航空高光譜遙感區(qū)域成礦背景研究—以甘肅柳園-方山口地區(qū)為例2.0

引言

高光譜遙感是當(dāng)前地質(zhì)領(lǐng)域應(yīng)用的前沿和熱點(diǎn)，國內(nèi)外都在積極進(jìn)行探索。高光譜遙感在地質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)用具有兩大技術(shù)優(yōu)勢(shì)：一是通過高光譜礦物填圖，可以快速、大面積地提取蝕變礦物；二是圖譜合一，譜可以識(shí)別礦物及其種類，圖可以直觀提取蝕變礦物的位置、范圍、形態(tài)、控制要素和分布特征等。航空高光譜遙感技術(shù)由于可以獲得高空間分辨率（可達(dá)亞米級(jí)）的高光譜遙感數(shù)據(jù)，能夠識(shí)別規(guī)模小的近礦圍巖蝕變，從而具有直接找礦的效果。遙感找礦必須點(diǎn)面結(jié)合，首先要研究區(qū)域成礦背景，做到胸有全局，只有掌握了全局，才能從區(qū)域的高度，充分發(fā)揮找礦模型的作用，準(zhǔn)確地確定目標(biāo)礦物類型和最佳找礦區(qū)段。

書接上文

4、航空高光譜遙感礦物填圖結(jié)果的地質(zhì)詮釋

應(yīng)用航空高光譜遙感所填的柳園—方山口地區(qū)的礦物區(qū)域分布圖，圍繞該區(qū)的區(qū)域成礦背景問題進(jìn)行了地質(zhì)詮釋。所謂區(qū)域成礦背景，主要是指區(qū)域成礦條件、區(qū)域控礦要素、區(qū)域礦產(chǎn)的空間分布規(guī)律、區(qū)域找礦方向和最佳找礦地段。

4.1 基于航空高光譜遙感構(gòu)建區(qū)域成礦構(gòu)造格架

金屬礦的熱液成礦作用不僅與成礦巖體、成礦地層有關(guān)，更重要的是與成礦構(gòu)造有關(guān)，特別是金屬礦的空間分布更是與區(qū)域成礦構(gòu)造格架密切相關(guān)。因此，構(gòu)建成礦構(gòu)造格架是研究金屬礦產(chǎn)區(qū)域分布規(guī)律的重中之重。多光譜遙感由于光譜分辨率低，波譜帶寬，只能提取蝕變礦物的大類型，不易提取具體的蝕變礦物，也就難以精確地構(gòu)建成礦構(gòu)造格架。如前所述，從所填的航空高光譜遙感礦物區(qū)域分布圖上可以直觀地識(shí)別出哪些斷裂有蝕變現(xiàn)象，哪些斷裂沒有蝕變現(xiàn)象。有蝕變礦物沿其分布的斷裂構(gòu)造可以視為成礦構(gòu)造，經(jīng)篩選并將其組合起來，就可以構(gòu)建區(qū)域成礦構(gòu)造格架。圖10是對(duì)有蝕變現(xiàn)象的斷裂構(gòu)造的篩選與組合，建立的柳園—方山口地區(qū)的成礦構(gòu)造格架圖。

因此，在這張圖上反映的斷裂構(gòu)造格架是剔除了非成礦構(gòu)造，識(shí)別和篩選出的成礦斷裂構(gòu)造的組合體。通過分析該成礦構(gòu)造格架，發(fā)現(xiàn)黑石山-花牛山大斷裂帶為成礦構(gòu)造格架的主干斷裂帶，可能在柳園—方山口地區(qū)的成礦過程中起了主導(dǎo)作用。經(jīng)地質(zhì)分析，認(rèn)為黑石山-花牛山主干斷裂帶具有如下特點(diǎn)：

