云南绿春地区遥感地质特征与找矿远景综合分析

王锋德，赵志芳，毛雨景，谈树成

(云南大学资源环境与地球科学学院，云南大学遥感地质研究中心，昆明 650091)

云南绿春地区遥感地质特征与找矿远景综合分析

王锋德，赵志芳，毛雨景，谈树成

(云南大学资源环境与地球科学学院，云南大学遥感地质研究中心，昆明 650091)

针对云南绿春地区地质背景复杂、地形崎岖、植被稠密、传统地面调查方法实施区域地质填图比较困难的问题，利用TM，ETM+和SPOT5多源遥感数据，采用三维可视化等技术提取了该区域地层、岩体和构造的岩性组合、线性构造和环形构造等特征，分析了地质背景，依据构造关系和遥感影像特征分析了区域应力状态;提取了与矿化有关的构造、岩性及羟基、铁染蚀变遥感异常信息，在剖析典型矿床的基础上，进行了找矿预测。取得的研究成果为区域地质填图和矿产勘查工作部署提供了基础地质信息及找矿线索。

遥感;线环构造;蚀变异常;找矿有利地段;云南绿春

0 引言

区域地质填图作为国家重要的基础性、公益性地质工作，是国家有效实施重大工程的基本前提，也是提高矿产资源保障的重要基础。但在区域地质填图工作中，往往涉及众多交通条件差、地面传统地质调查方法难以实施的条件艰苦地区。在此种情况下，如何有效、快速地获取区域地质背景资料，成为制约区域地质填图的重要因素。基于此，本文发挥遥感技术宏观、客观、快速的优势，选取云南绿春这一地质背景复杂、地形高差大、植被覆盖稠密、地面地质调查困难的地区，采用三维可视化等技术手段，获取该地区的地质体、地质现象等背景信息，进而开展区域地应力分析及矿化条件分析，深化了区域遥感地质应用，为在艰苦地区开展区域地质填图和找矿工作提供了技术支撑。

1 研究区概况

1.1 自然地理概况

研究区为云南省红河州辖区的E102°15'～102°45'，N22°50'～23°20'之间地区，涉及俄浦、瓦渣、绿春和元阳4个1∶5万图幅;为云南省的东南门户，是从云南进入东南亚的陆路要道。全区实现了县县通公路，但多为简易公路，交通条件一般。

研究区地处元江—红河西南侧哀牢山的南延地带，地貌上属横断山纵谷哀牢山区，山岭大致呈西北向东南逐渐倾斜，为中山峡谷地貌。主要河流有小黑江、牛孔河、本那河及渣吗河等。区内山高谷深，地势险峻，地形错综复杂，植被覆盖严重，开展地面地质调查工作非常困难。

1.2 地质矿产概况

研究区位于红河断裂西南侧，哀牢山断裂从区内穿越，构造发育，地形地貌复杂。出露的地层以元古界哀牢山变质岩为主，包括哀牢山群风港组、小羊街组等老地层。区内岩浆活动频繁，主要发育有燕山期和印支期侵入岩。燕山期侵入岩以花岗岩类为主，集中分布在研究区北端红河断裂及哀牢山断裂一带，受北西(NW)向断裂控制，多呈NW向展布;岩石类型复杂，除二长花岗岩、花岗斑岩、钾长花岗岩和花岗闪长岩外，还发育有辉绿岩、灰绿玢岩、辉长岩等;印支期侵入岩也以花岗岩类为主，主要包括花岗斑岩、花岗岩及富碱岩体(脉)。另外，区内还出露有石英脉、伟晶岩脉、花岗岩脉、石英斑岩脉、花岗斑岩脉、闪长玢岩脉、辉绿岩脉、煌斑岩脉和基性岩脉。

区内已知断层较多，以NW向断层为主，其他方向的断层相对延伸较短，主要有NW向断层(带)8条、北东(NE)向断层(带)3条。NW向断层集中分布于哀牢山断裂带附近和绿春县附近，比NE向断裂延伸长。

