中亚吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦遥感找矿预测

刘丽萍，马世斌

(1.青海省青藏高原北部地质过程与矿产资源重点实验室，西宁 810012；2.青海省地质调查院，西宁 810012)



中亚吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦遥感找矿预测

刘丽萍，马世斌

(1.青海省青藏高原北部地质过程与矿产资源重点实验室，西宁 810012；2.青海省地质调查院，西宁 810012)

基于ETM，ASTER卫星遥感数据在中亚吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦及我国周边地区开展的1︰100万遥感地质矿产解译，是在前人研究成果基础上，对该区进行大地构造格架遥感解析，提取区内主要断裂构造和与成(控)矿作用相关的地层、构造、岩浆岩、蚀变信息，并根据控矿地层、控矿岩体、蚀变异常与线环构造等信息建立典型矿床遥感找矿模型；以找矿模型为指导，结合矿床类型、成矿地质背景、主要控矿和成矿要素、遥感地质解译信息、遥感异常信息等多源信息对研究区进行成矿预测及战略选区。

吉尔吉斯斯坦；塔吉克斯坦；遥感解译；遥感蚀变信息提取；遥感找矿模型；战略选区

0 引言

“中亚五国及我国周边地区1∶100万遥感地质矿产与资源环境解译”项目是以卫星遥感为主要技术手段，开展1∶100万地质矿产遥感解译，圈定重要成矿带、重要矿业活动区和成矿有利地段，为国家对外科学技术研究与交流提供基础信息，为矿业企业“走出去”勘查开发提供境外矿产信息服务。本次研究在分析前人地质和矿产资料的基础上，采取遥感数据与多源数据相结合、人机交互解译相结合、综合研究与验证解译相结合的技术路线，以Landsat-ETM，ASTER卫星数据为遥感信息源，以现代成矿理论为指导，以遥感物理模型为支撑，运用图像纠正、彩色合成与彩色空间变换、图像增强处理(比值、主成分分析等)、掩膜处理、数据融合、影像镶嵌以及遥感解译标志建立、遥感地质解译、遥感异常提取、地质信息综合分析等方法，在多元地学综合分析的基础上，建立遥感找矿模型，对吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦及我国周边地区圈定找矿有利地段作为矿产资源勘查的战略选区。

1 区域地质概况

图1 研究区构造单元遥感解译略图Fig.1 Interpretation map for tectonic units in the study area

研究区范围包括吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦和我国新疆的部分地区。由哈萨克斯坦古板块和塔里木古板块组成，南天山为哈萨克斯坦古板块的南缘，也是中亚地区线性特征相对完好的构造带[1]。有资料表明，研究区以中天山南缘地壳对接带(汗腾格里峰—巴伦台—库米什断裂)为界，分属西伯利亚板块和塔里木板块，哈萨克斯坦亚板块为西伯利亚板块的一部分[2]。李廷栋等则将中亚五国及其邻区划分为土兰地块和3条近EW方向延展的巨型造山系，自北而南依次为：乌拉尔—蒙古造山系、高加索—昆仑—秦岭造山系、特提斯—喜马拉雅造山系[3](图1)。该区主体属古亚洲洋构造域，帕米尔—高加索结合带南部 (如塔吉克斯坦南部)属特提斯洋构造域[4]。从中亚地区的地质演化历史和地质特点来看，总体格局表现为造山带及造山带间夹古陆或微古陆[5]。区内出露地层单位较多，沉积类型多样、岩性岩相复杂、厚度变化甚大；构造较为复杂，褶皱、断裂发育, 断裂以NE向压性、压扭性为主，且区内发育有多条深大断裂带，这些断裂带不仅是大地构造单元的分界，而且控制着区域成矿带的展布，它们对区内沉积建造、岩浆活动及成矿作用均起着重要的控制作用；岩浆活动频繁而强烈，呈现出期次多、分布广、规模大、岩类复杂的特点。其地质演化历史较长，最早可追溯到中古太古代，可明显地分为前中生代和中新生代2大阶段，前者地质构造复杂，组成了天山山脉主体，后者相对单一，分布于山间盆地中。

2 遥感地质解译与异常信息提取

本次研究以Landsat-ETM和ASTER卫星数据为遥感信息源，分析已有的地质和矿产资料，采用机助解译法、目视解译法、遥感异常矿化蚀变信息提取、图像增强处理法和数据与信息整合分析等方法，建立遥感解译标志，进行主要含矿地层、构造、岩体、成矿的解译，在计算机屏幕上实现信息提取，通过放大或缩小，精确地确定信息位置或追索边界。

