新疆红柳泉地区航空高光谱构造蚀变特征分析与找矿预测

孙永彬，王瑞军，邓国武，牛海威，曹秋义

(核工业航测遥感中心，石家庄 050002)



新疆红柳泉地区航空高光谱构造蚀变特征分析与找矿预测

孙永彬，王瑞军，邓国武，牛海威，曹秋义

(核工业航测遥感中心，石家庄 050002)

利用CASI/SASI航空高光谱遥感数据，对新疆红柳泉地区进行了航空高光谱遥感构造解译，修正了部分线性构造及环形构造。基于航空高光谱遥感提取的蚀变信息，结合野外实地调查验证，重点分析了研究区内祥云金矿、盘龙沟金矿与构造、蚀变之间的关系，结合已有的矿产地质特征、航空高光谱遥感地质特征，在该区圈定5处找矿预测区，预测矿种为构造蚀变岩型金矿，研究成果为相同地区的成矿预测与寻找同类型矿床提供遥感依据。

红柳泉地区；航空高光谱；构造蚀变信息；找矿预测；新疆

0 引言

新疆红柳泉地区位于青海省西部与新疆维吾尔自治区东南部交界处，处在阿尔金山东段红柳泉—拉配泉一带。区内成矿条件良好，是寻找金铜镍、铬铁、铅锌等多金属矿床的有利地段。本文利用CASI/SASI航空成像高光谱遥感数据对红柳泉地区进行地质构造特征解译研究，分析了已知矿产与构造、蚀变之间的关系，总结研究区内成矿规律，对成矿区带、成矿体系进行了重新认识，在综合分析的基础上圈定了5处找矿预测区。

1 区域地质背景

红柳泉地区在大地构造位置上横跨敦煌地块、阿尔金构造带2个一级构造单元，阿尔金构造带可进一步划分为红柳泉—拉配泉蛇绿构造混杂岩带、阿中地块、阿南蛇绿构造混杂岩带3个二级构造单元。敦煌地块仅在研究区北部出露。

研究区出露地层包括太古宇、元古宇、古生界、中生界、新生界。其中，太古宇和元古宇片麻岩系构成本区变质基底，古生界和中新生界构成盖层。第四系广泛分布在山前戈壁、平原沙漠、河谷及山间盆地中(图1)。

图1 红柳泉地区区域地质图Fig.1 Regional geological map of Hongliuquan area1.碎石、沙土；2.风成砂；3.碎石、沙土；4.含砾砂岩、砂质泥岩；5.下-中侏罗统叶尔羌群：砂岩、砾岩；6.泥盆系泥质粉砂岩；7.中奥陶统环形山组：钙质砂岩、灰岩；8.下奥陶统额兰塔格组：上部灰岩，下部砂岩、钙质砂岩、灰岩，底部紫红色泥岩；9.青白口系小泉达坂组：石英砂岩夹灰岩；10.青白口系平洼沟组：厚层状灰岩；11.青白口系冰沟南组：灰岩、碎屑灰岩、竹叶状鲕状灰岩；12.青白口系乱石山组：石英砂岩、石英岩夹灰岩；13.蓟县系金雁山组：钙质白云岩、白云岩、白云质灰岩；14.蓟县系木孜萨依组：灰岩、钙质砂岩、粉砂岩、千枚岩、石英岩；15.蓟县系卓阿布拉克组：红柱石、十字石、石榴石、石英云母等片岩；16.蓟县系斯米尔布拉克组：变质砂岩、砾岩、灰岩；17.蓟县系马特克布拉克组：灰岩、白云岩、砂岩，底部为砾岩；18.长城系贝克滩组：砂岩、灰岩、硅质岩；19.长城系扎斯勘赛河组：砂岩、灰岩、火山碎屑岩；20.新太古界米兰群：麻粒岩、片麻岩、变粒岩、混合岩；21.晚元古代花岗岩；22.晚元古代花岗岩、黑云母花岗岩；23.晚元古代花岗岩、斜长花岗岩；24.晚元古代石英闪长岩、花岗闪长岩；25.晚元古代辉绿岩；26.晚元古代辉石岩；27.晚元古代超基性岩；28.地质界线；29.不整合界线；30.深大断裂；31.一般断裂；32.平移断层；33.断裂产状

