蒙古国然楚勃林地区遥感地质解译及铀成矿预测

杨国防，林子瑜

（1.核工业北京地质研究院，遥感信息与图像分析技术国家重点实验室，北京 100029；2.东华理工大学，江西抚州 344000）

蒙古国然楚勃林地区遥感地质解译及铀成矿预测

杨国防1，林子瑜2

（1.核工业北京地质研究院，遥感信息与图像分析技术国家重点实验室，北京 100029；2.东华理工大学，江西抚州 344000）

利用遥感技术开展蒙古国然楚勃林地区遥感地质解译，重点围绕与铀成矿有关的岩石地层、断裂构造和热液蚀变等成矿条件信息，采用ALOS高分辨率卫星遥感数据和ETM多光谱卫星遥感数据，进行岩石地层目标识别、蚀变信息提取和遥感地学综合分析，认识到中西部双环形构造与铀成矿期的岩浆活动关系密切，应引起重视。此外，通过遥感地质解译识别出泥盆系为两套岩性D（a）和D（b）。依据综合信息与铀矿化关系，对研究区进行了铀成矿预测。通过研究得出的一些认识有助于该地区深入开展铀矿勘查。

遥感地质解译；蚀变信息提取；双环形构造；铀成矿预测

1 区域地质概况

然楚勃林矿区位于蒙古国首都乌兰巴托ES113°方向，相距60 km，地处巴格—肯特（Baga-Khentey）山脉南麓，约拉伊辛盆地东南侧，区内地层出露较少，从老到新有新元古界—早寒武统、泥盆系、新近系和第四系。

新元古界—早寒武统由绢云母绿泥石片岩、绿帘石-石英阳起石片岩、变质砂岩、砂砾岩、变安山玢岩、酸性火山岩、凝灰岩及灰岩组成，分布在然楚勃林岩体外围的南半部；泥盆系由石英-黑云母片岩、石英-黑云母-绿泥石碳质片岩组成，夹变质砂岩、粉砂岩和安山、辉绿玢岩，分布于然楚勃林岩体外围的北半部；新近系主要由红色黏土、砂砾、砂组成，厚度约数十米，分布在然楚勃林岩体东南部的狭长盆地中；第四系主要为砂砾、砂质黏土及现代冲积物。

区内岩浆活动较为强烈，自海西期构造运动以来，特别是中生代岩浆侵入活动频繁，在南肯特隆起区内出现了大量侵入体，然楚勃林岩体是其中规模较大的富铀花岗岩体。该岩体早期（晚二叠世—早三叠世）多为中性、中酸性侵入岩，晚期（晚三叠世—早侏罗世）为酸性侵入岩，面积为550 km2；岩体出露形态不规则，呈一似椭圆状，长轴方向呈NW向。晚二叠世—早三叠世的花岗闪长岩、石英闪长岩、闪长岩体，仅分布于岩体的西南边缘，主要岩性有黑云母花岗岩、二云母花岗岩、钠长石花岗岩、天河石钠长石花岗岩、钠长石-锂云母花岗岩等。岩浆期后各类热液蚀变广泛而强烈，再加上后期断裂构造的叠加改造作用，铀等成矿元素得到了充分的活化、迁移、再富集，为铀-多金属矿产的形成奠定了良好基础。

区内断裂构造较为发育，主要有NE向和NNE向断裂两组。NE向断裂主要有南肯特断裂带，NNE向断裂主要有然楚勃林断裂（图1）。此外，在研究区东北部有NNW向巴彦达宾断裂带，位于然楚勃林断裂北面，基本沿着然楚勃林岩体东北接触带产出，该断裂带与然楚勃林断裂交汇复合，控制了区内塔姆尕铀矿远景区的产出［1］。

2 遥感图像预处理

获取制作一幅高质量和信息丰富的遥感影像图是进行遥感地质解译的首要任务。研究区面积300 km2，为满足1:5万遥感地质解译的要求，购买了ALOS高空间分辨率遥感数据，其有3个可见光波段，1个近红外波段：波长范围分别为0.42～0.50μm（蓝波段）、0.52～0.60μm（绿波段）、0.61～0.69μm（红波段）；0.76～0.89μm（近红外波段）。空间分辨率多光谱波段为10m，全色波段为2.5m，图像获取时间为2012年10月24日。通过辐射校正消除或改正系统的、随机的辐射失真或畸变引起的辐射误差，使图像能够真实准确地反映地表信息。为充分利用ALOS数据高空间分辨率的优势，将多光谱数据3个可见光波段与全色数据波段进行主成分变换融合，既提高了空间分辨率又保留了丰富的地物光谱信息。最后经过图像裁剪和拉伸增强处理，生成一幅满足1:5万遥感地质解译的图像（图2）。

