基于ASTER遙感數(shù)據(jù)蝕變信息提取的西藏班公湖—怒江成礦帶銅多金屬礦找礦預(yù)測

方 臣, 胥 兵, 胡 飛, 陳 曦, 劉燁青

((1.湖北省地質(zhì)調(diào)查院,湖北 武漢 430034; 2.湖北省地質(zhì)局,湖北 武漢 430022)

基于ASTER遙感數(shù)據(jù)蝕變信息提取的西藏班公湖—怒江成礦帶銅多金屬礦找礦預(yù)測

方 臣1, 胥 兵2, 胡 飛1, 陳 曦1, 劉燁青1

((1.湖北省地質(zhì)調(diào)查院,湖北 武漢 430034; 2.湖北省地質(zhì)局,湖北 武漢 430022)

研究區(qū)位于班公湖—怒江成礦帶西部,該區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)演化歷史導(dǎo)致了成礦地質(zhì)背景的復(fù)雜性和成礦作用的多樣性。基于ASTER多光譜遙感數(shù)據(jù),以已知地質(zhì)背景資料為基礎(chǔ),采用主成分分析法、波段比值法開展工作區(qū)蝕變信息提取及礦產(chǎn)資源潛力遙感評價。在重點(diǎn)預(yù)測區(qū)內(nèi)進(jìn)行野外查證,新發(fā)現(xiàn)兩處礦化線索——胡卜賴銅礦化點(diǎn)和塔色勒壟磁鐵礦化點(diǎn)。經(jīng)化學(xué)分析,胡卜賴銅礦化點(diǎn)樣品銀品位在0.39%～5.36%之間,平均為2.377%,銅品位在0.337～2.376%之間,平均為1.289%,表明該區(qū)域?yàn)槲◣r型銅多金屬礦重點(diǎn)成礦潛力區(qū)。塔色勒壟磁鐵礦化點(diǎn)圍巖主要是磁鐵礦化超基性巖,表明該處很可能為西藏班公湖—怒江縫合帶封閉的位置,地質(zhì)意義重大。

班公湖—怒江成礦帶;ASTER;蝕變信息提取;銅多金屬礦;找礦預(yù)測

絕大部分的內(nèi)生礦床都伴隨著相應(yīng)的熱液圍巖蝕變,尋找與成礦相關(guān)的蝕變信息作為找礦標(biāo)志已有近200年的歷史[1-3]。航天遙感技術(shù)的發(fā)展為開發(fā)應(yīng)用提供了大量具有實(shí)用性的遙感數(shù)據(jù),使得遙感蝕變異常成為一種獨(dú)立的找礦參數(shù)越來越發(fā)揮重要作用,尤其是對于自然條件惡劣及研究程度較低的地區(qū)[4]。多光譜遙感數(shù)據(jù)(Landsat ETM、ASTER)在金屬礦床蝕變信息提取領(lǐng)域成果顯著,理論和實(shí)踐研究均較為成熟,應(yīng)用效果顯著[5-7]。本次研究采用的ASTER數(shù)據(jù)相對于Landsat ETM數(shù)據(jù)而言,由于在短波紅外與熱紅外波段設(shè)置了更多的波段,對于蝕變信息的敏感度更高,可以提取更精細(xì)的礦物信息,具有分辨某些礦物和礦床種類的潛能,可以優(yōu)化蝕變遙感異常,應(yīng)用前景更廣[8-10]。

班公湖怒江成礦帶位于西藏境內(nèi),是西藏玉龍、岡底斯多金屬成礦帶發(fā)現(xiàn)以來確認(rèn)的第三條多金屬成礦帶,是中國19個重要成礦區(qū)(帶)之一,已知典型礦床包括多不雜、波龍斑巖型銅金礦等,目前成礦帶的礦集區(qū)還沒有大面積鋪開,整個區(qū)域的研究還處于初期階段[11-12]。

