甘肃敖包山地区矿床的成矿特征及勘查方法研究

2021-06-28方成豪

中国金属通报 2021年7期

方成豪

（甘肃省地矿局第四地质矿产勘查院，甘肃酒泉 735000）

根据相关机构的预测，未来十年是我国利用能源改革我国的供给侧结构的关键阶段，有助于推动我国社会经济的健康、持续发展。石墨作为石墨烯的重要原料，具有多种优质特性。石墨在常温下具有稳定的化学性质，被广泛应用在新能源、冶金等多个领域。目前，我国的石墨资源储量并不十分富足，因此，需要不断寻找并开采新的石墨矿。自从敖包山晶质石墨矿被发现之后，该晶质石墨矿矿带被认为具有良好的找矿前景。为此，针对敖包山地区的矿床特征及勘察方法开展研究，以期能为该矿区的开发提供一定的参考。

1 甘肃敖包山地区矿床的成矿特征

敖包山矿区地处甘肃北部，属于祁连造山带和敦煌地块的交接部位，区内断裂、褶皱较为发育，总体构造线方向为近EW—NWW向展布，侵入岩呈带状沿断裂侵位，其地层以阿尔金断裂为界线，北部属于塔里木地层区塔南地层分区，南部属于祁连—北秦岭地层分区北祁连地层小区，其中太古宇—古元古界敦煌岩群属于塔南地层分区，普查区周围的地层主要为长城系、石炭系、新近系和白垩系[1]。敖包山矿区的某处实地情况如图1所示。

图1 甘肃敖包山矿区实地情况

敖包山矿区的矿体共有21条，矿体长约100～130米，该矿区的规模已达到大型规模。该矿体呈似层状、条带状，围岩为二云母石英片岩，固定碳的平均含量为6.37%，矿体的深部由南倾转为北倾。该矿体的矿石矿物的主要成分为石墨，其结构为片状构造和块状构造，矿石的主要化学成分为固定碳，二氧化硅、氧化钙、氧化镁等的含量较高。围岩蚀变较强烈，但分带不明显。

2 甘肃敖包山地区矿床勘查方法设计

2.1 获取遥感数据

利用无人机获取甘肃敖包山地区矿床的地质图像。无人机载有数码相机，根据勘察要求对敖包山地区规划航行路线，将规划好的航行路线载入无人机的遥感控制部分[2]。在敖包山地区先对无人机进行试验飞行，在测试通过后，按照规划好的航线对该地区全程拍摄，获取到甘肃敖包山地区矿床的遥感影像数据。其中，无人机的遥感平台分为两个部分，分别为地面和空中。空中部分主要将提前规划好的航线信息上传至无人机的控制器中，在无人机的航行过程中，监视其航行状态。地面部分主要对无人机的航线进行设计和规划，实时接收无人机在工作过程中的相关数据。无人机将获取到的数据传输至地面部分，地面的工作人员通过对数据的分析，查看无人机的航行路线，并根据实际情况，对无人机的航行路线作修改。

2.2 遥感影像预处理

在得到遥感影像后，其影像不能直接用来作地质解译和蚀变信息提取，需要对影像作预处理。遥感预处理的主要过程为几何校正、图像镶嵌、分辨率融合和遥感影像增强等步骤。具体过程如下：在敖包山矿区遥感影像成像的过程中，受到无人机的运动状态、地形等因素的影响，导致遥感影像存在一定的几何畸变，需要对其作校正。在遥感图像和敖包山矿区地形图中选择易于识别、分布均匀的多个特征点作为控制点，利用地面控制点的测量参数，将原始的矿区地形图像映射到校正空间，对其作精确修正，生成图像。根据相邻遥感图像的色彩，将其作合适的匹配，将遥感图像进行镶嵌，通过镶嵌，将其拼接为一幅遥感影像图。在镶嵌后，遥感图像的目视效果并不理想，要使其达到解译精度，对其作分辨率融合。之后，将经过分辨率融合的遥感图像，通过线性拉伸手段，使遥感影像的色彩反差增强，使其具有更好的影像细节表现力，线性拉伸如公式（1）所示：

