王明明，羅清威，張克川，李新超

(1.河南省有色金屬礦產(chǎn)探測(cè)工程技術(shù)研究中心，河南鄭州 450016；2.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第七地質(zhì)大隊(duì)，河南鄭州 450018)

0 引言

近些年來，隨著遙感技術(shù)的迅速發(fā)展，其具有快捷、經(jīng)濟(jì)、易于數(shù)據(jù)綜合分析等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)地質(zhì)工作中(成功等，2016；趙玉梅等，2016；梁軍等，2017)。結(jié)合計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，可從獲得的遙感影像中識(shí)別并提取不同巖石、礦物蝕變異常信息，為地質(zhì)找礦的前期工作圈定有利靶區(qū)(常睿春等，2012；陳富強(qiáng)等，2017；涂其軍等，2018；陳琪等，2021)。因此，利用遙感影像提取遙感蝕變異常信息來指導(dǎo)找礦已成為遙感地質(zhì)應(yīng)用的重要領(lǐng)域之一。

坦桑尼亞環(huán)維多利亞湖太古宙綠巖型金礦成礦帶是著名的金礦成礦帶之一，而位于其東部的穆索馬-馬拉綠巖帶是環(huán)維多利亞湖“八大”太古宙綠巖帶之一，該綠巖帶構(gòu)造發(fā)育，巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，具備良好的成礦條件。目前該綠巖帶已發(fā)現(xiàn)有馬拉、布亨巴、伊昆古等大中型金礦床，這些金礦床的成礦類型和成礦地質(zhì)條件大致相似，均為剪切帶或構(gòu)造破碎帶控制的構(gòu)造蝕變巖型金礦，其礦化蝕變特征主要為黃鐵礦化、褐鐵礦化及硅化等，次為綠泥石化、絹云母化及碳酸鹽化等(崔小軍等，2014；王建光等，2017；楊友等，2017；李俊生等，2018)。

本文以PL7233金礦權(quán)區(qū)為例，通過對(duì)獲取的遙感影像采用掩膜技術(shù)剔除水體、植被等干擾信息提取有用的礦化蝕變異常信息(陳三明等，2010；錢建平等2014；穆媛芮等，2017；梁棪先等，2020)，圈定有利找礦靶區(qū)，并結(jié)合地質(zhì)資料、物探等手段進(jìn)行綜合分析研究，再對(duì)圈定的有利靶區(qū)利用山地工程(探槽、鉆探)進(jìn)行異常成果查證，取得了較好的找礦成果。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

1.1 區(qū)域地質(zhì)特征

穆索馬-馬拉綠巖型金礦成礦帶位于坦桑尼亞環(huán)維多利亞湖金礦成礦區(qū)東部，該綠巖帶主要由太古界尼安薩群、元古界布科班群、新生界新近系和第四系組成，其地層為花崗巖-綠巖體，下部為太古界尼安薩群，上部為元古界布科班群的碎屑沉積巖所覆蓋，呈不整合接觸。巖性主要以長(zhǎng)英質(zhì)、鐵鎂質(zhì)火山巖及BIF等為主，夾有少量凝灰?guī)r和變火山巖。其中太古界尼安薩群為金礦(化)體主要賦存層位。區(qū)域構(gòu)造主要為近EW、NE和NW向的3組近平行剪切構(gòu)造帶組成，其延伸長(zhǎng)度超過200 km，貫穿整個(gè)穆索馬-馬拉綠巖帶。此外，區(qū)內(nèi)次生褶皺、斷裂帶和剪切帶等不同類型、不同規(guī)模的構(gòu)造較為發(fā)育，局部地層遭受強(qiáng)烈變質(zhì)變形作用，這些強(qiáng)烈的變質(zhì)變形構(gòu)造活動(dòng)為區(qū)內(nèi)金礦床的形成的有利的成礦地質(zhì)環(huán)境(羅清威等，2019)。

研究區(qū)位于穆索馬-馬拉綠巖帶東部，區(qū)內(nèi)出露的地層有太古界尼安薩群、新生界新近系和第四系(見圖1)。其中太古界尼安薩群主要分布在北部和中西部，巖性為斜長(zhǎng)片麻巖、斜長(zhǎng)角閃片麻巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖和花崗片麻巖等；新近系主要分布在東部，巖性為粗面巖；第四系分布在西南部、南部和北東部，多為片麻巖、粗面巖等殘積物及沖-洪積物等。地層總體走向?yàn)镹E-NEE向，南傾，傾角為50°～70°(羅清威等，2019)。

圖1 研究區(qū)區(qū)域位置及地質(zhì)圖

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要為NE、NW和近EW向，其中NW、NWW向剪切構(gòu)造為主要的控礦構(gòu)造，剪切構(gòu)造帶發(fā)育在片麻巖系中，巖石多見硅化、褐鐵礦化、鐵染等蝕變，在構(gòu)造帶兩側(cè)的巖石中可見碎裂結(jié)構(gòu)、角礫狀構(gòu)造及網(wǎng)脈狀構(gòu)造等。