（1）規(guī)模巨大，延伸長度300km以上，是花牛山-察客爾乎都大斷裂帶的西延部分。

（2）在柳園—方山口地區(qū)斷裂帶從西南向東北呈北東→東西→北東折線狀展布，反映其形成是追蹤了早期北東和東西向斷裂構(gòu)造。

（3）沿?cái)嗔褞Сl(fā)育長條狀酸性巖體外，還發(fā)育超基性巖體，巖體年齡為海西和印支期，主要為印支期。這不僅表明該大斷裂帶為從硅鋁殼切入硅鎂殼的深大斷裂帶，而且其主要活動(dòng)時(shí)代為印支期。

圖10柳園—方山口地區(qū)成礦構(gòu)造格架圖（紅色線為斷裂）

4.2 基于航空高光譜遙感礦產(chǎn)區(qū)域分布規(guī)律與成礦作用的探討

柳園—方山口地區(qū)礦產(chǎn)豐富，種類多，目前已發(fā)現(xiàn)的礦床（點(diǎn)）有金礦、鎢鉬礦、銅礦、鉛鋅礦、鉻（鎳）等。將其礦床（點(diǎn)）位置投到構(gòu)建的柳園—方山口地區(qū)成礦構(gòu)造格架圖上可以看出，所有金屬礦床（點(diǎn)）均受成礦構(gòu)造格架控制，而95%以上的礦床（點(diǎn)）是沿著成礦構(gòu)造格架的主干構(gòu)造——黑石山-花牛山深大斷裂帶分布。對(duì)沿?cái)嗔褞УV床（點(diǎn)）分布特征的進(jìn)一步分析還發(fā)現(xiàn)，已知礦床（點(diǎn)），不是分布在深大斷裂的整個(gè)地段，而是集中在深大斷裂帶走向呈東西向的區(qū)段里（圖11）。

圖11黑石山-花牛山深大斷裂帶與礦床（點(diǎn)）分布關(guān)系圖（紅色線為斷裂）

那么礦床（點(diǎn)）為什么會(huì)分布在這一區(qū)段呢？對(duì)上述信息注入地質(zhì)知識(shí)和成礦理論進(jìn)行延伸研究發(fā)現(xiàn)，這一區(qū)段正好是海西、印支期長條狀中-酸性花崗巖和超基性巖侵入體發(fā)育的地段（圖12），很可能是在海西-印支期處于地應(yīng)力拉張的地段，從而造成深部巖漿的侵入。從超基性巖體侵入于花崗巖類巖體的現(xiàn)象分析，花崗巖漿侵入在早，超基性巖將侵入在晚，這反映了斷裂的發(fā)展過程是先切入鋁硅殼、然后再向硅鎂殼切入的，也即反映了斷裂帶由地殼淺部向深部發(fā)展的過程。巖漿的侵入為這一地段的成礦作用提供了礦源和熱源，由于圍巖的含礦性不同，從而形成了不同類型金屬礦床（點(diǎn)）。同時(shí)，也表明深大斷裂帶的這一區(qū)段是最具潛力的構(gòu)造-巖漿帶區(qū)段。

圖12黑石山-花牛山深大斷裂帶與中-酸性巖體分布關(guān)系圖（A圖示綠框內(nèi)深大斷裂帶與長條狀巖體的關(guān)系，粉色部分為巖體分布情況）

該大斷裂帶近東西走向的區(qū)段在海西-印支期之所以局部張開，表明該“折線”狀的深大斷裂帶在這一時(shí)期發(fā)生了右行扭動(dòng)。由于黑石山-花牛山深大斷裂帶巖漿侵入期的右行扭動(dòng)，結(jié)果在東西段由于地應(yīng)力的分解造成了局部張開（圖13（a）），這一張開部位無疑有利于巖漿的侵入。佐證巖漿侵入時(shí)深大斷裂帶右行扭動(dòng)的有力證據(jù)是印支期長條狀花崗巖體與其分支巖體所夾的銳角方向指向東，長條狀分支巖體的展布在航空高光譜遙感圖像上呈鋸齒狀，說明控制巖漿侵入的分支斷裂在巖體侵入時(shí)為張性（圖13（b））。張性分支斷裂與主干斷裂所夾的銳角方向指示了主干斷裂帶本盤的扭動(dòng)方向。因此，推斷長條狀巖體巖漿侵入時(shí)該深大斷裂帶的活動(dòng)為右行滑動(dòng)。

