李明

利用遙感等手段圈定紫金山銅金礦床外圍找礦有利區(qū)

李明

(福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，福州 350013)

為了對福建省上杭縣紫金山銅金礦床及其外圍進(jìn)行礦產(chǎn)資源潛力評價，以1∶5萬地質(zhì)圖為基礎(chǔ)，利用2001年獲取的Landsat ETM+圖像對該區(qū)域進(jìn)行線性構(gòu)造、環(huán)形構(gòu)造、火山構(gòu)造及侵入巖的遙感解譯;并結(jié)合遙感蝕變異常信息以及物探、化探、重砂等資料，在936 km2范圍內(nèi)圈出6處找礦有利區(qū)，為該區(qū)域進(jìn)一步找礦提供了新的線索。

Landsat ETM+圖像;紫金山銅金礦床;構(gòu)造解譯;找礦有利區(qū)

0 引言

福建省上杭縣紫金山銅金礦床位于上杭縣城正北20 km、海拔1 300 m平地拔起的紫金山區(qū)，山下汀江環(huán)繞，是一座上部蘊藏金、下部蘊藏銅的大型銅金礦床。有關(guān)資料分析表明，金銅礦資源潛在價值高達(dá)數(shù)百億元。該礦床的開發(fā)對調(diào)整和優(yōu)化福建冶金行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、加快龍巖和上杭老區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，具有十分重要意義。多年來，包括紫金礦業(yè)公司在內(nèi)，福建省多支地勘隊伍一直努力在紫金山外圍尋找新礦床，以期取得找礦新突破。

本文通過綜合地質(zhì)礦產(chǎn)資料、遙感蝕變異常信息、化探以及重砂資料，建立找礦模型;并對該區(qū)域遙感圖像進(jìn)行構(gòu)造解譯，圈出部分找礦有利區(qū)，為該區(qū)域進(jìn)一步找礦提供了新的線索。

1 紫金山礦區(qū)概況

1.1 地質(zhì)概況

1.1.1 礦床構(gòu)造位置

上杭紫金山礦區(qū)位于華南加里東褶皺系東部、東南沿?；鹕交顒訋鞑縼啂?、閩西南晚古生代拗陷之西南側(cè)、上杭—云霄北西(NW)向深斷裂帶西北段與北東(NE)向宣和復(fù)背斜西南傾伏端交匯部位、上杭NW向白堊紀(jì)陸相火山—沉積盆地東緣［1］。礦區(qū)的主要成礦、控礦構(gòu)造為燕山期的NE向與NW向構(gòu)造及其交匯處，礦體主要分布于火山西北側(cè)脈狀角礫巖的內(nèi)外接觸帶中，呈脈狀、透鏡狀成群分布，具有“上金下銅”的垂直分帶特點。

1.1.2 成礦機理

燕山早期酸性巖漿沿宣和復(fù)背斜的南陽背斜軸部侵入，構(gòu)成紫金山地區(qū)主體巖性(殼源重熔)，主要巖性為中粗?；◢弾r、中細(xì)粒二長花崗巖和細(xì)粒白云母花崗巖。其中，中細(xì)粒二長花崗巖是銅金礦體的重要圍巖。巖體侵入過程中，萃取了部分地層的成礦元素，在巖體的頂部和邊緣形成高背景場［2］;而同期形成的規(guī)模較大的NE向斷裂，成為紫金山地區(qū)重要的控礦構(gòu)造。燕山晚期，該區(qū)發(fā)生大規(guī)模中酸性巖漿(幔源成因)侵入活動(隱伏)，該巖漿超淺成侵入及噴出地表，形成火山機構(gòu)，并發(fā)生隱蔽爆破作用。在NW向構(gòu)造背景下，白堊紀(jì)火山－次火山的氣液作用形成了一系列脈狀角礫巖，同時發(fā)生多期次的蝕變和礦化作用，環(huán)繞一級主熱液通道形成蝕變和礦化分帶［3］;后期逐漸過渡到低溫?zé)嵋浩?，在上部形成低溫硅帽，并伴生著?銅)的礦化，是金礦的重要成礦期。

