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塔吉克斯坦阿德拉斯曼-卡尼曼蘇爾鉛鋅礦集區(qū)找礦潛力分析

2021-10-11 00:29孫萌萌陳川趙同陽
新疆地質(zhì) 2021年3期

孫萌萌 陳川 趙同陽

摘? 要:為服務(wù)于“一帶一路”沿線國家礦產(chǎn)資源風(fēng)險勘查及礦山企業(yè)“走出去”發(fā)展戰(zhàn)略,降低境外礦產(chǎn)資源勘查風(fēng)險,充分發(fā)揮遙感先行的現(xiàn)實意義。選擇塔吉克斯坦阿德拉斯曼-卡尼曼蘇爾鉛鋅礦田為研究區(qū),以地質(zhì)資料為基礎(chǔ),在充分總結(jié)與構(gòu)造運動密切相關(guān)的熱液脈型鉛鋅礦控礦要素的基礎(chǔ)上,基于ASTER遙感數(shù)據(jù),利用濾波法、波段比、PCA等遙感信息挖掘技術(shù),依據(jù)控礦構(gòu)造、含礦圍巖和蝕變信息3個成礦要素的基本特征,提取相關(guān)控礦信息,并基于空間分布規(guī)律,最終圈定3處找礦靶區(qū)。結(jié)合區(qū)域成礦地質(zhì)條件分析認(rèn)為,阿德拉斯曼-卡尼曼蘇爾鉛鋅礦集區(qū)中部具有較好的鉛鋅找礦潛力。

關(guān)鍵詞:一帶一路;ASTER遙感數(shù)據(jù);成礦預(yù)測;熱液脈型鉛鋅礦

塔吉克斯坦是世界上金屬礦儲量最多的國家之一,儲量和產(chǎn)量均位于世界前列[1,2],其境內(nèi)地質(zhì)特征明顯,成礦條件良好,礦產(chǎn)資源豐富,但海拔較高,地形起伏較大,交通不便,地質(zhì)研究程度低[3],為“一帶一路”沿線國家礦產(chǎn)資源風(fēng)險勘查帶來諸多不便。隨著遙感技術(shù)在地質(zhì)領(lǐng)域作用的提高,ASTER多光譜遙感數(shù)據(jù)發(fā)揮著舉足輕重的作用,因多波段和中-高分辨率的特點,在巖性解譯、構(gòu)造識別、礦化蝕變信息提取、及成礦預(yù)測等展開研究并取得較好的成果[4-9],為本次研究提供方法和技術(shù)依據(jù)。

塔吉克斯坦阿德拉斯曼-卡尼曼蘇爾礦田位于中天山成礦帶恰特卡爾河成礦亞帶,為區(qū)域上重要的中溫?zé)嵋好}型鉛鋅礦集區(qū)[10,11]。近年來,新發(fā)現(xiàn)多處鉛鋅礦(化)點,具較好的鉛鋅成礦潛力。本次研究選擇扎姆巴克鉛鋅礦,為遙感信息提取工作的模型區(qū),以熱液脈型鉛鋅礦成礦條件、礦物光譜特征為基礎(chǔ),基于ASTER多光譜遙感數(shù)據(jù)及相應(yīng)算法技術(shù),提取與成礦有關(guān)的地質(zhì)要素,結(jié)合成礦地質(zhì)背景,分析和總結(jié)典型礦床成礦規(guī)律,通過遙感解譯圈定有利找礦部位,就成礦要素對找礦潛力進(jìn)行分析。

1? 研究區(qū)地質(zhì)概況

阿德拉斯曼-卡尼曼蘇爾礦田位于塔吉克斯坦塔博沙爾地區(qū)塔-烏邊界附近,礦區(qū)范圍為:北緯40°33′~40°42′,東經(jīng)69°50′~70°05′。屬中天山成礦帶恰特卡爾河成礦亞帶,與塔吉克斯坦北部楚魯克-達(dá)龍(Chorukh-Dairon)、阿爾登托普坎(Altyntopkan)、烏茲別克斯坦阿爾馬雷克(Almalyk)礦田共同構(gòu)成多金屬成礦區(qū)。研究區(qū)處于晚石炭世活動大陸邊緣,同時受北東部費爾干納大型走滑斷層影響,區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育,主要出露地層為晚古生代火山巖夾沉積巖建造(圖1-a)。