本次研究利用ASTER數(shù)據(jù),運(yùn)用多種蝕變信息提取方法,以已知礦床的研究成果為基礎(chǔ),在班公湖—怒江成礦帶西段阿里地區(qū)開展蝕變信息提取及靶區(qū)圈定研究。通過地質(zhì)解譯、蝕變信息提取、靶區(qū)圈定、野外查證等,新發(fā)現(xiàn)兩處礦化線索——胡卜賴銅礦化點(diǎn)和塔色勒壟磁鐵礦化點(diǎn)。這一研究為西藏西部地區(qū)開展礦產(chǎn)資源預(yù)測提供了良好的技術(shù)方法,并有可能為該地區(qū)下一步地質(zhì)找礦工作帶來新的線索。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)處于西藏自治區(qū)西部阿里地區(qū),面積約2 500 km2。該區(qū)總體屬于班公湖—怒江構(gòu)造成礦帶西段,是青藏高原地質(zhì)研究和成礦作用的重要地區(qū),主要出露侏羅系、白堊系和第四系地層,區(qū)內(nèi)斷裂主要是以明顯的NW向構(gòu)造為主,自西向東分別為:噶爾曲斷裂(喀喇昆侖走滑斷裂)、隆格爾斷裂、獅泉河斷裂和三宮斷裂(圖1)。

阿里地區(qū)處于班公湖—怒江洋盆演化核心區(qū)域,與板塊俯沖碰撞造山有關(guān)的巖漿活動極為發(fā)育,同時發(fā)育大量與洋盆演化相關(guān)的巖漿巖和火山沉積巖。包括獅泉河蛇綠混雜巖帶和燕山晚期的中酸性花崗巖類,成礦作用主要是與縫合帶內(nèi)蛇綠混雜巖有關(guān)的巖漿型鉻鐵礦、鎳礦床及中酸性巖漿熱液作用有關(guān)的斑巖型銅(金)礦、矽卡巖型鐵(銅)礦[13-16]。礦石礦物以黃銅礦、黃鐵礦及磁鐵礦為主。巖石普遍具絹英巖化(絹云母化+綠泥石化+硅化)、黃鐵礦化、孔雀石化、磁鐵礦化、粘土化等。工作區(qū)內(nèi)目前已發(fā)現(xiàn)2處金屬(礦)化點(diǎn),其中磁鐵礦1處,砂金礦1處,典型的中酸性巖漿熱液型礦點(diǎn)尚未發(fā)現(xiàn),亟待探查投入和找礦方向突破。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.1 Simplified geological map of the study area

2 蝕變信息提取及靶區(qū)圈定

2.1 遙感數(shù)據(jù)源簡介

ASTER(Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer)數(shù)據(jù)主要應(yīng)用于遙感地質(zhì)解譯和遙感異常的提取。ASTER擁有14個波段,光譜范圍0.52～11.6 nm,輻射分辨率更高,可以提供15 m(可見光近紅外)、30 m(短波紅外)以及90 m(熱紅外)三種分辨率數(shù)據(jù),并且產(chǎn)生在同一軌道上第三波段的立體像對,掃幅為60 km。ASTER因其細(xì)分的短波紅外波段(由ETM+的兩個增至6個)和熱紅外波段(由ETM的1個增至5個),具有分辨某些礦物和礦床種類的潛能,利用這種潛能進(jìn)行研究和開發(fā),可對蝕變遙感異?！皰呙妗彼@異常優(yōu)化,并且有可能區(qū)分?jǐn)?shù)種礦物和礦床類別,本文運(yùn)用ASTER數(shù)據(jù)提取與Cu多金屬相關(guān)的蝕變信息,為靶區(qū)圈定提供依據(jù)。

2.2 嘎拉勒礦區(qū)、嘎拉礦化點(diǎn)樣品波譜測試與分析

本次地面波譜測試采用ASD FieldSpec 3 Hi-Res便攜式地物光譜儀,它探測的波長范圍為350～2 500 nm,具有高分辨率、高靈敏度、高信噪比、高重復(fù)性、采樣間隔段等一系列優(yōu)點(diǎn),目前已被廣泛運(yùn)用在礦產(chǎn)資源勘查與基礎(chǔ)研究等領(lǐng)域中。本文運(yùn)用此儀器對工作區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的嘎拉勒礦區(qū)矽卡巖型金銅礦點(diǎn)所采樣品進(jìn)行了波譜測量工作。

