劉德長, 閆柏琨, 邱駿挺

1)核工業(yè)北京地質(zhì)研究院遙感信息與圖像分析技術(shù)國家級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100029; 2)中國國土資源航空物探遙感中心, 北京 100083

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航空高光譜遙感固體礦產(chǎn)預(yù)測方法與示范應(yīng)用

劉德長1), 閆柏琨2), 邱駿挺1)

1)核工業(yè)北京地質(zhì)研究院遙感信息與圖像分析技術(shù)國家級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100029; 2)中國國土資源航空物探遙感中心, 北京 100083

摘 要:高光譜遙感是當(dāng)前遙感地質(zhì)領(lǐng)域應(yīng)用的前沿和熱點(diǎn), 目前國內(nèi)外都在積極進(jìn)行探索。高光譜遙感技術(shù)的發(fā)展為遙感的直接找礦帶來了新的希望, 航空高光譜遙感技術(shù)由于可以獲得高空間分辨率(可達(dá)亞米級)的高光譜遙感數(shù)據(jù), 能夠識別規(guī)模小的近礦圍巖蝕變, 從而具有直接找礦的效果。直接找礦的核心是對礦產(chǎn)的預(yù)測, 預(yù)測效果是礦產(chǎn)勘查取得突破的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文利用核工業(yè)北京地質(zhì)研究院遙感信息與圖像分析技術(shù)國家級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的CASI/SASI/TASI(可見光-近紅外, 短波紅外, 熱紅外)航空高光譜成像系統(tǒng),在甘肅北山柳園—方山口和新疆雪米斯坦地區(qū)獲取的航空高光譜遙感數(shù)據(jù), 對固體礦產(chǎn)預(yù)測技術(shù)進(jìn)行了研究, 建立了基于航空高光譜遙感的成礦環(huán)境分析法、礦床定位模型識別法和含礦構(gòu)造追蹤法等預(yù)測方法, 并對每種方法進(jìn)行了應(yīng)用示范, 共發(fā)現(xiàn)7處金屬礦化地段, 取得了明顯的找礦效果。該項(xiàng)成果不僅為研究區(qū)的進(jìn)一步找礦提供了新的有利地區(qū), 而且建立的預(yù)測方法, 將會助力于高光譜遙感技術(shù)在其它地區(qū)的推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:航空高光譜遙感; 固體礦產(chǎn); 預(yù)測方法; 應(yīng)用示范; 找礦效果

本文由中國地質(zhì)調(diào)查局工作項(xiàng)目“航空高光譜遙感礦床定位模型與預(yù)測技術(shù)研究”(編號: 1212011220277)資助。

prediction and the effect is key link for the breakthrough of mineral exploration. In this study, the authors put forward several methods, such as metallogenic environment analysis, ore deposit locating model, and tracking of ore bearing structures, for ore prospecting in the Liuyuan–Fangshankou and Xiemisitan areas based on the airborne hyper-spectral remote sensing images obtained by using CASI/SASI/TASI spectrometers of China National Key Laboratory of Science and Technology on Remote Sensing Information and Image Analysis. Application examples, in which 7 ore prospects were identified, demonstrated that the methods presented in this study are valuable for ore prospecting, and the achievement can be further used in other areas.

作為空間遙感技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)和前沿的高光譜遙感技術(shù)是將光譜(0.38—2.45 μm; 8—12.5 μm)細(xì)分到納米級別的遙感技術(shù)。它可以直接通過光譜特征吸收峰識別礦物(蝕變礦物和造巖礦物)種類, 在礦產(chǎn)勘查中應(yīng)用前景巨大(甘甫平等, 2002; 代晶晶, 2012; 任廣利等, 2013; 葉發(fā)旺等, 2014; 劉德長等, 2015; 徐元進(jìn), 2015)。它的地質(zhì)應(yīng)用優(yōu)勢是通過礦物填圖, 大面積、快速地提取蝕變礦物, 同時具有圖譜合一的優(yōu)點(diǎn), 譜可以識別蝕變礦物及其種類;圖可以直觀其位置、規(guī)模、形態(tài)、控制要素和展布特征等, 是一項(xiàng)應(yīng)用于地質(zhì)調(diào)查的高新技術(shù)手段。近年來, 歐美礦業(yè)大國已開展這方面工作(Derek et al., 2014; Richard et al., 2015), 并取得明顯的找礦和評價效果。