该区地处哀牢山成矿带，成矿条件优越，以铜、海蓝宝石矿化为主。区内已发现的矿点有3个(2个铜矿点和1个海蓝宝石矿点)，分别是红河阿德铜矿、元阳牛角寨铜矿和红河麻林寨放羊寨苗白丫海蓝宝石矿。已知矿床(点)多产出于哀牢山韧性变质岩带内，矿化与岩体和构造关系密切。2个铜矿点均为火山沉积变质型矿床，产出于早元古界哀牢山群下亚组变质岩中，矿点周围有基性、超基性岩和花岗岩出露，没有明显的羟基和铁染蚀变带。海蓝宝石矿矿点产出于早元古界哀牢山群小羊街组变质岩中，矿点附近有基性、超基性岩和花岗岩出露，矿化点周围有羟基、铁染蚀变异常密集分布。

2 技术方法

2.1 技术路线

在收集已有地质、矿产资料基础上，采用TM，ETM+和SPOT5多源遥感数据，合理配置图像处理方案，有针对性地开展图像增强处理，突出反映区域成矿地质条件［1］的信息，制作研究区1∶5万TM影像图;采用三维可视化技术，开展区内地质构造、地层、岩体、蚀变等信息提取，制作研究区1∶5万遥感地质解译图;分析区域地质背景，剖析已知矿床(点)与地质构造、岩性、蚀变之间的关系，总结矿化规律，建立遥感近矿找矿标志;以此为基础，类比外推，预测找矿有利地段。

2.2 研究方法

2.2.1 遥感影像图制作

本次研究主要收集了Landsat5 TM(获取时间为2008年10月28日)、Landsat7 ETM+全色波段(获取时间为2003年5月31日)和SPOT5(获取时间为2008年7月22日)数据。数据质量较好，基本无云覆盖，图像清晰，地质信息丰富。数据处理在PCI，MapGIS和ArcGIS等软件平台上进行。

针对TM数据特点，将研究区的TM多光谱波段数据与ETM+全色波段数据融合后，进行TM4(R)，TM5(G)，TM3(B)波段组合的假彩色合成，再采用1∶5万高斯－克吕格投影 (投影参数:6度带，18带)方式对图像进行投影纠正。在此基础上，进行两景TM数据的镶嵌，再根据研究区范围对该数据进行裁剪，完成研究区1∶5万TM4(R)、TM5(G)、TM3(B)波段组合的假彩色合成影像图制作［2］。

对SPOT5数据，先采用1∶2.5万高斯－克吕格投影(投影参数:6度带，18带)方式对图像进行投影纠正，再根据研究区范围对该数据进行裁剪，完成研究区1 ∶2.5 万 B3(R)，B2(G)，B1(B)波段组合的模拟真彩色合成影像图制作。

三维影像图的制作以ArcGIS为平台，以所收集的研究区矢量化地形图为基础，制作相应的DEM，在三维模块中叠加遥感影像生成三维透视影像图。

2.2.2 遥感地质解译标志建立

为全面开展遥感地质解译，首先建立研究区地质体的遥感解译标志，然后采用目视解译和人机交互解译相结合的方式进行全面的遥感地质解译。

坐落在扬州的江苏虎豹集团，创建于1989年。集团拥有15家分公司，涉及服装、商贸、旅游、房地产、金融等行业，现有职工12000多人，实现年销售40亿元人民币，其中内外销服装销售25亿元以上，主导产品“虎豹”牌衬衫、西服、休闲服等，凭借其卓越的品质，远销全国及欧美、日韩等国家。先后荣获中国十大名牌、中国服装行业首批“中国驰名商标”、“中国最具市场竞争力品牌”和“中国500最具价值品牌”等国家大奖，为创立享誉世界的“虎豹”品牌奠定了坚实的基础。

1)线性构造解译标志。线性构造是指与导矿、控矿、成矿和容矿作用相关的断裂构造信息，主要包括断裂及具有一定规模的节理、裂隙等。线性构造的解译标志主要根据影像色调、地貌形态、水系展布影纹等异常特征(图1)，结合地质图等资料综合分析确定［3］。

图1 研究区线性构造三维透视立体图(左:方位角为 45°，高度角为 －30°;右:方位角为135°，高度角为 －20°)Fig.1 3D perspective map of linear structure of the study area

线性构造的主要解译标志为:①具一定规模的色线或色界，色线是指背景色调中的线性异常，色界指两种不同色调突然接触的线性界线;②在三维透视影像图上有山脊错断、山体位移、断层三角面等形迹;③不同走向的山体呈线性对垒;④在三维透视影像图上具较大规模的冲沟呈线性延伸;⑤碎斑状、斑杂状的线性伸展影像;⑥水系异常呈直角拐弯或突然变向等影像特征。

