高分辨率遥感影像在新疆塔什库尔干地区沉积变质型铁矿勘查中的应用

陈玲，张微，周艳，刘伟，陈微

(1．中国国土资源航空物探遥感中心，北京100083;2．中国地质博物馆，北京100034)

高分辨率遥感影像在新疆塔什库尔干地区沉积变质型铁矿勘查中的应用

陈玲1，张微1，周艳2，刘伟1，陈微1

(1．中国国土资源航空物探遥感中心，北京100083;2．中国地质博物馆，北京100034)

采用Worldview－2、Quickbird高辨率分数据及Aster数据，开展了新疆塔什库尔干地区的沉积变质型铁矿遥感综合研究工作。在对研究区开展高分辨率遥感影像特征、遥感异常等成矿信息综合分析的基础上，以老并－赞坎铁矿区为例，建立了区域沉积变质型铁矿的遥感找矿模型，并利用该模型选择塔萨拉地区作为成矿有利地段进行了深入细致的研究，圈定了塔萨拉地区矿化蚀变带的分布范围。研究成果表明在布伦阔勒岩群南部的塔萨拉地区具有较好的寻找沉积变质型铁矿的前景。

高分辨率遥感影像沉积变质型铁矿塔什库尔干

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随着遥感卫星数据获取技术的不断发展，遥感影像空间分辨率已经突破米级，如QuickBird和Worldview－2影像。在高分辨率遥感影像上，不仅地物的光谱特征更加明显，而且景观的结构、形状、纹理等细节信息也非常突出(张自力等，2007)。高分辨率遥感数据和传统的中－低分辨率遥感数据(ETM+、Aster)相结合，在遥感地质研究中，既能发挥宏观高效的优势，又能揭示微观构造、地层、岩浆岩、成矿等信息，可以从全新的角度去认识地质构造与成矿作用。

沉积变质型铁矿床是前寒武纪铁矿床的主要类型，其储量、开采量均居全国首位，其中最主要的是条带状铁建造铁矿床亚类(沈保丰等，2005)。目前已在西昆仑塔什库尔干地区的古元古界布伦阔勒岩群底部和中部发现了一系列沉积变质型富磁铁矿床，老并、赞坎铁矿就是其中的典型代表(胡建卫等，2010;冯昌荣等，2011)。但由于西昆仑南带所处地区自然环境恶劣(高海拔、高寒、无人区)，目前除在老并－赞坎地区以外，其它地区尚无铁矿找矿的突破。遥感技术宏观高效、不受地形和交通条件的限制，且遥感信息是地下隐伏地质体和地表地物的反射、辐射的综合反映，在区域地质调查中发挥着越来越重要的作用(马建文，1997;杨自安等，2003;唐从国等，2004;杨建民等，2007;杨旭等，2008;张建东等，2008;张廷斌等，2009;Freek et al．，2012)，前人主要采用Aster、TM/ETM+等中低分辨率的遥感数据在圈定找矿靶区方面卓有成效，但对于矿化带、矿体的空间展布缺乏有效的揭示。本文以西昆仑成矿带矿产资源遥感地质调查工作为基础，研究利用高分辨率Worldview－2、Quickbird卫星影像开展沉积变质型铁矿遥感找矿工作的方法，并显示和分析塔什库尔干以南塔萨拉目标区铁矿化带、矿体的空间展布，该研究对西昆仑地区寻找同类型铁矿具有重要的指导意义，对于高分辨率遥感数据在地质找矿中的应用也具有重要的现实意义。

1 研究区地质背景

西昆仑处于古亚洲和特提斯两大构造域的结合部位，连接塔里木、华南两大板块。西昆仑构造带地质构造复杂，岩浆活动较频繁，成矿地质条件优越，资源潜力巨大(毕华等，1999;董永观等，2003;李宝强等，2006;褚少雄，2008)。区内最主要的构造边界为柯岗断裂和瓦恰－康西瓦断裂，分别构成塔里木板块与西昆仑构造带以及西昆仑构造带与喀喇昆仑构造带的构造边界(Wang，2004)。本文研究区主要位于喀喇昆仑构造带，该构造带以塔阿西断裂为界，西南侧为明铁盖陆块，北东侧为塔什库尔干陆块(图1)。