2.1 地层信息提取

研究区地处中亚成矿域[6]，是世界上黑色岩系金矿的最主要成矿域[7]，并为世界最著名的锑-汞矿带之一[8]。

区内著名的黑色岩系金矿为库姆托尔超大型金矿和萨瓦亚尔顿大型金矿。库姆托尔金矿区出露地层主要为元古宇里菲系(图2)，其主要岩性为碳质千枚岩、砾岩、粉砂岩和大理岩夹层，容矿岩石为碳质千枚岩[9]。萨瓦亚尔顿金矿区出露地层有上志留统、下泥盆统、中泥盆统和上石炭统，这几套地层之间均呈断层接触，容矿地层为上志留统和下泥盆统，赋矿岩石为碳质千枚岩[10-13]。研究表明，黑色岩系型金矿的找矿目标地层以前二叠系为主，其建造应具黑色岩系特征，尤其是中上元古界、下寒武统、志留-泥盆系和石炭系[7]。萨瓦亚尔顿地区控矿的含碳地层在遥感图像上呈灰黑间白色调，条带状影纹(图3)。灰黑色调由含碳的泥盆系引起，白色调由地层中浅色的石英脉和酸性岩脉引起[14]。

图2 元古宇遥感影像特征Fig.2 Remote sensing image features of Proterozoic strata

研究区锑、汞矿床多为碎屑-碳酸盐岩建造中的层控型，基本为巨厚非岩浆型被动陆缘碎屑-碳酸盐岩建造[15]。特大型琼科伊汞矿床产于古生代蛇绿混杂岩带中，其他汞矿多产于中-上泥盆统，次为下-中石炭统碳酸盐介质中[16]。

2.2 构造信息分析

2.2.1 断裂构造

图4 阿赖山西段主干断裂遥感影像特征Fig.4 Image feature of major faults in the western Alay Mount

按构造延展方向可将断裂分为近EW向、NW向、NE向3组，以近EW向逆冲推覆断裂为主。以斜贯全区的NW向费尔干纳断裂及NE向中天山南缘断裂为界，在整体上可分为北部、中部和南部3个线性影像构造区域。其中，北部主要以向南略有突

图3 泥盆系遥感影像特征Fig.3 Remote sensing image features of Devonian system

出的弧形断裂和NNE向断裂为主，中部以EW向、NE向断裂为主，南部则以NE向和一系列向北凸出的弧形断裂系统为主。区内主干断裂主要有帕米尔—高加索断裂、中天山南缘断裂、北帕米尔—康西瓦断裂、费尔干纳走滑断裂、尼古拉耶夫断裂、阿赖山北缘断裂等，尤其是阿赖山北缘断裂带和帕米尔—高加索断裂带均为分隔不同构造单元的巨型穿透性断裂构造带[17](图4)，作为与地壳线形构造有关的深部构造和高角度逆断层，不仅是研究区内地形地貌、大地构造单元、影像景观的分界线，而且是流体的重要通道和矿化控制要素，对本区的沉积建造、岩浆活动及成矿作用均起着重要的控制作用，南天山北缘火山岩带及金、汞、锑、钨、锡矿带的空间展布明显受其控制[18]。需要说明的是，本次研究利用遥感影像对地貌变形具有清晰显示的特点，发现塔里木盆地、费尔干纳盆地以及帕米尔高原均具有逆时针旋转的运动特征。在逆时针旋转过程中，塔里木盆地北缘断裂、费尔干纳断裂、帕米尔—高加索断裂、喀喇昆仑断裂均发生巨大的右行走滑位移。在它们的共同作用下，于费尔干纳断裂南西侧的费尔干纳盆地、帕米尔—高加索断裂南侧的塔吉克斯坦西部形成了巨型帚状构造。在帚状构造由收敛向撒开的过渡区，特别是在中部至撒开端约占全长2/5范围为油气富集区[19]，而在收敛端油气则相对贫乏[20]。费尔干纳盆地内多个油气田和塔吉克斯坦西部及其与巴基斯坦接壤地区油气田的产出部位均具这种特征。当然，我国塔里木盆地更多具有压性特征。南缘断裂的右行走滑以及盆地本身的逆时针旋转，使得盆地南部与上述两个富产油气地区在油气形成地质构造背景上具有很大的相似性，而且近年来也发现一些油气田。上述现象可作为一个重大科学问题开展进一步的深入研究，有可能对我国塔里木盆地南部油气田的勘查有所帮助。

2.2.2 环状构造

环状构造主要分布于阿赖山及奥什西南部。以近圆形的构造环带为特征，在遥感图像上由色调、水系、影纹结构等构成的近圆形、空心的环形影像(图5)，是侵入岩体的露头或隐伏边界，多为岩浆活动中心，在深部可能存在较大的岩体。

