基于ASTER遥感数据蚀变信息提取的西藏班公湖—怒江成矿带铜多金属矿找矿预测

方 臣, 胥 兵, 胡 飞, 陈 曦, 刘烨青

((1.湖北省地质调查院,湖北 武汉 430034; 2.湖北省地质局,湖北 武汉 430022)

基于ASTER遥感数据蚀变信息提取的西藏班公湖—怒江成矿带铜多金属矿找矿预测

方 臣1, 胥 兵2, 胡 飞1, 陈 曦1, 刘烨青1

((1.湖北省地质调查院,湖北 武汉 430034; 2.湖北省地质局,湖北 武汉 430022)

研究区位于班公湖—怒江成矿带西部,该区复杂的地质演化历史导致了成矿地质背景的复杂性和成矿作用的多样性。基于ASTER多光谱遥感数据,以已知地质背景资料为基础,采用主成分分析法、波段比值法开展工作区蚀变信息提取及矿产资源潜力遥感评价。在重点预测区内进行野外查证,新发现两处矿化线索——胡卜赖铜矿化点和塔色勒垄磁铁矿化点。经化学分析,胡卜赖铜矿化点样品银品位在0.39%～5.36%之间,平均为2.377%,铜品位在0.337～2.376%之间,平均为1.289%,表明该区域为矽卡岩型铜多金属矿重点成矿潜力区。塔色勒垄磁铁矿化点围岩主要是磁铁矿化超基性岩,表明该处很可能为西藏班公湖—怒江缝合带封闭的位置,地质意义重大。

班公湖—怒江成矿带;ASTER;蚀变信息提取;铜多金属矿;找矿预测

绝大部分的内生矿床都伴随着相应的热液围岩蚀变,寻找与成矿相关的蚀变信息作为找矿标志已有近200年的历史[1-3]。航天遥感技术的发展为开发应用提供了大量具有实用性的遥感数据,使得遥感蚀变异常成为一种独立的找矿参数越来越发挥重要作用,尤其是对于自然条件恶劣及研究程度较低的地区[4]。多光谱遥感数据(Landsat ETM、ASTER)在金属矿床蚀变信息提取领域成果显著,理论和实践研究均较为成熟,应用效果显著[5-7]。本次研究采用的ASTER数据相对于Landsat ETM数据而言,由于在短波红外与热红外波段设置了更多的波段,对于蚀变信息的敏感度更高,可以提取更精细的矿物信息,具有分辨某些矿物和矿床种类的潜能,可以优化蚀变遥感异常,应用前景更广[8-10]。

班公湖怒江成矿带位于西藏境内,是西藏玉龙、冈底斯多金属成矿带发现以来确认的第三条多金属成矿带,是中国19个重要成矿区(带)之一,已知典型矿床包括多不杂、波龙斑岩型铜金矿等,目前成矿带的矿集区还没有大面积铺开,整个区域的研究还处于初期阶段[11-12]。

本次研究利用ASTER数据,运用多种蚀变信息提取方法,以已知矿床的研究成果为基础,在班公湖—怒江成矿带西段阿里地区开展蚀变信息提取及靶区圈定研究。通过地质解译、蚀变信息提取、靶区圈定、野外查证等,新发现两处矿化线索——胡卜赖铜矿化点和塔色勒垄磁铁矿化点。这一研究为西藏西部地区开展矿产资源预测提供了良好的技术方法,并有可能为该地区下一步地质找矿工作带来新的线索。

1 研究区地质概况

研究区处于西藏自治区西部阿里地区,面积约2 500 km2。该区总体属于班公湖—怒江构造成矿带西段,是青藏高原地质研究和成矿作用的重要地区,主要出露侏罗系、白垩系和第四系地层,区内断裂主要是以明显的NW向构造为主,自西向东分别为:噶尔曲断裂(喀喇昆仑走滑断裂)、隆格尔断裂、狮泉河断裂和三宫断裂(图1)。

阿里地区处于班公湖—怒江洋盆演化核心区域,与板块俯冲碰撞造山有关的岩浆活动极为发育,同时发育大量与洋盆演化相关的岩浆岩和火山沉积岩。包括狮泉河蛇绿混杂岩带和燕山晚期的中酸性花岗岩类,成矿作用主要是与缝合带内蛇绿混杂岩有关的岩浆型铬铁矿、镍矿床及中酸性岩浆热液作用有关的斑岩型铜(金)矿、矽卡岩型铁(铜)矿[13-16]。矿石矿物以黄铜矿、黄铁矿及磁铁矿为主。岩石普遍具绢英岩化(绢云母化+绿泥石化+硅化)、黄铁矿化、孔雀石化、磁铁矿化、粘土化等。工作区内目前已发现2处金属(矿)化点,其中磁铁矿1处,砂金矿1处,典型的中酸性岩浆热液型矿点尚未发现,亟待探查投入和找矿方向突破。

