遥感蚀变信息定量提取方法在成矿预测中的应用——以西昆仑塔什库尔干地区为例

王彪，陈利燕，王核，任广利，吴玉峰，黄朝阳，付王伟

(1.华东冶金地质勘查研究院，安徽 合肥230088;2.中国科学院 广州地球化学研究所 矿物学与成矿学重点实验室，广东广州510640;3.中国科学院研究生院，北京100049)

遥感蚀变信息定量提取方法在成矿预测中的应用
——以西昆仑塔什库尔干地区为例

王彪1，陈利燕2，3，王核2，任广利2，3，吴玉峰2，3，黄朝阳2，3，付王伟2，3

(1.华东冶金地质勘查研究院，安徽 合肥230088;2.中国科学院 广州地球化学研究所 矿物学与成矿学重点实验室，广东广州510640;3.中国科学院研究生院，北京100049)

以遥感技术为手段、ETM影像为基础数据，解译了西昆仑塔什库尔干地区主要线、环构造，划分出北西、近南北和近东西向3组主要线性断裂。利用比值和主成分分析等方法，通过异常下限值圈定的数学模型定量提取了铁化、泥化和硅化蚀变信息。综合分析地质、矿产、地球化学及物、化探异常等资料，结合遥感构造解译和蚀变信息，优选了2个Ⅰ类找矿靶区和3个Ⅱ类找矿靶区。

构造解译;遥感蚀变信息;找矿;西昆仑

当前国内矿产资源供需形势紧张并日趋严峻，亟需研究探矿新方法，降低探矿成本，缩短探矿周期(朱谷昌等，2001)。西昆仑矿产资源丰富，区内已发现矿床种类繁多，矿种齐全，是寻找大型、超大型矿床的有利远景区之一(董永观等，2003)。由于该地区恶劣的自然条件和落后的交通给基础地质资料调研和矿产勘查带来很大困难。

遥感技术具不受环境约束、快速、高效等优势，尤其在地质工作程度低、自然条件恶劣和基岩裸露程度高的西部高寒山区，可发挥遥感先行的优势，浓缩找矿目标地，加快地质勘查的步伐(施炜等，2007)。本文选择西昆仑塔什库尔干一带为研究区，以遥感技术为主要手段，以ETM影像为基础数据，解译区域主要线、环构造，分析研究区内蚀变矿物波谱特征，利用比值和主成分分析法，通过异常下限值确定的数学模型定量提取遥感蚀变异常信息。综合分析地质、地球化学、物探、化探等与遥感蚀变信息异常空间关联性，进一步筛选异常，预测和定位找矿靶区，提高研究区地质找矿效率。

1 地质概况

研究区位于我国的西部边陲，地理坐标为东经74°40′～76°，北纬 36°50′～37°50′。大地构造以塔什库尔干断裂为界，南西属于喀喇昆仑地块，北东属于阿克赛钦中间地块。断裂构造发育，区域性深大断裂有瓦恰-麻扎-康西瓦断裂、喀喇昆仑深大断裂和塔阿西断裂等。出露地层有:古元古界布伦阔勒群变质岩，下志留统以碎屑-碳酸盐岩为主夹少量火山岩;上石炭统主体为碳酸盐岩;中二叠统为碎屑岩-碳酸盐岩夹火山岩;三叠系-侏罗系为碳酸盐岩;下-中侏罗统为碳酸盐岩-硅质岩-火山岩组合;第四系发育河谷及阶地洪冲积相，山麓堆积相及高山冰碛相(王建平，2008;陈守建等，2007)。花岗岩类较发育，主要沿塔什库尔干断陷东西两侧及南侧呈北北西向雁行分布，岩性主要为二长花岗岩、花岗闪长岩，形成时代集中在燕山期和喜山期(姜春发，1992)。火山岩分布在卡拉其古-明铁盖一线，主要为下二叠统栖霞阶加温达坂组(丁道桂等，2003)。目前在赞坎地区已发现老并、赞坎和吉尔铁克等大中型铁矿床及一批铁矿点，赋存在古元古界布伦阔勒群硅铁建造中;阿然保泰地区也发现2个铜矿点，1个铅锌矿点，均具有一定规模，具备斑岩型铜矿的找矿前景;明铁盖地区发现2个铜矿化点，1处含钨金矿点，显示出热液型矿床的围岩蚀变特点。