(1)塔什库尔干陆块

古元古界布伦阔勒岩群变质岩系为其主要组成部分，其变形强，层间断裂、褶皱发育。该构造单元内断裂也较发育，多为与区域构造线方向近一致的北西向断裂，北东向断裂较少。断裂倾向以北东为主，且多为逆断层，少数为正断层，它们主要代表了中新生代时期构造变形的结果。岩浆岩较为发育，主要以燕山期黑云母花岗闪长岩、细粒英云闪长岩以及中粒黑云母二长花岗岩侵入岩为主，同时亦有元古代二长花岗岩、花岗闪长岩分布。该陆块内的矿产主要为沉积变质型铁矿，老并－赞坎铁矿就是其中的典型代表(图1的I区)，目前发现的矿化带主要位于塔合曼、吉尔铁克沟、老并、赞坎等地区，但在塔什库尔干以南布伦阔勒岩群广泛分布的地区尚没有寻找沉积变质型铁矿的突破。根据成矿地质背景分析，本研究选择塔什库尔干以南的塔萨拉地区为目标区，期望利用遥感实现沉积变质型铁矿的找矿突破。

(2)明铁盖陆块

该陆块属原(古)特提斯北缘构造域，主要由古生代、中生代地层和燕山－喜马拉雅期花岗岩等组成。古生代地层组成一系列线状紧闭褶皱，自东向西，褶皱形态依次发生平卧→斜卧→紧闭同斜→紧闭近直立的变化，反映它们的形成与边界断裂塔阿西结合带的拼合、布伦阔勒岩群向西推覆于古生代地层之上的事件有密切关系;中生代地层则主要形成两翼近于对称的宽缓开阔褶皱。区域构造线方向仍为北西－北北西向。该陆块内的矿化以金、铜、铅锌等而与塔什库尔干陆块相区别。

2 遥感数据信息提取

2．1 高分辨率遥感影像处理方法－最佳指数法

高分辨率Worldview－2(星点下空间分辨率为0．46 m，多光谱空间分辨率为1．8 m)遥感影像经过校正后，首先将多光谱波段和全色波段数据进行融

式(1)中Si为第i个波段的标准差，Rij为i、j两波段的相关系数。一般对多波段影像数据先计算相关系数矩阵，再分别求出所有可能三波段组合对应的OIF值，OIF值越大，则相应组合影像包含的信息量就越大，并认为据此选出的波段组合最佳。

研究认为在变质岩区843波段组合的OIF值最大，沉积岩区842波段组合的OIF值最大，侵入岩区851波段组合的OIF值最大。另外从OIF指数的计算结果来看，有第8波段参与计算的OIF值均较有第7波段参与计算的OIF值大，因此本研究认为在地质研究中，Worldview－2遥感影像的第8波段是比较重要的。采用同样的方法，认为Quickbird遥感影像的432波段组合能够较好的揭示地质现象。

