遥感综合信息在宁芜地区找矿预测中的应用

詹雅婷，苏一鸣，朱叶飞，张 洁，崔艳梅

(1.江苏省地质调查研究院，江苏南京 210018； 2.中国地质调查局南京地质调查中心，江苏南京 210016)

遥感综合信息在宁芜地区找矿预测中的应用

詹雅婷1，苏一鸣1，朱叶飞1，张 洁2，崔艳梅1

(1.江苏省地质调查研究院，江苏南京 210018； 2.中国地质调查局南京地质调查中心，江苏南京 210016)

为了研究宁芜北段火山岩盆的矿产资源潜力及空间分布，本文以Landsat8中分辨率遥感数据及Pleiades1高分辨率遥感数据为数据源，综合运用目视解译法和多种遥感图像增强技术，结合区域成矿地质背景,对研究区进行了遥感影像解译,提取了与预测矿种密切相关的线、环、色、带、块遥感五要素。通过分析遥感五要素矿产地质特征与矿产点分布关系表明，研究区内的铁铜硫金矿床及星罗棋布的矿点大部分位于构造岩浆成矿亚带中，受区内北东向、东西向、北西向及其它断裂纵横交叉形成的断裂网格及火山机构控制，大多分布在数条断裂带交汇位置，另有一些分布在断裂带与环形构造的交汇处附近。基于主要的矿点受区内断裂网格及火山机构控制，遥感图像的综合地质信息特征与找矿目标紧密相联，说明了基于遥感图像的综合信息可以作为找矿预测的标志。

遥感五要素 遥感 矿产地质特征 找矿预测 宁芜地区

Zhan Ya-ting, Su Yi-ming, Zhu Ye-fei, Zhang Jie, Cui Yan-mei. Application of integrated remote sensing information to metallogenic prediction in the Nanjing-Wuhu area[J]. Geology and Exploration, 2016, 52(6):1087-1094.

0 引言

遥感是一种经济快捷、实用有效的区域找矿手段。遥感技术应用于矿产勘查主要是运用各种图像处理技术提取与成矿有关的构造等信息(Bhosleetal., 2007)。金属矿床常富集在构造带附近或断裂交汇部位(刘德长等，2015)，后者以线性体或环状体等结构形式反映在遥感图像上(Langridgeetal., 2014)。

在地质调查中，跟传统的野外调查相比，遥感具有很大优势。许多地区的地质条件较为复杂，区域面积较大，仅通过传统的野外地质调查势必使野外工作的任务繁重艰辛，现场解译工作在实际工作中会耗费大量的人力和物力。遥感从几百米甚至几千米的空中获取大范围的地表空间信息，从宏观上反映出区域构造总体特征(甘甫平，2001)。首先断裂构造在影像上会以一定的空间形态和空间尺度形成独特的空间结构。其次，断裂带会因为岩性改变而导致的差异侵蚀和差异风化而在遥感影像上形成独特的色调、纹理等光谱特征。隐伏于地表深处的断裂构造，在其活动的过程中，必然也以各种物理的、化学的方式影响到地表，使地表在有隐伏断裂的部位出现与周围环境不协调，从而在影像上形成波谱异常(Gilespi，1992；Zhangetal.，2011)。近年来，国内外学者对利用遥感技术提取断裂构造进行了研究(郭卫英等，2006；赵震海等，2006；洪顺英等，2007；刘泽东等，2008；韩玲等，2008)。有关遥感断裂解译与成矿预测前人也开展了不少研究工作。黄照强等(2012)通过利用Landsat ETM+遥感影像数据对西藏冈底斯东段进行线性构造和环形构造解译，与已知矿点相吻合，圈定找矿远景区。徐俊龙等(2014)利用印度IRS-P6卫星数据解译的线性构造，运用了多种地质统计学方法，最终从构造角度为找矿工作提供了一定的参考依据。张文龙等(2015)采用SPOT-5遥感数据建立遥感找矿标志，归纳总结控矿母岩及其他岩性的影像特征，划分遥感找矿预测靶区并圈定矿体。

本文以宁芜北段火山岩盆地为研究区域，利用Landsat8中分辨率遥感数据及Pleiades1高分辨率遥感数据提取与预测矿种密切相关的线、环、色、带、块遥感五要素,通过遥感影像解译标志,并结合区域成矿地质背景,对研究区域进行了地质特征针对性解译，实践成果为研究区找矿提供了重要参考。