2.3 遥感野外地质调查验证

利用遥感野外地质调查（野外验证）对遥感蚀变异常信息开展查证工作，获取实际的敖包山矿区的地质观测资料，了解敖包山矿区的成矿条件、成矿特征等，并进一步确定遥感解译标志。在野外地质调查过程中，首先，将异常中心坐标和勘察路线导入GPS，利用GPS导航，然后，根据敖包山地区的实际地质情况有选择性的取样。在岩性展布的垂直方向和岩体接触带的方向，布置多个地质剖面观测路线，设置多个观测点。

2.4 遥感地质解译

在实地调查验证通过后，基于敖包山遥感图像的波段、色彩等图像信息，针对甘肃敖包山地区矿床的地质特点，根据勘查区的区域地质图和成果，结合敖包山矿区的遥感影像的特点与野外实地调查结果，确立若干个地层解译单元和若干个岩体解译单元。通过遥感解译，查明勘查区的矿床点的分布特征及其岩体、地层等特征，构建勘查区的地形构造格局，并将其作为研究甘肃敖包山地区矿床与岩体、构造的空间位置关系特征的基础。通过目视和计算机识别，针对遥感图像中的形状、大小、纹理等，识别出线性构造，通过提取并分析线性构造的空间展布及规律，构造敖包山矿区的主干构造格局。通过遥感图像中的色调和地形地貌特征，识别出敖包山矿区的环形构造。

2.5 提取矿化蚀变信息

在遥感解译后，提取矿化蚀变信息。在找矿工作中，围岩蚀变是最明显且有效的标志。通过遥感技术中的ETM+，提取与原岩的波谱信息有明显差异的蚀变信息。具体流程如图1所示。

图1 蚀变信息提取流程

如图1所示，认真检查ETM+数据的具体信息，获取遥感图像的像素数、时间、位置高度等信息，然后建立对应的数据库，增加多个通道，将边框、植被等干扰信息去除。蚀变干扰信息去除的具体内容如下：在剔除白泥地和雪干扰信息时，先对两者的波谱特征作分析，由于二者的反射率较大，反差较为明显，将其通过分割处理后，利用滤波得到二者的干扰信息去除图；在去除阴影干扰信息时，通过对遥感图像作比值分析，将阴影去除；在去除水体干扰信息时，水体与矿区的其他地质信息的色调差异较大，同样利用比值分析对水体作处理，得到水体干扰信息的去除图像，再对水体和阴影干扰信息进行掩膜处理。在去除干扰信息之后，对主成分开展分析工作，选择不同波段提取蚀变信息，确定存在异常的通道，再通过查看存在主成分通道内的数据直方图，对异常进行分级，将其分别存放于不同的通道内，最后，对不同级别的异常进行滤波，将其中的孤立点去除，得到矿化蚀变分布图，将其提取，得到最终的蚀变信息提取成果。

2.6 地学信息分析

以敖包山矿区的遥感数据为基础，利用GIS软件，分析矿区的岩性地层等地学信息，将其以点、线和面的形式体现，通过对各种地质要素的判别，将地质数据、地球物理数据和化学数据等结合，形成地学图件，为找矿靶区提供依据，利用GIS技术对敖包山矿区的遥感成矿信息作预测和分析。首先，将敖包山矿区的各种异常信息与岩性信息叠加，对敖包山矿区的岩性构造和矿化蚀变信息作分析；然后，对敖包山矿区存在的异常的规模、浓度分带和变化趋势等化探异常信息作分析，分析可能的矿床类型和矿种。

2.7 遥感综合找矿预测

在蚀变遥感异常信息、地学信息、物探和化探信息综合分析的基础上，依据成矿理论，对敖包山矿区内的找矿方向作预测，圈定最为有利的找矿靶区[3]。其中，在分析时，要将遥感蚀变信息的空间分布与遥感线环构造等信息相关联，将蚀变遥感异常信息与矿化蚀变信息相关联，将敖包山地区的类似成矿条件的矿床作为参考，在分析地学信息时，要优先考虑具有成矿地质条件和存在遥感蚀变异常的区域。