1.2 遙感圖像及預(yù)處理

本文進(jìn)行蝕變異常信息提取所使用的數(shù)據(jù)為Landsat ETM+遙感圖像，獲取時間為2001年11月22日，圖像色彩豐富，層次感和清晰度好，無云層覆蓋，干擾信息少，各種構(gòu)造形跡顯示清楚，地質(zhì)可解譯程度很高，并經(jīng)過了幾何糾正和正射糾正。目視解譯圖像為 ETM 7(R)，ETM 4(G)，ETM 1(B)波段組合的假彩色合成圖像，并融合了高分辨率的ETM 8波段數(shù)據(jù)。

在ETM+圖像的各波段中，ETM 1—3為可見光波段，其中ETM 2和ETM 3包含了鐵氧化物信息，鐵染礦物在ETM 3波段存在反射峰;粘土礦物在ETM 5波段存在反射峰，在ETM 4和ETM 7波段存在吸收谷。根據(jù)上述光譜反射和吸收特征，在選擇參與主成分分析的波段組合時，在經(jīng)過去干擾處理的基礎(chǔ)上，遙感羥基異常提取選擇ETM 1，ETM 4，ETM 5，ETM 7四個波段，遙感鐵染異常信息提取選擇 ETM 1，ETM 3，ETM 4，ETM 5 四個波段。

用于提取遙感蝕變異常的ASTER數(shù)據(jù)的獲取時間為2004年12月12日，數(shù)據(jù)質(zhì)量較好，干擾因素較少，經(jīng)在ENVI系統(tǒng)中進(jìn)行的投影糾正，轉(zhuǎn)換到高斯－克呂格投影、北京54坐標(biāo)系。

用于開采痕跡對比的圖像為1989年3月10日獲取的Landsat5 TM數(shù)據(jù)，圖像較清晰，研究區(qū)內(nèi)無云層覆蓋。

用于驗證遙感研究結(jié)果的SPOT圖像為2009年獲取，空間分辨率為2.5 m。

1.3 遙感圖像特征

紫金山銅金礦床處于NE向中寮—金山腳下斷裂帶、NW向赤水—石圳潭斷裂帶和常樹下—小金山斷裂帶的交匯處，在ETM+圖像上，上述NE向和NW向線性影像控制了紫金山主峰東南的環(huán)形影像(已知古火山口)、青草潮環(huán)形影像(具火山機構(gòu)特征)和麒麟殿環(huán)形影像(火山機構(gòu)成因的環(huán)形特征)等3個環(huán)形影像。這些線性影像和古火山機構(gòu)及其相應(yīng)的環(huán)形影像組合是反映已知礦床控礦條件的遙感地質(zhì)特征［4］。

2 遙感綜合研究與找礦有利區(qū)預(yù)測

2.1 遙感綜合研究方法

遙感綜合研究是以遙感手段為基礎(chǔ)，結(jié)合地質(zhì)、物探、化探、自然重砂等多種地學(xué)資料，對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行找礦有利區(qū)預(yù)測的方法。遙感手段主要分兩個方面:一方面結(jié)合遙感圖像進(jìn)行各類與成礦控礦有關(guān)構(gòu)造的解譯;另一方面利用多光譜遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行蝕變異常信息的提取。

2.1.1 遙感構(gòu)造解譯

地質(zhì)構(gòu)造的遙感解譯一般是根據(jù)“線、帶、環(huán)、塊、色”遙感找礦五要素［5］進(jìn)行，由于該區(qū)域銅金礦床成礦類型主要與燕山期基性—中酸性、酸性巖漿活動有關(guān)，故在解譯過程中著重對(破)火山機構(gòu)和斑巖脈進(jìn)行解譯。經(jīng)解譯和分析發(fā)現(xiàn)，該區(qū)與火山機構(gòu)有關(guān)的環(huán)形構(gòu)造多達(dá)30個(并且還不包括較小的火山口)，大大提高了以往地質(zhì)工作對該區(qū)域火山機構(gòu)的認(rèn)識。在對紫金山銅金礦床的解譯上，由于為露天開礦，后期開采活動對其表層的線環(huán)等構(gòu)造特征破壞嚴(yán)重，故本文引用了較老的地質(zhì)遙感資料。