2 遥感构造解译

本次研究选用Landsat 7 ETM+遥感影像为基础数据，轨道号为149/33、149/34，成像时间分别为1999年9月25日和2000年9月11日。在影像解译前需对ETM数据进行预处理，先通过比值阈值法消除研究区内积雪影响，然后利用15m分辨率的全色波段进行图像融合，以提高研究区构造解译精度和准确度。构造解译选用经预处理后ETM+743假彩色合成图像(图1左)作为地质解译底图，采取人机交互解译方法根据地质体几何形态、色调、纹理及地质体在空间的对比关系，重点提取研究区的线性构造和环形构造信息。结合地质资料，从区域成矿、控矿构造的宏观角度，通过对遥感影像地质构造分析和研究了解研究区的区域构造特征，从而进一步指导找矿和圈定矿床(点)产出的有利区域，同时也可以通过遥感地质构造分析发现地下隐伏构造和隐伏地质体。

遥感线性构造解译表明(图1右)，线性构造多为断层引起，环形构造多以岩体或隐伏岩体为主，部分为环形地貌。区内构造比较发育，可划分出北西、近南北和近东西等3组主要线性断裂。

从断裂形成的先后次序看，北西向断裂形成最早，近南北向断裂次之，其后为近东西向断裂。北西向构造经历了多期构造变动，被近南北向及近东西向等构造所改造和利用，从而在走向上不十分连续，但断续成带。

北西向线性断裂最为发育，它们在空间上呈现出近等间距性、断续成带的特点。4条较大的北西向主断裂(F1、F2、F3和F4)决定了研究区的基本构造格局。近南北向线性断裂主要分布在塔什库尔干断裂以东，近东西向线性断裂在研究区南部表现得较为清晰。

环形构造以中小型环为主，主要分布在阿然保泰、赞坎和西若一带，组合形式比较复杂，有蘑菇群式、母子式、宝塔式等。根据线环构造空间分布特征，可归纳为线环、菱环、复杂叠合和网环等4种组合模式，其中赞坎、西若一带以网环组合模式为主，阿然保泰地区主要是复杂叠合模式，明铁盖和班迪尔地区组合模式比较简单，以线环或菱环组合为主。区内已发现的矿床点分布在不同方向断裂以及环形构造交汇部位，说明矿床、矿点及矿化异常的分布均受构造的控制。

图1 研究区ETM 743假彩色合成图和构造解译图Fig.1 The ETM 743 image and structure interpretation of the studying area

3 蚀变信息提取

3.1 围岩蚀变分类

研究区内侵入岩体发育，与中酸性岩类有关的斑岩型铜钼矿化在恰尔隆、大同一带已有发现(赵玲等，2008;王核等，2008)，该类型矿化的围岩蚀变主要有褐铁矿化、绿泥石化、高岭土化、明矾石化、碳酸盐化和硅化等。它们分别代表不同热液流体对围岩的蚀变结果，具有各自的找矿指示意义。由于ETM图像相对较宽的波段范围，对具体每一种矿物蚀变进行识别比较困难。本文将研究区近矿围岩蚀变分为铁化(铁离子的褐铁矿化，主要代表金属离子富集或矿化中心)、泥化(含碳酸根离子的碳酸盐化及含氢氧根离子的绿泥石化，代表矿化外带，相当于斑岩型矿床的青磐岩化和碳酸盐化带)和硅化(代表侵入体或高SiO2富集段)三类，可通过不同波段组合的比值和主成分分析等方法加以区分。通过提炼这三类蚀变信息，为找矿预测提供分析手段。

3.2 有效波段选择

从研究区ETM影像中对不同蚀变岩选择典型训练样区，将训练样区的波谱数据求平均值，作出平均波谱曲线(图2)。通过分析可知ETM3/1可识别褐铁矿化类的蚀变信息，ETM5/4用于识别黄铁矿、磁铁矿等氧化亚铁类矿物。对ETM3/1和ETM5/4比值结果进行主成分分析的方法，取其第一主分量，可以较好的综合反映铁化类蚀变异常信息(张云峰等，2007)。

泥化类蚀变信息提取可选用ETM5/7(张建东等，2007;张国荣等，2010)。植被在ETM5、7波段也具有类似于泥化类蚀变矿物的光谱特征，因此加入ETM4/3(最佳植被指数)来抑制植被干扰，通过ETM5/7和ETM4/3主成分变换取第二主分量可得到植被信息被抑制的泥化类蚀变图像。

