高分辨率遥感影像在青海东昆仑矽卡岩型矿床找矿中的应用

汪　冰， 李存金， 魏本赞， 张　策， 王永军

(核工业航测遥感中心，河北石家庄050002)

高分辨率遥感影像在青海东昆仑矽卡岩型矿床找矿中的应用

汪冰， 李存金， 魏本赞， 张策， 王永军

(核工业航测遥感中心，河北石家庄050002)

摘要：利用WorldView-Ⅱ和ETM遥感影像数据，总结适合于工作程度低、条件差的高海拔地区矽卡岩型矿床的遥感技术方法。基于已知的卡而却卡矽卡岩型铜钼多金属矿床成矿背景分析，针对ETM图像特点和矽卡岩型矿床近矿围岩蚀变特征，提出泥染异常遥感蚀变信息提取的技术方法；充分利用WorldView-Ⅱ高分辨率的优势，解译成矿作用的地层岩性、构造、侵入岩，特别是矽卡岩带的解译，较之以往更加明显；通过成控矿条件遥感分析，建立矽卡岩型矿床遥感找矿模型，圈定求勉雷克塔格地区有利地段4片。通过对求勉雷克塔格地区成矿、控矿条件分析，确定该地区具有良好的矽卡岩型矿床找矿前景。

关键词：WorldView-Ⅱ；遥感解译；求勉雷克塔格地区；青海

doi:10.3969/j.issn.1674-3636.2015.03.439

中图分类号：TP753

文献标识码：A

文章编号：1674-3636(2015)03-0439-06

收稿日期：2015-04-07；修回日期：2015-04-28；编辑：蒋艳

基金项目：中国地质调查局项目“青海省柴达木北缘遥感地质调查技术应用示范与推广”(12120113032200)

作者简介：汪冰(1972—)，男，高级工程师，主要从事遥感地质与矿产勘查工作，E-mail:wbing703@126.com

0引言

遥感技术在矿产预测中的应用已有20多年历史。多年来，以典型矿田、矿床的线、带、环、色、块等遥感信息为依据，构建遥感地质找矿模型用以参与矿产预测的做法，早已成为一种行之有效的矿产预测辅助模式。遥感技术具有快速、经济、高效等特点，为交通不便、人迹罕至、自然条件差、地质研究程度不高的地区进行矿产资源勘查提供了经济、便捷、有效的方法。

矽卡岩型铜钼多金属矿床是近年来青海东昆仑祁曼塔格地区发现的主要矿床类型之一，随着新一轮国土资源大调查的实施，众多大、中型矽卡岩型多金属矿产被发现，卡而却卡矽卡岩型铜钼多金属矿床就是其中的代表(丰成友等，2009)。笔者在近期开展的“青海省柴达木北缘遥感地质调查技术应用示范与推广”项目基础上，通过详细的野外查证和室内研究工作，对卡而却卡矽卡岩型多金属矿床成控矿条件进行了深入研究，选择在卡而却卡西部求勉雷克塔格地区开展遥感找矿预测，以期为该区进一步扩大找矿前景、指导找矿提供借鉴。

1研究区概况

1.1　成矿地质背景

求勉雷克塔格地区位于柴达木盆地西南缘，海拔4 700 m左右，冰川及冻土发育，交通条件较差，对地质找矿工作十分不利。该地区是东昆仑造山带西段的东昆仑晚古生代—早中生代复合岩浆弧和弧后盆地，区内岩浆活动、火山活动及与之相关的成矿作用受控于东昆仑岩浆弧带。成矿带位于伯喀里克—香日德印支期金、铅、锌(铜、稀有、稀土)成矿带的最西端。

区内岀露的地层主要有古元古界金水口岩群白沙河岩组(Pt1b)、古生界奥陶—志留系滩间山群(O-ST)等(图1)。其中，奥陶—志留系滩间山群(O-ST)主要由火山岩组和碳酸盐岩组组成，碳酸盐岩组主要是变质碳酸盐岩和变质沉积碎屑岩。

图1　卡而却卡地区矽卡岩型矿床地质简图1-第四系；2-奥陶—志留系滩间山群；3-含矿矽卡岩编号；4-似斑状二长花岗岩；5-花岗闪长岩；6-石英闪长岩；7-闪长岩;8-闪长玢岩；9-花岗岩；10-破碎蚀变带；11-断层；12-矿体Fig.1　Simplified geological map of the Kaerqueka skarn deposit in Qinghai Province

1.2　已知矿床特征

卡而却卡矽卡岩型铜钼多金属矿床是该区最大、最典型矿床。该矿床成矿母岩以中酸性侵入岩为主，围岩为奥陶—志留系滩间山群。矿体多分布于外接触带，受侵入接触带、岩浆岩条件、围岩岩性、断裂、裂隙及层间构造综合控制。北西西向断裂控制了岩体展布和矿体分布，为矿区控矿构造，晚华力西—印支期中酸性侵入岩与奥陶—志留系滩间山群碳酸盐岩接触带部位。

