阿斯哈—按纳格地区线－环构造与有利成矿关系分析

余晓霞，高建国，潘亚茹，王瑞雪

(昆明理工大学国土资源工程学院，昆明 650093)

0 引言

应用遥感技术预测找矿有利部位，是当前国内外矿产勘查方法探索者普遍关注的问题，特别是对于常规调查方法难以发现的隐伏矿床，遥感地质方法更有优势，且日益显示其经济效益。目前遥感地质方法在矿产勘查中已初见成效［1－3］，随着遥感地质技术的发展，继早期的MSS图像之后，ETM，SPOT和QuickBird等中、高分辨率遥感图像已较普遍地应用于地质研究，而成像光谱数据、成像雷达(SAR)图像以及“3S”技术系统则为矿床的遥感地质研究开拓了新的前景［4－6］。

遥感图像中具有地质成因意义的特定的线－环组合形式被称为影像线－环构造，它具有影像特征和地质特征的双重性。研究影像线－环构造有助于从遥感图像中识别地质特征，有利于建立线－环构造找矿策略，开展遥感找矿预测［7］。在许多遥感找矿模式中，常常用线－环结构图式来直观、简练地表达和图解矿床展布与遥感影像特征、线性构造和环形构造的空间关系。本文以青海省阿斯哈—按纳格地区为研究区，在综合研究该地区的区域地质特征与成矿地质条件基础上，结合矿床地质理论，对覆盖研究区的QuickBird，ASTER和ETM+等不同分辨率的卫星遥感图像进行线－环构造解译和遥感矿化色调异常提取;在综合分析区内典型金矿床的遥感影像特征和筛选有利于成矿的线－环构造基础上，圈定出找矿有利部位;并与化探异常进行对比验证，为该区进行矿产资源勘查及找矿靶区预测提供了重要依据。

1 研究区遥感地质特征

青海省都兰县阿斯哈—按纳格地区处于柴达木地块东南缘，位于近EW向东昆仑构造带的东段，被夹持于昆中与昆南断裂之间。东昆仑造山带位于青藏高原的东北部，为中央造山带的重要组成部分，呈近EW向延伸，向东与NNW向的鄂拉山构造带相交［5］。这些构造带在 ETM+7(R)5(G)4(B)假彩色合成图像(图1(a))中有清晰的显示。

其中，NNW向鄂拉山构造带(F1)与近EW向的昆南断裂带(F4)夹持形成楔状地块，在地块内发育一个规模巨大的等轴状偏心复式环形构造(R1)，其直径约为170 km，被称为“都兰环”。其北部边界为较为模糊的弧形色调异常条带，西部边界已经在都兰幅图像之外，而东部和南部的边界分别为鄂拉山断裂带(F1)和昆南断裂带(F4)。在昆南断裂带(F4)北部，等间距发育近EW向的昆中断裂带(F3)和昆北断裂带(F2)，它们的间距约40 km，呈现向NE略微凸出的弧形线性特征。已发现的果洛龙洼、按纳格和阿斯哈矿床(点)位于昆中断裂带(F3)南侧(图1(a))。

都兰环(外环)内发育直径140 km的香日德环形构造(R2)，为其内环。内环与外环之间的环带地区构造较为简单，但内环——香日德环(R2)内次级环形构造发育，数个直径60 km的次级环形构造形成环群。沟里勘查区位于其南部一个次级环形构造——阿斯哈—达理吉格塘环形构造(以下简称阿－达环)(R3)内。对比地质资料(图1(b))可知，阿－达环控制了沟里地区的闪长岩体群。

图1 青海都兰地区线－环构造纲要图Fig.1 Structure outlinemap of line－rings in Dulan area，Qinghai

区内出露的古元古宙金水口(岩)群白沙河(岩)组(Pt1b)地层为由一套中－高级变质岩组成，是区内的主要赋矿地层。矿区东部的瓦勒尕金矿即产于该套地层中。地层岩性有:①黑云母斜长片麻岩夹斜长角闪片(麻)岩，局部夹黑云(二云)母石英片岩;②斜长角闪片麻岩与大理岩互层;③斜长角闪片麻岩夹大理岩。受后期侵入岩体影响，在局部地段出现了条痕状、条带状及眼球状混合岩。与华力西期侵入岩体的关系以侵入接触为主。矿物成分以含石榴子石为特点，变质程度相当于铁铝榴石角闪岩相，沿地层走向具拉长或尖灭现象，受挤压后往往呈柔性挠曲，形成韧性剪切构造。近构造破碎带处岩石碎裂，并有不同程度的蚀变及金矿化。