2.1.2 遙感異常信息提取

本次遙感異常信息提取的對象為鐵染和羥基異常，提取方法采用張玉君等［6］的“主成分分析－去干擾－門限化”方法。與鐵染異常信息有關(guān)的黃鐵礦化、黃鉀鐵礬、矽卡巖化等圍巖蝕變，以及與羥基異常信息有關(guān)的矽卡巖化、絹云母化、綠泥石化、青磐巖化、泥化及硅化等圍巖蝕變，均與銅金礦關(guān)系密切，能較好地指示銅金礦的存在。在紫金山銅金礦區(qū)，鐵染異常和羥基異常的分布都很廣泛，只是前者大多分布在礦區(qū)外圍，后者則集中在礦區(qū)內(nèi)部。

2.1.3 物探、化探、重砂資料的綜合分析

本區(qū)航磁異常呈北低南高的態(tài)勢，紫金山礦區(qū)位于正負(fù)航磁異常之間。1∶5萬水系沉積物測量結(jié)果顯示，以 ω(Au)=2.5 ×10－9為異常下限，存在 Au 異常11處;以ω(Cu)=35×10－6為異常下限，存在Cu異常12處;紫金山礦區(qū)處于Cu，Au異常高濃度中心，區(qū)域上有2處Au重砂異常，且異常面積較大。

2.1.4 找礦有利區(qū)的圈定

從本區(qū)的成礦機理出發(fā)，經(jīng)綜合分析紫金山銅金礦區(qū)各種遙感和地質(zhì)、物探、化探、重砂等資料，初步總結(jié)出在該礦區(qū)外圍找礦的5個基本的找礦標(biāo)志:

1)與紫金山礦區(qū)相同或相似的成礦、控礦構(gòu)造部位，特別是遙感圖像特征明顯的控礦構(gòu)造體。

2)與燕山期基性—中酸性、酸性巖漿活動有關(guān)的花崗巖及潛火山巖，具備熱液成礦條件。應(yīng)該指出的是，由于受現(xiàn)階段地質(zhì)填圖或礦產(chǎn)調(diào)查資料精度的影響，目前還不能把這種花崗巖及潛火山巖作為必要條件去預(yù)測找礦的有利區(qū)。

3)角礫巖和低溫硅化蝕變與金礦關(guān)系密切。金礦主要賦存于隱爆角礫巖筒內(nèi)、外接觸帶，低溫硅化蝕變是次生金礦最明顯的近礦蝕變，對于尋找金礦均有著重要的指示意義。

4)鐵染和羥基遙感異常信息是指示與成礦有關(guān)圍巖蝕變的重要依據(jù)。

5)化探、重砂等異常信息是比較重要的佐證資料。

本文初步認(rèn)定，只要符合以上5個找礦標(biāo)志中的3個，即可認(rèn)為是下一步找礦的有利區(qū)(但對某些特殊含礦構(gòu)造體的推測除外)。

以2001年獲取的Landsat ETM+圖像為主，并變換不同的波段組合，對該區(qū)域遙感圖像進(jìn)行了線性影像和環(huán)形影像的增強處理和人工目視解譯，共解譯出線性構(gòu)造71條、環(huán)形構(gòu)造75個;結(jié)合遙感蝕變異常信息、地質(zhì)、物化探以及重砂資料進(jìn)行綜合分析和找礦預(yù)測，圈出找礦有利區(qū)6個(圖1中的A～F等6個區(qū))。

圖1 紫金山銅金礦床及外圍ETM+圖像(左)與遙感構(gòu)造解譯圖(右)Fig.1 ETM+image(left)and remote sensing structure interpretation map(right)of Zijinshan mountain copper－gold deposit and its surrounding area