1 研究区和数据源

1.1 研究区概况

研究区域位于江苏省西南部，行政区划属于江苏省浦口区和江宁区。地理坐标为东经118°30′～118°52′30″,北纬31°37′～30°00′，为宁芜火山岩盆地的北段省内部分，大地构造位置位于扬子陆块区下扬子陆块的东南部，属沿江构造岩浆活动带的一系列火山岩盆地之一，有陆相火山岩型铁矿床、金铜矿床、黄铁矿床分布。其西南方向与安徽省交界，东边以方山小丹阳断裂为界，与溧水、句容盆地毗邻，西北以长江断裂带为界与江浦六合隆起相接，东北以南京湖熟断裂为界与宁镇山脉相连，南部延入安徽省境内。

1.2 遥感数据预处理

本次研究利用Landsat8数据及Pleiades1数据进行地质构造解译。Landsat8数据成像时间为2014年1月，其携带的OLI陆地成像仪包括9个波段，其中多光谱空间分辨率为30m、全色波段分辨率为15m。Pleiades1数据成像时间为2015年9月，包括蓝光、绿光、红光、近红外4个光谱通道，多光谱分辨率为2m，全色波段分辨率为0.5m。研究区影像纹理清晰、色调均匀、反差适中，影像接边色彩过度自然，云量覆盖小于5%。

遥感影像坐标系采用1954北京坐标系，高斯-克吕格投影。每景图像均采用多项式纠正法的原理进行纠正,双线性法重采样。为保证精度所有控制点在1∶50000地形图上选取，每景Landsat 8影像控制点个数大于10个，并保证每幅图像控制点中误差小于1个像元。

遥感影像的增强处理是为了突出研究目标的影像特征信息，以提高影像目视质量。本文采用的增强处理的方法包括彩色合成、反差增强、主成分分析、图像融合等，其中彩色合成通过利用多种波段组合进行RGB三通道非标准假彩色合成，可以削弱大气影响，有利于特殊的地质构造遥感调查，从而充分利用了多波段图像的信息优势，弥补单波段图像的不足。

2 矿产地质特征的遥感五要素解译

遥感解译的核心要素可以概括为“线、带、环、块、色”五大类遥感找矿要素信息，也称为“遥感五要素”(杨日红等，2005)。本文对多源的遥感影像的解译来提取研究区矿产地质特征信息，获取了宁芜地区的“线、带、环、块、色”要素信息。解译的遥感五要素地质图斑细致、信息量大、构造划分较细、层次丰富，具有丰富地质内涵，与找矿目标紧密联系起来，对研究区找矿线索更具有直接指示矿化的意义，是遥感技术与地质找矿有机结合的一项理论与技术创新。研究区提取的矿产地质特征遥感五要素具体阐述如下(图1)。

2.1 线要素解译

线要素指与成矿、控矿、导矿和容矿作用相关的断裂、脆-韧性剪切强变形带等。研究区内以北西向、北东向、东西向构造为主，其次为南北向构造。南北向构造数量不多，不占主导地位。北北东断裂纵贯图幅南北向(侯龙海，2008)。具有代表性的线性断裂阐述如下。

2.1.1 北西向构造

分布在西、中、东部，占据区内大部分地区。

(1)桥林断裂(F1)：遥感影像清上显示为清晰醒目的北西向狭窄线状构造，色调为浅灰色。断裂分布在西部的桥林一带，断裂规模不大，地层不连续。

(2)高桥门-城埃村断裂(F2)：从遥感影像上分析，在断裂的两侧表现为不同的地貌形态。该断裂北东侧的宁镇山脉西段呈北东走向的山体的突然中断；南西侧为较平坦的丘陵岗地，影像线性特征明显。属南京-溧阳断裂在本研究区域的一部分，分布在东北部。该断裂走向为310°～320°，倾向南西，倾角较陡，全长30km。断裂带全为中、新生界所掩盖，其北东侧为宁镇断褶带及句容盆地，西南侧为宁芜火山岩盆地。地质上表现为北东侧广泛发育震旦-三叠纪地层，构成北东向线性延伸的复式褶皱，上侏罗-上白垩统较零星分布；南西侧发育巨厚的侏罗-上白垩统，而下三叠统及老地层未见出露(李锦伟等，2012)。