2)环形构造解译标志。由岩浆热液侵入、热液蚀变、地质构造等作用引起的、在遥感图像中显示出环状影像特征的地质体称为环形构造，可分为岩浆环、热液蚀变环和构造环等类型(图2)。

图2 研究区环形构造三维透视立体图(方位角为90°;高度角为－45°)Fig.2 3D perspective map of circular structure in the study area

环形构造的主要解译标志为:①岩浆环。指在岩浆活动形成岩体时引起的环形构造，大岩体由多个期次的环组成，小岩体多为隐晦状。在三维透视影像图上，岩浆环的大小一般介于构造环和热液蚀变环之间，通常表现为多个环相交或者多个环互相包含;②热液蚀变环。由岩浆—热液活动引起的小型蚀变环块及点环，其直径较小，由岩石经热液蚀变所形成，常表现出蚀变程度愈强、重叠的环愈多，环的形态愈模糊的规律。在三维透视影像图上，该类环直径最小，在大范围内分布相对零散，但在局部地段分布相对集中;③构造环。往往由地质体形变所致，环形块体多在背斜、向斜褶皱或者地球深部产生的热点应力情况下形成。在三维透视影像图上，构造环往往发育于多个相邻山峰围成的山间凹地中。

2.2.3 遥感蚀变异常提取

蚀变矿物具有特定的波谱特征，可利用去除干扰后的TM1，TM4，TM5和TM7进行主成分分析提取羟基异常信息，利用去干扰后的 TM1，TM3，TM4和TM7进行主成分分析提取铁染异常信息［4－10］。本文采用主成分分析方法分别提取羟基异常和铁染异常，并根据以往研究经验对所提取的异常进行分级处理。将主成分分析结果的均值(X)理解为代表区域背景的信息，以标准离差(σ)为尺度，利用(X+kσ)划分异常强度等级，分别取 k 为 2.5，2，1.5，将羟基异常从强到弱分为1—3级;分别取 k为3，2.5，2，将铁染异常从强到弱分为1—3级。

3 综合分析

3.1 遥感地质特征分析

3.1.1 线性构造分析

在研究区内，本次解译出较具规模的线性构造共15条(其中北西西(NWW)向1条、NW向8条、南北(NS)向1条、东西(EW)向1条、NE向4条，见图3)，其中部分较具规模的线性构造与地质图表达的断裂展布方向及位置吻合度较高，如F1与红河断裂，F2与哀牢山断裂;F3，F4，F10，F13 和 F15 也分别与地质图上的部分断裂相关性较高。据遥感解译线性构造相互间交切关系的分析，NS向线性构造及EW向线性构造为先期构造，NW向线性构造较早，NE向线性构造则为后期构造。解译出的线性构造分布规律明显，以NW向、NWW向和NE向为主，在地质图原有断裂的基础上有大量补充。其中，主要补充了贯穿全区、原地质图上没有表示的NE向线性构造(F11);在俄浦幅内补充了4条近乎平行的 NE向线性构造(F5，F6，F7和 F8);在元阳幅与瓦渣幅的交接处，补充并延伸了1条在原地质图上只有局部显示、展布较短的NS向线性构造(F12)。通过与地质图上的断裂对比可以看出，遥感解译线性构造较好地补充、完善了对区内构造格局的认识。NW向线性构造为主体，但NE向线性构造也有明显的发育，尤其推测新解译的NE向线性构造F11对区内的地质背景起着重要的控制作用。

图3 研究区地质构造格局图Fig.3 Map of geological tectonic pattern of the study area

3.1.2 环形构造分析

遥感图像显示，研究区内存在大量与岩体、岩浆活动关系较为密切的环形构造密集分布带。区内共解译出11个环形构造带(图4)，主要表现为圆形或近圆形，其次为椭圆形，规模大小不一，呈环结(φ7，φ11)、环套(φ2，φ9)、环链(φ1，φ3，φ6)、环群(φ4，φ5，φ8，φ10)等形式分布，反映了区内岩浆活动的多期特征。区内多数环链(φ6)、环群(φ4，φ5，φ8)沿NW向线性构造(F2，F3)展布，少数沿NE向线性构造(F11，F7，F8)展布，极少数沿 NS向线性构造(F12)展布，大部分环链、环群受较具规模的线性构造控制。

图4 研究区线环构造分布图Fig.4 Map of linear and circular structure distribution of the study area