3 遥感地质解译

3.1 岩石地层解译

遥感影像上岩石地层以不同的色调、纹理、水系等而相互区别开来。以前苏联编制的然楚勃林地区1:5万地质图为参考基础，本着从已知到未知的解译原则，对研究区岩石地层进行详细的遥感解译。因第四系为现代冲积、砂砾、砂质黏土等，易于解译，在此不再进行遥感解译描述。

3.1.1 新近系

新近系为红色黏土、砂砾、砂。影像上，该地层呈现暗灰略带红色色调，细密纹理（可能是流水侵蚀作用的结果），间杂浅色斑点（图3），地势低缓，分布在然楚勃林岩体东南部狭长盆地中。

3.1.2 泥盆系

泥盆系为石英-黑云母片岩、石英-黑云母-绿泥石碳质片岩，夹变质砂岩、粉砂岩和安山、辉绿玢岩。影像上，该地层可以区分出两套岩性D（a）和D（b）：D（a）呈青灰色，灰色山坡坡积物含杂棕色，山谷地貌，坡面平—凸型；D（b）呈浅灰色调，棕色山坡坡积物，山谷地貌，山脊尖锐，呈鬣刺状，坡面多呈凹型，北坡常有较多树木生长（图4）。可能与岩体接触带热液交代蚀变作用有关。

3.1.3 然楚勃林侵入杂岩第3期第3次

该期次侵入岩为天河石-微斜长石钠长石花岗岩、天河石-钠长石花岗岩和钠长石-锂云母花岗岩。影像上，山体陡坡（崖）基岩出露处呈现灰白色调，缓坡面处呈现浅棕色色调，夹少量灰白色斑点，山谷地貌，坡面圆凸（图5）。出露较小，影像特征与下述γ32相似。

3.1.4 然楚勃林侵入杂岩第3期第2次

该期次侵入岩为浅色花岗岩、细粒黑云母花岗岩及花岗斑岩，细粒花岗岩与花岗斑岩呈过渡关系；散露于研究区北西部，为γ31斑状花岗岩的边缘相，呈等轴状岩株和岩枝状产出。在影像上，山脊、山顶以及陡坡（崖）基岩出露处呈现灰白色调，缓坡面处呈现灰色-浅棕色色调，树枝状水系，夹少量灰白色斑点，山谷地貌，坡面圆凸（图6）。

3.1.5 然楚勃林侵入杂岩第3期第1次

该期次侵入岩为淡色黑云母花岗岩、浅色含黑云母黑晶花岗岩和细-中粒斑状白岗岩；出露面积较大，见于研究区中部。在影像上，基岩出露处呈现浅灰色调，坡积物覆盖处呈浅棕色-深棕色调，北坡树木植被生长茂盛，影纹粗糙呈疙瘩状，地势较低缓（图7）。

3.1.6 然楚勃林侵入杂岩第2期第1次

该期次侵入岩为中粒黑云母花岗岩，南部、中东部和北部均有分布。在影像上，呈现灰-浅灰色调，夹杂白色小斑点，低缓山-谷地貌，树枝状水系呈线性，明显受多组断裂构造控制，山体圆缓。在乌尔特北东部，该期次侵入岩呈现灰色色调，坡积物覆盖处呈棕褐-深棕色色调，地势相对低缓（图8），可能受到热液蚀变的影响。

3.1.7 然楚勃林侵入杂岩第1期第3次

该期次侵入岩为淡色中粒-中细粒黑云母花岗岩、二云母花岗岩，主要分布于研究区的东部。在影像上，呈现青灰色色调，山-谷地貌，树枝状水系，冲沟切割较深，呈“V”字型，山脊较尖锐，坡面平（图9）。

3.1.8 然楚勃林侵入杂岩第1期第2次

该期次侵入岩为粗粒-中粗粒黑云母花岗岩，主要分布于研究区南部、中部和东南边。在影像上，呈现灰白-浅灰-灰色色调，夹杂白色细斑点；水系为树枝状（图10），在研究区中西部环形影像区内组合成放射状。