2.2.3 褶皱构造

图5 阿赖山环形构造Fig.5 Ring structures of Mount Alay mountain

褶皱构造多发育于古近系、白垩系、侏罗系中，个别见于元古宇及上古生界中。由于受断裂影响大，标志层少，产状难以判断，少见完整的褶皱。遥感图像上总体表现为不同色彩的层理条带组成弧形半封闭影像图案，一系列对称的影像标志和由地层走向线构成的近圆形、椭圆形、马蹄形、弧形等图案。岩层基本呈对称分布，以不同色调、影纹图案对称出现(图6)。

2.3 岩浆活动

研究区内岩浆喷发活动相对微弱，基性-超基性岩带出露范围较小，侵入岩广泛分布，局部相对集中，主要分布于吉尔吉斯斯坦北部、塔吉克斯坦北部和南部。侵入岩从中元古代、早古生代、晚古生代到中生代、新生代均有出露。晚古生代侵入岩在塔吉克斯坦南部泽拉夫善—阿赖造山带尤为发育，并作为该区铅、锌、金、铜、汞等多类型矿床的矿源层、岩浆热能和含矿热液来源，与其对应的南天山东段则由于地壳相对较厚，软流圈难以上涌，岩浆活动较弱[5，18，21]，缺乏形成大型-超大型矿床必要的热动力条件。

2.4 异常信息提取

目前，遥感异常信息提取技术已有很大的发展，并建立了一套适合我国干旱-半干旱地区遥感异常提取的技术方法体系[22-24]。研究中以ASTER数据为遥感信息源，利用主分量分析PCA法、比值法和逻辑运算法等，提取硅酸盐、高岭石、白云母、明矾石、黄钾铁矾、铁氧化物等蚀变异常信息，根据门限化技术将蚀变异常分为一级、二级、三级3个等级，进行3×3滤波处理并赋予不同的颜色(图7)。

3 成矿预测与战略选区

图7 遥感影像蚀变异常图Fig.7 Map showing alteration zones interpreted from the remote sensing data

以遥感信息为主，通过遥感蚀变异常提取、遥感解译(包括含矿层、蚀变带、矿化带、矿体，与成矿有关的侵入体、接触变质带、构造带以及与成矿、控矿相关的地质线、环形特征影像等信息)，结合相关资料的综合分析，建立典型矿床遥感找矿模型，进行该区成矿预测。

3.1 典型矿床遥感找矿模型

图8 遥感影像蚀变异常图Fig.8 Map showing alteration zones interpreted from the remote sensing data

遥感找矿模型是在当前技术条件下，描述一类矿床形成和保存的一系列遥感找矿标志的组合，包括遥感地质找矿标志、遥感蚀变信息标志和矿床改造信息标志等方面的研究内容[25]。对吉尔吉斯斯坦和塔吉克斯坦不同成矿带内进行矿源层、断裂、环形构造、矿化蚀变信息、线性体信息处理与提取等一系列研究后，综合区内已知矿床的遥感、地质特征，归纳出库姆特尔黑色岩系金矿、萨瓦亚尔顿黑色岩系金矿、塔尔迪布拉克斑岩型铜矿、塔罗夕卡岩型铜金矿等典型矿床的遥感找矿模型(表1，图8)。

3.2 战略选区预测

根据成矿地质背景研究、遥感地质解译结果和ASTER蚀变信息异常组合，结合遥感找矿模型，在吉尔吉斯斯坦和塔吉克斯坦境内优选14处战略选区。以奥克托尔科依斑岩型铜矿战略选区为例，该区地处中亚成矿域斑岩型铜(钼)矿带南缘[26]，位于北天山构造带活动大陆边缘火成岩带的一个剥蚀很深的火山穹隆构造的边部。区内出露元古宙的绿片岩和片麻岩，泥盆纪斑状闪长岩、二长闪长岩、正长闪长岩侵入体切割古生代变质岩。火山穹隆构造中的前寒武纪基底是一个巨大的破碎块体，发育有多条强烈变形的挤压带。塔尔迪布拉克斑岩型铜矿床产在侵入于中泥盆统中基性火山岩-碎屑岩中的石英闪长玢岩内，岩体近EW向展布，形态呈岩株状[27]。遥感异常以硅酸盐4/3一、二、三级异常、明矾石三级异常为主，呈NE向沿断裂分布于塔尔迪布拉克斑岩型铜矿北部，遥感异常所处位置亦是玢岩体北部边界。综合分析，该区具备斑岩型铜矿成矿的地质基础，应是寻找斑岩型铜矿的远景区(图9a)。

表1 塔罗夕卡岩型铜金矿遥感找矿模型Table 1 Remote sensing prospecting model of Taror skarn Cu, Au deposit