在波段组合的基础上，在实际解译过程中常需要通过拉伸、波段比值、主成分分析、滤波分析等方法，以达到突出解译区地质信息的目的。

2．2 ASTER异常信息提取

由蚀变矿物构成的蚀变岩石与其围岩反射光谱存在着较大的差异，蚀变岩石在某些特定的光谱波段形成了特征的光谱异常。在发现地质特征方面，Aster与低光谱分辨率的TM相比有较强的优势，特别是在短波红外范围内Aster提供了更高的光谱分辨率(吕凤军等，2009;杨长保等，2009;杨自安等，2009)。因此Aster在矿化蚀变信息提取方面是非常理想的遥感数据。目前国内外已有较多的采用Aster数据进行成矿信息提取的成功案例(Zhang et al．，2007;耿新霞等，2008;黄照强等，2009;吕凤军等，2009;杨自安等，2009;张玉君等，2009)。获取的Aster数据首先经过辐射校正和几何校正，同时为了保证信息提取是在相同的分辨率下进行，将SWIR波段重采样为15m分辨率。本研究以主成分分析法为主，光谱角法、比值法等为辅的方法，利用Aster 1、Aster 2、Aster 3、Aster 4这4个波段分别提取了典型矿区、目标区(详见第三节)Fe2+、Fe3+等与铁矿有关的蚀变信息，最后结合地质背景对提取的异常信息进行筛选，提取结果详见下文。目前在利用合，然后进行假彩色合成，但采用何种波段组合能尽量多地反映所需的信息，迄今尚未见相关的研究报道。最佳指数法(OIF)是目前衡量波段组合方案优劣的常用方法，且在许多研究中已发挥了重要作用(王海平等，1992;李石华等，2005;王培忠等，2010)，OIF计算公式如下:Aster数据提取的蚀变信息处发现了较好的矿化蚀变带，这也充分说明了遥感蚀变异常在矿化蚀变带识别中的重要作用。

3 典型矿床遥感找矿模型建立

3．1 老并－赞坎铁矿成矿地质特征

老并－赞坎铁矿位于塔什库尔干县城东南约70 km，系西昆仑地区典型的沉积变质型磁铁矿床之一，矿区主要在图1的I区内(图1)。

图1 西昆仑塔什库尔干地区地质简图(据1:25万区域调查报告修改①②)Fig．1 Simplified geological map of the Taxkorgan area in the West Kunlun (modified from 1∶250000 regional geological survey report①②)

矿区内构造主要为呈北西－南东向延伸的性质不明断层，同时局部地区亦见小型褶曲发育。矿区内的岩浆岩以正长花岗岩为主，次为正长岩，岩体主要呈小岩株侵位于布伦阔勒岩群中，岩体围岩接触带见矽卡岩化。矿区出露的地层主要为古元古代布伦阔勒岩群(Pt1B)，岩性有石英片岩、黑云母石英片岩、片麻岩夹大理岩、绿帘石矽卡岩(胡建卫等，2010)，含矿岩系为磁铁矿化的黑云母石英片岩。西部出露有下志留统温泉沟组(S1w)的粉砂质泥(板)岩、石英砂岩、结晶灰岩等，北部主要为白垩系下拉夫底群(K1x)呈角度不整合覆盖在布伦阔勒岩群之上，岩性主要为厚层状粗－中砾岩、薄层状细粒长石砂岩、薄层状钙质石英粉砂岩、薄层状含粉砂泥晶灰岩及灰色中层泥晶灰岩、浅灰色粉砂质泥(页)岩偶夹石膏层(冯昌荣等，2011)。

铁矿体主要产于正长岩与片岩接触带中，总体呈层状、似层状产出，走向为北西－南东向，个别矿体产于正长岩或符山石角闪岩中，与围岩为不整合接触关系(胡建卫等，2010;冯昌荣等，2011)。矿体呈透镜状、似层状分布，矿体产状与顶、底板围岩产状基本一致，走向为北西－南东向，地表呈似层状不规则形态展布，顶板多为铁染黑云石英片岩，黑云斜长片麻岩等。矿石矿物成分:金属矿物为磁铁矿、磁赤铁矿、赤铁矿、黄铁矿、褐铁矿等。脉石矿物主要为石英、角闪石、阳起石、透辉石、透闪石、黑石母、方解石等。