區(qū)內(nèi)分布有少量正長(zhǎng)斑巖脈、石英脈及輝綠巖脈等。

1.2 礦床地質(zhì)特征

研究區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)一條金礦(化)體K1，該金礦(化)體由剪切構(gòu)造帶控制，鉆孔中可見蝕變輝綠巖脈穿插其中。礦(化)體控制長(zhǎng)約550 m，賦存標(biāo)高1127～1326 m，控制斜深約130 m。

礦體產(chǎn)狀與Fb1構(gòu)造蝕變帶基本一致，金品位1.00×10-6～38.85×10-6，平均品位8.69×10-6，品位變化系數(shù)為2.67；厚度為3.68～5.76 m，平均厚度4.75 m。此外，區(qū)內(nèi)還揭露有Au2、Au3金礦(化)體，金品位0.53×10-6～1.04×10-6，平均厚度1.78 m。金礦(化)體形態(tài)較簡(jiǎn)單，整體呈脈狀、透鏡狀產(chǎn)于構(gòu)造帶中，礦(化)體圍巖蝕變主要有硅化、綠泥石化、絹云母化等，金屬礦化主要有黃鐵礦化、磁黃鐵礦化、褐鐵礦化等，其中硅化、綠泥石化、黃鐵礦化、褐鐵礦化與金礦化的關(guān)系較為密切(李水平等，2016)。

1.3 礦床成因類型分析

根據(jù)環(huán)維多利亞湖東部綠巖帶型金礦床成礦規(guī)律和成礦模式，結(jié)合研究區(qū)的礦床地質(zhì)特征等，初步分析認(rèn)為研究區(qū)內(nèi)金礦床為受剪切構(gòu)造帶控制的構(gòu)造蝕變巖型金礦床。

現(xiàn)有資料表明，太古界尼安薩群地層中的超鎂鐵質(zhì)、鎂鐵質(zhì)火山巖的原始含金量偏高，為礦床的形成提供了天然礦源層。此外，當(dāng)來自后期的中酸性侵入體攜帶的成礦流體在上升過程中穿過這套綠巖帶地層時(shí)，成礦流體與圍巖相互作用形成了Eh值較低且富硫的礦源體。區(qū)域上的剪切構(gòu)造帶及次級(jí)斷裂、褶皺為成礦流體提供了通道和富集空間，在特定的溫度和壓力環(huán)境下，成礦物質(zhì)發(fā)生沉淀后形成礦(化)體，而后期熱液活動(dòng)可能使成礦物質(zhì)進(jìn)一步富集，使得區(qū)內(nèi)礦(化)體在時(shí)間尺度上具有多期次、多階段的成礦特點(diǎn)(崔小軍等，2015；孫宏偉等，2015；張耀等，2017；李俊生等，2018)。

2 Crosta方法基于TM數(shù)據(jù)蝕變信息提取

目前，在遙感地質(zhì)中常用的蝕變異常信息提取方法主要有波段比值法、LS-Fit法、Crosta法及匹配濾波法等。Crosta法具有無需實(shí)測(cè)光譜，效果穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，且經(jīng)過Crosta技術(shù)處理后的TM/ETM和ASTER等遙感影像具備較好的找礦指示能力(彭光雄等，2013)。因此，Crosta法是目前遙感礦化蝕變異常信息提取應(yīng)用最主要的方法(薛曉剛，2009；鄧會(huì)娟等，2014；汪子義等，2016；趙玉梅等，2016)。

2.1 遙感數(shù)據(jù)源選取

根據(jù)研究區(qū)植被、地表水體、降雨及地形等特征(汪樹棟等，2014)，本次選取坦桑尼亞旱季的Landsat-5遙感影像(TM數(shù)據(jù))，日期為2016年10月28號(hào)，軌道號(hào)為170/061。

2.2 遙感影像預(yù)處理

研究區(qū)位于坦桑尼亞東北部，區(qū)內(nèi)植被較為發(fā)育，地表水體多為季節(jié)性沖溝。為了盡量減少蝕變異常信息提取時(shí)干擾因素的影響，本次對(duì)選取的遙感影像通過ENVI5.3平臺(tái)進(jìn)行一系列數(shù)據(jù)預(yù)處理操作過程，具體見圖2。

圖2 遙感影像數(shù)據(jù)預(yù)處理流程圖

2.3 遙感礦化蝕變信息提取

利用Crosta法對(duì)預(yù)處理后的TM數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。該方法是通過選取第1、3、4、5波段組合利用主成分分析法(PCA)提取鐵染蝕變異常信息，其特征向量矩陣見表1；選取第1、4、5、7波段組合利用主成分分析法提取羥基蝕變異常信息(于彩虹等，2015；梁軍等，2017；趙慧童和王萍，2017)，其特征向量矩陣見表2。