图9 奥克托尔科依斑岩型铜矿战略选区Fig.9 Strategic target of Octorkoy porphyry copperpropertya.遥感解译图； b.奥克托尔科依北部影像特征

3.3 解译验证

利用Google Earth图像数据对重要矿种的战略选区进行解译验证，以弥补境外野外验证工作的不足，并初步了解预测区内的岩性、构造、成(控)矿要素等。与ETM多波段合成图像相比，Google Earth在奥克托尔科依斑岩型铜矿预测区所获得的卫星影像具有更高的分辨率。利用高分辨率遥感影像在奥克托尔科依斑岩型铜矿区北西方向约6 km处圈定了1处可能由石英闪长玢岩侵入引起的环形构造，并在环形构造边部发现有探(采)矿活动(图9b)。证明了奥克托尔科依斑岩型铜矿战略选区具有较好的找矿远景，也显示出利用遥感技术在境外开展遥感解译和战略选区的可行性。

图10 ZY-102C星影像的部分成(控)矿要素特征Fig.10 Some mineralization and mineralization-control feature on image of ZY-102C satellitea.中酸性侵入岩(PMS)；b.破碎蚀变带(HR)；c.环形构造(PMS)

随着我国卫星技术的不断发展和应用，遥感图像空间分辨率的不断提高，使地物精细的空间特征(包括地物的大小、形状、阴影、空间分布、纹理结构、与其他地物的空间关系等)在遥感图像中一览无遗。利用国产卫星遥感数据能对地层、岩体(岩脉)、构造等地质要素的几何形态、纹理特征以及各要素之间的空间关系等进行分析，可发现原先在中等空间分辨率遥感数据中不能或不明显显现的地质现象和找矿信息；也可利用不同岩层反射光谱差异所形成的形态、结构、纹理、色调等影像差异判定出露地面的岩石的物理特性和产出特点，划分不同岩石类型或岩性组合，如研究区内利用ZY-102C星在识别岩性、断裂、节理、环形构造、破碎蚀变带、岩脉等成(控)矿要素方面均有较好的应用效果(图10)，为境外地质规律分析和矿产勘查提供重要的技术手段。

4 结论

本次工作应用遥感技术进行地质矿产解译，从宏观上了解区域构造信息，并通过相应的技术方法提取了与成(控)矿作用相关的地层、构造、岩浆岩和矿化蚀变信息，建立了遥感找矿模型，圈定战略选区，对境外开展地质矿产勘查具有较好的应用前景。随着我国卫星资源一号02C(ZY-1 02C)、资源三号(ZY-3)、高分一号卫星(GF-1)的不断应用和发展，在数据多源化的同时，空间分辨率也得以快速提高，不仅极大地提高了遥感的观测尺度、对地物的分辨本领和识别的精细程度，而且使遥感地质也由宏观调查向着微观探测的方向发展，对解决境外地质矿产调查工作中基础地质缺少、地理数据获取和野外定位难等方面具有较强的针对性，为我国矿产资源“走出去”战略提供了有力支撑，在境外矿产资源勘查中将会有更为广阔的发展空间。

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Remote sensing-based prospecting prediction for Kyrgyzstan and Tadzhikistan in Mid-Asia

LIU Liping, MA Shibin

(1.NorthernQinghai-TibetPlateauinQinghaiProvinceGeologicalProcessesandMineralResourcesKeyLaboratory,Xining, 810012，China；2.InstituteofGeologicalSurveyofQinghaiProvince,Xining810012，China)

Based on the previous result we make remote sensing (ETM、ASTER) data interpretation of geology and mineral resources of Kyrgyzstan and Tadzhihistan and surroundings of China at scale 1︰1 million. Geotectonic frame of the area is interpreted and information related to ore (mineralization)-control and the mineralization, such as stratum, structure, magmatic rock and alteration zone extracted. Remote sensing prospecting model of typical ore deposit is built on basis of ore-control stratum and rock body, alteration information and linear and ring structures. Integrated with geological and metallogenic background the model is applied to ore prediction and selection of strategic targets.

Kyrgyzstan; Tadzhikistan; remote sensing interpretation; alteration information extraction; remote sensing prospecting model; strategic target selection

2015-04-03； 改回日期： 2016-04-07； 责任编辑： 岳振欢

中国地质调查局“全球地质矿产与资源环境卫星遥感‘一张图’工程”项目(编号：科[2011]D2-02)资助。

刘丽萍(1967—)，女，高级工程师，1989年毕业于成都地质学院地质系，主要从事地质矿产遥感技术应用研究。通信地址：青海省西宁市南川西路107号，青海省地质调查院遥感中心；邮政编码：810012；E-mail：1120353299@qq.com

10.6053/j.issn.1001-1412. 2016. 03. 013

P627；P612

A