2.1.2 北东向构造

(1)方山-小丹阳断裂(F3)：从遥感影像上分析，色调上西北侧为片状亮绿色森林植被，东南侧为浅绿色-浅蓝色，并分布有水系。在断裂的两侧呈现明显的地貌差异，在西北侧为低山丘陵，在东南侧为低平原地貌。断裂呈北东向斜贯图幅，断裂北起上坊、南经方山西、陶吴、横溪、过小丹阳后延入安微釜山，总体走向20°，长度大于40km。断裂向北被南京-溧阳断裂载断后，向北沿青龙山西侧经东阳横跨长江至大河口，是一条规模大、切割深的基底断裂，构成宁芜、溧水两火山岩盆地的分界(林刚等，2010)。整个断裂呈直线状延伸，具有平移断层的特征(如图2)。

图1 研究区遥感矿产地质特征解译图Fig. 1 Interpretation of geological features of the Nanjing-Wuhu area based on remote sensing image1-线要素；2-环要素；3-块要素；4-带要素；5-桥林断裂(F1);高桥门-城埃村断裂(F2);方山-小丹阳断裂(F3);屠家-风凰山西断裂(F4)1-line element；2-ring element；3-block element；4-belt element；5-Qiaolin fault(F1);Gaoqiaomen-Chenaicun fault(F2);Fangshan-Xiaodanyang fault(F3);Tujia-Fenghuangshan fault(F4)

(2)屠家-风凰山西断裂(F4)：从遥感影像图上可以看出断层顺着岩脉走向延伸，影像线性行迹清晰。断裂分布在南部屠家、杨家大山、风凰山西一线，断裂走向60°，长约16km。北西侧主要出露晚侏罗世龙王山组、大王山组；南东侧出露中三叠世周冲村组-晚侏罗世西横山组(叶水泉，2000；Wuetal., 2012)。地层不连续，岩石具有碎裂迹象。

2.1.3 东西向构造

图2 方山-小丹阳断裂Landsat8影像Fig.2 Landsat8 remote sensing image of the Fangshan-Xiaodanyang fault

区内东西向构造也较发育，遥感影像图上为东西向线状构造，在断裂的两侧表现为不同的地貌形态。主要分布在图幅中部江宁、吉山等地，盆地内部。江宁区西侧为平行的3条断裂线状构造，吉山附近见1条断裂。

2.1.4 南北向构造

区内南北向构造有3条，主要分布在吉山、猴子山等地。遥感影像图上为南北向线状构造。断裂规模不大，沿断裂有中基性、中酸性岩体侵入，该断裂切穿北东、北西向断裂，形成时间较晚。

2.2 环要素解译

环要素指火山机构、侵入体等信息。在区内，仅有1个环状岩层的显示，环状要素位于南京市江宁区方山辉绿玢岩，属方山火山机构。在遥感影像(图3)上断裂环形特征非常明显，边界清晰可见，环内色调鲜艳，为淡绿色，环外颜色偏暗，环内环外色调差异大，火山口呈负地形，环形体内分布有放射状的冲沟，水系特征明显。

方山是新近纪中新世，距今约10Ma前的盾火山。火山喷发以熔岩为主兼有部分火山碎屑岩，在地质学称为方山组，由上下玄武岩层组成。方山火山经剥蚀，火山颈已露出地表，分布在山体中央。方山地貌上为圆锥状山体，山顶、山腰、山麓线明显，当地又称为天印山。自火山喷发结束之后，虽经过约10Ma剥蚀风化，但火山内部的机构保存良好，熔岩流、集块岩锥层与充填火山通道的火山岩颈裸露清楚，从火山机构而言它具有完整性与系统性(周涛发等，2011)。

图3 南京方山环形构造Pleiades1遥感影像Fig.3 Pleiades1 remote sensing image of circular struc-tures in Fangshan of Nanjing

2.3 块要素解译

块要素指几组断裂交汇、切割、复合、归并等所造成的构造岩块之交汇部。在区内块要素有2块，在遥感影像上呈菱形格子状构造的锐角部分主要分布在北东部高桥门-城埃村、南部陶吴-横溪-朱门一线，呈北北东向展布，主要叠加在高桥门-城埃村(南京-溧阳)断裂和方山-小丹阳、屠家-风凰山西断裂的南西段。