2.2 找礦有利區(qū)的地質(zhì)特征與遙感圖像特征

2.2.1 A 區(qū)特征

該區(qū)位于武平縣中堡鎮(zhèn)新湖村正北約1 200 m處，地質(zhì)資料顯示該處為上泥盆統(tǒng)桃子坑組(D3tz)地層，巖性為石英砂巖、砂礫巖。地形上為一小段條形山脊，沿NNE向發(fā)育，長約1 km;中間有橫穿的小斷裂，呈破碎狀;兩側(cè)為菱形包圍斷層，菱形斷層的最大跨度為500 m;北側(cè)有小環(huán)形山阻斷此山脊;兩條NE向斷層平行展布于外圍兩側(cè)，為很有利的成礦構(gòu)造體，推斷該區(qū)可能存在金礦脈。

2.2.2 B 區(qū)特征

該區(qū)位于珊瑚鄉(xiāng)東偏北4.5 km處，分布著下白堊統(tǒng)黃坑組(K1h1)火山凝灰質(zhì)砂礫巖、粉砂巖、凝灰?guī)r地層;為一破火山機構(gòu)，由火山噴發(fā)引起的小斷裂構(gòu)造呈放射狀、向心狀分布，環(huán)形構(gòu)造呈近圓狀，直徑1.3 km;山頂呈三棱形，推測火山口在山頂?shù)奈鞅狈较颍貏荼壬巾斅缘?。在該火山周圍區(qū)域，分布著上泥盆統(tǒng)天瓦山東組(D3t1)灰白、黃白色石英礫巖，砂礫巖夾石英砂巖，千枚狀粉砂巖和泥巖地層。在高溫到低溫?zé)嵋簵l件下，各種巖石都可發(fā)生硅化作用，而低溫硅化對銅金礦床的發(fā)育有很好的指示作用;且該區(qū)北部處于重砂Au元素異常區(qū)，南部處于化探Au元素異常區(qū)，故下一步找礦工作應(yīng)以在該地區(qū)(特別是與泥盆系的接觸部位)尋找低溫硅化帶或明礬石化帶等蝕變礦物分布帶為主。

2.2.3 C 區(qū)特征

該區(qū)位于才溪鎮(zhèn)平峰山東，環(huán)形構(gòu)造影像清晰，呈雙重復(fù)合環(huán)狀，環(huán)心有一NE走向山脈;同時，有一NW向斷層與外環(huán)相切。該山脈北側(cè)400 m山腰部位發(fā)育有NEE向波狀斷層，影響著巖性的分布。以往地質(zhì)資料顯示，該區(qū)域的上部區(qū)域為上泥盆統(tǒng)天瓦山東組(D3t1)礫巖、砂礫巖和石英砂巖地層，下部區(qū)域則為新元古界樓子壩組(Pt3l3)變質(zhì)雜砂巖—變質(zhì)粉砂巖—千枚巖地層。從環(huán)形構(gòu)造的形態(tài)及其周圍地質(zhì)環(huán)境來看，該環(huán)形構(gòu)造為較明顯的超淺層次火山巖體，與紫金山所在區(qū)域的侏羅世正長花崗巖(J3ξγ)巖體一起，同處于上杭—云霄NW向深斷裂帶與NE向宣和復(fù)背斜的交匯區(qū)域，具有和紫金山相似的地質(zhì)條件，與斑巖型礦床相關(guān);據(jù)化探資料顯示，該區(qū)域Au元素異常處于高值區(qū)(圖2(左));據(jù)航磁ΔT等值線平面圖顯示，該區(qū)域和紫金山銅金礦床一樣，同處于正負(fù)航磁異常之間(圖2(右));故推測該區(qū)為較好的尋找金礦的有利區(qū)。

圖2 C區(qū)域化探Au元素異常分布圖(左)與航磁ΔT等值線平面圖(右)Fig.2 Geochemical Au element anomaly distribution(left)and aeromagnetic ΔT isoline plan(right)of region C