研究区地跨阿北地块、红柳泉—拉配泉蛇绿构造混杂岩带和阿中地块。阿北地块可分为结晶基底和变质基底2个构造层，结晶基底包括新太古界米兰岩群及其变质古侵入体两部分，变质基底主要是蓟县系；阿中地块(米兰河—金雁山地块)介于2条构造混杂岩带之间，总体表现为一个前寒武纪隆起带，地块中部由阿尔金杂岩组成；红柳泉—拉配泉蛇绿构造混杂岩带夹在阿北地块与阿中地块(米兰河—金雁山地块)之间，呈EW走向，宽10～40 km，由不同成因、不同时代的岩块或岩片组成，80余个超镁铁质岩体呈线状分布于该蛇绿混杂岩带中，共同构成阿北蛇绿混杂岩带。

研究区内岩浆活动较强烈，出露面积较大。岩石类型从超基性岩到酸性岩均有出露，以酸性侵入岩为主，形成较大的岩基、岩墙、岩床、岩脉等。

2 遥感数据源的选取与预处理

数据预处理采用ITRES标准数据处理系统软件和ENVI，ERDAS软件，对CASI/SASI航空高光谱数据进行系统的辐射校正、几何校正和大气校正光谱重建。

3 航空高光谱遥感解译构造特征

图2 新疆红柳泉地区航空高光谱遥感构造特征解译图Fig.2 Structural interpretation map of aerial hyperspectrum in Hongliuquan area, Xinjiang

在CASI/SASI航空高光谱遥感图像中，表现较为突出的是线性影像构造和环形影像构造，地层、岩石及褶皱构造的影像特征不很明显[3]。新疆红柳泉地区处在多个地质构造单元的交汇部位，经历了多期次的构造活动[4]。通过CASI/SASI航空高光谱遥感影像解译发现，研究区的线性影像构造十分发育，走向复杂。反映断裂形迹的线性影像构造以EW向、NWW向、NW向和NE向为主。整体上分为北部、中部、南部3个线性影像构造区。其中，有3条反映主干断裂的大型线性影像，这些线性构造在规模和分布上均有较大差异，以NE和NWW向线性构造为主。另外，由环形色带、色块或环形地貌、水系表现出来的环形影像构造也十分清楚[2]。环形影像构造主要分布在线性影像构造交汇区域以及航空高光谱影像色调变化区域。从本区的构造背景来看，区内内生金属矿产与线性影像构造关系密切，矿产地常常位于线性影像构造的交汇部位(图2)。

3.1 主要线性影像构造特征

(1)红柳泉北—沟口泉北断裂挤压带(F1)。断裂挤压带分布在研究区北侧，以EW向斜列的压扭性断裂和贝克滩复背斜核部为主体，以EW向斜列的压扭性断裂为特征。航空高光谱遥感图像中为宏观色调的分界线，具有负地形地貌等。从矿产地质背景看，该断裂挤压带包括了向斜及其伴生的扭裂、张裂、节理、片理，断续分布的基性-超基性岩体、花岗岩体、岩脉等。断裂挤压带呈舒缓波状，延伸较远，断裂倾向N，倾角约70°。带中其他断裂规模较小，且在贝克滩复背斜北翼近核部分布有多条彼此平行斜列的断裂带，为压扭性，具右行扭动特点。研究区中大部分超基性岩体沿该挤压带呈规模不大的条带状、串珠状分布。

(2)红柳泉—拉配泉构造混杂带南缘断裂(F2，F3)。红柳泉南—阔什布拉克断裂地貌上表现为相对负地形。航空高光谱遥感图像上为宏观地貌的分界线。断裂西部的走向和倾向变化较大，东部被晚期脆性断裂切割而呈NEE向。断裂带内主要充填韧性变形基质，且岩石挤压破碎，构造透镜体、片理密集，岩体发育。根据断裂带内主期面理产状及构造块体的空间形态，断裂至少经历了早期韧性向北逆冲和晚期脆韧性左行走滑2期变形。研究区内的绝大多数矿床、矿点均分布在红柳泉—拉配泉构造混杂带北缘、南缘断裂之间。