高光譜遙感技術(shù)如何與成礦理論相結(jié)合用于直接找礦, 這是廣大遙感地質(zhì)工作者多年來追求的目標(biāo), 也是高光譜遙感應(yīng)用今后一個重要發(fā)展方向。航空高光譜遙感技術(shù)由于可以獲取高空間分辨率(亞米級)的高光譜遙感數(shù)據(jù), 從而可以識別近礦圍巖蝕變, 找礦實(shí)質(zhì)上就是找近礦圍巖蝕變。因此,航空高光譜遙感技術(shù)具有直接找礦的效果。

直接找礦的核心是對礦產(chǎn)的預(yù)測, 預(yù)測效果是礦產(chǎn)勘查取得突破的關(guān)鍵環(huán)節(jié), 也是檢驗(yàn)地質(zhì)勘查方法找礦水平的關(guān)鍵。本文應(yīng)用核工業(yè)北京地質(zhì)研究院遙感信息與圖像分析技術(shù)國家級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的CASI/SASI/TASI航空成像光譜系統(tǒng)(楊燕杰等, 2011, 2013), 在甘肅北山柳園—方山口和新疆雪米斯坦等地區(qū)(司雪峰等, 2000; 安國堡, 2006; 劉偉和潘小菲, 2006; 安國堡, 2007; 辛存林等, 2009; 曹亮等, 2010; 崔進(jìn)壽, 2010; 朱江等, 2014; 戰(zhàn)冠安和何智祖, 2014)獲取的高空間分辨率(1～2 m)高光譜遙感數(shù)據(jù), 對固體礦產(chǎn)預(yù)測技術(shù)進(jìn)行了研究, 建立了基于航空高光譜遙感的成礦環(huán)境分析方法、礦床定位模型識別法和含礦構(gòu)造追蹤法等預(yù)測方法, 并開展了應(yīng)用示范, 取得了明顯的找礦效果, 現(xiàn)分述如下。

1 基于航空高光譜遙感的成礦環(huán)境分析法及應(yīng)用示范

礦產(chǎn)是形成在成礦環(huán)境中, 成礦環(huán)境是孕育礦床, 甚至礦床集中區(qū)的場所。因此, 航空高光譜遙感固體礦產(chǎn)預(yù)測, 首先要通過對工作區(qū)的礦物區(qū)域分布圖的解譯和分析, 來識別成礦環(huán)境, 以進(jìn)行成礦預(yù)測。

1.1成礦環(huán)境的航空高光譜遙感識別標(biāo)志和實(shí)例

(1)高光譜遙感的成礦環(huán)境在礦物區(qū)域分布圖上, 通常是蝕變巖體、蝕變地層和蝕變構(gòu)造的匯聚區(qū)。巖體、地層、構(gòu)造均發(fā)生了蝕變, 反映該區(qū)(地段)曾經(jīng)發(fā)生過強(qiáng)烈的熱液蝕變作用。

(2)成礦環(huán)境一般蝕變礦物種類復(fù)雜多樣, 往往發(fā)育數(shù)種, 如硅化、矽卡巖化、絹云母化、云英巖化、青磐巖化、蛇紋石化等, 而且具有找金屬礦的標(biāo)志性蝕變。當(dāng)高鋁絹云母與低鋁絹云母疊加出現(xiàn)的話, 很可能反映出該區(qū)(地段)熱液活動具有多期性。

