新疆甜水海地区遥感地质解译及蚀变异常信息提取

李志龙 向 媚 张 洒

(河南省地质矿产勘查开发局第三地质矿产调查院)

新疆甜水海地区海拔较高，干旱少雨，植被不发育，基岩出露较好，地质标志较清析，利用遥感技术开展地质填图并进行蚀变信息提取具有得天独厚的优势。该地区是重要的铜、金等矿床富集区，分布有世界级的科翁蜡德、阿克斗卡斑岩铜矿[1]。本研究结合ETM+数据，通过遥感数据解译，对蚀变异常信息进行提取，并进行找矿远景分析。

1 区域地质概况

新疆甜水海地区位于青藏高原北西缘喀喇昆仑造山带东部，区域总体构造线呈NW—SE向展布，主要断裂有肖尔克谷地断裂⑥、岔路口断裂⑦(图1)。区内地层分布广泛，发育较齐全，沉积类型多样，特别是晚古生代至中生代地层发育较好，古生物丰富，各时代地层沿走向延伸较稳定，岩性组合变化较大。 该区位于特提斯成矿域之巴颜喀拉—北羌塘—甘孜Fe-Au-Cu-Pb-Zn(稀有金属)成矿区(带)，横跨玉龙塔格—巴颜喀拉金、铜、锑汞、稀有金属成矿亚带和塔什库尔干—北羌塘铁、铜、金、多金属成矿亚带。外围矿产资源丰富，北与康西瓦—大红柳滩铅、锌多金属、稀有金属成矿带相接；南侧有神仙湾Pb、Zn、Cd、Hg异常带，伴生Cu、Sn、W、As、Sb、Cr、Ni等元素异常；西与向阳山铁矿成矿带相邻。区内自然环境恶劣和交通条件十分困难，研究区一带矿产勘查工作程度很低，矿产资源总体面貌不清。

图1 新疆甜水海地区大地构造位置[2]

2 遥感地质解译

本研究以甜水海地区的2景ETM+图像为数据源，轨道号为147/35、148/35，获取时间为2011年8月25日。遥感数据预处理步骤为几何校正、数据辐射校正、不同分辨率数据融合、图像裁剪等[3-7]。

2.1 地 层

地层信息的解译在遥感图像中表现为遥感五要素，即线、带、环、色、块[8-12]。首先对易于识别的地层单元进行解译，建立岩石局部地层单元的解译标志，再将已建立的地层解译标志类推至全区其他地层[12]，全区地层的解译结果见图2。

2.2 构 造

区内构造以线性构造为主[13]，构造解译标志为：①地质特征，线性构造一般会呈现沿地层走向或倾向的突变特征，会出现断层三角面、陡崖地貌等地质现象；②地貌特征，不同地貌单元会因线性构造使其边界呈线状展布，直线状负地形、深切河谷以及冲沟等是常见的表现形式；③线性构造影像强弱特征，隐伏断裂或埋藏深且断裂活动弱的线性断裂构造在遥感影像一般表现出较弱的特征，另外，对因植被或阴影等因素干扰造成的线性构造也不易识别，尤其是第四纪后期人类活动对地表的改造，严重影响到部分构造信息的判别，因此应综合区内的多类背景信息进行综合分析。根据上述标志，解译出了9条(F1～F9)断裂构造(图2)，均呈NW向展布，展现了区内的基本构造格架。

2.3 岩浆岩

区内岩浆活动不强，岩浆岩分布范围小，总面积约13 km2，约占研究区总面积的0.6%。侵入岩与火山岩均有出露，侵入岩以中酸性—基性为主，火山岩以中—基性为主，在SPOT6影像上晚石炭世基性侵入岩呈青灰色、深灰色，色调不均匀，饱和度和亮度一般；围岩呈黄褐色、层状影纹的影像，两者界线清晰。在SPOT6影像上二长花岗岩主要分布于调查区东北部苦水海东西两侧，岀露面积约7.4 km2，共有2个侵入体，呈NWW向展布，呈浅灰色、灰色，色调不均匀，饱和度和亮度一般；围岩为深灰色影像单元，两者界线清晰。

3 遥感蚀变异常信息提取与分级

3.1 蚀变异常信息提取

3.1.1 羟基蚀变信息

整景ETM影像的蚀变信息提取方法以Crosta主分量分析[10-11,13]为主，辅以比值方法。采用TM1、TM4、TM5、TM7 4个波段进行主成分变换(PCA)，目的是提取与含羟基OH-的热液蚀变矿物相关的蚀变遥感信息。用TM1、TM4、TM5、TM7波段进行掩模主分量分析，以±4σ作为主分量输出的动态范围，获得蚀变遥感异常主分量[14]。异常主分量的本征向量特点为TM7和TM4的贡献系数与TM5的贡献系数符号相反，绝大多数情况下，PC4分量符合该条件(表1)。

3.1.2 铁染蚀变信息

采用TM1、TM3、TM4、TM5 4个波段进行主成分变换(PCA)，目的是提取与含Fe3+的矿物相关的铁染遥感异常主分量。用TM1、TM3、TM4、TM5波段进行掩模主分量分析，以±4σ作为主分量输出的动态范围。异常主分量的本征向量特点为TM1和TM4的贡献系数与TM3的贡献系数符号相反，通常只有PC4分量符合该条件(表2)[15]。

图2 甜水海地区遥感地质解译结果

表1 TM1、4、5、7主成分分析特征矩阵

分量TM1TM4TM5TM7PC10.425 4080.421 5420.582 4210.564 881PC20.154 5170.835 545-0.247 765-0.446 551PC3-0.887 9650.342 5620.295 4110.123 545PC4-0.081 7650.150 423-0.716 4590.622 157