图2 研究区典型蚀变岩波谱曲线Fig.2 The spectral characteristics of the typical altered rocks

含石英矿物在ETM6波段具有强反射特征，试验结果表明，ETM6/5对增强硅化信息效果更好，不仅可以突出硅化信息，同时也抑制了植被、阴影等影响。

3.3 蚀变信息定量提取模型

研究区ETM各波段数据及其比值处理结果的统计性规律具有类似(在不严格的概念下)正态分布的特点。在做异常切割或数据切割时，便可借用σ(标准偏差)表征正态分布曲线的尺度，均值(μ)理解为代表区域背景，利用(μ+kσ)确定异常下限(张玉君等，2003)。参考化探异常的下限圈定方法，总结利用偏度检验法建立遥感蚀变异常下限圈定的定量公式为:

C下限=μ+k×σ;

当Sk≧0.5 时，k=Sk，即C下限=μ +Sk×σ;

当0≤Sk＜0.5时，k=(1-Sk)，即C下限=μ+(1-Sk)×σ;

当Sk＜0时，k=1，即C下限=μ+σ;

其中:C下限为蚀变异常下限值，μ为均值，Sk为偏度，σ为标准偏差(张守林，2006)。

利用遥感蚀变异常下限，圈定的定量公式提取蚀变信息可减少主观任意性，提高蚀变信息提取的效率和准确性。

3.4 蚀变信息空间分布特征

根据遥感蚀变异常下限，圈定定量公式提取的蚀变信息，利用最优密度分割彩色赋值后各类蚀变信息分布如图3所示。区内铁化类蚀变(图3a)分布较普遍，在塔什库尔干断裂以西、马尔洋达坂、赞坎和西若一带都比较明显。泥化类蚀变(图3b)较少，主要分布在阿然保泰、卡拉其古、明铁盖、赞坎和西若一带。硅化类蚀变(图3c)在明铁盖和研究区东北角的班迪尔一带分布较为普遍，阿然保泰和西若地区也有一定的分布。

阿然保泰地区铁化、泥化和硅化蚀变都比较聚集;班迪尔地区以铁化和硅化蚀变为主，泥化类也有零星的分布;赞坎地区主要是铁化和泥化类蚀变，极少量的硅化类蚀变。西若地区铁化、泥化和硅化类蚀变信息集中分布，呈北西向展布。明铁盖地区硅化类蚀变分布明显，铁化和泥化蚀变也有一定的分布。

图3 研究区蚀变分布和找矿靶区预测图Fig.3 The distribution of RS alteration and prospecting targets in the studying area

4 找矿靶区预测

综合分析成矿、控矿地质条件、矿床的分布、物化探、地球化学、遥感构造解译和矿化蚀变异常信息等资料，预测出了两个Ⅰ类找矿靶区:阿然保泰Cu-Pb-Zn找矿靶区(图3d位置Ⅰ)和赞坎Fe找矿靶区(图3d位置Ⅲ);3个Ⅱ类找矿靶区:班迪尔Cu-Pb-Zn找矿靶区(图3d位置Ⅱ)、明铁盖W-Cu找矿靶区(图3d位置Ⅴ)和西若达坂Mo找矿靶区(图3d位置Ⅳ)。

(1)阿然保泰Cu、Pb、Zn找矿靶区位于研究区西北部，铁化、泥化和硅化蚀变相对集中，主要分布在环形构造边缘和线性构造交汇处。线环构造以菱环组合模式为主。新疆第二地质大队1∶50万化探分散流工作划分了阿然保泰多金属元素异常，元素组合为Pb-Zn-Cu-Cr-Hg，同时叠加有铁族元素异常。区内燕山期花岗岩发育，在花岗斑岩中已发现2个铜矿点、1个铜铅锌矿点，均具有一定规模，具备斑岩型铜矿的找矿前景。

(2)赞坎Fe找矿靶区位于研究区中东部，遥感矿化蚀变类型主要是铁化和泥化，极少量硅化类蚀变。构造以网环组合模式为主。区域地球化学显示大面积Fe异常，航磁异常明显。区内出露的古元古界布伦阔勒群含硅铁建造，目前已发现3个沉积变质型铁矿床。

(3)班迪尔Cu、Pb、Zn找矿靶区位于研究区东北部，遥感蚀变信息类型主要以铁化和硅化类为主，泥化类蚀变也有零星分布。区内构造受一级线性构造班迪尔断裂(F1)控制，北西向线性构造发育，岩浆岩主要为燕山期石英闪长岩和喜山期二长花岗岩。地球化学测量圈出瓦恰等多个Cu、Pb、Zn异常。目前已发现2个铜矿点、1个铜铁矿点。