3.2 构造解译

3.2.1 线性构造影像特征

研究区多波段遥感彩色合成影像上，线形构造往往以线形的沟谷、水系和冲沟、错断的山脊、线性排布的陡坎、线性排布的三角形陡崖、线形尖棱状山脊等形式出现（图11、12），一些基底性的大规模格架性的线形断裂构造还往往表现出大规模的色界、地形地貌分界线等特征，并成为大型影像块体的边界，表示以岩性地球化学或地球物理为主要识别标志的断裂构造。基于这种认识，对研究区进行了细致的构造解译，解译出大量线性构造。

3.2.2 环形构造影像特征

研究区中西部存在的一个相对较清晰的双层环形影像（图13），其外径约8 km，内径约4 km，环形影像区内的色调较浅，而其周边色调较深。环内水系呈放射状，沿环形构造位置有弧形水系分布，环绕该环形构造的一条弧形山脊很清晰，可能具有角岩化、云英岩化坚硬岩石抗风化的特点；环内花岗岩主要为γ21和γ12，但有较多的γ32和γ33侵入其中，推测该环形构造的形成与之有关。以该环形影像区为中心，各向构造纹理发育，特征明显，反映出构造-岩浆活动集中和强烈的特点，推测为本区的岩浆侵入活动中心。

根据建立的各地层、岩体及构造遥感影像特征，基于蒙古国然楚勃林地区高空间分辨率卫星遥感融合图像，对研究区进行了细致的遥感地质解译（图14）。

金秋10月，北京南口农场场部院子里，青砖灰瓦，水泥路面，金黄色的树叶铺满大地。就是这样一个极普通的小院，却发生过很多不平凡的故事，更是无数个农场人梦开始的地方。

遥感解译结果表明（图14），在蒙古国然楚勃林地区，地质图上泥盆系只有一种岩性，此岩性遥感影像在纹理和色调上存在明显的差异，通过遥感地质解译，可解译出两套岩性（图4）。线性构造以NEE、NW向为主，NENNE为辅，少量近EW和近SN向。各方向构造的分布有一定的规律性，以环形构造为中心，有呈扇形向东撒开的趋势，从而造成研究区北部以NEE向构造为主，而研究区南部则以NW向构造为主。由于构造切割，相应的山体、山脊走向也有类似的趋势。

4 遥感蚀变信息提取

本区围岩蚀变从高→中→低温蚀变均有发育，以与铀矿化关系密切的中、低温蚀变为主，主要蚀变有钾长石化、钠长石化、云英岩化、硅化、赤铁矿化、绿泥石化、高岭石化和蒙脱石化等，其中赤铁矿化与铀成矿关系密切［1］。以ETM遥感影像为数据源，根据研究区的成矿地质背景，通过对遥感图像波段数据进行直方图统计、二维散点和波谱曲线等图形分析及波段变量间的相关分析［2-5］，采用遥感信息多层次分离提取技术、比值＋主成分分析的方法，提取铁化信息和羟基信息作为遥感找矿的标志。

利用已知的铀矿点和铀矿化点作为样本，不同规模和不同级别的铀矿点和矿化点分别给予不同的空间距离，对提取出的铁化信息和羟基信息进行空间域的监督分类，计算其特征空间距离，获得不同置信水平下的特征空间距离域值。笔者将其分为3级：铀矿点定为1级，给予1.14的空间距离，置信水平为0.95；铀矿化点分两部分，定为2级和3级，空间距离各给予2.68和4.35，置信水平分别为0.75和0.50。通过不同空间域的铁化信息和羟基信息的监督分类，获得铀成矿3级有利信息区（图15）。

5 铀成矿遥感地学综合分析

研究区已发现一些花岗岩型铀矿点、矿化点和大量异常点带。综合遥感解译岩石构造信息、岩体信息、遥感蚀变信息和常规地质研究成果，基于专题GIS平台，对区内铀矿化进行空间相关分析。