3.2 环形影像构造特征

研究区内环形构造较发育，它们在空间分布上存在明显的规律，主要分布在不同方向断裂的交汇部位，并形成多个环形构造群，航空高光谱遥感影像特征主要表现为环形冲沟、环形山脊、环形洼地以及环带色调异常，其成因多与隐伏岩体有关[5]。研究区共解译3个较大的环形构造组。其中，位于研究区东北角的环形构造系结构简单，由2层环形构造组成。内层由3个小型环形构造连接而成，外层为1个大型环形构造。该环形构造系的周围线性构造发育，多条线性构造切穿环形构造；环形构造组分布在近EW向大型构造带与NW向次级断裂的交汇部位，环状影像特征明显，环形构造内发育较多的金、铜铁等多金属矿床，是寻找该类矿床的有利地区，矿床多分布在花岗闪长岩以及超基性岩的接触带附近。

4 蚀变信息提取效果

遥感矿化蚀变信息提取是基于遥感信息的物理机制和岩石矿物的光谱特征[6]。从遥感图像中提取与围岩蚀变矿物有关的遥感找矿信息，航空高光谱蚀变信息采用混合调制匹配滤波算法进行矿物识别[8]，主要识别褐铁矿化、绢云母化、绿泥石化、白云石化等，这些蚀变主要沿着断裂发育，是寻找构造蚀变岩型金矿床的重要信息。航空高光谱遥感矿化蚀变异常为区域找矿预测提供了重要的线索。

通过分析航空高光谱提取的蚀变信息后发现，蚀变信息分布具有规律性，蚀变信息与控矿构造、已知矿(化)点在空间上有着良好的对应关系。褐铁矿化和绢云母化的分布趋势基本一致，二者在大部分区域相互叠合，相关性较好。异常面积总体较小，具有成带成区分布的特征。主要异常区沿近EW向、NWW向等断裂带延伸部分分布。区内的祥云金矿床、盘龙沟金矿床、冰沟北铬铁矿床等均有不同程度的褐铁矿化+绢云母化+白云石化+绿泥石化蚀变信息显示。提取的异常区域色调符合理论推导，蚀变信息与遥感解译构造特征呈线性叠加关系，达到了预期的效果。

图4 祥云金矿地质剖面图Fig.4 Geological profile of Xiangyun gold deposit1.粉砂质泥岩；2.砂质灰岩；3.构造蚀变带；4.黄铁矿化；5.硅化；6.绢云母化；7.绿泥石化；8.高岭土化；9.褐铁矿化；10.金矿体

5 矿床与构造、蚀变的关系

内生金属矿产与构造、蚀变有关，特别是受断裂控制明显。区内已知矿床的空间分布受近EW向和NE向断裂控制明显。航空高光谱提取的蚀变组合均沿断裂呈带状展布。以祥云金矿和冰沟北铬铁矿床为例简述如下。

(1)祥云金矿(图3a)。

图5 盘龙沟金矿CASI/SASI航空高光谱遥感构造、蚀变叠加图Fig.5 Structure-alteration superimposed map of CASI/SASI aerial hyperspectral data of Panlonggou gold deposit

产于红柳泉北—沟口泉北断裂挤压带的破碎蚀变带内，近EW向压扭性断裂是祥云金矿的导矿和容矿构造，控制了矿体的产出状态和规模。矿体赋存层位为长城系扎斯赛河组第三岩性段，主要岩性为粉砂质泥岩、砂质灰岩。长城系扎斯勘赛河组是一套金的丰度值较高的地层，金的富集系数分别是阿尔金和贝克滩地区的3.7倍和1.4倍[9]。野外地质调查及实测剖面资料表明，矿床发育褐铁矿化、硅化、绢云母化、黄铁矿化、绿泥石化、高岭土化(图3b，图4)，受近NW向断裂控制，蚀变异常组合呈线性展布。

CASI/SASI航空高光谱遥感构造、蚀变显示(图3a)，祥云金矿位于近EW向的祥云断裂和附近NE向小断裂的交汇部位，从航空高光谱提取的蚀变矿物组合为褐铁矿化+绢云母化+白云石化，呈条带状沿近EW向断裂展布。结合地质资料分析，祥云金矿属构造蚀变岩型金矿，找矿标志为祥云断裂+褐铁矿化+绢云母化+白云石化+硅化，地表的褐铁矿化系为原生的黄铁矿经氧化而成[7]。

