青海查肖玛地区遥感蚀变信息提取及成矿预测

李云平，郭海明

(青海省第五地质勘查院，青海 西宁 810099)

0 前 言

1 研究区概况

查肖玛地区在大地构造位置上位于可可西里—金沙江晚古生代—早中生代缝合带和龙木错—双湖—澜沧江晚古生代—早中生代缝合带之间的羌塘地体内[6]，是古特提斯洋闭合、弧—陆碰撞相关的弧后前陆盆地。地层区划隶属华南地层大区，羌北—昌都—思茅地层区，唐古拉—昌都地层分区，赤布张错—雁石坪地层小区[6]。区内出露地层主要为中侏罗世雁石坪群，岩石类型组合为一套碎屑岩—碳酸盐沉积组合，由老到新为雀莫错组紫色、灰紫色及灰色复成分砾岩、含砾砂岩、石英砂岩、杂色砂岩、粉砂岩夹少量灰岩、铁质砂岩，布曲组青灰色薄层状钙质粉砂岩与紫红色泥质粉砂岩互层，夹青灰色石英砂岩，夏里组紫红色中薄层状岩屑石英砂岩。构造以断裂为主，其对盆地沉积建造、构造特征具有明显的控制作用。依据断层空间展布特征，可分为北西向、北东向、近东西向3组，以北西向为主，近东西向、北东向次之。从断裂之间的相互切割关系上看，北西向断裂形成时间最早，近东西向次之，北东向断裂最晚。断层性质以逆断层为主，次为平移断层，构造层次以浅—表层次脆性变形为主。岩浆活动以新近纪侵入活动为主，发育有古新世黄灰色中粗粒二长花岗岩、灰色花岗斑岩，均为印度板块与欧亚板块早期碰撞隆升事件的产物。铅、锌、铜、银等热液矿床与区域构造岩浆活动关系密切。

2 遥感影像数据处理

2.1 遥感数据源配置

根据查肖玛地区地形地貌特点，本着高效快速的原则和选取云、雪干扰小、传感器数据较新为原则，本文选用美国landsat-7ETM+多光谱遥感数据，涉及ETM+数据1景，轨道号为137-37，时相为2001年02月14日。ETM+数据在1、2、3、4、5、7波段的地面分辨率均为30 m，6-1、6-2波段为60 m，全色波段8波段为15 m(见表1)。影像数据总体清晰、少云、少雪，无植被覆盖，质量较好。

表1 ETM+数据基本特征

2.2 遥感数据预处理及制作

首先构建地理信息精确匹配、选区剪裁、遥感信息分析综合平台。遥感数据格式转换、图像生成、地理匹配、增强处理、信息提取均在ENVI软件集成环境下进行。人机对话解译及专题信息提取则依托ENVI、MPGIS、PHOTOSHOP平台综合进行，主要包括多光谱影像融合、几何纠正、图像增强、图像注记和制作等。

3 构造信息解译

对查肖玛研究区进行遥感构造解译时，选用了ETM7、ETM4及ETM1三波段进行假彩色合成，然后用分辨率为15 m的ETM8波段与ETM7、ETM4及ETM1波段进行影像融合处理，生成了15 m空间分辨率的假彩色遥感影像图，从而使构造解译精确度得到显著提高。

3.1 线性构造解译

遥感影像上看研究区线性影像分布较密集，反映该区内断裂构造发育(见图1)。断裂构造清晰，具醒目的或依稀可辨的线性延伸特征。由于断裂构造的规模、性质不同，表现出来的线性结构形态也不尽相同[7-8]。北东向深大断裂规模大、延伸长，具有一定宽度，在图像上显示为不同纹形色调乃至不同地貌单元的界面、沟谷或陡崖地貌以及色带、纹理形成的条带，沿断线可见山体错断、水系折转等后期活动特征[9]；北西向、近东西向线性构造多反映微观地貌景观[6]，规模较大，数量较多，多为层间断裂，表现为直线状沟谷，其解译标志表现为水系中断、地层位移，早起断裂被错切，直线状陡崖或密集细纹理。

3.2 环形构造解译

环形构造也是工作区内的重要影像特征之一，本次工作共解译出环形构造3个(见图1)，主要为两组以上线性构造围限而成的环形、地表出露的小侵入体、火山机构、隐伏岩体形成的穹状隆起或其他热源活动的地表面状反映等。研究区环形构造影像较为丰富，多为圆形、半圆形、椭圆形、卵圆形，规模大小不一。在影像上主要表现为环状水系、环状山脉、环状色彩异常带等。

图1 查肖玛地区EYM+线环构造解译

4 遥感蚀变信息提取

研究区内不同矿物均有特定的光谱特征，其光谱特征的特异性可作为区分各类地质体的主要依据[10]。查肖玛地区以铜、铅、锌矿为主，铁染蚀变包括褐铁矿化等金属氧化物，围岩蚀变有高岭土化、黄铁矿化、碳酸盐化、硅化、绿泥石化等。根据研究区矿物类型不同，可将区内矿化蚀变划分为与铁离子有关的矿化蚀变及与羟基有关的矿化蚀变两大类。