2.4 带要素解译

带要素主要包括赋矿地层、赋矿岩层相关的遥感信息。本区内带要素不发育，共有2个，位于在北部江宁区城以西、南部横溪以南地区，为侏罗系出露区内，在遥感影像上区内重要的赋矿岩系沿山体呈深绿色，条带状紧密挤压山系，指示出区域矿源层范围内有可能矿化的部位。铜、铅、锌、金、硫铁矿、含矿带为三叠纪青龙组、周冲村组、黄马青组，侏罗纪朱村组、陡山组、西横山组、龙王山组、大王山组，白垩纪姑山组、白头山组、娘娘山组。主要由北东向、北北西向、近东西向几组断裂，中基性、中酸性侵入岩活动强烈地段有利用于成矿①。

3 遥感矿产地质特征与矿产的关系

宁芜北段火山岩盆地是一个以中生代陆相火山杂岩为中心，三叠系、侏罗系沉积岩作周边的火山盆地构造。区内褶皱构造简单，主要发育于火山岩系之下的基底地层中，轴向北东东②。根据遥感解译结果可以看出研究区内断裂构造十分发育，以北东向、北西向两组规模巨大，多贯穿全区，构成区内主要构造格架，大部分形成于燕山运动早期，同时伴有相当数量的北北东向、北东东向、北北西向、近东西向断裂，与区域主干断裂纵横交叉共同组成了区内断裂构造网络。

研究区地处宁芜北段火山岩盆地，有陆相火山岩型铁矿床、铜金矿床、黄铁矿床分布。地质资料显示各类矿床在空间分布上表现为多中心性，岩浆侵入活动中心也就是成矿作用中心(Egeetal., 2001；Joshietal., 2013)。结合遥感构造解译成果和矿点分布可以看出主要的铁铜硫金矿床及星罗棋布的矿点大部分皆位于构造岩浆成矿亚带中，受区内北东向、北北东向、北西向及其它断裂纵横交叉形成的断裂网格及火山机构控制。研究区遥感矿产地质特征与近矿找矿标志图(图4)显示了各个矿种与构造的关系，典型的矿种阐述如下。

图4 研究区遥感矿产地质特征与近矿找矿标志解译图Fig. 4 Interpretation of deposit geological features and prospecting criteria in the study area based on remote sensing images1-线要素；2-环要素；3-块要素；4-带要素；5-桥林断裂(F1)；高桥门-城埃村断裂(F2)；方山-小丹阳断裂(F3)；屠家-风凰山西断裂(F4); 6-陆相火山岩型铁矿床(中型)；7-陆相火山岩型铁矿床(小型);8-陆相火山岩型铁矿床(矿点)；9-陆相火山岩型铜矿床(小型)；10-陆相火山岩型铜矿床(矿点)；11-陆相火山岩型铜铁矿床(小型)；12-陆相火山岩型铜铁矿床(矿点)；13-陆相火山岩型铜金矿床(小型)；14-陆相火山岩型铜金矿床(矿点)；15-接触交代型金矿床(矿点)；16-构造破碎蚀变岩型金矿床(小型)；17-陆相火山岩型金矿床(中型)；18-陆相火山岩型金矿床(矿点)；19-陆相火山岩型铁磷床(中型)；20-接触交代型铜金矿床(小型)1-line element；2-ring elements；3-block element；4-belt element；5-Qiaolin fault(F1)；Gaoqiaomen-Chenaicun fault(F2)；Fangshan-Xiaodanyang fault(F3)；Tujia-Fenghuangshan fault(F4);6-continental volcanic type Fe deposit(middle)；7-continental volcanic type Fe deposit(small);8-continental volcanic type Fe deposit(ore occurrence)；9-continental volcanic type Cu deposit(small)；10-continental volcanic type Cu deposit(ore occurrence)；11-continental volcanic type Cu-Fe deposit(small)；12-continental volcanic type Cu-Fe deposit(ore occurrence)；13-continental volcanic type Cu-Au deposit(small)；14-continental volcanic type Cu-Au deposit(ore occurrence)；15-contact metasomatic type Au deposit(ore occurrence)；16-tectonoclastic altered rock type Au deposit(small)；17-continental volcanic type Au deposit(middle)；18-continental volcanic type Au deposit(ore occurrence)；19-continental volcanic type Au-P deposit(middle)；20-contact metasomatic type Cu-Au deposit(small)