1.3　成矿地质作用与找矿标志

卡而却卡矿区已发现的多金属矿均产在奥陶—志留系滩间山群上部碳酸盐岩岩组与印支期花岗质侵入岩的接触部位形成的矽卡岩带中。矿化主要为黄铜矿化、辉铜矿化、斑铜矿化、黄铁矿化、磁铁矿化、镜铁矿化等。黄铜矿、斑铜矿呈他形粒状变晶结构、填隙结构、浸蚀结构，矿石构造以稀疏浸染状，星点状构造为主。近矿围岩蚀变有矽卡岩化、绿泥石化、绿帘石化、高岭土化等。

近矿围岩蚀变是成矿物质逐渐富集成矿过程中留下的印迹，它不仅能指示矿体的存在，还可以根据蚀变岩石的类型、特征，进一步预测矿产的种类、矿体赋存的位置以及矿化富集的程度，这是遥感找矿的重要理论基础(韦振丽，2009)。根据研究区围岩蚀变类型，采用主成分分析法进行泥染蚀变信息提取。容矿地层各类岩性特征、碳酸盐岩岩带的层状或似层状展布、断裂构造形态特征等为高分图像解译提供遥感基础。

2遥感数据信息提取

黏土矿物是矽卡岩带中主要蚀变矿物，如高岭石、绿泥石、绿帘石、蒙脱石、明矾石及云母类等；黏土矿物的光谱曲线(图2)中，强吸收谱带在1.4、1.9 μm和2.2～2.4 μm 3个波长区，其中1.4 μm的谱带是矿物组成中轻基团引起的，1.9 μm的谱带则是矿物水分子的弯曲振动贡献，而2.2～2.4 μm之间的谱带也是轻基团产生的，这为ETM蚀变信息提取提供了光谱依据。

图2　部分含OH-离子的蚀变矿物波谱图(据USGS波谱库)1-高岭石；2-蒙脱石；3-白云母；4-绿帘石；5-绿泥石；6-明矾石Fig.2　Spectra of alteration minerals with ion OH-(after USGS spectral library)

2.1　泥染蚀变信息提取

研究区次生氧化物、绿泥石、绿帘石、蒙脱石、云母类等含羟基蚀变矿物在ETM7 波段附近有1个较强的光谱吸收带，而在ETM5 波段附近存在较高的反射率，从而使得该类蚀变矿物在ETM7 波段产生低值，而在ETM5 波段附近产生高值。选取经掩膜处理的ETM1、4、5、7 组合进行主成分分析，铁染信息主分量应满足ETM5 系数与ETM7 及ETM4 系数符号相反，ETM5 系数一般与ETM1 系数符号相同。通过对ETM1、4、5、7 主成分变换特征向量矩阵(表1) 分析，PCA4 为泥染异常信息主分量。

对PCA4 进行密度分割，以平均值为背景值(表2)，以k(k= 1，2，3) 分别进行一级异常、二级异常、三级异常分割，从而可区分各级泥染蚀变异常分级。

表1　ETM 1、4、5、7 主成分分析的特征向量矩阵

表2　ETM1、4、5、7 第四主成分分析表

2.2　遥感蚀变异常筛选

遥感蚀变信息筛选工作主要结合遥感地质解译所获取的信息结合地质、物探、化探资料进行；主要剔除部分人造地物等形成的干扰异常，保留侵入岩体、线性构造集中区域内的蚀变信息。

经过对比分析和筛选工作，这些异常大多数分布于解译侵入岩体接触带、矽卡岩带或破碎带部位(图3)。通过野外查证工作，异常分布区地表发育矽卡岩化、绿泥石化、绿帘石化、高岭土化等蚀变非常发育，局部地段已发现了矽卡岩型铅锌矿化线索。

3成矿信息遥感解译

由ETM数据提取的泥染蚀变异常信息为下一步工作指出了找矿远景区段，同时采用高分WorldView-Ⅱ图像(8、4、2波段组合)对该区段的地层岩性、断裂构造、蚀变带信息的解译，使得地物几何结构和纹理信息更加明显，便于认识地物目标的属性特征。

3.1　地层岩性信息

矽卡岩型赋矿地层奥陶—志留系滩间山群碳酸盐岩段在区内呈带状零星分布，浅灰白色，色调均匀，山脊线平直，水系密度中等，条块状纹形，山体稍显高大，有明显山脊线或具陡崖地形，沟谷多平缓，层状特征明显，NWW向展布，斑块、斑点隐约可见(图4)。

图3　泥染主分量图(数据源：ETM)1-OH一级异常；2-OH二级异常；3-OH三级异常Fig.3　Principal component image of mud-stained information(date sources：ETM)

图4　求勉雷克塔格地区影像特征图(WorldView-Ⅱ)Fig.4　Image features of the Qiumianleiketage area(after WorldView-Ⅱ)