(3)某些成礦環(huán)境熱液蝕變還具有分帶性, 如甘甫平研究了西藏驅(qū)龍地區(qū)的斑巖銅礦的成礦環(huán)境,從所填的Hyperion蝕變礦物分布圖看出, 礦區(qū)的蝕變礦物分布具有明顯的分帶性, 空間上呈現(xiàn)出“中心式”面型分帶的特征。中心為高Al絹云母化和高嶺石化, 外圍為低鋁絹云母化(甘甫平等, 2002)。

圖1　金、鐵、銅礦集中區(qū)高光譜遙感蝕變礦物填圖結(jié)果圖Fig. 1 Alteration mapping results for gold, iron, and copper deposits

圖2　鎢鉬、鉛鋅、金礦集中區(qū)高光譜遙感蝕變礦物填圖結(jié)果圖Fig. 2 Alteration mapping results for Mo-W, Pb-Zn, and Au deposits

圖3　東山口地區(qū)成礦環(huán)境圖Fig. 3 Ore-forming environment of the Dongshankou area

(4)成礦環(huán)境的蝕變具有明顯的控制要素, 或者受巖體、或者受巖體的外接觸帶, 或者受斷裂構(gòu)造及其變異部位等控制; 成礦環(huán)境一般處于深大斷裂帶內(nèi)或其附近1～3 km的范圍內(nèi)。

實(shí)例一(圖1)是一處鐵、金、銅等礦床(點(diǎn))的集中區(qū), 處于柳園—方山口地區(qū)黑石山—花牛山深大斷裂帶的南側(cè)。這一地段的地層、巖體和斷裂構(gòu)造均發(fā)生了強(qiáng)烈蝕變, 主要有蛇紋石化、白云母化、綠泥石化、絹云母化、褐鐵礦化、硅化等。蝕變受花崗閃長巖、硅化斷裂帶控制, 反映該地段為一有利的成礦環(huán)境。

實(shí)例二(圖2)反映的是另一處成礦有利環(huán)境。該地段處于柳園—方山口地區(qū)黑石山—花牛山深大斷裂的北側(cè), 發(fā)育矽卡巖化、碳酸鹽化、硅化、褐鐵礦化(黃鐵礦化)、絹云母化(含高鋁絹云母和低鋁絹云母)等與金屬礦作用有關(guān)的蝕變, 產(chǎn)有鎢鉬、鉛鋅和金礦等礦床(點(diǎn))。鎢鉬礦受印支期長條狀蝕變花崗巖體的外接觸帶控制; 金礦受黃鐵絹英巖化斷裂帶控制; 鉛鋅礦受震旦系洗腸井群與斷裂構(gòu)造的復(fù)合控制。

1.2示范應(yīng)用

東山口地段處于柳園—方山口地區(qū)黑石山—花牛山深大斷裂帶與玉石嶺弧形大斷裂帶的相切地段。

前人依據(jù)區(qū)域化探資料曾在該區(qū)圈定了一處成礦有利地段(圖3)。該地段巖性為灰綠色片巖, 依據(jù)高光譜遙感數(shù)據(jù)提取結(jié)果, 這套地層遭受了青磐巖化蝕變, 并發(fā)育高鋁-中鋁絹云母化。蝕變地層總體呈NWW走向。野外查證蝕變地層發(fā)育石英脈,石英脈中可見銅藍(lán)、孔雀石等銅礦物和輝鉬礦。該地段雖經(jīng)槽探揭露, 但目前探礦工程已停止, 可能不具備進(jìn)一步勘探的價值。

通過對航空高光譜遙感礦物填圖結(jié)果分析, 發(fā)現(xiàn)在前人勘探區(qū)以南有一處蝕變作用很強(qiáng)的地段,蝕變特征與先前揭露的地區(qū)類似, 主要表現(xiàn)為青磐巖化和絹云母化, 但該區(qū)蝕變呈面狀, 夾于EW和NWW兩條斷裂形成的三角形夾持部位, 并且處于花崗巖體的外接觸帶。從成礦環(huán)境分析, 該區(qū)比先前勘探的地區(qū)更為有利(圖3)。