嘎拉勒礦區(qū)位于獅泉河以東約80 km,出露地層主要為下白堊統(tǒng)則弄群、捷嘎組等,礦體主要位于巖體與灰?guī)r矽卡巖化接觸變質(zhì)帶上,礦物為自然金、蛇紋石、藍(lán)銅礦、褐鐵礦、磁鐵礦等。圖2分別對矽卡巖礦化樣品、蝕變樣品、未蝕變樣品進(jìn)行波譜采集,并將其波譜曲線與美國USGS波譜庫中蝕變礦物波譜曲線比對,從采集的波譜看出:

(1) 樣品蛇紋巖化、褐鐵礦化顯著(圖2-a,圖2-b),存在明顯的吸收波譜特征,而未蝕變的砂巖、灰?guī)r(圖2-c)波譜較為光滑,沒有明顯的吸收特征,可以與未蝕變圍巖區(qū)別開來,是下一步進(jìn)行蝕變信息提取及成礦有利區(qū)域圈定的前提。

圖2 礦區(qū)實(shí)測反射光譜曲線與USGS波譜庫蝕變礦物反射波譜曲線對比Fig.2 Comparison between spectra of samples in Galale and spectra of typical alteration minerals in USGS spectral library

(2) 蛇紋巖主要是由超基性巖受低—中溫?zé)嵋航淮饔?使原巖中的橄欖石和輝石發(fā)生蛇紋石化所形成。其化學(xué)式為Mg6[Si4O10](OH)8,異常形態(tài)以Mg-OH異常為主。OH-在VNIR5-VNIR8波段上亮度值曲線較陡,呈急劇下降趨勢,在VNIR8附近有明顯的吸收谷特征。

(3) 褐鐵礦化角礫巖含有含鐵礦物的風(fēng)化產(chǎn)物,其成分往往不純,水的含量變化也很大,可能同時含有氧化亞鐵類礦物和氧化鐵礦物,從波譜曲線來看,Fe3+在VNIR1和VNIR3圖像上亮度值降低,而使其在VNIR2圖像上相對呈高值,呈現(xiàn)單峰特征。

值得說明的是,本次采取的蛇紋巖、褐鐵礦化角礫巖波譜并非該區(qū)唯一的蝕變波譜類型,且各蝕變波譜之間也有一定的穿插,無法確定是哪一種波譜特征,但可以說明該區(qū)礦化蝕變的廣泛性,具有一定的指示意義,也為下一步的蝕變信息提取提供理論前提。

2.3 蝕變信息提取

本次對原始ASTER數(shù)據(jù)進(jìn)行了大氣校正、幾何校正、干擾去除、圖像融合鑲嵌等預(yù)處理后,采用主成分分析法、波段比值法進(jìn)行蝕變信息提取。

根據(jù)已知地質(zhì)資料,該區(qū)潛在成礦作用主要是中酸性巖漿熱液作用有關(guān)的斑巖型銅(金)礦、矽卡巖型鐵(銅)礦及與縫合帶內(nèi)蛇綠混雜巖有關(guān)的巖漿型鉻鐵礦、鎳礦床。結(jié)合傳統(tǒng)的Crosta異常提取法,通過對蝕變巖遙感信息的圖像提取方法進(jìn)行多次試驗(yàn)和對比,認(rèn)為在該區(qū)采用VNIR4/VNIR3、VNIR2/VNIR1的比值組合方案有利于識別Fe2+、Fe3+有關(guān)的鐵染蝕變信息,VNIR1、VNIR3 、VNIR4、(VNIR5+VNIR6)/2主成分分析有利于識別鎂羥基蝕變信息。VNIR1、VNIR3、VNIR4、(VNIR7+VNIR8)/2主成分分析有利于識別鋁羥基蝕變信息。