3.1.3 矿化蚀变分析

研究区内红河断裂及其周围遥感羟基异常和铁染异常分布较集中，在其他区域零星分布，无明显规律。需要说明的是，区内植被覆盖比较严重，这对遥感矿化蚀变信息的提取产生了不利影响，故推测部分蚀变异常未能在遥感矿化蚀变信息提取中得到较好的反映［11－13］。

总体来说，研究区地处哀牢山推覆体及红河断裂带西南侧，主体位于哀牢山变质岩带内。整个区域受2条NWW向一级线性构造的主要控制、13条二级和三级线性构造的次要控制。区内线环构造较为发育，NW向构造发育明显，构造主体呈NW向带状展布，间有NE向构造交织分布。受NW向线性构造控制，区内地层及岩体等地质体分布多呈NW向展布;在线性构造交叠部位，环形构造分布密集。NW 向(F2，F3，F4)、NE 向(F11)线性构造组成了本区的构造格架，是本区重要的控岩、控矿构造，对地层走向和出露宽度、岩体形态和空间分布均有控制作用。遥感蚀变异常零星分布，但与线环叠合部位吻合程度高。

3.2 地应力分析

依据地质背景，区内呈现平行分布的NW向线性构造带，推测整个区域大范围内由于北侧川滇菱块体和南侧印度板块的挤压作用，整体属于挤压性应力。从遥感影像图上可以看到:局部区域出现典型菱块体或透镜体影纹特征，这反映了局部区域存在线性构造旋转形成的张性应力，以及多组不同方向线性构造交汇形成的菱块体、透镜体内局部的张性应力。

区内主要发育了洛恩、绿春、哈德3个透镜体及黄茅岭—沙托拉菱块体。在洛恩地区，由于受到4条NE向近乎平行的线性构造(舍郎—坝密F5、坐洛—上寨F6、利莫—朋卜新寨F7、虎街—哈龙F8)在NE—SW向的拉张错动及NW向哀牢山线性构造(F2)和俄扎—洛恩线性构造(F3)在NW—SE向的拉张错动，以及EW向线性构造(F10)在EW向拉张及错动，形成长轴方向为NW的透镜体。对透镜体形成的受力条件分析表明，透镜体长轴两侧受到挤压应力作用，但在透镜体尖灭端则受到拉张应力作用。在绿春县地区，由于受到两条互相平行的NW向线性构造(上路俄—阿甲F13、迷克—巴东F14)在NW—SE向的拉张和错动，以及NE向线性构造(七初—大顺寨F11)在NE—SW向的拉张错动，在该区域右旋形成菱形透镜体，表明在透镜体长轴两侧(即NE—SW方向)受到相应挤压作用，在透镜体尖灭端受到拉张性应力作用。在腊姑区域，由于受到 NW向线性构造(鸟六东沙—姑作F4、新寨—东龙F15)在NW—SE向的拉张和错动，以及NE向线性构造(七初—大顺寨F11)在NE—SW向的拉张错动，在该区域右旋形成菱形透镜体;同理在透镜体长轴两侧(即NE—SW方向)受到相应挤压作用，在透镜体尖灭端受到拉张性应力作用。在黄茅岭—沙拉托一带，由于受NW向哀牢山(F2)、俄扎—洛恩 (F3)、哈龙—花龙寨(F9)线性构造和NS向加梅—过者新寨(F12)线性构造和NE向七初—大顺寨线性构造(F11)共5组线性构造的交错拉张作用形成了菱块体，区内以张性应力为主(图5)。在上述几组线性构造交错拉张作用集中的区域，不同方向组线性构造为矿液运移提供了有利通道，拉张环境为矿液赋存提供了空间，故这些区域往往成为矿化有利地段［11］。

图5 研究区地应力分析图Fig.5 Stress analysis map of the study area

3.3 成矿有利地段分析

3.3.1 矿化类型与解译标志

1)火山沉积型铜矿化。区内2个铜矿点均为火山沉积变质型矿床，产出于早元古界哀牢山群下亚组变质岩中。矿点周围有基性、超基性岩和花岗岩出露，推测岩体的地下埋深大。地质构造的遥感解译表明，2个铜矿化点均出露于较大线性构造的附近(图4)，有NW和NE向次生线性构造从中穿越，很可能是受到NW和NE向线性构造的控制。2个铜矿点均产出于反映岩浆活动的环结、环链及多个热事件环的交切部位，但没有明显的羟基、铁染蚀变遥感异常分布。推测该区铜矿化遥感标志为:NW向构造旁侧的线环叠合、拉张应力集中部位。