本次工作实验流程包括预处理和信息提取两大部分(见图2)。遥感蚀变信息提取采用“数据处理—去干扰—主成分分析—阈值处理技术”(DPT)，提取与含Fe3+矿物相关的铁染遥感异常和与含羟基热液蚀变矿物相关的蚀变信息OH-遥感异常。数据处理包括数据检查评价、去干扰等过程。遥感异常提取工作的初始阶段对ETM+数据进行严格的筛选。在进行异常提取时，通过波谱特征观察，选用不同的数学方法，采用掩膜技术，将干扰因素归入干扰窗，以获得基础图像进行掩模主分量分析，尽可能地减少干扰物对异常提取工作的影响。

辛娜突然抬起上身，黑暗中可以感觉到她骤降的热情。别给脸不要脸。她快速从王树林的身上窜了下来，犹如逃离一处冰冷的寒窖。光着脚，走出书房。

图2 遥感异常提取流程

4.1 铁染蚀变异常信息提取

提取与含Fe3+矿物相关的铁染遥感异常主分量。金属氧化形成含有铁离子的矿化蚀变光谱特征表现为ETM1、ETM4波段为吸收谷，ETM3波段为高反射。通过软件envi对ETM+数据进行处理，铁染蚀变信息提取时，采用ETM1345这4个波段进行主成分分析，见表2铁染特征向量矩阵。根据铁染主分量分析准则，异常主分量4中铁染主分量特征向量满足了ETM3的值为正值，ETM1和ETM4的值为负值，ETM3与ETM1、ETM4符号相反，而与ETM5的值都为正值符号相同的条件。从而得到PC4为铁染蚀变信息的主分量。

表2 ETM 1、3、4、5波段特征向量矩阵

根据上述铁染主成分分析主分量基本信息情况，进行铁染异常阈值σ的计算(见表3)，采取化探异常分级的办法，以σ做为尺度，用数倍σ值做为阈值，限定异常水平，进行异常分割，对异常区域的辐射值域进行异常等级划分。限定2.5σ、2σ、1.5σ分别为一级异常分布区域、二级异常分布区域、三级异常分布区域。在envi中通过密度分割、中值滤波等方法，确定本区铁染蚀变异常信息分布图。

表3 ETM 1、3、4、5波段主成分分析各主分量基本信息

4.2 羟基蚀变异常信息提取

提取含羟基类矿物蚀变遥感信息。粘土类矿物矿化蚀变光谱特征表现为ETM7波段为特征吸收带，ETM5波段为高反射。通过软件envi对ETM+数据进行处理，羟基蚀变信息提取时，采用ETM1457这4个波段进行主成分分析，见表4羟基特征向量矩阵。根据羟基主分量分析准则异常主分量4中羟基主分量特征向量满足了ETM5的值为负值，ETM4和ETM7的值为正值，ETM5与ETM4、ETM7符号相反，而与ETM1的值都为负值符号相同的条件。故可将PC4作为羟基蚀变信息提取的主分量。

表4 ETM 1、4、5、7波段主成分变换的特征向量矩阵

通过羟基主成分分析主分量情况信息，进行羟基异常阈值σ的计算(见表5)，采取化探异常分级的办法，以σ做为尺度，用数倍σ值做为阈值，限定异常水平，进行异常分割，对异常区域的辐射值域进行异常等级划分。限定3σ、2.5σ、2σ分别为一级异常分布区域、二级异常分布区域、三级异常分布区域。在envi中通过密度分割、中值滤波等方法，确定本区羟基蚀变异常信息分布图。

表5 ETM 1、4、5、7波段主成分分析基本

5 蚀变信息提取在成矿预测中的应用

通过遥感异常蚀变信息提取图(见图3)可以看出：区内遥感异常主要沿构造线方向展布，且其分布具有地区性，在植被覆盖和碎石流覆盖较严重的基岩分布区，异常分布断续零散，多表现为小斑状或星点状，强度、规模均较低；而在中高山地，多呈带状、面状展布，羟基、铁染均有分布，强度较高，许多强异常与构造线延伸相吻合。局部二者套合好，强度高、规模大，强度中心与构造线延伸方向一致。地、物、化、遥的各种成矿信息相互之间并非彼此孤立，往往具有一定内在联系。因此，通过多元信息综合评价提取的遥感异常，使遥感异常更逼近矿致异常。以遥感蚀变和线环构造异常信息为主，结合地物化成果，将研究区内相关信息进行重叠、相交、筛选，在研究区共圈出了7个遥感找矿远景区，分别为2个一级找矿远景区，2个二级找矿远景区，3个三级找矿远景区。