圖13成巖期黑石山-花牛山深大斷裂扭動(dòng)方向圖

黑石山-花牛山深大斷裂具有多期活動(dòng)的特點(diǎn)，將黑石山-花牛山深大斷裂帶旁側(cè)的含礦斷裂與主干斷裂夾角的銳角方向與上述長條狀巖體所形成的銳角方向?qū)Ρ龋浞较蛘孟喾?。含礦硅化帶的力學(xué)性質(zhì)經(jīng)野外觀察屬壓性，反映成礦期黑石山-花牛山深大斷裂帶的活動(dòng)方式發(fā)生了反轉(zhuǎn)，從原來的右行扭動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樽笮信?dòng)。這一點(diǎn)還可以從深大斷裂帶主斷面上的含礦結(jié)構(gòu)面呈明顯片理化得到印證，也表明深大斷裂帶的東西區(qū)段在成礦期遭受了強(qiáng)烈的擠壓。這一擠壓過程造成熱液流體的沿深大斷裂帶的上升，不僅為成礦帶來了直接礦源，而且為大斷裂帶附近的含礦地層的改造進(jìn)一步帶來了熱源，從而形成了沿深大斷裂帶分布的金、銀、銅、鉛鋅、鎢鉬、鎳、鉻等礦床（點(diǎn)）。盡管這些礦床類型各異，但其共性反映了金屬礦床受構(gòu)造-巖漿-熱液成礦帶控制的總規(guī)律。同時(shí)，沿深斷裂帶上升的熱液流體使海西-印支期長條狀巖體普遍發(fā)生了褐鐵礦化、赤鐵礦化和絹云母化，而遠(yuǎn)離深大斷裂帶分布的大型花崗巖基卻未見普遍蝕變。

可見，構(gòu)造帶應(yīng)力活動(dòng)的反轉(zhuǎn)造成深大斷裂帶的先張后壓，這一構(gòu)造反轉(zhuǎn)有利于巖漿的侵入和侵入巖體的后期破碎及成礦熱液的上升，有利于金屬礦的成礦，從而使該地段成為區(qū)域控礦斷裂帶上最佳的成礦區(qū)段。

4.3 航空高光譜遙感探索的區(qū)域找礦方向和最佳區(qū)域找礦地段

研究礦產(chǎn)區(qū)域分布規(guī)律的目的是要最終明確研究區(qū)的區(qū)域找礦方向和最佳找礦地段，以指導(dǎo)區(qū)域找礦工作。經(jīng)研究，柳園—方山口地區(qū)沿黑石山—花牛山深大斷裂帶分布的礦床（點(diǎn)）具有如下特點(diǎn)：

（1）鎳、鉻與超基性巖有關(guān)的巖體型礦床（點(diǎn)），因超基性巖體沿深大斷裂帶主干斷裂分布，礦床（點(diǎn)）也受深大斷裂主干構(gòu)造控制。

（2）鎢鉬等接觸帶型的礦床分布在印支期長條狀蝕變花崗巖體的外接觸帶，特別是接觸帶的內(nèi)凹部位。由于這一部位是礦液易于滯留，并易于賦存的部位，因此往往形成賦礦部位。礦床產(chǎn)出的位置由長條狀巖體與主干斷裂帶的關(guān)系而定，產(chǎn)于主干斷裂帶內(nèi)或其旁側(cè)的分支巖體的接觸帶附近。

