朱诺斑岩型铜矿床外围遥感找矿预测

陈 明，张廷斌，别小娟，李建力，降 梅，杨 雪

（1.成都理工大学 管理科学学院，四川 成都 610059；2.成都理工大学 地球科学学院，四川 成都 610059；3.成都理工大学 旅游与城乡规划学院，四川 成都 610059）

围岩蚀变是成矿物质在逐步富集成矿过程中留下的印迹，绝大多数岩浆生成的矿床都伴有围岩的交代蚀变现象，围岩蚀变信息可作为找矿的重要标志。遥感矿化蚀变异常信息提取在近20 a发展迅速，其应用相当广泛。国外对矿化的蚀变信息提取较早，早在1977年Rowan就证明了卫星数据可以辨别褐铁矿化带，并利用多光谱遥感数据MSS提取矿化蚀变信息[1]；智利于20世纪80年代利用航空摄影照片解译了矿化蚀变带，发现了玛尔康和洛博金矿[1]；美国地质调查局（USGS）利用陆地卫星数据，填绘了与矿化有关的褐铁矿化蚀变信息分布[2]。国内研究主要开始于20世纪80年代，刘燕君[3]利用MSS图像，采用波段比值方法，在北京密云水库周围的丘陵变质铁矿实验区成功地增强出了矿化点及含矿围岩内的强烈体；赵元洪等[4]提出了波段比值的主成分复合法，并在浙江新昌拔茅金银多金属矿区的实验中获得成功；马建文提出了TM掩膜+主成分变换+分类识别提取矿化弱信息的方法；张玉君等基于统计学原理，建立了“去干扰异常主分量门限化技术流程”,在全国矿产资源潜力评价中得到推广应用。目前国内应用的矿化蚀变信息提取方法主要有波段比值法、主成分分析法和光谱角法等。

1 矿区地质特征

西藏自治区朱诺斑岩型铜矿床位于昂仁县亚模乡境内，距日喀则市约300 km，典型矿床范围为：N29°38′28.1″～29°40′13.1″， E 87°27′53.0″～87°30′23.0″，其大地构造位于冈底斯陆缘火山岩浆弧北缘附近。晚古生代以来经历了新特提斯洋壳俯冲、弧陆碰撞、陆内汇聚挤压造山和造山后均衡调整隆升等构造演化阶段，其中冈底斯斑岩铜矿主要形成于陆内汇聚挤压造山向造山后伸展走滑转换的过渡阶段，成岩成矿时代集中在17～14 Ma之间,成矿作用主要与中新世的一系列“东西成带、北东成群”分布的浅成-超浅成就位的花岗质小斑岩体相关[5]。

矿区出露地层主体表现为古新统—始新统林子宗群的年波组与帕那组。岩性为灰白色细砂岩、英安质流纹质凝灰岩、安山岩、安山质凝灰岩、安山质火山角砾岩和砂砾岩等。控矿构造为北东向、北西向、南北向断裂构造，围岩蚀变主要有钾化、高岭土化、黄铁绢英岩化、青磐岩化、硅化、泥化及碳酸盐化等，其中黄铁绢英岩化和硅化与矿化密切相关，其矿床成矿要素如图1所示。

图1 西藏自治区朱诺斑岩型铜矿床成矿要素图

2 遥感数据源选取及数据预处理

采用ETM+影像进行提取，ETM+装载于美国陆地卫星Landsat上，被动地感应地表反射的太阳辐射和热辐射，共有8个波段的感应器，覆盖了从可见光到热红外的不同波长范围。综合考虑遥感影像的空间分辨率及波谱特征，结合朱诺地区自然景观和植被覆盖情况，本次遥感矿化蚀变信息提取选用具有较高空间分辨率和光谱分辨率、植被覆盖干扰较小的陆地卫星ETM+数据源，轨道号为140/39，成像时间为2001-10。

对该遥感影像进行波段组合、辐射校正和几何校正。研究区范围设定为：N29°36′～29°42′, E 87°20′～87°40′,应用该范围对校正后的遥感影像进行裁剪，掩膜裁剪后的影像。掩膜主要步骤为：①利用Band 3波段，建立云、雪被、第四系的掩膜；②利用Band 3/Band 7比值建立水体和阴影的掩膜；③利用Band 4/Band 3波段比值建立植被的掩膜；④利用各掩膜同时对裁剪影像进行掩膜处理。

3 遥感矿化蚀变信息的提取

3.1 羟基矿化蚀变信息的提取

采用ETM+1、4、5、7波段进行特征主成分分析，提取羟基矿化蚀变信息。根据含羟基矿物的波谱响应特征，粘土矿物在ETM+7波段为特征吸收带，在ETM+5波段具有较高的反射率[6]，其信息提取的实质就是通过主成分变换来扩展ETM5+与ETM+7的光谱反差，从而提取粘土矿物信息。遥感羟基矿化蚀变信息主要反映了区内高岭石化、碳酸盐化、绿泥石化和绢云母化等热液蚀变矿物及其组合。