本次研究主要提取Mg-OH異常、Al-OH異常、鐵染VNIR4/VNIR3、VNIR2/VNIR1等4類異常,經(jīng)過對同類異常進(jìn)行打包、分類,并與地質(zhì)資料套合判別后,共確定遙感異常包61個(圖3)。從研究區(qū)蝕變信息分布圖可發(fā)現(xiàn),鎂羥基異常不顯著,鐵染蝕變信息與鋁羥基蝕變信息整體呈NW向分布,受斷裂帶控制,主要位于噶爾曲斷裂帶(喀喇昆侖走滑斷裂)、隆格爾斷裂帶、獅泉河斷裂帶控制的獅泉河晚燕山期結(jié)合帶內(nèi),該區(qū)域以發(fā)育大中型韌性剪切帶、伸展拆離帶和次級壓扭性斷裂為主要特征,圍巖主要是白堊系蛇綠混雜巖群粉砂巖—灰?guī)r,南部有燕山期花崗閃長巖體侵入,超基性巖體順斷裂帶出露。

圖3 研究區(qū)蝕變信息分布與地質(zhì)背景套合結(jié)果圖Fig.3 The alteration information distribution dragged over the geological map

3 野外查證

基于以上蝕變信息的提取,項(xiàng)目組將地質(zhì)信息、蝕變信息進(jìn)一步綜合,根據(jù)野外實(shí)際情況選出部分可供查證的蝕變異常。在61個遙感異常區(qū)中,共選取了15個點(diǎn)進(jìn)行實(shí)地查證,重點(diǎn)發(fā)現(xiàn)兩處礦化線索(圖3)——胡卜賴銅礦化點(diǎn)(61號)和塔色勒壟磁鐵礦化點(diǎn)(9號)。

3.1 胡卜賴銅礦化點(diǎn)

野外驗(yàn)證查明出露礦(化)體4個,產(chǎn)于花崗閃長巖體與圍巖接觸帶,沿NW向和近NE構(gòu)造帶或構(gòu)造交切部位分布有硅化碎裂巖,具有角巖化、孔雀石化、褐鐵礦化、黃鐵礦化、黃銅礦化等蝕變或礦化明顯。經(jīng)采樣剖面控制,地表礦體厚度3.96～11.88 m,長度超過2 km;揀塊樣化學(xué)分析:銀品位在0.39%～5.36%之間,平均為2.377%,銅品位在0.337%～2.376%之間,平均為1.289%。表明該區(qū)域?yàn)槲◣r型銅銀礦礦化區(qū)(圖4)。

3.2 塔色勒壟磁鐵礦化點(diǎn)

塔色勒壟磁鐵礦化點(diǎn)蝕變分布及野外礦化露頭見圖5。驗(yàn)證查明出露礦(化)體1個,出露寬10～15 m,圍巖主要是磁鐵礦化超基性巖,呈帶狀產(chǎn)出,巖石呈褐紅色,較破碎,接觸帶附近見褐鐵礦化、綠簾石化、綠泥石化、硅化。礦石品位鐵品位在16.7%～21.3%之間,整體含量高。表明該處很可能為西藏班公湖—怒江縫合帶封閉的位置,地質(zhì)意義重大(圖5)。

圖4 61號遙感異常包及野外銅多金屬礦化體圖片F(xiàn)ig.4 The NO.61 alteration anomaly and photographs of field malachite outcrops of Cu- polymetallic mineralization body

圖5 9號遙感異常包及野外磁鐵礦化超基性巖圖片F(xiàn)ig.5 The NO.9 alteration anomaly and photographs of field malachite outcrops of magnetite ultrabasic rock

4 結(jié)論

基于ASTER多光譜遙感數(shù)據(jù),以已知地質(zhì)背景資料為基礎(chǔ),采用主成分分析法、波段比值法開展西藏班公湖—怒江成礦帶西段阿里地區(qū)2 500 km2區(qū)域內(nèi)的蝕變巖遙感信息提取工作及礦產(chǎn)資源潛力遙感評價。結(jié)果表明:

(1) 通過已知礦區(qū)及其外圍巖礦樣品室內(nèi)反射波譜測定分析說明,礦體波譜曲線存在顯著的吸收特征,是進(jìn)一步進(jìn)行蝕變信息提取和礦化區(qū)域圈定的前提。

(2) 通過多種圖像處理方法處理結(jié)果的對比研究,發(fā)現(xiàn)采用VNIR4/VNIR3 、VNIR2/VNIR1的比值組合方案有利于識別Fe2+、Fe3+有關(guān)的鐵染蝕變信息,VNIR1 、VNIR3 、VNIR4 、(VNIR7+VNIR8)/2主成分分析有利于識別OH-有關(guān)的Al羥基蝕變信息。

(3) 本次研究主要提取了Mg-OH異常、Al-OH異常、鐵染VNIR4/VNIR3 、VNIR2/VNIR1等4類異常,共確定遙感異常包61個。在重點(diǎn)預(yù)測區(qū)內(nèi)進(jìn)行野外查證,新發(fā)現(xiàn)兩處礦化線索——胡卜賴銅礦化點(diǎn)和塔色勒壟磁鐵礦化點(diǎn)。進(jìn)一步研究表明胡卜賴地區(qū)為矽卡巖型銅多金屬礦重點(diǎn)成礦潛力區(qū)。塔色勒地區(qū)很可能為西藏班公湖—怒江縫合帶封閉的位置,地質(zhì)意義重大。

綜上所述,運(yùn)用ASTER遙感數(shù)據(jù),以已知礦床研究為基礎(chǔ),在自然條件惡劣及研究程度較低的地區(qū)可以進(jìn)行礦產(chǎn)資源預(yù)測及靶區(qū)圈定工作,為地質(zhì)找礦工作前期定位和縮小找礦區(qū)域提供了可靠的技術(shù)手段。

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(責(zé)任編輯：陳文寶)

Cu-polymetallic Deposit Prognosis in the Banggonghu-Nujiang MetallogenicBelt Based on ASTER Remote Sensing Alterration Information Extraction

FANG Chen1, XU Bing2, HU Fei1, CHEN Xi1, LIU Yeqing1

(1.HubeiGeologicalSurvey,Wuhan,Hubei430034; 2.HubeiGeologicalBureau,Wuhan,Hubei430022)

The study area is situated in the western segment of the Bangong-Nujiang metallogenic belt.The complex geological evolution history leaded to complex geological settings and various character of mineraliazation.In this paper,ASTER multispectral data are used as the remote sensing data source,and two methods of band ratio,principal component analysis (PCA)are chosen as the main methods for alteration information extraction and potential ore deposit prognosis in study area.Finally,a promising ore deposit area is delineated.Through field survey of the predicted area,two new mineralization points,Hubolai Cu-polymetallic point and Taselelong Mt point,are found.Chemical analysis indicated that in Hubolai Cu-polymetallic point,silver grade is between 0.39% and 5.36%,with the average grade being 2.38%,copper grade is between 0.337% and 2.376%,with the average grade being 1.289%,suggesting that Hubolai area is a prospective area of Cu-polymetallic deposit.In Taselelong Mt point,the surrounding rock is mainly magnetite ultrabasic rock,suggesting that there is a positive point of the Bangong-Nujiang junction zone,which is of great significance to geology.

Bangonghu-Nujiang metallogenic belt; ASTER; alteration information extraction; cu-polymetallic deposit; prospecting prediction

2016-08-29;改回日期:2016-10-08

中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目“班公湖—怒江成礦帶礦產(chǎn)資源遙感地質(zhì)調(diào)查”(編號1212011221099)資助。

方臣(1989-),男,工程師,碩士研究生,地質(zhì)工程專業(yè),從事遙感地質(zhì)、國土資源遙感方面的研究工作。E-mail:824158657@qq.com

P627

A

1671-1211(2016)06-0988-06

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.06.036

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20161026.0914.024.html 數(shù)字出版日期:2016-10-26 09:14