研究區(qū)主要出露的巖石地層由老到新依次有:下石炭統(tǒng)納繆爾階明布拉克組流紋-英安斑巖、英安-安山玢巖、礫巖、砂巖,中—上石炭統(tǒng)納達(dá)克組安山和安山-英安玢巖、砂巖等,上石炭統(tǒng)阿克欽組流紋斑巖、玢巖、凝灰?guī)r等火山巖,上石炭統(tǒng)奧亞塞組霏細(xì)斑巖、球粒斑巖、凝灰?guī)r、凝灰熔巖等火山巖及次火山巖,上二疊統(tǒng)拉瓦什組流紋斑巖、凝灰熔巖、凝灰礫巖等,上白堊統(tǒng)沉積巖及少量火山碎屑巖,古近系碎屑巖,全新統(tǒng)松散堆積物等,其中石炭系火山巖及火山碎屑巖為鉛鋅礦主要賦礦圍巖。

研究區(qū)侵入巖主要為卡拉馬扎爾類花崗巖體,主要巖性為花崗巖、花崗閃長巖、正長花崗巖,位于研究區(qū)北東部,與石炭系火山巖構(gòu)造接觸。區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育,以NE向構(gòu)造為主。礦田內(nèi)已發(fā)現(xiàn)卡尼曼蘇爾鉛鋅礦、扎姆巴克鉛鋅礦等9處熱液脈型礦床(圖1-b)。

2? 典型礦床分析

據(jù)研究區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)資料,結(jié)合前人研究成果,選擇扎姆巴克(Zambarak)鉛鋅礦床為典型礦床,對地質(zhì)成礦條件進(jìn)行分析總結(jié)。

扎姆巴克鉛鋅礦床位于阿德拉斯曼-卡尼曼蘇爾礦田中心偏西位置,為一處中型的熱液脈型鉛鋅礦。礦床成礦年齡為290 Ma[13],礦區(qū)出露地層為上石炭統(tǒng)火山巖,巖性主要為石英斑巖、英安玢巖、凝灰熔巖。礦區(qū)主要構(gòu)造有3條,均為NE向構(gòu)造,其中扎姆巴克和中間斷層為主要控礦構(gòu)造,屬壓性逆斷層(圖2-a)。

礦體形態(tài)多為脈狀,礦體長度達(dá)1.3 km,埋深約400 m,方向和形態(tài)嚴(yán)格受礦區(qū)NE向次級構(gòu)造控制[14]。礦脈大多沿NE向次級構(gòu)造展布,厚度不一,較厚的礦脈賦存于沿NE向近平行次級構(gòu)造中,NW,NS向次級構(gòu)造中的礦脈較薄,且在NE向次級構(gòu)造附近,分布有硫化物浸染現(xiàn)象。可見,礦脈產(chǎn)出在礦區(qū)次級構(gòu)造中,主要次級含礦構(gòu)造為NE向平行次級構(gòu)造,次要含礦構(gòu)造為NW及NS向次級構(gòu)造,在含礦次級斷裂相交部位,形成了不同方向、相互連接的礦脈網(wǎng),構(gòu)成了礦區(qū)網(wǎng)脈型礦體(圖2-b)。礦脈厚度達(dá)10~25 cm,主要為重晶石-硫化物礦脈,硫化物以方鉛礦、閃鋅礦為主。其中脈石礦物為石英、重晶石,礦石礦物為黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、赤鐵礦等。礦區(qū)礦化蝕變發(fā)育程度較高,表現(xiàn)為距離次級斷裂越近,礦化發(fā)育越明顯。主要蝕變類型為赤鐵礦化、碳酸鹽化、綠泥石化、白云石化,其中與成礦有關(guān)的蝕變類型為赤鐵礦化、碳酸鹽化、白云石化,主要蝕變礦物有赤鐵礦、黃鐵礦、鐵白云石。