（3）金礦、銀礦、鉛鋅礦（硫化物型）等中低溫?zé)嵋盒偷V床受深大斷裂帶旁側(cè)的次級(jí)構(gòu)造-蝕變帶控制，而深大斷裂帶本身未見控制該類型礦床的現(xiàn)象。通過航空高光譜遙感的上述研究，筆者提出柳園—方山口地區(qū)區(qū)域找礦方向應(yīng)主要沿黑石山-花牛山深大斷裂帶，而區(qū)域找礦的最佳區(qū)段是該斷裂帶呈東西走向的地段。根據(jù)這一認(rèn)識(shí)，采用我們建立的基于航空高光譜的成礦環(huán)境分析法、礦床定位模式識(shí)別法和含礦構(gòu)造追蹤法等預(yù)測(cè)方法，沿黑石山花牛山斷裂帶的東西區(qū)段開展了成礦預(yù)測(cè)和模式找礦，新發(fā)現(xiàn)了7處找礦靶區(qū)，其中金礦3處、鎳礦1處、鎢鉬礦1處、銅礦1處、銀礦1處，所有發(fā)現(xiàn)的礦化均沿黑石山-花牛山深大斷裂帶分布，且集中于斷裂帶的東西區(qū)段（圖14）。這不僅說明航空高光譜遙感在該區(qū)取得了顯著的找礦效果，更表明了利用高光譜遙感確定的區(qū)域找礦方向和最佳找礦區(qū)段對(duì)找礦的有效性和價(jià)值。

圖14利用航空高光譜遙感技術(shù)圈定的7處找礦靶區(qū)分布示意圖

5、結(jié)論

航空高光譜遙感除具有高光譜遙感技術(shù)的特殊優(yōu)勢(shì)外，還具有遙感技術(shù)的區(qū)域性優(yōu)勢(shì)，二者結(jié)合，可以從全新的角度來研究一個(gè)地區(qū)的區(qū)域成礦背景，做到高光譜遙感找礦中的點(diǎn)面結(jié)合，克服目前高光譜遙感地質(zhì)應(yīng)用中重視蝕變信息提取，忽視地質(zhì)環(huán)境分析，重視模型構(gòu)建，忽視區(qū)域應(yīng)用的傾向，以提升高光譜遙感的地質(zhì)應(yīng)用效果。針對(duì)傳統(tǒng)的依靠單一蝕變填圖進(jìn)行成礦預(yù)測(cè)的方法，提出了將地質(zhì)學(xué)，礦物學(xué)知識(shí)和研究區(qū)可能存在的礦物及組合的了解貫穿于礦物填圖的全過程的新方法，并建立了相關(guān)流程。并且，運(yùn)用航空高光譜遙感提取的蝕變礦物與斷裂關(guān)系的分析，進(jìn)行了成礦構(gòu)造與非成礦構(gòu)造的鑒別，并據(jù)此建立了研究區(qū)的“成礦構(gòu)造格架”。通過航空高光譜蝕變礦物填圖，發(fā)現(xiàn)以下地質(zhì)規(guī)律：

（1）柳園—方山口地區(qū)遭受蝕變的巖體是受區(qū)域大斷裂控制的長條狀巖體，而大型花崗巖基僅局部有蝕變現(xiàn)象；

（2）地層遭受熱液蝕變一般蝕變面積小，受斷裂構(gòu)造控制明顯，對(duì)沉積礦產(chǎn)來說，熱液流體疊加改造作用更有利形成富礦、大礦；

（3）目前柳園—方山口地區(qū)所發(fā)現(xiàn)的礦床均受高光譜遙感解譯的成礦構(gòu)造格架控制，而95%左右的金屬礦床沿黑石山-花牛山深大斷裂帶展布。利用高光譜遙感技術(shù)研究區(qū)域成礦背景，是一個(gè)全新的角度，也將是今后高光譜遙感地質(zhì)研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容，本文只是作了有關(guān)嘗試，其系統(tǒng)研究的思路、途徑和方法，還有待深入探索。

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審核編輯 黃宇