东昆仑造山带复杂的地质演化历史造就了该区丰富的矿产资源，金、盐类及铜多金属矿产资源丰富，而阿斯哈金矿床(中型)和按纳格金矿床(中型)就位于东昆仑造山带的东段;因此，阿斯哈—按纳格地区具有特大型金矿田的潜力。

2 遥感数据源及图像增强处理

2.1 遥感数据源

2.1.1 ETM+图像

搭载TM的Landsat5卫星是目前应用最多的地球资源卫星之一。1999年发射的Landsat7卫星搭载的ETM+增加了全色波段(15 m空间分辨率)，热红外波段(Band 6)的空间分辨率比Landsat5 TM提到了2倍，更加有利于进行线－环形构造解译和遥感矿化蚀变信息提取。

2.1.2 ASTER 图像

搭载在TERRA卫星上的ASTER共有14个波段。其中可见光－近红外有3个波段(第3波段分高增益和低增益)，空间分辨率为15 m;短波红外有6个波段，空间分辨率为30 m;热红外波段有5个波段，空间分辨率为90 m;适用于本文进行线－环形构造解译和遥感矿化蚀变信息提取。

2.1.3 QuickBird 图像

QuickBird卫星提供1个全色波段和4个多光谱波段图像。其中全色波段的分辨率为0.61 m(光谱范围为450～900 nm);多光谱波段的分辨率为2.44 m(光谱范围为蓝波段450～520 nm，绿波段520～600 nm，红波段630～690 nm，近红外波段760～900 nm)［9］。QuickBird图像的高空间分辨率十分有利于线－环形构造的精细解译。

2.2 图像增强处理

对覆盖研究区的遥感图像进行线性拉伸、直方图均衡化、不同分辨率数据融合、波段组合及主成分分析等图像增强处理，通过改善图像的清晰度、色彩和光谱信息的丰富程度，提高图像的可解译度，为线－环形构造解译和遥感矿化蚀变信息提取准备信息更丰富、更准确的基础遥感图像。

1)主成分分析。亦称为K－L(Karhunen－Loeve)变换或PCA变换，是一种以多变量方差或协方差分析为基础的多维正交线性变换。遥感图像的不同波段之间存在着很高的相关性，不同波段图像很相似，从提取有用信息的角度考虑，有相当一部分数据是多余和重复的。主成分变换的目的就是把原多波段图像中的最有用信息集中到数目尽可能少的新的主成分图像中，并使这些主成分图像之间互不相关，从而大大减少数据总量，并使图像信息得到增强，更易于解译。本文中在ASTER图像主成分反变换得到的PC4(R)PC3(G)PC2(B)假彩色合成图像中，能够取得最佳的解译效果，侵入岩体更为清晰，含Fe色调异常图斑呈酱紫色，很便于识别。

2)图像代数运算增强。包括比值运算和指数计算等，指对2景或2景以上图像的对应像元逐个进行和、差、积、商的四则运算，以产生有增强效果的图像。图像的代数运算是一种比较有效和简单的图像信息增强和提取方法，在地质勘查工作中常用来作为遥感蚀变信息增强处理方法，在以若干比值图像作为分量合成的假彩色合成图像中，常能有效地增强岩石波谱信息的差异。但由于蚀变岩受其自身反射和辐射强度以及环境条件等影响，常规的增强蚀变信息的比值因子(如TM3/TM1增强铁染信息，TM5/TM7增强泥化信息)并非在所有地区都有效。换言之，对于不同的地区，由于蚀变岩石及其“背景”地物的光谱特征存在差异，在提取遥感矿化蚀变信息时，需要通过对岩石(矿物)的光谱特征分析来调整比值因子或波段组合;另外，同地区的蚀变岩石与其“背景”地物在光谱空间的“聚类结构”特征也不同，所以遥感矿化蚀变信息提取方法及模型建立也不存在固定模式。在实际工作中，需对研究区内岩石光谱数据进行具体分析，研究和揭示研究区内蚀变岩石的光谱个性特征，建立遥感矿化蚀变信息提取模型。本文采用的ETM+B7(R)B4(G)(B3/B1)(B)组合可作为阿斯哈—按纳格地区的遥感矿化蚀变信息提取模型，根据该模型提取的高异常图斑可作为重要的遥感找矿标志之一。