通過對扎姆巴克鉛鋅礦床礦區(qū)及礦體概況的分析,總結(jié)與成礦有關(guān)的地質(zhì)要素如下:①研究區(qū)鉛鋅礦賦礦圍巖為上石炭統(tǒng)火山巖;②構(gòu)造是必要的成礦地質(zhì)要素,是成礦熱液的運輸通道,其中NE向、壓性區(qū)域構(gòu)造為主要導(dǎo)礦構(gòu)造,NE向次級平行構(gòu)造為主要容礦構(gòu)造;③與成礦有關(guān)的礦化蝕變也是重要的指示成礦的地質(zhì)要素,主要蝕變類型為赤鐵礦化、碳酸鹽化、白云石化,主要蝕變礦物有赤鐵礦、黃鐵礦、鐵白云石。綜上,建立研究區(qū)熱液脈型鉛鋅礦地質(zhì)成礦要素表(表1)。通過對地質(zhì)成礦要素的分析總結(jié),確定了遙感提取成礦地質(zhì)要素的內(nèi)容。

3? 數(shù)據(jù)選取

據(jù)地質(zhì)要素遙感提取對象,兼顧空間分辨率和光譜分辨率,本次研究選取ASTER L1T數(shù)據(jù)1景,獲取時間為2007年9月11日6時16分33秒。影像全范圍覆蓋研究區(qū),云雪覆蓋度小于5%,數(shù)據(jù)質(zhì)量較好,該景遙感影像可作為數(shù)據(jù)支撐此次研究。

4? 地質(zhì)要素解譯

通過對研究區(qū)成礦地質(zhì)條件、扎姆巴克鉛鋅礦地質(zhì)成礦要素分析認(rèn)為,NE向斷裂控制著研究區(qū)熱液脈型鉛鋅礦體的分布。因此,在開展地質(zhì)成礦要素解譯工作時,首先要進(jìn)行構(gòu)造解譯,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行賦礦圍巖解譯及相關(guān)蝕變信息的提取。

4.1? 構(gòu)造解譯

從地質(zhì)構(gòu)造條件看,研究區(qū)熱液脈型鉛鋅礦床受區(qū)域壓性斷裂控制,礦體多分布在次級壓扭性斷裂帶中。因此,構(gòu)造解譯工作需先解譯區(qū)域構(gòu)造并區(qū)分構(gòu)造力學(xué)性質(zhì),再進(jìn)行次級構(gòu)造信息的提取。區(qū)域線性構(gòu)造在遙感影像上易識別,但對于力學(xué)性質(zhì)的區(qū)分,需根據(jù)不同力學(xué)性質(zhì)的遙感解譯標(biāo)志進(jìn)行解譯。按照力學(xué)性質(zhì),斷裂可分為壓性、扭性、壓扭性及張扭性,其解譯標(biāo)志分別為:①壓性。線狀呈正弦曲線的舒緩波狀,延伸遠(yuǎn),走向穩(wěn)定;②扭性。呈窄而平直的如刀刃的直線狀影像,延伸遠(yuǎn)、走向穩(wěn)定,穿越不同地貌單元也可保持直線狀;③壓扭性。具明顯的主干斷裂,波紋形態(tài)比壓性斷裂的更平緩、起伏更小;④張扭性。斷裂線呈線或鋸齒狀,寬窄變化大,斷續(xù)出現(xiàn)或雁行狀排列,特征相對不明顯[15]。

為準(zhǔn)確提取研究區(qū)線性構(gòu)造信息,利用ENVI平臺,基于ASTER SWIR-VNIR 波段對研究區(qū)區(qū)域構(gòu)造進(jìn)行解譯,選擇Band8、Band3、Band1 組合波段作為基礎(chǔ)影像,利用卷積濾波工具(Convolutions and Morphology Tool)中拉普拉斯(Laplacian)算法,增強構(gòu)造紋理信息。在此基礎(chǔ)上,使用方向濾波器(Direcional Filter),角度分別設(shè)置為30°、330°,增強NE、NW向上的線性構(gòu)造特征,便于提取控礦線性構(gòu)造。據(jù)解譯標(biāo)志,結(jié)合增強后的影像,采用人機(jī)交互目視解譯,對研究區(qū)區(qū)域和次級構(gòu)造進(jìn)行提取,解譯時注意區(qū)分第四紀(jì)沖溝與斷裂,解譯結(jié)果見圖3。

