式、变形特征及变质程度等均存在着较大的差异。

中等尺度的断裂有北东向大悟断裂，沿环水分布，走向北东20°～50°，呈明显线状影像特征，负地形，带宽20～50 m，局部达100 m。

小型尺度的断裂长一般为2～3 km，以北北东向、北西向较为发育，它们在空间上常组成网格状构造，且与环形构造关系密切，具有一定的控矿作用。遥感影像标志为直线型影纹、两侧色调的差异、直线型冲沟等。

3.2 环要素解译

环形构造在区内广泛分布，其解译标志主要有形态，具有特殊的圆形、椭圆形结构，在影像上一般以色调或影纹表现出来，一般有色环和色斑两种类型。色环是指圆形的线性异常，色斑则表现为环形内、外两侧颜色和花纹图案的差异;其次地貌及水系标志，环状山系、环状水系。

3.2.1 环要素规模及形态

按其规模大小可分为三个级别，直径在10～20 km，为一级环形构造，如草店、殷店岩体、大磊山穹隆构造;直径在5～10 km之间为二级环形构造，如封江口水库周边、广水市场北东等处的环形构造;直径在5 km以下的为三级环形构造，多沿一级环形构造周边或内部分布。环形态大部为较规则的圆形，少数为不规则的圆环或椭圆形。

3.2.2 环要素组合形式

环形构造组合形式有单环式，一个孤立的单个环形构造;同心环，是以不同色调的多层影纹呈同心圆状套合;包容环，即是一个大型环形影像中，包容多个小型环形影像;连环或并连式，两个或三个环形影像相叠合或相切。

3.2.3 环要素成因类型

环形构造成因类型主要其一是与岩浆侵入作用有关的环形构造，主要为殷店—草店白垩纪酸性岩体环形构造和七尖峰岩体环形构造，其规模、组合形式亦具多样性。其二是与构造有关的环形构造，见于大悟附近，为大磊山穹隆构造，为太古界大别山岩群片麻岩形成的构造穹隆，周边为中元古代红安岩群，与北北东向大悟断裂相切，与北西向断裂相交，直径＞10 km，影像特征为环形色带、色调差异，但影像清晰程度较一般。其它环形构造性质不明，可能为隐伏岩体。

线、环要素影像及解译分别见图4、图5、图6、图7。

图4 万和店周边影像Fig.4 Images around Wanhedian

3.3 色要素解译

图5 万和店周边线、环解译及已知的金(矿)化点Fig.5 Interpretations of lines，rings and known goldmineralization points around Wanhedian

图6 广水北东周边影像Fig.6 Images in the north-east of Guangshui

图7 广水北东周边线、环解译Fig.7 Interpretations of lines and rings in the north-east of Guangshui

本区的色要素解译不明显，零星见于草店岩体以北和广水北东婆婆寨附近，影像标志为在大片的基本色调中出现的异常色调，为深褐绿色调，明显有别于周边色调，前者为含金矿脉引起❶❶湖北省地质矿产局，1∶5万草店幅、殷店幅地质图说明书，1994。❷湖北省地质矿产局，中国地质大学 (武汉)，1∶5万蔡家河幅地质图说明书，1991。，后者与铌稀土矿化有关❷❶湖北省地质矿产局，1∶5万草店幅、殷店幅地质图说明书，1994。❷湖北省地质矿产局，中国地质大学 (武汉)，1∶5万蔡家河幅地质图说明书，1991。。

3.4 块要素解译

块要素在本区主要为两组不同方向的断裂或密集的节理构成的菱形格状构造，规模都不大，多发育在侵入岩体内，且与环形构造关系较为密切，其影像特征为直线型的色线，十分清晰可见。

4 遥感矿产预测五要素叠加特征

本区遥感矿产预测五要素有以下几种叠加关系:

4.1 线性构造叠加块体构造组合型式

主要表现为在遥感影像图上线要素及其组合构成的构造块体构造。

4.2 线、环双要素构造组合型式

主要表现为断裂构造与环形构造双要素空间分布及叠加组合关系。

4.3 线、环、块三要素构造组合型式

主要表现为断裂构造、环形构造与块体三要素空间分布及其叠加组合关系。

4.4 线、环、色、块四要素构造组合型式

仅于广水附近及殷店—草店岩体边，表现为断裂构造、环形构造、色调异常、菱形块体构造四要素空间分布及其叠加组合关系。

5 遥感矿产预测五要素揭示的成矿信息

赋予地质内涵的遥感矿产预测“五要素”，在某一局部地段的发育程度及其组合关系代表了该地段不同地质构造环境、不同成矿控矿条件可能引起的成矿有利地段，特别是对于铜金等多金属矿产的预测更为有利。如线、环组合代表岩浆构造条件有利，三要素代表三种线索同时存在，组合要素越多，则找矿信息越集中，是预测找矿的有利地段［3］。

基于以上分析，结合已有的矿产地质资料，可提出本区遥感预测成矿有利的以下几个地段(见图3)。

5.1 万和店周边地区(Ⅰ区)