现有研究认为该磁铁矿属沉积变质成因，形成过程大致如下:古元古代形成富铁的火山岩，部分铁质与海水发生海解作用进入海水富集，沉积后形成下部为富铁火山岩、上部为富铁(富硅)沉积岩的含铁建造，在后期区域变质过程中，富铁岩石物质成分发生分异，铁质进一步富集，形成富铁、富硅不同颜色的条带，从而形成沉积变质型铁矿(胡建卫等，2010)。

图2 典型矿区Aster铁染蚀变异常信息分布图Fig．2 Map showing iron alteration information based on Aster images in a typical mining area

3．2 老并－赞坎铁矿区遥感异常信息提取

老并－赞坎典型铁矿区的Aster铁离子异常信息提取结果如图2。分析可知，在已知的老并－赞坎铁矿区均显示有Fe染异常信息，且铁染异常多呈条带状分布，少数呈面状分布，和高分辨率遥感影像中布伦阔勒岩群中石英片岩展布方向基本一致。目前在已知的铁矿化带处可见较多的遥感蚀变信息。

3．3 老并－赞坎铁矿区高分辨率遥感影像特征

采用以上高分辨率遥感影像处理方法，研究了老并－赞坎矿区的影像特征。在老并铁矿区走克本沟谷，其高分辨率Quickbird 432波段组合影像特征为:影像整体呈淡蓝色－淡绿色色调，影纹粗糙，可见明显的北西向线性构造，铁矿化带为明显的褐色－淡蓝色色调(图3)，条带状展布，上部围岩为黑、黄相间的条带状的片麻岩等，下部围岩为影纹较光滑的片岩等。在赞坎铁矿区吉尔铁克沟谷铁矿化带上，其高分辨率Worldview－2 843波段组合影像特征为:影像整体呈黄褐色色调，影纹较为光滑，铁矿体呈呈较为明显的黄绿色色调(图4)，一般为串珠状、扁豆状、条带状延伸，分布于布伦阔勒岩群石英片岩中(图4)。

基于以上研究，本研究主要从地质特征、高分遥感影像特征和遥感蚀变异常出发，建立了老并－赞坎铁矿区高分辨率影像遥感找矿模型，如表1。

图3 老并铁矿区走克本沟谷铁矿化带Quickbird高分辨率遥感影像特征(432波段组合)Fig．3 Photo showing Quickbird remote sensing image features of iron mineralization zone in Zoukeben valley of the Laobing iron deposits(432 band combination)

图4 老并－赞坎铁矿铁矿化带Worldview－2遥感影像特征(843波段组合)Fig．4 Photo showing Worldview－2 remote sensing image(843 band combination)features of iron mineralization zone in the Laobing－Zankan iron deposits

4 塔萨拉地区遥感找矿预测

4．1 地质背景

塔萨拉地区位于塔什库尔干县城东南约150 km、叶尔羌河以东的无人区(图1 II区)。

区内构造主要为北西向线性构造，次为北东向线性构造，北西向与北东向线性构造交汇部位常常是矿体产出的有利位置。该地区分布着大量的古元古代布伦阔勒岩群变质岩，主要有云母石英片岩、片麻岩等，且变质岩受北西向的区域构造作用影响明显，常见破碎带。容矿层岩石中常见的蚀变主要有硅化、碳酸盐化、绿泥石化、绿帘石化，伴有黄铁矿化、褐铁矿化等，它们均含有Fe2+、Fe3+离子。根据以上的遥感找矿模型，认为石英片岩层、大理岩层为主要的找矿标志。

4．2 遥感异常信息提取

采用Aster进行的铁染异常信息提取结果显示(图5)，大部分蚀变信息呈北西向条带状展布，异常多出现在和赞坎－老并铁矿区有类似特征的影像部位，且这些位置常见褐铁矿化现象，说明本区的遥感蚀变异常和矿化异常具有较高的吻合度。