4.2? 賦礦圍巖識別

據(jù)區(qū)域成礦地質(zhì)背景特征及典型礦床分析成果發(fā)現(xiàn),熱液脈型鉛鋅礦賦礦圍巖為上石炭統(tǒng)火山巖,主要巖石類型為石英斑巖、凝灰熔巖、英安玢巖。相關(guān)研究表明,TIR波段具識別火山巖的能力[15]。因此,基于ASTER TIR數(shù)據(jù),采用TIR(12×12)/(11×13)波段比方法,用來突出與成礦有關(guān)的上石炭統(tǒng)火山巖,解譯結(jié)果見圖3。

4.3? 蝕變信息提取

通過對典型礦床的分析,發(fā)現(xiàn)與熱液脈型鉛鋅礦有關(guān)的礦化蝕變類型為赤鐵礦化、碳酸巖化、白云石化,主要蝕變礦物有赤鐵礦、黃鐵礦、菱鐵礦、鐵白云石。在ENVI平臺標(biāo)準(zhǔn)波譜庫中檢索以上礦物,得到礦物波譜曲線。據(jù)波譜曲線,ASTER VNIR-SWIR范圍內(nèi)有明顯波譜特征。其中,赤鐵礦在0.5 μm、0.86 μm附近有吸收特征,在0.7 μm、1.08 μm附近出現(xiàn)反射峰;黃鐵礦在在0.8 μm附近有吸收特征,0.68μm、1.6μm附近出現(xiàn)反射峰;菱鐵礦在1.1 μm附近有較寬的吸收特征,在0.72 μm、2.1 μm附近出現(xiàn)反射峰;鐵白云石在1.95 μm、2.3 μm附近有吸收特征,在2.13 μm、2.3 μm附近有反射峰。以上礦物波譜特征作為蝕變信息提取的依據(jù)。

4.3.1? 鐵染蝕變信息提取

對于黃鐵礦、赤鐵礦等含鐵或鐵氧化物,由于電荷和晶體場的轉(zhuǎn)移,在ASTER VNIR波段有診斷性吸收特征[16]。研究表明,對于鐵染蝕變信息的提取,選取ASTER第Band1、2、3、4波段,對其進(jìn)行主成分分析[17,18]。據(jù)特征向量分析(表2),在B3處有強的吸收性,B4處有弱的吸收性,在B1、2有反射。因此正確的特征向量為:B3、4負(fù)載值的符號相同,B3擁有較大的負(fù)載值,且與B2符號相反,最終確定鐵染蝕變異常主分量為PC4。

4.3.2? 碳酸巖蝕變信息提取

碳酸巖蝕變特征礦物為菱鐵礦、鐵白云石。對蝕變信息提取,常用方法為ASTER Band1、3、4、(5+8)/2波段對其主成分分析[19],用B5/7、B4/8和B(6+8)/7進(jìn)行波段比[20]。本文使用Band1、3、4、(5+8)/2波段,對其進(jìn)行主成分分析。特征向量見表3,在B1處有強吸收性,在B4處有弱吸收性,且B(5+8)/2有反射,最終確定PC3為異常主分量。

在經(jīng)過以上主成分變換后,將異常主分量進(jìn)行3×3中值濾波去除孤立的噪聲點,并對結(jié)果進(jìn)行0-255內(nèi)的線性拉伸,計算最終數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差δ和最大值M,采用三級分割:[1δ,2δ]、[2δ,3δ]、[3δ,M],得到遙感異常蝕變信息圖3。

5? 遙感找礦預(yù)測

5.1? 遙感解譯準(zhǔn)確性分析

構(gòu)造解譯? 據(jù)已知地質(zhì)資料,前人實測區(qū)域構(gòu)造共11條。本次研究解譯區(qū)域構(gòu)造共13條,其中完全吻合構(gòu)造7條,細(xì)化了3條,新解譯構(gòu)造共3條,準(zhǔn)確率約76.9%。次級構(gòu)造共解譯了193條,以NE向次級平行構(gòu)造為主,少數(shù)NNE向和NW向,主要分布在區(qū)域構(gòu)造附近,對照扎姆巴克礦床,次級構(gòu)造與礦區(qū)構(gòu)造較吻合。