图1 研究区地质简图Fig.1 Simplified geological map of the study area

2 蚀变信息提取及靶区圈定

2.1 遥感数据源简介

ASTER(Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer)数据主要应用于遥感地质解译和遥感异常的提取。ASTER拥有14个波段,光谱范围0.52～11.6 nm,辐射分辨率更高,可以提供15 m(可见光近红外)、30 m(短波红外)以及90 m(热红外)三种分辨率数据,并且产生在同一轨道上第三波段的立体像对,扫幅为60 km。ASTER因其细分的短波红外波段(由ETM+的两个增至6个)和热红外波段(由ETM的1个增至5个),具有分辨某些矿物和矿床种类的潜能,利用这种潜能进行研究和开发,可对蚀变遥感异常“扫面”所获异常优化,并且有可能区分数种矿物和矿床类别,本文运用ASTER数据提取与Cu多金属相关的蚀变信息,为靶区圈定提供依据。

2.2 嘎拉勒矿区、嘎拉矿化点样品波谱测试与分析

本次地面波谱测试采用ASD FieldSpec 3 Hi-Res便携式地物光谱仪,它探测的波长范围为350～2 500 nm,具有高分辨率、高灵敏度、高信噪比、高重复性、采样间隔段等一系列优点,目前已被广泛运用在矿产资源勘查与基础研究等领域中。本文运用此仪器对工作区内已发现的嘎拉勒矿区矽卡岩型金铜矿点所采样品进行了波谱测量工作。

嘎拉勒矿区位于狮泉河以东约80 km,出露地层主要为下白垩统则弄群、捷嘎组等,矿体主要位于岩体与灰岩矽卡岩化接触变质带上,矿物为自然金、蛇纹石、蓝铜矿、褐铁矿、磁铁矿等。图2分别对矽卡岩矿化样品、蚀变样品、未蚀变样品进行波谱采集,并将其波谱曲线与美国USGS波谱库中蚀变矿物波谱曲线比对,从采集的波谱看出:

(1) 样品蛇纹岩化、褐铁矿化显著(图2-a,图2-b),存在明显的吸收波谱特征,而未蚀变的砂岩、灰岩(图2-c)波谱较为光滑,没有明显的吸收特征,可以与未蚀变围岩区别开来,是下一步进行蚀变信息提取及成矿有利区域圈定的前提。

图2 矿区实测反射光谱曲线与USGS波谱库蚀变矿物反射波谱曲线对比Fig.2 Comparison between spectra of samples in Galale and spectra of typical alteration minerals in USGS spectral library

(2) 蛇纹岩主要是由超基性岩受低—中温热液交代作用,使原岩中的橄榄石和辉石发生蛇纹石化所形成。其化学式为Mg6[Si4O10](OH)8,异常形态以Mg-OH异常为主。OH-在VNIR5-VNIR8波段上亮度值曲线较陡,呈急剧下降趋势,在VNIR8附近有明显的吸收谷特征。

(3) 褐铁矿化角砾岩含有含铁矿物的风化产物,其成分往往不纯,水的含量变化也很大,可能同时含有氧化亚铁类矿物和氧化铁矿物,从波谱曲线来看,Fe3+在VNIR1和VNIR3图像上亮度值降低,而使其在VNIR2图像上相对呈高值,呈现单峰特征。

值得说明的是,本次采取的蛇纹岩、褐铁矿化角砾岩波谱并非该区唯一的蚀变波谱类型,且各蚀变波谱之间也有一定的穿插,无法确定是哪一种波谱特征,但可以说明该区矿化蚀变的广泛性,具有一定的指示意义,也为下一步的蚀变信息提取提供理论前提。

2.3 蚀变信息提取

本次对原始ASTER数据进行了大气校正、几何校正、干扰去除、图像融合镶嵌等预处理后,采用主成分分析法、波段比值法进行蚀变信息提取。

根据已知地质资料,该区潜在成矿作用主要是中酸性岩浆热液作用有关的斑岩型铜(金)矿、矽卡岩型铁(铜)矿及与缝合带内蛇绿混杂岩有关的岩浆型铬铁矿、镍矿床。结合传统的Crosta异常提取法,通过对蚀变岩遥感信息的图像提取方法进行多次试验和对比,认为在该区采用VNIR4/VNIR3、VNIR2/VNIR1的比值组合方案有利于识别Fe2+、Fe3+有关的铁染蚀变信息,VNIR1、VNIR3 、VNIR4、(VNIR5+VNIR6)/2主成分分析有利于识别镁羟基蚀变信息。VNIR1、VNIR3、VNIR4、(VNIR7+VNIR8)/2主成分分析有利于识别铝羟基蚀变信息。