經(jīng)野外查證和室內(nèi)鑒定, 花崗巖體外接觸的輝石巖和輝長巖均發(fā)生了明顯的青磐巖化蝕變(圖4)?；◢弾r內(nèi)接觸帶斷裂發(fā)育, 巖石碎裂、蝕變強(qiáng)烈,發(fā)育赤鐵礦化、絹云母化和伊利石化?；◢弾r外接觸帶石英脈發(fā)育, 其延伸方向與接觸帶垂直, 屬接觸帶遭受強(qiáng)烈擠壓的橫張斷裂。石英脈(圖5)中普遍發(fā)育肉眼可見的孔雀石、輝鉬礦等金屬硫化物(圖5), 使用手持XRF熒光儀野外測定石英脈中銅含量最高可達(dá)0.52%, 化學(xué)分析結(jié)果顯示銅含量為0.322%。

上述研究表明, 該區(qū)是一處巖體、地層和斷裂構(gòu)造均發(fā)生蝕變的有利成礦環(huán)境, 而且有銅、鉬等多金屬礦化顯示(表1)。

圖4　花崗巖外接觸帶輝長巖青磐巖化鏡下照片F(xiàn)ig. 4 Microphotograph of the propylitization at the outer contact zone of the granite

圖5　青磐巖化、硅化和孔雀石化野外照片F(xiàn)ig. 5 Photograph of propylitization, silicification, malachitea-成礦環(huán)境青磐巖化蝕變和礦化石英脈野外照片; b-石英脈中可見明顯的金屬硫化物和孔雀石a-propylitization and silicification; b-malachite in quartz veins

表1　東山口預(yù)測區(qū)樣品微量元素含量表Table 1 Trace element content of samples from the Dongshankou prognostic area

圖6　老金廠礦床蝕變礦物填圖結(jié)果Fig. 6 Alteration mapping for the Laojinchang gold deposit

2 基于航空高光譜遙感礦床定位模型識別法及應(yīng)用示范

2.1航空高光譜礦床定位模型的構(gòu)建

首先是選擇具有代表性的礦床, 然后對礦床范圍進(jìn)行礦床尺度的礦物精細(xì)填圖, 充分提取礦床的蝕變礦物, 分析礦物的組合特征, 并對其控制要素和成礦環(huán)境進(jìn)行地質(zhì)分析。最后, 將提取的蝕變礦物及其組合與所處的成礦環(huán)境進(jìn)行有機(jī)地整合, 以構(gòu)建航空高光譜礦床定位模型。

圖7　老金廠礦床遙感解譯的斷塊構(gòu)造及礦床位置圖(圈為礦床位置)Fig. 7 Structural interpretation map showing fault block and deposit location for the Laojinchang gold deposit (yellow circle represents the location of the Laojinchang gold deposit)

圖8　老金廠金礦床航空高光譜遙感定位模型Fig. 8 Airborne hyperspectral remote sensing gold deposit positioning model for the Laojinchang gold deposit

現(xiàn)以老金廠礦床為例:

(1)進(jìn)行礦床尺度礦物精細(xì)填圖

利用自主開發(fā)的礦床尺度的礦物填圖方法和工作流程, 通過礦床范圍的礦物精細(xì)填圖, 對老金廠礦床的蝕變礦物進(jìn)行了提取, 發(fā)現(xiàn)其蝕變有硅化、絹云母化、褐鐵礦(黃鐵礦)化、綠泥石化、碳酸鹽化、蛇紋石化等(圖6)。經(jīng)分析, 老金廠金礦床的標(biāo)志性蝕變?yōu)榻佋颇?黃鐵礦+硅化組合, 即黃鐵絹英巖化。