利用掩膜过的影像进行羟基矿化蚀变信息提取，各主成分统计如表1所示。

表1 ETM+1、4、5、7波段主成分变换特征向量

对ETM+1、4、5、7波段进行主成分分析，分析羟基蚀变信息所在的主成分波段。判断准则为：构成该主分量的特征向量，ETM+5系数应与ETM+7及ETM+4的系数符号相反，与ETM+1系数符号相同。根据这一准则，由表1可知,应选取第4主成分。因羟基蚀变矿物具吸收特征，使蚀变信息在图像上为暗色调,为突出其在影像上的效果，对PC4进行求反。为了加强蚀变信息点的连通性并去除蚀变信息中的孤立点，需对求反后的影像进行3×3低通滤波处理。采用方法分级羟基矿化蚀变信息，所得结果如图2所示。

图2 研究区遥感羟基矿化蚀变信息分布图

3.2 铁染矿化蚀变信息的提取

采用ETM+1、3、4、5波段进行特征主成分分析，提取铁染矿化蚀变信息。铁氧化物的特征光谱信息集中在ETM+1～5波段，在ETM+1、ETM+4波段为特征吸收带，在ETM+3波段相对高反射[6]。主成分分析中，ETM+1、ETM+3波段组合的同时出现将有利于显示铁离子蚀变矿物的异常。为了避免羟基和碳酸根矿物的干扰，舍弃了ETM+7波段。遥感铁染矿化蚀变信息主要反映了区内赤铁矿、褐铁矿、针铁矿、黄钾铁矾等由3价铁离子引起的矿物及其组合。利用掩膜过的影像进行铁染矿化蚀变信息的提取，各主成分统计见表2。

表2 ETM+1、3、4、5波段主成分变换特征向量

对ETM+1、3、4、5波段进行主成分分析，分析铁染矿化蚀变信息所在的主成分波段。判断准则为：构成该主分量的特征向量，ETM+3系数应与ETM+1及ETM+4的系数符号相反，与ETM+5系数符号相同。根据这一准则，由表2可知，应选取第4主成分，对第4主成分进行求反并进行3×3低通滤波处理，进行铁染矿化蚀变信息分级，结果如图3所示。

图3 研究区遥感铁染矿化蚀变信息分布图

4 遥感矿产地质特征解译

研究区处于林周-墨竹工卡成矿亚带，属于冈底斯北缘弧间盆地碰撞造山阶段构造岩浆热液环境，主要赋矿地层为古近纪林子宗群帕那组和古近纪林子宗群年波组，控矿构造为谢通门-南木林韧性剪切带北侧次级断裂。

将通过7、4、1波段的RGB光谱合成及与第8波段进行HSV融合所得遥感影像图用于目视解译，根据研究区遥感影像图，结合成矿要素，通过目视解译，解译了与斑岩型铜矿关系密切的遥感线要素、环要素及带要素。解译成果整体分布如图4所示。

图4 研究区解译成果整体情况分布示意图

5 找矿远景区的圈定

通过分析知道，朱诺斑岩型铜矿床与矿化蚀变信息、断裂构造、花岗岩类引发的韧性构造、环形构造及成矿带要素关系密切，遥感解译的环形构造可以为斑岩型铜矿找矿远景区圈定提供重要依据[7]。研究区解译了与侵入体有关的环形构造和由岩浆热液蚀变引起的环形构造，结合羟基矿化蚀变信息与铁染矿化蚀变信息，并依据线性构造等要素，圈定了4个找矿远景区（见图5）。圈定原则为：在赋矿地层内；处于岩体与地层交接部位或环形构造周围；矿化蚀变信息形态一般呈带状、环带状。其中4个找矿远景区如下：

找矿远景区1：位于朱诺斑岩型铜矿床北西方向，在赋矿地层古近纪林子宗群帕那组内，处于2个环形构造边缘的交接部位，区内广泛发育有羟基和铁染矿化蚀变信息。

找矿远景区2：位于朱诺斑岩型铜矿床北西方向，在赋矿地层古近纪林子宗群帕那组内，处于环形构造的边缘位置，其中1条断裂穿越其中，区内羟基和铁染矿化蚀变信息呈环带状较发育。

找矿远景区3：位于朱诺斑岩型铜矿床正西方向，在古近纪林子宗群帕那组赋矿地层内，处于环形构造的边缘位置，区内铁染矿化蚀变信息发育，主要呈环带状分布于环形构造周围。

找矿远景区4：位于朱诺斑岩型铜矿床东南方向，处于岩体与赋矿地层古近纪林子宗群年波组的交接部位，区内羟基矿化蚀变信息呈带状较发育。

图5 找矿远景区圈定示意图

6 结 语

遥感矿化蚀变信息多沿断裂构造、环形构造及地层边界周围出现。遥感矿化蚀变信息提取作为找矿的重要标志，本文在研究朱诺矿区及其外围的遥感影像时，通过特征主成分分析方法提取了羟基和铁染矿化蚀变信息，并且进行了遥感矿产地质特征解译，最后根据羟基和铁染矿化蚀变信息的叠加及遥感线性构造等特征圈定了重要找矿远景区，为找矿预测提供了重要的信息和预测，同时为野外地质勘探提供了重要依据。

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