图3 查肖玛地区遥感异常预测

5.1 Y04一级找矿远景区

区内环形构造发育，出露地层为雀莫错组，岩性为岩屑石英砂岩、石英砂岩夹粉砂岩。区内遥感异常显示较好，OH-、Fe3+均有分布，异常呈斑块状分布，强度较高，一、二、三级均有出现，有明显的强度中心，无论强度还是强弱异常之间的套合程度均较高。在异常区南部沟谷见有零星褐铁矿化花岗斑岩转石分布，推测异常由上游褐铁矿化花岗斑岩引起，此外该区物化探异常分布较好。说明该区有较好找矿前景，可作为重点找矿靶区。

5.2 Y05一级找矿远景区

区内可见西北向断裂构造发育，出露地层为雀莫错组，岩性为岩屑石英砂岩、石英砂岩夹粉砂岩。遥感区异常显示较好，OH-、Fe3+均有分布，其中Fe3+较强，呈块状分布，强度较高，一、二、三级均有出现，有明显的强度中心，套合程度较高。此外，该区环形构造发育，物化探异常较好。经剖面检查，发现钨锡矿化体。成矿地质背景良好，具有较好的找矿意义，可作为重点找矿靶区。

5.3 Y01二级找矿远景区

区内断裂构造发育，以西北向为主，地层大面积出露，主要为布曲组及雀莫错组，其岩性为微晶灰岩、生屑灰岩、粉砂岩、岩屑石英砂岩、长石石英砂岩等。区内Fe3+遥感异常显示较好，异常呈斑块状、零星状分布，强度较高，一、二、三级均有出现。其分布严格受断裂构造控制，主要分布于布曲组地层之中。布曲组是区内主要含矿地层之一。南部可见二长花岗岩岩体分布，成矿条件较好。下步工作中建议重点查证。

5.4 Y02二级找矿远景区

区内北西向断裂构造发育，出露地层为雀莫错组，岩性为岩屑石英砂岩、石英砂岩夹粉砂岩。该区Fe3+遥感异常发育较好，呈块状、条带状状、星点状密集分布，三级异常均有出现，强弱异常套合较好。异常位于雀莫错组地层和花岗斑岩接触部位附近，地表可见零星褐铁矿化，推测由褐铁矿化引起。成矿背景较好，具有一定找矿指导意义。

5.5 Y03三级找矿远景区

区内可见北东向及北西向断裂构造，出露地层为布曲组上段，岩性为砾岩夹岩屑砂岩、少量灰岩与石膏。OH-、Fe3+均有分布，其中羟基分布较铁染更好。异常附近为紫红色岩屑石英砂岩和微晶灰岩断层接触带。异常沿断裂构造展布，并与化探异常套合较好。接触带附近见弱褐铁矿化，推测异常可能由此引起。成矿地质背景好，对今后地质找矿具有重要的指导意义。

5.6 Y06三级找矿远景区

区内北西向及北东向断裂构造发育，出露地层为布曲组中段，岩性以生物屑灰岩、微晶灰岩为主。遥感区异常显示较好，OH-、Fe3+均有分布，异常呈斑块状分布，强度较高，一、二、三级均有出现，有明显的强度中心，套合程度也较高。该异常由中部见少量二长花岗岩岩体分布，成矿地质条件较好，具有一定找矿意义。

5.7 Y07三级找矿远景区

区内可见西北向断裂构造发育，出露地层在布曲组中段与布曲组下段，岩性为微晶灰岩、生屑灰岩及含生屑微晶灰岩。遥感区异常显示较好，OH-、Fe3+均有分布，异常呈斑块状条带状分布，一、二、三级强度均较高，有明显的强度中心，套合程度较好。通过查证，区内附近岩屑石英砂岩具弱的褐铁矿化，成矿地质条件较好，对下一步找矿工作具指导作用。

6 结 论

1)从构造解译结果来看，区内断裂构造大规模发育，在遥感影像上表现明显，其伴生的围岩蚀变、矿化蚀变类型丰富。圈出的找矿远景区均分布在断裂带附近及交汇部位，其分布明显受断裂构造控制，说明断裂构造对区内矿产分布起主要控制作用。

2)通过遥感矿化蚀变信息提取结果发现，区内遥感矿化蚀变异常信息显示较好，且与物化探异常信息相一致，说明遥感矿化蚀变信息异常能直观地指示出含矿位置，对该区的矿产勘查工作有极大的指导意义。

3)通过构造解译和遥感矿化蚀变信息提取，结合地物化特征，在研究区圈出7处找矿远景区，其中一级找矿远景区2处，二级找矿远景区2处，3级找矿远景区3处，远景区受构造控制明显，分布地层为侏罗纪雀莫错组及布曲组，与区域上主要含矿地层一致，显示了较好的找矿前景，下步找矿工作中建议对Y04和Y05两处一级找矿远景区进行重点查证。