(2)礦床的巖性環(huán)境

老金廠金礦床的地層為下二疊統(tǒng)哲斯群下巖組, 可劃分為酸性火山巖段和碎屑巖段。碎屑巖段由正常碎屑巖和火山碎屑巖組成。正常碎屑巖以各種板巖為主; 火山碎屑巖主要為凝灰質(zhì)砂巖、含火山結(jié)核的凝灰質(zhì)板巖等。脈巖有輝綠(玢)巖脈、輝長巖脈、長英巖脈及含金石英脈。西南部見華力西晚期肉紅色花崗巖小巖體。

(3)礦床的構(gòu)造環(huán)境

從遙感解譯圖看, 老金廠地區(qū)為一三角形的斷塊, 其周邊被斷裂構(gòu)造圍限, 長邊為EW向斷裂,另外兩邊為NE和NW向斷裂。老金廠礦床位于斷塊EW向斷裂與NE向斷裂相交的頂角部位(圖7)。

(4)整合

將礦床尺度礦物精細(xì)填圖獲取的老金廠礦床的蝕變礦物及其組合與所處的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境相整合,建立了老金廠航空高光譜礦床定位模型(圖8)。

該礦床定位模型的特點(diǎn)是將目標(biāo)(蝕變礦物及其組合)與背景(蝕變礦物所處的巖性和構(gòu)造)相結(jié)合, 強(qiáng)調(diào)了不僅要重視蝕變信息, 而且要重視蝕變信息所處的地質(zhì)環(huán)境。

2.2構(gòu)建的模型系列

按照上述建模方法, 在甘肅北山柳園—方山口和雪米斯坦地區(qū)先后建立了金、鎢鉬、鈾(鈹)、鉻(鎳)等礦的航空高光譜礦床定位模型。其中金礦床由于研究區(qū)的礦床多, 根據(jù)不同礦床的特殊性, 又將其模型分為不同的模式, 如南金灘模式、花西山模式、花牛山模式、金溝子模式和老金廠模式等。鎢鉬礦也可以分為花黑灘鉬礦床模式和花牛山鎢鉬礦床模式。如果根據(jù)他們的標(biāo)志性礦物和控礦特點(diǎn), 從有利找礦的角度, 又將其進(jìn)一步歸納為斷裂型、接觸帶型、巖體型和復(fù)合型。這樣便組成了研究區(qū)航空高光譜礦床定位模型系列(表2)。

深入研究還發(fā)現(xiàn)柳園—方山口和雪米斯坦地區(qū)不同類型礦床的定位模型具有不同的標(biāo)志性蝕變礦物組合和控礦要素(表3)。

(1)金礦床定位模型

標(biāo)志性蝕變礦物為黃鐵絹英巖化(黃鐵礦+絹云母+石英); 控礦要素為石英脈或硅化破碎帶, 賦礦部位是含礦斷裂帶及其變異地段, 如, 斷裂的交叉、夾持、局部張開和弧形拐彎等部位, 找礦模型可歸納為斷裂型。

(2)鎢鉬礦床定位模型

標(biāo)志性蝕變礦物為矽卡巖化+碳酸鹽化+絹云母化, 控礦要素為花崗巖體的外接觸帶, 賦礦部位是接觸帶易于礦液匯聚的內(nèi)凹部位, 找礦模型可歸納為接觸帶類型。

(3)鉻(鎳)礦床定位模型

標(biāo)志性蝕變礦物為蛇紋石化和絹云母化, 控礦要素為超基性巖體, 賦礦部位在巖體內(nèi)或者是接觸帶和受斷裂破壞強(qiáng)烈蝕變的地段, 找礦模型可歸納為巖體型。