(2)盘龙沟金矿。

位于阿尔金北缘断裂与红柳沟断裂之间的NWW和NEE向两组共轭断裂的交汇部位，断裂性质为压扭性，均为成矿前或成矿期断裂。矿区地层整体表现为向N陡倾的单斜构造，受局部构造作用影响，部分地段岩层变形，形成褶曲构造。

CASI/SASI航空高光谱遥感构造、蚀变叠加显示(图5)，盘龙沟金矿位于NW向断裂破碎带中，影像特征表现为深色色调。从航空高光谱提取的蚀变矿物组合为褐铁矿化+绢云母化+白云石化+绿泥石化+蛇纹石化，呈条带状沿近EW向断裂展布。结合已有地质矿产资料综合分析，盘龙沟金矿为构造蚀变岩型金矿，找矿标志为NWW向断裂+褐铁

图6 盘龙沟金矿蚀变岩的野外照片和显微照片Fig.6 Field photo and microscopic photo of altered rock in Panlonggou gold deposita.野外照片；褐铁矿化、硅化；b.野外照片；蛇纹石化；c.显微照片；显微片状和纤维状变晶结构

预测区编号预测矿种矿床类型面积/km2航空高光谱蚀变组合预测依据YC1金构造蚀变岩型18.01褐铁矿化+绢云母化+绿泥石化阿尔金北缘断裂与红柳泉断裂之间的NWW和NEE向断裂共轭交汇部位控矿,并以NWW向断裂为主,控制着元古代岩浆岩的分布,同时控矿;盘龙沟金矿产于次级构造破碎蚀变岩带中,蚀变强烈,地表蛇纹石化是找矿的重要标志;该预测区具有金矿找矿潜力YC2金构造蚀变岩型13.38褐铁矿化+绢云母化+白云石化构造活动强烈,断裂密集,且具长期活动特点。产有红柳泉北—沟口泉北大型断裂带,控制着金的成矿,祥云金矿及外围的金矿化点均产于断裂带内,近EW向压扭性断裂是导矿、容矿构造,控制矿体的形态和规模YC3金构造蚀变岩型20.60褐铁矿化+绢云母化+绿泥石化区内发育有红柳泉北—阔什布拉克断裂,断裂近EW向,航空高光谱提取的蚀变组合为褐铁矿化+绢云母化+绿泥石化,野外取样分析结果金的含量较高,局部达到边界品位;有金的化探异常叠加于断裂带上,浓度分带清晰,浓集中心明显,是寻找构造蚀变岩型金矿的有利地段YC4金构造蚀变岩型64.01褐铁矿化+绢云母化+绿泥石化+白云石化区内发育大型红柳泉北—沟口泉北断裂带,断裂附近有环形构造,断裂带近EW向,环形构造集中分布;冰沟北金矿位于环形构造内,且与红柳泉北—沟口泉北断裂带交汇,高光谱提取蚀变矿物组合为褐铁矿化+绢云母化+绿泥石化+白云石化YC5金构造蚀变岩型28.65褐铁矿化+绢云母化+绿泥石化预测区位于黄土山附近,产有多条近EW向、NEE向断裂;高光谱提取的蚀变均沿断裂发育,蚀变矿物组合为褐铁矿化+绢云母化+绿泥石化,蚀变组合以密集、团块状、强烈为主要特点;构造为成矿提供空间,野外取样分析表明金的含量较高,部分样品已达边界品位

矿化+绢云母化+白云石化+硅化+绿泥石化+蛇纹石化；原生黄铁矿在地表氧化成褐铁矿(图6a)。地表蛇纹石化对于寻找该类型金矿床起到指示作用，肉眼观察蛇纹岩为暗灰绿色，能辨认的矿物有蛇纹石(裂隙面上呈黄绿色)、磁铁矿及少量方解石，标本具较强磁性；镜下特征为显微片状变晶结构，主要矿物为叶蛇纹石、方解石、磁铁矿等(图6b，图6c)。

6 找矿预测

根据航空高光谱遥感构造解译分析、高光谱遥感蚀变异常提取分析、野外调查验证成果，结合已知矿床构造、蚀变信息特征，以现代成矿学理论为指导，分析区域成矿、控矿地质条件和成矿规律，进行找矿预测研究，圈定了5处遥感找矿预测区(表1，图7)。