3)不同空间分辨率图像融合。不同平台、不同传感器获取的遥感图像的空间分辨率不同;即便是同一传感器获取的遥感图像，其不同波段图像的空间分辨率也不完全相同。为提高图像的空间分辨率，又保留多光谱的优势，通常采用不同空间分辨率图像融合的方法(本文对ASTER B6(R)B1(G)B5(B)假彩色合成图像与QuickBird图像进行了融合处理)。图像融合可以提高图像空间分辨率、增强影像特征显示能力、改善图像几何精度、提高分类精度、提供变化检测能力、替代或修补原始图像数据的缺陷等［10］。

4)突出含Fe矿物特征的ETM+mineral处理。利用岩矿的特征光谱曲线，基于ERDAS IMGINE软件平台，运用铁矿指数计算模型(Ferrousminerals)，首先用ETM+B5/B4强化铁染蚀变信息，然后以ETM+(B5/B7)(R)(B5/B4)(G)(B3/B1)(B)组合进行假彩色合成，增强蚀变信息。

3 色调异常提取

矿区内与成矿关系密切的围岩蚀变主要有硅化、绢云母化、绿泥石化、黄铁矿化、褐铁矿化和孔雀石化。由于研究区内的坡积物普遍较厚，由围岩蚀变引起的色调异常显示不如基岩裸露地区清晰。但经过对多光谱图像的增强处理，仍可获得一些能够较好显示色调异常信息的图像(例如ETM+B7(R)B4(G)(B3/B1)(B)假彩色合成图像和 ETM+mineral图像)。如按纳格地区，在ETM+B7(R)B4(G)(B3/B1)(B)假彩色合成图像中的黄绿色－橙红色异常图斑(图2(a)左)，在ETM+mineral图像中显示为酱紫色的图斑(图2(a)中)，而在QuickBird图像中该区则可看到大面积的基岩裸露区，说明这一地段的抗风化能力强，且岩层中Fe含量较高(图2(a)右)。又如阿斯哈地区，在ETM+mineral图像中，大面积出露的侵入岩体常显示为浅蓝－蓝色图斑，而黄绿－橙红色的小图斑形成异常环带，围绕在浅蓝－蓝色区域(侵入岩体)的周围(图2(b)中)。通过对 ETM+B7(R)B4(G)(B3/B1)(B)假彩色合成图像、ETM+mineral图像和QuickBird图像进行对比分析，发现所提取的色调异常区域与研究区的Au，As，Cu化探异常有较高的吻合度(图2)。

图2 按纳格与阿斯哈地区遥感色调异常与化探异常Fig.2 Remote sensing tone anomaly and geo－ chem ical anomaly in Annage and Asha areas

4 线－环构造解译

4.1 环形构造解译

阿斯哈—按纳格地区位于阿斯哈环形构造内。阿斯哈环直径约20 km，局部有侵入岩体出露，环内发育大量酱紫色的含Fe色调异常图斑。阿斯哈环内部次级环形构造发育，在阿斯哈—按纳格地区发育3个直径约8 km的次级环形构造，相互交叠形成环群(图3)。

图3 阿斯哈—按纳格地区环形构造及蚀变色调异常Fig.3 Ring structures and alteration tonal anomalies in area from Asiha to Annage

其中，北部的R1环形构造内主要出露闪长花岗岩体，西南边缘出露金水口(岩)群白沙河组(Pt1b)变质岩地层，阿斯哈矿体就发育在其中;南部R2和R3环构造内主要出露白沙河组(Pt1b)变质岩地层，按纳格矿体就发育在R3环形构造内，但R3环形构造内目前尚未发现新的矿体。环形构造群被线性构造带切割，特别是R1和R3环形构造被沿河谷发育的NW向线性构造带切割(图4)。

R1环形构造为一个多环层的等轴状复式环体，其中心位置是沟里河谷与一条支流交汇处，地表被一个小型的洪积扇覆盖。同时，NW，NNW，近EW和NE向等多条规模较大的线性构造在此相互交切，目前在阿斯哈矿区揭露的矿体群也在该中心的附近。环形构造内部次级环形构造和线性构造极为发育(图5)(底图为ASTER B6(R)B1(G)B5(B)假彩色合成图像(左)+QuickBird图像(右))。

图4 阿斯哈—按纳格地区3个环形构造与地质图Fig.4 Three ring structures and geologic map of area from Asiha to Annage

图5 阿斯哈矿区R1环体线－环结构Fig.5 Line－ring structure of R1 in Asiha m ining area

4.2 线性构造解译

图6示出阿斯哈—按纳格地区的线性构造。

图6 阿斯哈—按纳格地区线性构造图Fig.6 Line structure in area from Asiha to Annage

在阿斯哈—按纳格地区，线性构造带主要有4类:

1)近EW向线性构造带(F1)。昆中断裂带延伸至阿斯哈一带后，由较宽大的单条断裂带分为南、北2支断裂。单条较宽大的断裂带实际上是由数条平行延伸的断裂所组成，排布密集，相互交错，呈麻花状图案，具有韧性剪切带的特点;分为2支断裂之后，线性特征变为平直的直线状沟谷，刻痕清晰，显示了脆性构造的特点。F1为昆中断裂带南部分支断裂在阿斯哈地区的一部分，呈舒缓波状，西起加鲁河以西，沿NE向延伸至瓦勒尕地区后转为EW走向，总延伸长度约37 km，在那各当一带尖灭。该构造带在地面有多处断层出露。此外，在F1南侧约5 km地区发育1条EW向线性构造带(F7)，该带分为南北2支，带总宽约1 km，延伸约15 km。

2)NWW向线性构造带(F2)。该带呈舒缓波状展布，东起圆以以东地区，向西延伸约35 km，与F1在加鲁河以西相交，二者形成楔状结构。沿该带仅在局部有断层出露，但在该带的西南侧发育一条断层与之平行延伸，二者间距2.5 km。

3)NW向次级线性构造带(F4)。在阿斯哈—按纳格一带发育着密集的N70°W方向线性构造带，带宽5 km，延伸约13 km。在带内有断续、沿着断裂带分布的色调异常斑块，特别是在西部三岔村以南一带的花岗岩体边缘，有1个较大的色调异常区域。在F4带西南的加鲁河2侧发育1条NW向线性构造(F8)，其西北端与F1和F2相交汇，向南延伸15 km至F4带尖灭。而在F4带内部有1条与F8平行发育的NW向线性构造(F9)，长约10 km;在F4带东北外侧发育1条类似的线性构造(F10)，长约10 km。F8，F9和F10三者以4～5 km的间距等距离发育。

4)NE向线性构造带(F5和F6)。该方位的线性构造带较为简单，呈直线状沟谷延伸，线性特征最为清晰，并常将上述3种走向的线性构造带切断。主要有F5和F6这2条线性构造带，延伸约20 km，相距约5 km。阿斯哈—按纳格地区的近EW向线性构造F1与NWW向线性构造带F2及其旁侧的次级线性构造带组合形成了多个“入”字型构造，并与该区中不同规模的环形构造相互交切。

5 找矿有利部位圈定

根据线－环构造及矿床学理论，结合遥感矿化色调异常图斑的分布，在与化探异常对比和野外验证基础上，建立遥感找矿模型，在阿斯哈—按纳格地区筛选出20个找矿有利部位(图7和图8)。

图7 阿斯哈—按纳格地区线－环结构找矿有利部位(1)Fig.7 Favorablem ineral prospecting parts of line－ring structures in area from Asiha to Annage(1)

图8 阿斯哈—按纳格地区线－环结构找矿有利部位(2)(底图为简化地质图)Fig.8 Favorablem ineral prospecting parts of line－ring structures in area from Asiha to Annage(2)

对筛选出的20个有利找矿部位简述如下:

1)A1—A6区。沿着F1线性构造带从西向东依次排列。A1区位于F1与F2交切的“入”字型顶端，同时另有一条NW向线性构造带在此交叠，也是阿斯哈环体的边缘地带。在地表有1条EW向断层贯穿全区，中部地表出露为白沙河组变质岩系地层，两侧则为华力西期花岗闪长岩和花岗岩。因A1区已在研究区范围之外，故前期遥感蚀变异常提取工作没有涉及该区。A2区位于F1与F2交切的“入”字型结构形成的狭窄楔形部位，同时另有一条NW向线性构造带在此交叠。在地表有1条EW向断层贯穿全区，地面主要出露华力西期花岗岩，东北角出露白沙河组变质岩系地层和一个较小花岗岩体，在此区有较强的蚀变色调异常。A3区位于阿斯哈环群北部的R1环形构造内一个次级环形构造的中心。这个小环体直径约4 km，环体内出露一个小型石英花岗闪长岩体，其周围为花岗闪长岩体。穿过A1和A2区的EW向断层和F1线性构造带转为NWW向，并且在地理位置上二者不再完全重叠。该区东南角存在较强的蚀变色调异常，南部有Au的化探异常。A4区位于阿斯哈环群北部的R1环形构造中心，同时也是F1和1条NNW向线性构造带、1条NNE向线性构造带相互交切的区域，形成似放射状结构。该区内大部分为河谷区，被第四系冲积物覆盖。在该区西北和东南地区即为已揭露的阿斯哈矿体群分布的地段。A5区位于A4区向东4.5 km，F1线性构造带分为2个次级带并与1个次级环形构造相交叠的位置。地表出露花岗闪长岩体，没有断层出露。A6区位于F1与NE向线性构造带F5交切、并与1个次级环体相交叠的位置。地表中部出露花岗岩体，外侧为花岗闪长岩体，北侧和中部有EW向断层出露。在其南部发育蚀变色调异常。