(4)鈾(鈹)礦床定位模型

標(biāo)志性蝕變礦物為赤鐵礦化+水云母化, 受花崗斑巖接觸帶控制, 賦礦部位是斷裂與接觸帶的復(fù)合部位, 找礦模型可歸納為屬復(fù)合型。

2.3模式識別方法

建立航空高光譜遙感礦床定位模型的目的是進(jìn)行模型識別和模式找礦, 其方法可簡述如下: (1)以建模的礦床為參照物; (2)以建立的航空高光譜遙感礦床定位模型為標(biāo)準(zhǔn); (3)以所填的礦物區(qū)域分布圖和對區(qū)域成礦背景的分析為基礎(chǔ); (4)通過模型(式)識別, 識別出哪些與建立的模型(式)相類似的地區(qū)或地段, 進(jìn)行模式找礦。

值得強(qiáng)調(diào)的是, 在進(jìn)行模式找礦時, 要將“類比”與“求異”相結(jié)合(朱訓(xùn), 1998)。隨時注意“已知模型”外的新發(fā)現(xiàn)。因此, 進(jìn)行模式找礦時, 既要有模型, 又不能拘泥于模型。

表3　研究區(qū)不同類型礦床定位模型對比表Table 3 Comparison of different types of ore deposits positioning models in the study area

圖9　鎢鉬礦床定位模型Fig. 9 Positioning model for W-Mo deposit

2.4應(yīng)用示范

利用建立的鎢鉬礦床定位模型(圖9), 通過對該區(qū)礦物區(qū)域分布圖的分析, 在花牛山鎢鉬礦床(A地段)的外圍, 發(fā)現(xiàn)1處與花牛山鎢鉬礦床定位模型相類似的B地段(圖10中的B地段), 兩處的共同點(diǎn)是: ①標(biāo)志性蝕變礦物組合相同, 均為矽卡巖化(圖10)、碳酸鹽化和絹云母化(圖11); ②所處地層同為震旦系洗腸井群第三巖組(Zxcc), 主要巖性為灰?guī)r、角巖、片巖; ③含礦地層同處于印支期鉀長花崗巖體外接觸帶的內(nèi)凹部位。根據(jù)模式識別法, 預(yù)測了B地段是找鎢鉬礦新的有利地段。

為了檢驗(yàn)預(yù)測效果, 對B地段進(jìn)行了野外查證, B地段確有明顯的矽卡巖化、碳酸鹽化、局部有赤鐵礦化和絹云母化等。后進(jìn)行了“系統(tǒng)取樣”和室內(nèi)鑒定(圖12)。

對采集的地化樣品進(jìn)行微量元素分析(表4), 發(fā)現(xiàn)預(yù)測區(qū)有Au、W、Cu、Pb、Zn等礦化異常, 而Au達(dá)到了工業(yè)品位, W、Cu、Pb達(dá)到了工業(yè)邊界品位。

圖10　預(yù)測區(qū)(B)與已知礦床(A)矽卡巖化對比圖Fig. 10 Comparison of skarnization between ore prognostict area (B) and known ore deposit (A)

圖11　預(yù)測區(qū)(B)與已知礦床(A)碳酸鹽化和絹云母化蝕變礦物對比圖Fig. 11 Comparison of carbonatization and sericitization alterations between ore prognositc area (B) and known ore deposit (A)

3 基于航空高光譜遙感含礦構(gòu)造追蹤法及其示范應(yīng)用

3.1含礦構(gòu)造的識別標(biāo)志

圖12　石榴子石和褐鐵礦化的顯微照片F(xiàn)ig. 12 Microphotographs of garnet and limonite

圖13　研究區(qū)航空高光譜遙感蝕變礦物填圖結(jié)果Fig. 13 Airborne hyperspectral alteration mapping result for the study area

圖14　預(yù)測區(qū)NE向構(gòu)造蝕變帶野外照片F(xiàn)ig. 14 Photograph of the NE trending structural belt in the prospect area