铁矿：宁芜火山岩盆地，为宁芜式陆相火山岩型铁矿分布区，分布有有梅山、吉山、风凰山、旗龙山、其林山铁矿床。通过遥感构造解译结果可以看出矿床分布受火山岩盆地北北东和北西向两组基底断裂(构造岩浆喷发带)的控制，在北西向构造与北东向构造复合地段铁矿最富集，如梅山铁矿就位于北东向与北西向断裂喷发带复合地带。

铜金矿：江苏省内生铜矿床大多有金共伴生，陆相火山岩型铜金矿床分布受火山活动中心的控制。矿体大多呈脉状分布于火山机构及旁侧断裂构造中，如铜井铜金矿。

黄铁矿：宁芜地区硫铁矿主要受云台山-乔木山北东向断裂带及其次级断裂、岩层层间破碎带的控制，硫铁矿床类型为次火山热液型，代表性矿床为云台山硫铁矿床。通过遥感解译结果可以看出云台山硫铁矿床产于北东向走向逆断层及北北东向正断层交汇处附近，受构造及层位控制较为明显。

4 结论

(1)以地质资料为基础，结合遥感数据，采用了目视解译和数字图像增强处理相结合的方法,利用宁芜北段火山岩盆地“遥感五要素”的矿产地质特征综合信息获取了控制该区成矿或者容矿的构造格局体系。

(2)通过分析遥感矿产地质特征与矿产的关系，发现宁芜火山岩盆地中近东西、北东、北西西向断裂及喷发带、岩浆侵入活动中心、是相对的内生矿成矿带，而二者复合地段及次级构造交汇处往往是成矿富集有利地段。

(3)构造与矿点之间有直接关联，矿点大多分布在断裂附近，大多分布在数条断裂带交汇位置，另有一些分布在断裂带与环形构造的交汇处附近。

(4)深入分析宁芜地区的遥感矿产地质特征及其与成矿的关系，有效地剖析矿产资源潜力及空间分布，证实了基于遥感图像的综合信息特征与找矿目标紧密相联，可以作为找矿预测的标志。

[注释]

① 江苏省地质调查研究院.2001.江苏省宁芜地区铅、锌、锡、金矿评价报告(1∶1万)[R].

② 江苏省地质矿产局第一地质大队.1987.宁芜北段、宁镇西段铁矿找矿方向研究[R].

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[附中文参考文献]

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Application of Integrated Remote Sensing Information to Metallogenic Prediction in the Nanjing-Wuhu Area

ZHAN Ya-ting1, SU Yi-ming1, ZHU Ye-fei1, ZHANG Jie2, CUI Yan-mei1

(1.GeologicalSurveyofJiangsuProvince,Nanjing,Jiangsu210018; 2.NanjingCenter,ChinaGeologicalSurvey,Nanjing,Jiangsu210016)

This work aimed to investigate the potential and spatial distribution of mineral resources in the northern Nanjing-Wuhu volcanic basin using remote sensing data. The data employed included Landsat 8 medium-resolution data and Pleiades1 high-resolution data. Using the visual interpretation method and several remote sensing image enhancement technologies, we interpreted the remote sensing images to extract lines, rings, colors, belts and block elements based on regional geological setting. In addition, this work analyzed the relationship between the mine geological characteristics of the five remote sensing interpretation elements and the distribution of mineral-producing areas. The results show that the iron, copper, sulfur, gold deposits and scattered mines in the study area are mostly located in tectonomagmatic belts, which are controlled by the network of northeast-trending, east-west-trending faults, and northwest-trending faults as well as volcano structures. Most deposits lie at fault intersections, while others are at conjunctions of faults and circular structures. The geological information derived from remote sensing data is closely related to prospecting targets, and thus can be used as clues in prospecting prediction.

five remote sensing interpretation elements, remote sensing, mine geological characteristics, prospecting prediction, Nanjing-Wuhu area

2015-04-16；[修改日期]2016-03-11；[责任编辑]郝情情。

中国地质调查局“江苏省(含上海市)矿产资源潜力评价”项目(1212011121007)资助。

詹雅婷(1985年-)，女，工程师，从事遥感地质找矿工作。E-mail：zytayx@sina.com。

P627

A

0495-5331(2016)06-1087-08