2)B1—B11区。受NW向次线性构造带F4控制，色调异常信息丰富的区域，区内地层为白沙河组变质岩系地层。B1区位于F2及其北东侧的平行发育的次级NW向线性构造带与密集的F4次级线性构造带相交叠的部位，区内的3个蚀变色调异常斑块也呈NW向雁列展布。前期已在该区开展原生晕地球化学工作，发现该区具有较高的Au，Ag等化探异常。B2—B5区这4个区域沿着阿斯哈环群南部的R3环体西部边缘展布，同时也是NW向次线性构造带F4与1个近SN向色调异常色斑相交叠的区域。在B5区外围的东部1 km为按纳格的露天采场。B5区内南部有较好的次生晕Au异常。2012年7月选取B5区内一个次级环形构造进行野外检查，在环体边缘处发现1条矿化蚀变带，采集2块样品，分析结果为含金0.5 g/t，具有找矿的指示意义。B6—B7区是F4与阿斯哈环群南部的R3环体南部环缘交叠的地段，具有较好的色调异常，在B6区域的内已有矿体揭露，在其外围南侧发现近EW向破碎蚀变带。B8区位于瓦勒尕褐铁矿矿化点的南侧，是NW，NNW，近EW和NE向线性构造带交汇的部位，区内的西部和东南部有较好的色调异常。B9—B11区是R3环体内部次级环体与F4线性构造带相互交叠的地段，其中B9区和B10区内已有矿体揭露，B11区内尚未见矿化现象，但其位于多组线性构造交汇地区且具有较好的色调异常现象。

3)C1—C2区。是EW向线性构造带F7与R3环体北部边缘交切的地区，区内均具有较好的色调异常信息。

4)D1区。是阿斯哈北部R1环体与其他多个环形构造边缘相切且与NE向线性构造带交切的地段。

在上述 20 个找矿有利部位中，A3，A4，B1，B5，B9，B10和D1区是找矿的较有利地区，并已得到野外的初步证实，可为该区下一步找矿工作提供线索。

6 结论

1)在阿斯哈—按纳格地区的环形构造解译中，阿斯哈环形构造内部更次级的环形构造和线性构造都比较发育，但在地表仅局部有侵入岩体出露。遥感矿化色调异常区的分布也存在类似特点，经过旨在突出含铁Fe矿物信息的图像处理的ETM mineral图像，在阿斯哈环形构造内部存在大量的黄绿色－橙红色的色调异常斑块，是找矿预测的重要信息。

2)在阿斯哈—按纳格地区的线性构造解译中，与近EW向构造带(F1)的类型相似的线性构造带在沟里地区成组发育，在F1的南北两侧均发育1条类似的线性构造带，北部的线性构造带与F1平距约8 km，是昆中断裂带的另一个分支断裂，在该带已发现哈拉森磁铁矿点，沿线性构造带地表已有断层出露;南部的线性构造带(F3)距F1约15 km，沿线性构造带地表已有断层出露并且控制了矿体的发育。沿F1带目前尚未发现较大的矿体，但其南北两侧的2条线性构造带与其性质相似，存在找矿前景。

3)阿斯哈—按纳格地区金矿床矿体产于花岗闪长岩－闪长岩体的构造破碎带中，受昆中断裂及矿区内NNE向及NNW－NW向断裂带控制。在ETM遥感图像解译基础上，进行空间分辨率为15 m的ASTER遥感图像和0.61 m的QuickBird遥感图像融合处理和解译，厘定阿斯哈—按纳格地区线性构造、环形构造及其相互关系，确定已知矿床的影像色调异常特征;初步确定该区处于1个大型环形构造之中，存在热晕体，线性构造交接与发育较好地区的遥感色调异常明显，且色调异常与已知矿化体重叠较好，可作为找矿的重要线索，找矿潜力较大。

4)在本文筛选出的20个有利找矿部位中，A3，A4，B1，B5，B9，B10 和 D1 区是找矿的较有利地区，并已得到野外的初步证实，可为该地区的下一步找矿工作提供线索。

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