2.2.4 D 區(qū)特征

該區(qū)域位于上杭縣湖洋鄉(xiāng)五坊村NEE方向1 200 m處，為一單環(huán)構(gòu)造，呈NNW向橢圓形，直徑1.25 km;環(huán)中心有NNE向條形山脊，為巖脈發(fā)育而成。根據(jù)地質(zhì)資料顯示，該環(huán)形構(gòu)造發(fā)育在上杭—云霄NW向深斷裂帶的邊緣部位，同時也處于NE向宣和復(fù)背斜構(gòu)造帶中，環(huán)內(nèi)發(fā)育有多條斷層，構(gòu)造形跡較為清晰。出露的巖體為晚侏羅世正長花崗巖(J3ξγ)，環(huán)左側(cè)是晚侏羅世石英二長巖(J3ηο)，環(huán)右側(cè)是晚白堊世淺灰色石英二長斑巖(K2c);在該巖體內(nèi)外接觸帶上，有較強烈的鐵染遙感異常信息和較弱的羥基遙感異常信息存在(圖3)，符合具有“強鐵染異常+弱羥基異常”組合模式、與小型金礦之間存在較為密切的空間對應(yīng)關(guān)系的規(guī)律［7］。在與晚白堊世淺灰色石英二長斑巖的交界部位，有硅化蝕變存在，根據(jù)所處侵入巖和構(gòu)造情況推斷，此巖體可能為超淺層火山巖巖體，與紫金山地質(zhì)環(huán)境頗為相似;并且符合低溫硅化帶是金礦的重要蝕變標(biāo)志的成礦條件，故推測該區(qū)域可能有金礦化存在。

2.2.5 E 區(qū)特征

該區(qū)域位于上杭縣湖洋鄉(xiāng)東偏北約2 km處，在圖像上表現(xiàn)為一個單環(huán)特征的環(huán)形構(gòu)造。環(huán)內(nèi)有NE走向巖脈，有多條小斷層與之相交，其中一NE向斷層與環(huán)內(nèi)巖脈在形態(tài)走向上是一體的，為后期的侵入巖巖體所阻斷，地質(zhì)資料顯示為早白堊世二長花崗巖(K1ηγ)。在與晚侏羅世石英二長巖(J3ηο)的接觸帶上，代表硅化蝕變的遙感羥基異常信息分布較好，角礫巖比較發(fā)育，符合紫金山礦區(qū)礦體發(fā)育在脈狀角礫巖中的成礦規(guī)律;且處于航磁ΔT等值線由正到負(fù)的驟降區(qū)，故推測在環(huán)的內(nèi)外接觸帶上有金礦發(fā)育的可能。

2.2.6 F 區(qū)特征

該區(qū)域位于永定縣洪山鄉(xiāng)下徑正東300 m處，構(gòu)造環(huán)境和E區(qū)域很相似，被同一組北東向斷層所控制，具有很好的容礦控礦條件，只是巖性不同(該區(qū)域的巖性為早侏羅世二長花崗巖(J1ηγ))。結(jié)合ASTER數(shù)據(jù)提取出的遙感羥基異常來看，在環(huán)形構(gòu)造的內(nèi)、外接觸帶上，羥基異常非常明顯，符合陳三明等［7］所述之羥基異常是對Au成礦有利區(qū)的有效指示。地質(zhì)資料顯示該區(qū)有硅化蝕變和角礫巖發(fā)育，并和E區(qū)一樣處于航磁ΔT等值線由正到負(fù)的驟降區(qū)，故推測該區(qū)可能為一礦脈。

圖3 D區(qū)域鐵染和羥基異常信息分布圖Fig.3 Iron dye and hydroxyl anomaly information distribution of region D