图7 红柳泉地区金矿找矿预测成果图Fig.7 The prospecting prediction map of Hongliuquan area

7 结论

利用CASI/SASI航空高光谱遥感高分辨率数据，通过对高光谱遥感构造解译、矿化蚀变信息提取结果总结分析、重点对该区构造蚀变岩型金矿与构造、蚀变之间的关系分析，最终圈定金矿找矿远景区。该研究取得了以下主要成果与认识：

(1)CASI/SASI航空高光谱遥感数据具有较高的空间分辨率，遥感影像纹理细节清晰，有利于开展构造解译和蚀变信息提取。

(2)CASI/SASI航空高光谱研究表明，新疆红柳泉地区断裂构造、各类蚀变信息发育，对于构造蚀变岩型金矿的指示作用较明显，地表蚀变信息指示作用强烈。

(3)在红柳泉地区圈定了5个构造蚀变岩型金矿的找矿远景区，为该区进一步开展矿产资源调查工作提供了基础资料和科学依据。研究认为该区的主要找矿类型为构造蚀变岩型金矿，同时也要重视岩体内断裂破碎带中硅化脉的成矿线索[9]。

[1] 叶发旺，刘德长，赵英俊. CASI/SASI航空高光谱遥感测量系统及其在铀矿勘查中的初步应用[J]. 世界核地质科学，2011，28(4)：211-216.

[2] 孙永彬，李名松，邓国武，等. 基于机载高光谱蚀变信息与成矿地质环境分析的矿床定位研究[J]. 黄金，2014，12(6)：8-13.

[3] 段洪芳，李长江，李小永. 沽源盆地遥感地质构造特征与找矿远景[J]. 矿产勘查，2014，5(4)：623-629.

[4] 陈勇敢，刘桂阁，王美娟，等. 甘肃阳山金矿区遥感地质特征及成矿预测[J]. 黄金科学技术，2009，17(1)：1-5.

[5] 陈雷，徐斌，许椿莉，等. 吉林省荒沟山—南岔地区遥感地质特征及金矿远景预测[J]. 吉林地质，2014，33(3)：83-85.

[6] 张廷斌，唐菊兴，李志军，等. 西藏尕尔穷铜金矿多光谱遥感地质特征与外围找矿预测[J]. 国土资源遥感，2014，26(4)：170-178.

[7] 王瑞军，牛海威，孙永彬，等. 航空高光谱遥感调查项目成果报告[R]. 石家庄：核工业航测遥感中心，2015.

[8] 曹丽华，曹会，张廷秀. 吉林省夹皮沟金铁找矿远景区遥感地质特征及找矿预测[J]. 地质与资源，2014，23(6)：535-538.

[9] 梁静，杨自安，张建国，等. 西藏日土地区矿产资源遥感地质调查与找矿预测研究[J]. 矿产勘查，2014，5(2)：322-329.

Analysis of aerial hyperspectral characteristics and prospecting prediction of alteration and structure in Hongliuquan area, Xinjiang

SUN Yongbin, WANG Ruijun, DENG Guowu, NIU Haiwei, CAO Qiuyi

(AirborneSurveyandRemoteSensingCenterofNuclearIndustry，Shijiazhuang050002，China)

Remote sensing structural interpretation of Hongliuquan area, Xinjiang is conducted with CASI/SASI aerial hyperspectral data. Some known linear and ring structures are revised and alteration information extracted. The analysis is concentrated on relation of Xiangyun and Panlonggou gold deposits to structure and alteration. Five prospecting targets are delineated with the aerial hyperspectral geological characteristics and field check and geological characteristics of the known gold deposits. The predicted targets are potential for the altered cataclastic rock type gold deposit. The interpretation result will provide remote sensing basis for the similar areas.

Hongliuquan area; aerial hyperspectral; structure and alteration information; prospecting prediction；Xinjiang

2015-06-04； 责任编辑： 岳振欢

中国地质调查局地质调查项目“航空高光谱遥感调查项目”(编号：12120113073100)资助。

孙永彬(1989—)，男，工程师，主要从事遥感地质找矿及地球化学勘查等工作。通信地址：河北省石家庄市桥东区学府路11号，核工业航测遥感中心；邮政编码：050002； E-mail：846575290@qq.com

10.6053/j.issn.1001-1412. 2016. 03. 014

P627；P612

A