3.2　构造信息

研究区内NWW向或NW向线性构造最为发育，其规模相对较大、延伸较长，线性形迹醒目，NE向线性构造发育次之；NE向线性构造形成时代较晚，对NWW向线性构造进行限制和截切。图像上NWW向或NW向线性构造一般具醒目或依稀可辨的线性延伸特征，常显示为不同纹形色调乃至不同地貌单元、不同地质体单元分界线的界面，沿断线往往有山体错断、水系折转等地形变化反映的后期活动特征。从碳酸盐岩段、矽卡岩段在WorldView-Ⅱ影像上的展布特征上看，NWW向的线性构造控矿作用明显。

3.3　侵入岩信息

区内与矽卡岩型直接相关的岩体主要为晚三叠世二长花岗岩(T3ηγ)、晚三叠世闪长岩(T3δ)。晚三叠世二长花岗岩(T3ηγ)在该区分布面积较大，呈岩基状产出，图像上呈褐灰色，色调较均匀，山体高大，山脊半浑圆，发育稀疏树枝状水系，斑块状、条块状纹形，与周边地质体影像界线较模糊；晚三叠世闪长岩(T3δ)呈岩株状产出，在图像上呈褐灰色，色调较均匀，山体高大，山脊半浑圆，发育树枝状水系，斑块状纹形，与周边地质影像体界线清晰。

3.4　矽卡岩带信息

矽卡岩带在WorldView-Ⅱ影像上呈灰黑色调(图4)，条带状影纹，分布在碳酸盐岩带与岩体接触部位，并受NWW向构造影响，整体呈NWW向展布。

4综合分析

本次遥感蚀变信息提取采用主成分分析的处理方法，并对遥感异常信息进行了筛选，将异常套合在构造岩性解译图上，把成矿有利层位、控矿构造、岩浆岩体与图像特征结合起来，为靶区的圈定提供了遥感依据。

WorldView-Ⅱ遥感影像数据具有高分辨率的优势，在此基础上细分出更多的岩性单元，得到更加详实的岩性分类结果。通过WorldView-Ⅱ遥感影像数据可以轻易地在研究区内圈出奥陶—志留系滩间山群碳酸盐岩段形态，同时精细地表达出岩体的细节特征和纹理信息，从而判断出与找矿有直接关系的矽卡岩带产出位置，大大节省人力、物力，提高了找矿效率。

5遥感找矿模型建立

在上述成控矿要素遥感解译和遥感矿化蚀变信息提取的基础上，结合已知卡而却卡矽卡岩型矿产的成控矿条件，将求勉雷克塔格地区遥感找矿模型归纳如表3。圈定求勉雷克塔格地区矽卡岩型矿床遥感找矿有利区段4片(图5)。

表3　求勉雷克塔格地区遥感找矿模型简表

图5　求勉雷克塔格地区成矿预测图1-更新统冰川堆积物；2-滩间山群碳酸盐岩组；3-白沙河岩组片麻岩段；4-晚三叠世钾长花岗岩；5-晚三叠世二长花岗岩；6-晚三叠世闪长岩；7-矽卡岩带；8-辉长岩脉；9-遥感解译断裂；10-有利地段Fig.5　Metallogenic prediction map of the Qiumianleiketage area

6结论

(1) 通过遥感找矿模型，综合研究求勉雷克塔格地区成矿地质背景、遥感地质特征、矿化蚀变异常信息等，该地区具备碳酸盐岩地层、中酸性岩体及NWW控矿构造等多种控矿因素，圈定求勉雷克塔格地区矽卡岩型矿床遥感找矿有利区段4片。

(2) 利用高分辨WorldView-Ⅱ遥感影像数据，可以直观地判断出地层、岩体、构造等信息，且解译精度较高，可以替代部分地面调查工作，因而在高海拔、实地调查工作困难的地区找矿预测工作中发挥重要作用。

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Application of high-resolution remote sensing images to prospecting skarn deposits in East Kunlun, Qinghai Province

WANG Bing， LI Cun-jin， WEI Ben-zan， ZHANG Ce， WANG Yong-jun

(Airborne Survey and Sensing Center of Nuclear Industry， Shijiazhuang 050002， Hebei, China)

Abstract：This study used WorldView-Ⅱ and ETM remote sensing data to summarize the remote sensing methods which are suitable for prospecting skarn deposits in high-altitude areas with low-level work degree and severe conditions. Based on the analysis of metallogenic conditions of the known Kaerqueka skarn copper-molybdenum polymetallic deposits, we put forward a method of extracting mud-stained anomalies on the basis of ETM image features and near-ore wall rock alteration. High-resolution WorldView-II images were made full use of their advantages to interpret ore-related lithology, structure and intrusive rocks, and the interpretation of skarn belts showed especially more accurate results than previously. We also did remote sensing analysis of the ore-controlling conditions to establish a remote sensing prospecting model, and delineated four favorable zones in the Qiumiantage area. The analysis of the ore-controlling conditions suggests that the Qiumianleiketage area has a good potential for prospecting skarn deposits.

Keywords：WorldView-Ⅱ; remote sensing interpretation; Qiumianleiketage area; Qinghai Province