本次研究主要提取Mg-OH异常、Al-OH异常、铁染VNIR4/VNIR3、VNIR2/VNIR1等4类异常,经过对同类异常进行打包、分类,并与地质资料套合判别后,共确定遥感异常包61个(图3)。从研究区蚀变信息分布图可发现,镁羟基异常不显著,铁染蚀变信息与铝羟基蚀变信息整体呈NW向分布,受断裂带控制,主要位于噶尔曲断裂带(喀喇昆仑走滑断裂)、隆格尔断裂带、狮泉河断裂带控制的狮泉河晚燕山期结合带内,该区域以发育大中型韧性剪切带、伸展拆离带和次级压扭性断裂为主要特征,围岩主要是白垩系蛇绿混杂岩群粉砂岩—灰岩,南部有燕山期花岗闪长岩体侵入,超基性岩体顺断裂带出露。

图3 研究区蚀变信息分布与地质背景套合结果图Fig.3 The alteration information distribution dragged over the geological map

3 野外查证

基于以上蚀变信息的提取,项目组将地质信息、蚀变信息进一步综合,根据野外实际情况选出部分可供查证的蚀变异常。在61个遥感异常区中,共选取了15个点进行实地查证,重点发现两处矿化线索(图3)——胡卜赖铜矿化点(61号)和塔色勒垄磁铁矿化点(9号)。

3.1 胡卜赖铜矿化点

野外验证查明出露矿(化)体4个,产于花岗闪长岩体与围岩接触带,沿NW向和近NE构造带或构造交切部位分布有硅化碎裂岩,具有角岩化、孔雀石化、褐铁矿化、黄铁矿化、黄铜矿化等蚀变或矿化明显。经采样剖面控制,地表矿体厚度3.96～11.88 m,长度超过2 km;拣块样化学分析:银品位在0.39%～5.36%之间,平均为2.377%,铜品位在0.337%～2.376%之间,平均为1.289%。表明该区域为矽卡岩型铜银矿矿化区(图4)。

3.2 塔色勒垄磁铁矿化点

塔色勒垄磁铁矿化点蚀变分布及野外矿化露头见图5。验证查明出露矿(化)体1个,出露宽10～15 m,围岩主要是磁铁矿化超基性岩,呈带状产出,岩石呈褐红色,较破碎,接触带附近见褐铁矿化、绿帘石化、绿泥石化、硅化。矿石品位铁品位在16.7%～21.3%之间,整体含量高。表明该处很可能为西藏班公湖—怒江缝合带封闭的位置,地质意义重大(图5)。

图4 61号遥感异常包及野外铜多金属矿化体图片Fig.4 The NO.61 alteration anomaly and photographs of field malachite outcrops of Cu- polymetallic mineralization body

图5 9号遥感异常包及野外磁铁矿化超基性岩图片Fig.5 The NO.9 alteration anomaly and photographs of field malachite outcrops of magnetite ultrabasic rock

4 结论

基于ASTER多光谱遥感数据,以已知地质背景资料为基础,采用主成分分析法、波段比值法开展西藏班公湖—怒江成矿带西段阿里地区2 500 km2区域内的蚀变岩遥感信息提取工作及矿产资源潜力遥感评价。结果表明:

(1) 通过已知矿区及其外围岩矿样品室内反射波谱测定分析说明,矿体波谱曲线存在显著的吸收特征,是进一步进行蚀变信息提取和矿化区域圈定的前提。

(2) 通过多种图像处理方法处理结果的对比研究,发现采用VNIR4/VNIR3 、VNIR2/VNIR1的比值组合方案有利于识别Fe2+、Fe3+有关的铁染蚀变信息,VNIR1 、VNIR3 、VNIR4 、(VNIR7+VNIR8)/2主成分分析有利于识别OH-有关的Al羟基蚀变信息。

(3) 本次研究主要提取了Mg-OH异常、Al-OH异常、铁染VNIR4/VNIR3 、VNIR2/VNIR1等4类异常,共确定遥感异常包61个。在重点预测区内进行野外查证,新发现两处矿化线索——胡卜赖铜矿化点和塔色勒垄磁铁矿化点。进一步研究表明胡卜赖地区为矽卡岩型铜多金属矿重点成矿潜力区。塔色勒地区很可能为西藏班公湖—怒江缝合带封闭的位置,地质意义重大。

综上所述,运用ASTER遥感数据,以已知矿床研究为基础,在自然条件恶劣及研究程度较低的地区可以进行矿产资源预测及靶区圈定工作,为地质找矿工作前期定位和缩小找矿区域提供了可靠的技术手段。

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(责任编辑：陈文宝)

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

中国地质调查局地质调查项目“班公湖—怒江成矿带矿产资源遥感地质调查”(编号1212011221099)资助。

方臣(1989-),男,工程师,硕士研究生,地质工程专业,从事遥感地质、国土资源遥感方面的研究工作。E-mail:824158657@qq.com

P627

A

1671-1211(2016)06-0988-06

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.06.036

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20161026.0914.024.html 数字出版日期:2016-10-26 09:14