(4)明铁盖地区W、Cu找矿靶区硅化类遥感蚀变异常信息分布明显，铁化和泥化类蚀变也有一定的分布。北西向和近东西向剪切带控制地层的沉积与花岗岩的分布。已有2个热液铜矿化点，1处热液型含钨金矿点(燕守勋等，2001)。靶区及其外围已发现Au、Cu、Zn组合化探异常(王晓鹏等，2002)。

(5)西若Mo找矿靶区位于研究区的东南部，区内铁矿化、泥化和硅化类遥感矿化蚀变信息集中分布，呈北西向展布。构造以网环组合模式为主。地球化学异常强度高、面积大，元素组合以Cu、Mo、W为主，其中以Mo强度最高，规模最大。前人在区域地质调查中发现有斑岩铜钼矿的转石，但由于该区海拔较高，通行条件差，找矿一直没有突破。

5 结论

(1)文本以ETM为基础数据，通过波段组合和图像增强，解译了研究区线、环构造。其中北西向线性断裂最为发育，它们在空间上呈现出近等间距性、断续成带的特点。

(2)利用遥感蚀变异常下限圈定的定量公式提取蚀变信息，经最优密度分割后进一步筛选提取出研究区铁化、泥化和硅化蚀变信息。综合遥感构造、蚀变信息和地物化等多元地学信息，在研究区划分出2个Ⅰ类找矿靶区:阿然保泰Cu、Pb、Zn找矿靶区和赞坎Fe找矿靶区;3个Ⅱ类找矿靶区:班迪尔Cu、Pb、Zn找矿靶区、明铁盖W、Cu找矿靶区和西若达坂Mo找矿靶区。

(3)提取的遥感蚀变信息与区内已发现矿床(点)吻合较好，表明遥感蚀变信息定量提取方法在新疆西昆仑地区矿产资源勘查与评价中具有良好的应用前景。

致谢:论文在修改作过程中，得到了两位审稿人朱谷昌教授和王晓鹏高工的大力支持和热情帮助，并提出了宝贵意见和建议，笔者在此表示衷心的感谢!

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Ore Prospecting for the Taxkorgan Area of West Kunlun Using Quantitative Extraction of Mineralized Alteration Information

WANG Biao1，CHEN Liyan2，3，WANG He2，REN Guangli2，3，WU Yufeng2，3，HUANG Zhaoyang2，3and FU Wangwei2，3
(1.East China Institute of Metallurgy Geology and Exploration，Hefei230088，Anhui，China;2.CAS Key Laboratory of Mineral and Mineralization，Guangzhou Institute of Geochemistry，Chinese Academy of Sciencess，Guangzhou510640，Guangdong，China;3.Graduate University of Chinese Academy of Sciences，Beijing100049，China)

Linear and circular structures of the Taxkorgan region in West Kunlun were interpreted via ETM images.The results show that tectonism in the studying area was intensive.The major linear structures include NW，NS and EW trending faults.The NW trending linear structures are widespread and cut by near EW and NS trending faults，thus，the near EW and NS trending faults are later than the NW trending faults.Mineralized alteration factors were defined by spectral characteristics of the rocks in different bands.Mineralized alteration information was quantitatively extracted by multispectral remote sensing information extraction techniques.Useful alteration anomalies and metallogenic targets were located by multi-geology information integration.According to geological data，structure interpretation results and RS anomaly areas，Aranbaotai Cu-Pb-Zn，Zankan Fe，Baldir Cu-Pb-Zn，Mingtiegai WCu and Xiruo Mo prospecting targets were proposed.The spatial distribution of remote sensing anomalies is consistent with the known ore deposits，which showed promising application of the method in mineral resource exploration and assessment in West Kunlun.

structure interpretation;remote sensing alteration information;ore prospecting;West Kunlun

P627

A

1001-1552(2011)03-0372-006

2010-06-01;改回日期:2011-03-08

项目资助:国家十二五科技支撑项目(编号:2011BAB06B05)及中国科学院知识创新工程重要方向项目(编号:KZCX2-YW-107-03))资助。

王彪(1965-)，男，高级工程师，主要从事构造地质学研究。通讯作者:王核，Email:wanghe@gig.ac.cn