通過對航空高光譜遙感礦物分布圖的分析可以發(fā)現(xiàn), 有的斷裂有明顯的蝕變現(xiàn)象, 通常發(fā)育硅化、絹云母化、褐鐵礦(黃鐵礦)化、碳酸鹽化、蛇紋石化等的一種或幾種; 有的斷裂卻沒有蝕變礦物沿其分布的現(xiàn)象。斷裂有蝕變礦物發(fā)育, 反映曾經(jīng)歷過熱液作用, 蝕變礦物是熱液作用留下的痕跡。這類斷裂有可能與成礦有關(guān), 可以視為成礦構(gòu)造,如果其賦礦, 可以視為含礦構(gòu)造; 沒有發(fā)生蝕變的構(gòu)造, 一般可以視為非含礦構(gòu)造。

含礦構(gòu)造的另一個特點(diǎn)是, 往往發(fā)育在區(qū)域控礦大斷裂帶的附近, 屬大斷裂帶的次級構(gòu)造。

圖15　含礦構(gòu)造展布圖Fig. 15 Distribution of ore bearing structures

3.2成生關(guān)系追蹤法及應(yīng)用示范

具有成生聯(lián)系的一組構(gòu)造蝕變帶, 位于黑石山—花牛山區(qū)域深大斷裂帶的北側(cè), 屬深大斷裂帶成礦期左行扭動的產(chǎn)物。該組次級構(gòu)造的西部斷裂發(fā)育硅化、絹云母化和褐鐵礦化, 并已發(fā)現(xiàn)金礦床(點(diǎn))。按照成生關(guān)系, 最東邊的兩條斷裂與其屬同一應(yīng)力場的產(chǎn)物, 圍巖也相同, 同為海西期的花崗巖,沿?cái)嗔淹瑯影l(fā)育硅化、絹云母化和褐鐵礦化等蝕變。據(jù)此, 預(yù)測了東邊的兩條斷裂為新的找礦有利目標(biāo)(圖13)。

表4　花牛山預(yù)測區(qū)巖石樣品微量元素分析表(Au單位為×10-9, 其他為×10-6)Table 4 Trace element content of samples from the prognostic areas in Huaniushan district

圖16　利用航空高光譜遙感技術(shù)圈定的7處找礦靶區(qū)分布示意圖Fig. 16 Distribution of 7 targets delineated by using hyperspectral remote sensing technology

經(jīng)野外調(diào)查, 該區(qū)含礦圍巖為海西期黑云母花崗巖, 從航空高光譜遙感圖像上分析, 呈NE向帶狀展布的絹云母、硅化、褐鐵礦化(黃鐵礦化)帶實(shí)際上是受同方向的斷裂構(gòu)造控制, 斷面產(chǎn)狀平緩,向西傾, 為黃綠色的蝕變帶(圖14)。

經(jīng)沿兩條NE向構(gòu)造蝕變帶連續(xù)取樣化學(xué)分析,其中最東邊的構(gòu)造蝕變帶為具有金、銅、銀異常的硅化蝕變帶, 金的含量為219×10-9, 銅的含量為116×10-6, 銀的含量為672×10-9。

3.3含礦構(gòu)造走向追蹤法及應(yīng)用示范

圖15是一金礦勘探區(qū), 勘探人員沿成礦構(gòu)造走向追蹤時發(fā)生了偏位。從所填的礦區(qū)航空高光譜遙感圖像上可以看出, 左邊藍(lán)框所示地段, 勘探工作是部署在含礦帶上, 探槽中提取出明顯的蝕變現(xiàn)象, 但勘探工作向東追索時, 卻發(fā)生了偏離。因此,在右邊藍(lán)框所示地段的探槽中未提取出蝕變現(xiàn)象。從航空高光譜遙感圖像上所反映的含礦構(gòu)造帶的位置, 應(yīng)在右邊藍(lán)框探槽以南。后經(jīng)對航空高光譜遙感圖像上反映的含礦構(gòu)造帶的位置重新取樣, 發(fā)現(xiàn)有金異常, 含量為39.4×10-9。