由封江口水库至万和店以西，西侧为七尖峰岩体的东延部分，东侧主要为中元古界浅变质地层，位于新—黄断裂以南，呈北西方向展布。七尖峰岩体显示多个环形构造、断裂构造及菱形块体构造发育，由线、环、块三种要素组合，显示了三种有利的成矿信息，周边有多个金矿(化)点的存在。金矿类型为含石英脉型、破碎蚀变岩型，密集的线性影像特征构成的菱形块体构造，正是石英脉型金矿的有利地段。通过本次工作，发现这些已知的金矿(化)，大部分位于两组不同方向的线性构造交汇点，线、环构造的交汇点及两组不同方向的线性构造与环形构造的交汇点上(图5)。如1号矿点合河金矿据野外工作证实，矿体严格受断裂控制，矿化主要分布在北西、北西西向断裂中，其次为近南北向断裂和北东东向断裂，从而构成区内四组方向展布的矿化蚀变带❶❶湖北省地质调查院，湖北随州—枣阳北部地区银金矿评价报告，2003。❷湖北省地质矿产局，1∶5万万和店幅、天河口幅矿产图说明书，1994。。2号黑龙潭矿体在空间上受主断裂蚀变带控制，据航磁成果推断，有隐伏花岗岩体存在❷❶湖北省地质调查院，湖北随州—枣阳北部地区银金矿评价报告，2003。❷湖北省地质矿产局，1∶5万万和店幅、天河口幅矿产图说明书，1994。。3号卸家沟金矿亦具此类特征，区内金矿主要分布于断裂带的各个分支断裂中，断裂为主要的控矿因素。这些特征，与本次遥感工作极为吻合。此区化探资料表明，为金异常高值区(图8)，其中，1号、2号异常区高于背景值数倍。因此，本区是破碎蚀变岩型和石英脉型金铜多金属矿极为有利的地段，与岩浆岩有关的矿产也是进一步工作的有利地段。

图8 万和店周边地区金化探异常图Fig.8 Geochemistry anomalies in Wanhedian and neighboring areas

5.2 草店周边地区(Ⅱ区)

位于草店周边地区，殷店—草店白垩纪酸性岩体分布区，围岩为早元古界中深层次片麻岩，位于新—黄断裂以北，呈等轴状。显示多个环形构造，但断裂构造及菱形块体构造不太发育，但可见密集的节理辟理密集带，由线、环、色三种要素组合，局部沿断裂边有其色调异常为含金矿脉，显示了四种有利的成矿信息。预测区北部环形构造与线性构造交汇处附近有陈家寨—祝园银金矿分布，该银金矿化受倾角较陡的近南北向、北东向和北西向断裂控制。而该区金属成矿的信息较少，成矿区带的划分为花岗岩非金属成矿区带，根据此次工作，该区可作为金属成矿区加以工作，以期在铜金多金属矿的找矿上取得突破。

5.3 广水北东地区(Ⅲ区)

位于广水北东宝林乡以北，新—黄断裂以北早元古界中深层次片麻岩分布区，呈北西向展布。该区域内鲜有金铜等矿化体存在，仅在南东段有稀土矿点一处。但在本次工作中，被认为是线、环、块三要素组合最好的地段之一，可见多种线环组合，如两环相交、两环相切、环线相交、环线相切等。显示三种有利的成矿信息，局部有色调异常显示四种有利的成矿信息，虽然该区段未见岩浆侵入，但在北西段有浆溪店岩体呈北西向展布，因此，此段有隐伏岩体存在的可能，它应是石英脉型、破碎蚀变岩型金矿找矿的有利地段，同时，不排除深部有岩浆型矿的可能。

5.4 大悟东新地区(Ⅳ区)

位于大悟县以北约25 km，大悟断裂以东中元古界浅变质地层，大致呈北东向展布。未见有岩浆侵入，环形构造可能为隐伏岩体引起，本区段显示为环、块两要素组合，周边未见有金矿化点，仅在外围大悟断裂边见有矿化点，但具其显示的两种有利成矿信息，本区段仍是寻找英脉型、破碎蚀变岩型金矿的有利地段。

5.5 其它地区

其它地区主要见于大悟以南和大新店以北。大悟以南由大磊山穹隆环形构造为主，构成线、环组合，其周边有多个金矿点的存在，应是扩大找矿线索的有利地段;大新店以北，由环、块两要素构成的组合，也应是找矿预测的处女地。

6 结论

通过本次工作，利用遥感矿产地质特征解译，结合已知的矿产地及物化探信息，可建立初步的遥感预测找矿模型:矿床成因类型为含石英脉型、破碎蚀变岩型，与断裂构造关系密切的矿床，在遥感预测中，不同方向的线性构造交汇点，线、环构造的交汇点及两组不同方向的线性构造与环形构造的交汇点上，都是扩大找矿线索的有利地段。本次工作在万和店周边地区(Ⅰ区)，效果明显。其它地区虽次于该区，但依据Ⅰ区进行类比，在各类构造的交汇点上，应是找寻新的矿产地的重点地区，配合其它手段进行成矿预测工作，为今后开展此类工作提供了有益的尝试并积累了相关的经验。但仍存在一些局限，特别是色要素、带要素的解译和应用，所以，本次预测中以线、环、块三要素组合较多，有待今后工作中进一步加强。

致谢:湖北省地质调查院高级工程师陈爱明同志提供了遥感影像处理，在此表示感谢!

［1］潘桂棠，肖庆辉，陆松年，等.中国大地构造单元划分［J］.中国地质，2009，36(1):4 －7.

［2］于学政，曾朝铭，燕云鹏，等.全国矿产资源潜力评价技术要求系列丛书:遥感资料应用技术要求［M］.北京:地质出版社，2010.

［3］于学政，金玉声，杨日红，等.藏东遥感地质与矿产资源［M］.北京:地质出版社，2003.