2.3 遙感研究結(jié)果的驗證

由于所圈定的找礦有利區(qū)勘查程度較低，目前尚未能搜集到相應(yīng)的礦(化)點資料進(jìn)行驗證，除D，E，F(xiàn)區(qū)在高分辨率遙感圖像上有人工開采的跡象外，其他3個區(qū)在圖像上沒有相應(yīng)的表現(xiàn)，有待通過以后野外地質(zhì)工作進(jìn)行驗證。圖4為D，E，F(xiàn)三個找礦有利區(qū)的SPOT圖像(D區(qū)影像中，在山頂位置有不同于居民地和田地的白色斑點，疑為開采的痕跡;E區(qū)和F區(qū)影像中，山頂位置為亮白色，且有道路上下相通，符合一般礦區(qū)特點。)，但以上3個區(qū)在1989年3月獲取的Landsat5 TM圖像上均無任何開采痕跡(圖5)。

圖4 3個區(qū)域SPOT遙感圖像Fig.4 SPOT images of the three regions

圖5 3個區(qū)域TM遙感圖像Fig.5 TM images of the three regions

3 結(jié)論

1)通過分析福建省上杭縣紫金山銅金礦區(qū)礦床構(gòu)造部位、成礦機理及遙感圖像特征，結(jié)合遙感蝕變異常信息、物化探及重砂等多種地學(xué)資料，建立基于遙感的綜合找礦標(biāo)志，圈定出一批找礦有利區(qū)，為進(jìn)一步找礦提供了新的線索。

2)紫金山銅金礦床及其外圍地區(qū)植被覆蓋度很高，在A，B，C三區(qū)更是完全沒有出露的巖石或土壤，使遙感異常信息提取難以發(fā)揮作用;在找礦有利區(qū)的圈定上，更多的是依靠構(gòu)造解譯結(jié)果和其他找礦標(biāo)志，不能不說是一個遺憾。

3)本文因條件所限，未能進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊巴鈾z查、驗證工作，影響了本文的深度和說服力，建議野外地質(zhì)作業(yè)人員在使用本文成果時做全面考慮。

志謝:本文在成文過程得到了中國國土資源航空物探遙感中心教授級高工于學(xué)政博士的悉心指導(dǎo)和大力支持，以及福建省地質(zhì)調(diào)查研究院陳潤生總工程師的審閱，在此表示衷心感謝。

［1］ 馮宗幟.福建中生代火山作用與構(gòu)造環(huán)境［J］.中國區(qū)域地質(zhì)，1993，15(4):311 －316.

［2］ 王培宗，陳耀安，曹寶庭，等.福建省地殼—上地幔結(jié)構(gòu)及深部構(gòu)造背景的研究［J］.福建地質(zhì)，1993，12(2):79 －158.

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The Delineation of Potential Ore－prospecting Areas in the Zijinshan Copper－Gold Deposit and Its Outskirts by Using Remote Sensing and Other Means

LI Ming
(Fujian Institute of Geology Survey and Research，F(xiàn)uzhou 350013，China)

In order to appraise the resources potential of the Zijinshan copper－gold deposit and its outskirts in Shanghang County of Fujian Province，the authors interpreted linear structures，ring structures，volcanic structures and intrusive rocks on the basis of 1 ∶50 000 geological map and by using Landsat ETM+image acquired in 2001.In combination with remote sensing anomaly information and data of geophysical exploration，geochemical exploration and heavy concentrates，six potential favorable areas for further ore prospecting were delineated within an area of 936 km2，thus providing some new clues for further ore － prospecting work.

Landsat ETM+image;Zijinshan mountain copper－gold mineral deposit;interpretation of structure;potential ore－prospecting area

TP 79

A

1001－070X(2012)01－0137－06

10.6046/gtzyyg.2012.01.24

2011－05－26;

2011－09－23

中國地質(zhì)調(diào)查局全國礦產(chǎn)資源潛力評價福建省礦產(chǎn)資源潛力評價項目(編號:1212010813012)資助。

李 明(1983－)，男，遙感科學(xué)與技術(shù)專業(yè)助理工程師，主要從事遙感地質(zhì)工作。E－mail:279657577@qq.com;yijia1115@163.com。

(責(zé)任編輯:劉心季)