2)伟晶岩型海蓝宝石矿化。区内海蓝宝石矿矿点产出于早元古界哀牢山群小羊街组变质岩中，矿点附近有基性、超基性岩和花岗岩出露，海蓝宝石矿化可能与遥感推测的地下岩体有关。矿化点出露于哀牢山深大断裂附近，有NE向遥感解译次级线性构造从中穿越，很可能是受到NW向遥感解译线性构造的控制。矿化发生在反映岩浆活动的环结、环链及多个热事件环的交切部位，矿化地段羟基、铁染蚀变遥感异常分布密集。推测该区海蓝宝石矿化遥感标志为:哀牢山变质岩、NE与NW向构造旁侧的线环叠合、蚀变遥感异常集中分布、拉张应力集中部位。

3.3.2 找矿预测

基于成矿地质条件遥感分析，采用类比外推的方法，开展了区域遥感找矿预测;并通过矿化条件的对比，分析和圈定找矿有利地段，指出下一步找矿的方向。在研究区内共圈定出20个找矿有利地段(图6)，其中:Y1—3号地段是寻找宝石矿的有利地段，Y4—9号地段是寻找多金属矿的有利地段，Y10—13号地段是寻找多金属矿和非金属矿的有利地段，Y14—18号地段是寻找宝石矿和多金属矿的有利地段，Y19—20号地段是寻找宝石矿的有利地段。

图6 研究区找矿远景预测图Fig.6 Forecast map of mineral prospecting perspective of the study area

4 结论

1)利用卫星遥感数据，通过建立遥感解译标志，尤其利用三维可视化技术，可以全面、客观、快速地研究区域性宏观地质背景信息，它不仅克服了传统区域地质背景研究视野窄、构造形迹难以识别和长距离、大范围实地追索非常困难等局限性，而且提供的基础地质背景信息可以作为区域地质填图工作部署的重要依据。

2)从遥感图像中提取的构造、地层、岩性信息可以较好地补充野外地质填图资料的不足，也可为地质编图提供有效信息，并对深化区域地质背景的分析具有重要意义。

3)对遥感解译获取的线性构造、环形构造信息以及数据处理提取的矿化蚀变遥感信息的综合分析，可以为找矿远景预测提供重要依据。

志谢:本文在研究过程中得到了云南省地质调查院张虎、邓仁宏、曾文涛等领导和专家的大力支持和帮助，在此表示深深感谢。

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A Comprehensive Analysis of Remote Sensing Geological Characteristics and Ore Prospecting Perspective of Luchun Area，Yunnan Province

WANG Feng－de，ZHAO Zhi－fang，MAO Yu－jing，TAN Shu－cheng
(College of Resource Environment and Earth Sciences，Research Center for Remote Sensing in Geology，Yunnan University，Kunming 650091，China)

Luchun area in Yunnan Province is characterized by complex geological background，rugged terrain condition and thick vegetation coverage，and hence it is difficult to utilize traditional ground investigation methods for regional geological mapping.In this study，multi－ source remote sensing data，such as TM，ETM+and SPOT5，were adopted.Geological background was analyzed by extracting features from regional strata，rocks，and linear and circular structures，with emphasis placed on the 3D visualization technology.According to structural relationships and remote sensing image features，the study was focused on the analysis of regional stress as well.Finally，the prognosis of the mineral prospecting perspective was worked out by way of further research on typical ore deposits and extracting information related to mineralization from structure，lithologic character and altered anomaly of hydroxyl and iron ions.On such a basis，the geological information and prospecting clues are useful and valuable for deploying regional geological mapping.

remote sensing;linear and circular structure;alteration anomaly;favorable mineral prospecting section;Luchun in Yunnan

TP 79

A

1001－070X(2012)02－0098－07

王锋德(1987－)，男，云南大学资源环境与地球科学学院地图学与地理信息系统硕士研究生，研究方向为基于GIS的综合找矿预测。E－mail:375155546@qq.com。

赵志芳(1971－)，女，博士，教授，从事云南遥感地质应用研究十余年。E－mail:zzf_1002@163.com。

(责任编辑:刘心季)

10.6046/gtzyyg.2012.02.18

2011－08－19;

2011－10－28

中国地质调查局“云南省瓦渣、哈卜、元阳县、绿春县幅区域地质调查”项目(编号:1212010880407)资助。