在蒙古国然楚勃林地区遥感综合信息分析图上（图15），区内铀矿化多分布于研究区中西部环形构造的外缘，呈弧形带状展布。同时，以环形构造为中心呈指状扇形向东辐射的线性构造也对铀矿化带的形成提供了条件。这种特征显示出成矿流体来自环形构造所表征的构造岩浆活动中心，并沿着断裂构造向外扩散。研究发现，部分铀矿点和多数铀矿化点分布在2、3级遥感矿化信息过渡带上，铀矿化附近往往有γ21、γ31、γ32岩体出露，并且有伽马异常点和铀丰度增高场分布，这一现象对研究区铀矿勘查及预测研究具有积极的指示性作用。根据遥感蚀变信息、构造信息、岩体信息与铀矿化信息的相互关系，可以看出遥感矿化信息总体上以环形构造为中心呈扇形分布。由上述分析可以看出，研究区铀矿化与环形构造、γ21、γ31、γ32岩体以及2、3级遥感矿化蚀变信息有关。据此，依据综合信息分布特征，以环形构造为中心，圈定出3片区域作为矿区勘查方向和远景区：Ⅰ号片区，出露γ21、γ31、γ32花岗岩，有伽马异常点和铀丰度增高场分布，弧形山脊环形构造外侧有遥感蚀变信息2、3级异常分布，此处没有铀矿化及铀矿点出现，若是未勘查区域，应作为Ⅰ号片区的重点铀矿勘查范围；Ⅱ号片区，出露γ21、γ31、γ32花岗岩，有艾尔斯津铀矿点、塔姆尕铀矿点、较多的铀矿化点、α径迹异常点、伽马异常点和铀丰度增高场分布，此区东南角处有遥感矿化蚀变信息和铀丰度增高场分布，作为铀矿勘查的未知区域应引起重视；Ⅲ号片区，出露γ12、γ21花岗岩，有阿尔山铀矿点、乌尔特铀矿点和一些铀矿化点、α径迹异常点、伽马异常点、铀丰度增高场分布。

6 结论

通过此次遥感地质解译，完成主要成果：1）识别出该区岩石地层分布新信息；研究区地质图及相关地质资料显示泥盆系为一套石英-黑云母片岩和石英-黑云母-绿泥石碳质片岩，通过遥感地质解译将其区分出两套岩性D（a）和D（b）；2）解译出大量的线性构造信息和1个重要的岩浆侵入环形构造信息；3）提取出遥感光谱蚀变信息和蚀变矿化信息。对这些信息进行地学统计和综合分析后，认识到本区成矿期的构造岩浆活动以研究区中西部环形构造为中心，后者可能表征该期次岩浆侵入穹隆的存在，在该期次花岗岩与早期存在的花岗岩之间，应该存在韧性构造变形带，成矿流体会沿之产生大规模的交代作用，当放射状线性构造及其他方向构造节点与之复合时，成矿流体将在脆性域中减压成矿。

［2］肖美英，朱谷昌，杨自安，等.青海省野马泉地区遥感找矿预测研究［J］.矿山与地质，2007，21（4）:468-471.

［3］张玉君，曾朝铭，陈薇.ETM—TM蚀变遥感异常提取方法研究与应用：方法选择和技术流程［J］.国土资源遥感，2003，56（2）:44-49.

［4］丁建华，肖克炎.遥感技术在我国矿产资源预测评价中的应用［J］.地球物理学进展，2006，21（2）: 588-593.

［5］吕凤军，郝跃生，石静，等.ASTER遥感数据蚀变遥感异常提取研究［J］.地球学报，2009，30（2）:271-276.

Remote sensing based geology interpretation and uranium mineralization prediction in Janchivlan,Mongolia

YANGGuofang1，LIN Ziyu2

（1.National Key Laboratory of Remote Sensing Information and Image Analysis Technology，Beijing Research Institute of Uranium Geology，Beijing 100029，China；2.East China Institute of Technology，Fuzhou，Jiangxi 344000，China）

Remote sensing technology and high resolution satellite image were used to interprete the geologic information in Janchivlan，Mongolia.Mineralization condition information related uranium such as rocks and strata，faults，hydrothermal alteration were studied.By information extraction and target recognition from ALOSand ETMimage，Devonian was found to be composed of two lithological units.The double token-ring structures in the midwest of study area were closely related to uranium metalization period of magmatic activity.According to the relationship of the comprehensive information and uranium mineralization，favorablemetallogenic targetwas predicted in the study area，which was useful to uranium prospecting in the study area.

remote sensing geological interpretation；alteration information extraction；double tokenring structures；uranium mineralization prediction

P624；P619.14

A

1672-0636（2014）03-0519-07

10.3969/j.issn.1672-0636.2014.03.005

2014-03-28

杨国防（1984—），男，河南濮阳人，助理工程师，硕士，主要从事遥感地质工作。E-mail:ygfang137@163.com