通過上述預(yù)測方法, 在柳園—方山口地區(qū)預(yù)測了13處找礦有利目標(biāo)區(qū), 從而將找礦的面積縮小到柳園—方山口測區(qū)10%～15%的范圍內(nèi), 對其中的一些預(yù)測的有利目標(biāo)區(qū)進(jìn)行了野外查證, 共發(fā)現(xiàn)礦化地段7處, 其中金礦化3處, 鉛銀礦化1處, 銅礦化1處, 鎢鉬礦化1處, 鎳礦化1處, 取得了顯著的找礦效果(圖16)。更重要的是, 這些礦化地段是前人未發(fā)現(xiàn)的, 當(dāng)時未見有工程揭露, 地表面積僅1～2 km2, 而且均是利用航空高光譜遙感技術(shù), 通過建立的預(yù)測方法直接找到的。

4 結(jié)語

高光譜遙感技術(shù)為遙感的直接找礦帶來了希望, 但是僅有高光譜遙感數(shù)據(jù)源是不夠的, 一方面要對光譜重建、礦物填圖和信息提取技術(shù)進(jìn)行開發(fā);另一方面要探討高光譜遙感直接找礦的思路、途徑和方法。本文針對高光譜直接找礦中的核心問題,即預(yù)測方法問題進(jìn)行了探討, 這將會助力于高光譜遙感的地質(zhì)找礦應(yīng)用。

本文建立的基于航空高光譜的成礦環(huán)境分析法, 礦床定位模型識別法和含礦構(gòu)造追蹤法等預(yù)測方法, 實(shí)質(zhì)上涵蓋了從礦田→礦床→含礦構(gòu)造的預(yù)測方法。根據(jù)具體情況, 既可以單獨(dú)使用, 也可以綜合使用, 以便獲得最佳的找礦效果。

通過示范應(yīng)用, 在研究區(qū)發(fā)現(xiàn)了7處新的金屬礦化地段, 取得了航空高光譜遙感直接找礦的顯著效果。這不僅檢驗(yàn)了建立的預(yù)測方法的有效性, 而且對該區(qū)的進(jìn)一步找礦有實(shí)際價值。同時, 對其它地區(qū)的高光譜遙感應(yīng)用, 特別是直接找礦會有啟迪作用。

Acknowledgements:

This study was supported by China Geological Survey (No. 1212011220277).

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The Application of Airborne Hyper-spectral Remote Sensing Technology to Mineral Resources Exploration

LIU De-chang1), YAN Bo-kun2), QIU Jun-ting1)
1) National Key Laboratory of Science and Technology on Remote Sensing Information and Image Analysis, Beijing Research Institute of Uranium Geology, Beijing 100029; 2) China Aero Geophysical Survey and Remote Sensing Center for Land and Resources, Beijing 100083

Key words:airborne hyper-spectral remote sensing; mineral resources; ore prospecting methods; application study; effect of ore exploration

Abstract:Airborne hyper-spectral remote sensing technology is a frontier and hot topic in geological remote sensing application, which attracts numerous attentions all over the world. This technology can obtain images with high spatial and spectral resolutions, which permits mineralization-associated alterations with small scales to be recoganized, thus provides a good assistance for ore prospecting. The core of ore prospecting is mineral

中圖分類號:TP222.5; P9614

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

doi:10.3975/cagsb.2016.03.12

收稿日期:2016-02-01; 改回日期: 2016-03-25。責(zé)任編輯: 閆立娟。

第一作者簡介:劉德長, 男, 1938年生。研究員, 博士生導(dǎo)師。長期從事鈾礦構(gòu)造和遙感地質(zhì)工作。目前正在從事航空高光譜遙感地質(zhì)找礦研究。E-mail: liudc@yeah.net。