4．3 高分辨率遥感影像特征

对塔萨拉地区高分辨率Worldview－2遥感影像采用最佳波段组合，并进行增强处理。通过综合分析研究，认为目标区内的塔萨拉地区具有较大的寻找沉积变质型铁矿的潜力。图6显示塔萨拉地区见多条浅色脉体以及呈黄褐色－淡蓝色的条带，研究认为浅色脉体主要为石英片岩层、大理岩层，黄褐色条带主要为褐铁矿矿化带，它们是较为明显的遥感找矿标志。

5 结论

本文首先利用老并－赞坎沉积变质型铁矿区Worldview－2、Quickbird高分辨率遥感影像特征，结合Aster异常信息提取开展综合分析，建立沉积变质型铁矿遥感找矿模型，并在塔萨拉找矿远景区开展基于Worldview－2高分辨率遥感影像沉积变质型铁矿的调查。研究的主要结论如下:

图5 塔萨拉Aster铁元素蚀变异常信息分布图Fig．5 Map showing iron alteration anomalies in the Tasala area using Aster images

图6 塔萨拉地区Worldview－2高分辨遥感影像特征(843波段组合)Fig．6 Map showing Worldview－2 remote sensing image features of iron mineralization zones in the Tasala area(843 band combination)

(1)高分辨率遥感影像在区域矿产地质调查中具有重要的指导意义。本研究进一步证明了利用高分辨率遥感影像在沉积变质型铁矿研究区开展矿产资源勘查和资源评价中发挥着重要作用。

(2)对于高分辨率影像，采用最佳指数法，选择最佳波段组合，并进行信息增强，能够更大程度的突出找矿有利信息，对于矿化蚀变出露较好的部位，能较好地揭示矿化蚀变带的位置、空间展布等信息。

(3)在塔萨拉地区寻找沉积变质型铁矿具有较大的潜力。本次研究表明，在塔萨拉地区布伦阔勒岩群中，北西向构造和北东向构造交汇部位，以及遥感铁染蚀变异常较突出的部位是铁矿体赋存的有利位置。

目前，在塔萨拉地区已开展了少量的工程勘探，且已发现多条矿化蚀变带，进一步的勘探仍需跟进。

致谢在研究过程中得到中国国土资源航空物探遥感中心杨金中研究员、段朋教授、王海庆博士、闫柏琨博士等的指导和帮助，新疆地矿局信息中心孙卫东提供了部分新资料，在此一并表示衷心的感谢!

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Application of High－resolution Remote Sensing Images to Searching for Sedimentarymetamorphic Type Iron Deposits in the Taxkorgan Area，Xinjiang

CHEN Ling1，ZHANG Wei1，ZHOU Yan2，LIU Wei1，CHEN Wei1
(1．China Aero Geophysical Survey＆Remote Sensing Center for Land and Resources，Beijing，100083; 2．Geological Museum of China，Beijing100034)

Based on Quickbird/Worldview－2 high－resolution satellite images and multi－spectral remote sensing Aster images，this paper investigates the sedimentary－metamorphic type iron deposits in the Taxkorgan area，Xinjiang．Taking the Laobing－Zankan iron mine district as an example，we studied its high－resolution satellite images and remote sensing anomalies and built a prospecting model for searching for sedimentary－metamorphic type iron deposits in this region．And we utilized this model to delineate the mineralized alteration zones in the Tasala area．The result shows that the Tasala area south of the Bulunkuole rock group shows a good prospect of searching for sedimentary－metamorphic type iron deposits．

high－resolution satellite image，sedimentary－metamorphic type iron deposit，Taxkorgan

book=9,ebook=582

TP79

A

0495－5331(2012)05－1039－10

2012－01－09;

2012－05－06;［责任编辑］郝情情。

西昆仑成矿带矿产资源遥感地质调查(编号:1212011120887)。

陈玲(1982年－)，女，博士，2010年毕业于中国地质大学(武汉)岩石学、矿物学、矿床学专业，获博士学位，现从事遥感地质、矿产等理论和应用研究。E－mail:chenling010@126．com。