賦礦圍巖? 據(jù)前人區(qū)域地質(zhì)圖,賦礦圍巖為上石炭統(tǒng)火山巖,賦礦地層面積為29.703 km2。本次解譯面積為48.868 km2,解譯賦礦地層在原有地層周圍,受區(qū)域構(gòu)造改造,賦礦地層多沿構(gòu)造展布。

圍巖蝕變? 蝕變信息形態(tài)呈片狀或星點狀,強弱程度不一。從空間分布看,蝕變信息多沿構(gòu)造分布,主要沿次級構(gòu)造分布。對比扎姆巴克礦床,礦區(qū)分布有較強的鐵染信息和CO32-信息,蝕變信息分布在次級平行構(gòu)造中,與前人研究結(jié)果一致。

5.2? 遙感找礦模型

通過區(qū)域成礦地質(zhì)條件分析,結(jié)合模型區(qū)扎姆巴克鉛鋅礦床成礦地質(zhì)特征,據(jù)研究區(qū)熱液脈型鉛鋅礦地質(zhì)成礦要素及遙感地質(zhì)要素的解譯結(jié)果,將成礦地質(zhì)要素與遙感地質(zhì)要素一一對應(yīng),建立研究區(qū)熱液脈型鉛鋅礦地質(zhì)-遙感找礦模型(表4)。

模型要素以賦礦圍巖、構(gòu)造及蝕變信息為主要內(nèi)容。其中,賦礦圍巖為上石炭統(tǒng)火山巖,主要巖性為石英斑巖、凝灰熔巖。構(gòu)造表現(xiàn)為NE向壓性區(qū)域構(gòu)造為導(dǎo)礦構(gòu)造、NE向次級平行構(gòu)造為主要含礦構(gòu)造;蝕變類型為赤鐵礦化、碳酸巖化、白云石化,對應(yīng)的蝕變信息為鐵染、CO32-信息?;谝陨?個地質(zhì)要素的提取,建立“圍巖+構(gòu)造+蝕變”三位一體的找礦預(yù)測模型,作為熱液脈型鉛鋅礦靶區(qū)圈定的依據(jù)。

5.3? 遙感找礦預(yù)測及潛力分析

據(jù)對研究區(qū)熱液脈型鉛鋅礦地質(zhì)特征分析,結(jié)合地質(zhì)-遙感找礦模型,在中天山成礦帶恰特卡爾河成礦亞帶阿德拉斯曼-卡尼曼蘇爾鉛鋅礦集區(qū)對賦礦圍巖、控礦構(gòu)造、礦化蝕變信息綜合分析,利用綜合信息地質(zhì)單元法,選擇“圍巖+構(gòu)造+蝕變”重合部位,重點考慮NE向次級平行構(gòu)造,圈定遙感找礦靶區(qū)4處(圖3)。根據(jù)靶區(qū)圈定結(jié)果,針對各靶區(qū)地質(zhì)特征、遙感信息等方面要素,對其進(jìn)行優(yōu)選及成礦潛力分析(表5)。根據(jù)靶區(qū)劃分表,A類靶區(qū)(Ⅰ-1)成礦潛力極大;B類靶區(qū)(Ⅰ-2、Ⅰ-3)成礦潛力較大;C類靶區(qū)(Ⅱ-1)成礦潛力一般。

6? 結(jié)論

(1) 基于ASTER遙感數(shù)據(jù)及現(xiàn)代空間分析技術(shù),建立了一套適用于中高山地區(qū)快速、有效地開展熱液型鉛鋅礦成礦定位預(yù)測的技術(shù)組合。

(2) 在充分總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了中天山成礦帶熱液型鉛鋅礦“圍巖+構(gòu)造+蝕變”三位一體的遙感找礦預(yù)測模型。

(3) 在塔吉克斯坦塔博沙爾地區(qū)新圈出鉛鋅找礦靶區(qū)4處,其中A類1處、B類2處、C類1處。

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