表2 TM 1、3、4、5主成分分析特征矩阵

3.2 蚀变信息滤波与分级

4 找矿远景

(1)苦水海—肖尔克谷地成矿远景区。位于研究区东北部，面积约400 km2，总体呈NW—SE向展布，羟基异常和铁染异常信息均集中且规模较大。区内出露地层为长城系甜水海岩群、青白口系肖尔克谷地岩组和三叠系巴颜喀拉山岩群下组一段。区内整体线性构造呈NWW向和NEE向，横穿成矿带，断裂带内热液石英脉发育。该区内已发现的矿(化)点有4处，均为构造热液型，分别为苦水湖东7 km金矿化点和苦水海东9#铜矿化点。矿化主要受喜山期NWW向断裂和NEE向断裂控制，断裂内发育热液石英脉、孔雀石化、褐铁矿化和绿泥石化等。根据该区矿产形成的构造环境、地层中元素富集和分异情况，认为该成矿远景区内构造热液活动较强，具有强烈的后期叠加富集特征，具有地球化学成矿的基础，是寻找Au、Ag、Cu、Pb、Zn等金属矿的有利地段。本研究对区内化探、遥感异常中心进行了地质化探综合剖面测量，剖面部署于苦水海西5454高地，长度2.7 km。通过地化综合剖面对异常进行了查证，初步认为甜水海岩群为Cu、Au、Mo高背景区，肖尔克谷地岩组地层为Pb、As高背景区，由于后期热液使其产生了局部运移富集，成矿地质地球化学条件较差，故找矿潜力不大。

(2)红山湖—肖尔克谷地成矿远景区。位于研究区中部红山湖东北—肖尔克谷地西，面积约210 km2，整体呈EW向分布。区内羟基异常和铁染异常信息集中分布，出露地层主要为志留系温泉沟组砂岩段，侵入岩主要有辉绿岩脉、闪长玢岩脉。矿化主要受NEE向和NW向断裂控制，断裂带内发育孔雀石化、黄铜矿化、褐铁矿化、硅化。该成矿远景区内已发现有铜矿(化)点、铜金多金属矿(化)点、铜银多金属矿(化)点共12处，均为构造—热液型，矿化主要发育于NEE向和NW向断裂带内，局部围岩片理面内也可含矿。该区赋矿地层为温泉沟组砂岩段，地层中多元素相对含量较高、分异能力较强，其中Sb、Mo、Ag、Pb、Sr、As等为强分异元素，Cu、Au富集能力较强且具有一定的分异能力。该成矿远景区局部位于1∶50万Li、V、Sb化探异常内，元素显示出存在强烈的后期叠加富集特征，矿化点较密集，是寻找Au、Ag、Cu等金属矿的有利地段。本研究对该远景区进行了踏勘工作，在红山湖东南5146高地异常中心发现了1处铜矿化点，并在该处部署了地化综合剖面，长度为2.65 km。该异常中心地层主要为志留系下统温泉沟组板岩段和石炭系上统恰提尔组，岩性主要为绢云石英千枚岩、细粒长石石英砂岩和粉砂质板岩。通过对该剖面进行异常查证，初步认为温泉沟组板岩段为Cu、Mo高背景区，恰提尔组为Pb、Ag、Au、As高背景区，整体显示Pb富集分异相对较好，其余元素富集分异交差，该区Au、Ag、Cu、Pb等金属矿产找矿潜力较好。

(3)长红山—通天桥成矿远景区。位于研究区西南长红山—通天桥一带，面积约160 km2，呈NWW向展布，区内羟基异常信息非常丰富，且异常等级高。区内出露地层有泥盆系落石沟组、二叠系神仙湾组、侏罗系龙山组、白垩系铁隆滩组。侵入岩主要有辉长岩、闪长岩、二长岩脉、辉绿岩墙及云煌岩脉。线性构造主要为NWW向断裂。区内有局部的Pb、Zn、Hg化探异常。该成矿远景区内已发现了铜矿点1处，铜矿化点2处，铜银多金属矿点1处和银矿化点1处，矿化主要受NWW向断裂内的次级断裂控制，在次级断裂内发育孔雀石、硅化、强褐铁矿化等，成矿物源与龙山组关系最密切，矿化点均发育于龙山组灰岩区。本研究对该远景区的异常中心进行了路线调查，在巴颜喀拉山群下组发现有孔雀石化信息，发育于近EW向断层内，矿化较弱，仅有少量孔雀石化现象；在地质剖面测制中发现了金矿化点，地层为巴颜喀拉山群下组，发育NE向断裂，断裂规模较小，长约5 m，宽约30 cm，产状300°∠32°，发育石英脉和褐铁矿化，矿化发育于断裂内，w(Au)为0.16×10-6。针对化探和遥感异常、矿产信息，在苦水海东5309高地部署了1∶1万地化综合剖面，长度为3.23 km，地层主要为巴颜喀拉山群下组，NEE和NE向断裂发育。通过对该剖面进行异常查证，初步认为巴颜喀拉山群下组地层元素由于后期热液使其产生了局部运移集，表现为较好的Au、Cu、Bi、Mo、W、Sb、As峰值组合，但峰值主要集中于NEE向断裂内，通过路线检查，矿化较弱，认为该远景区远期找矿潜力不大。

5 结 语

结合ETM+数据，对新疆甜水海地区进行了遥感地层、构造解译，对蚀变异常信息进行了提取，并对找矿远景区进行了圈定，对于该区后续找矿工作有一定的借鉴价值。