從表1可以看出，在PC4分量中TM3系數(shù)與TM1及TM4系數(shù)符號(hào)相反，且與TM5系數(shù)符號(hào)相同。根據(jù)代表鐵染物主分量的判斷準(zhǔn)則(張玉君等，2003)，選擇PC4分量作為鐵染蝕變異常信息提取的主分量。

表1 TM 1、3、4、5波段PCA特征向量矩陣

表2 TM 1、4、5、7波段PCA特征向量矩陣

從表2可以看出，在PC4分量中TM5系數(shù)與TM4及TM7系數(shù)符號(hào)相反，且與TM1系數(shù)符號(hào)相同。根據(jù)代表羥基化物主分量的判斷準(zhǔn)則(張玉君等，2003)，選擇PC4分量作為羥基蝕變異常信息提取的主分量。

主分量門限化技術(shù)是以PCA法得到的主分量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用標(biāo)準(zhǔn)離差對(duì)蝕變異常強(qiáng)弱進(jìn)行量化分級(jí)。該技術(shù)是把圖像灰度均值(X)作為背景值，以標(biāo)準(zhǔn)離差(σ)作為量化尺度，用標(biāo)準(zhǔn)離差倍數(shù)作為閾值，即利用公式(X+kσ)對(duì)各級(jí)異常進(jìn)行等級(jí)劃分，其中k值一般取1.0～3.0(錢建平等，2013；吳繼煒，2015)。通過ENVI5.3平臺(tái)的Compute Statistics功能得到各異常蝕變主分量的基本統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，見表3。

表3 各異常蝕變主分量的基本數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

其中，無異常為最小值x+2σ，一級(jí)異常為(x+2σ)～(x+2.5σ)，二級(jí)異常為(x+2.5σ)～(x+3σ)，三級(jí)異常為x+3σ最大值，其蝕變異常等級(jí)劃分結(jié)果見圖3、圖4。

圖3 研究區(qū)鐵染蝕變異常信息提取結(jié)果

圖4 研究區(qū)羥基蝕變異常信息提取結(jié)果

通過與鄰近的馬拉金礦對(duì)比可以看出，研究區(qū)共圈定4處鐵染蝕變異常區(qū)，3處羥基蝕變異常區(qū)，其中位于研究區(qū)西北部的Ⅰ號(hào)鐵染蝕變異常與Ⅰ號(hào)羥基蝕變異常基本重合，該區(qū)域?yàn)橹攸c(diǎn)找礦靶區(qū)。

3 物探方法及裝置

為了進(jìn)一步縮小找礦靶區(qū)，查證遙感影像蝕變異常信息，對(duì)異常區(qū)域的找礦潛力作出評(píng)價(jià)，對(duì)研究區(qū)內(nèi)遙感影像蝕變異常圈定的找礦靶區(qū)開展物探測(cè)量工作。

3.1 方法選擇及裝置設(shè)置

現(xiàn)有資料表明，在合適的地電條件下，時(shí)間域激發(fā)極化法可以作為異常查證方法進(jìn)行金礦(體)勘查(彭俊等，2017；李水平等，2019)。本次物探工作選擇激電中梯剖面與激電測(cè)深工作對(duì)異常區(qū)進(jìn)行剖析，了解其水平展布方向及垂向延深情況。

激電中梯剖面工作采用時(shí)間域激發(fā)極化法，工作裝置為中間梯度裝置，供電設(shè)備為重慶奔騰WDZF-5型激電發(fā)射系統(tǒng)，接收機(jī)為WDJS-2數(shù)字直流激電接收機(jī)，選擇供電周期16 s，延時(shí)150 ms，基本積分間隔40 ms，采用雙向短脈沖供電模式，占空比1:1，觀測(cè)參數(shù)I、△U、ηs。

激電測(cè)深工作采用時(shí)間域激發(fā)極化法，工作裝置為對(duì)稱四極裝置，供電設(shè)備為重慶奔騰WDFZ-5型激電發(fā)射系統(tǒng)，接收機(jī)為WDJS-2數(shù)字直流激電接收機(jī)，選擇供電周期16 s，延時(shí)150 ms，基本積分間隔40 ms，采用雙向短脈沖供電模式，占空比1:1，觀測(cè)參數(shù)I、△U、ηs。其中，激電測(cè)深工作電極距離排列表見表4。

表4 激電測(cè)深工作電極距離排列表(m)

3.2 物探數(shù)據(jù)處理及資料解譯驗(yàn)證

3.2.1 研究區(qū)巖(礦)石標(biāo)本物性特征

根據(jù)不同巖石及礦化蝕變會(huì)導(dǎo)致巖石電性參數(shù)等物理性質(zhì)存在差異的原理(張同中等，2010)，首先對(duì)區(qū)內(nèi)常見的巖(礦)石電性參數(shù)進(jìn)行了測(cè)量統(tǒng)計(jì)，詳見表5。

表5 研究區(qū)巖(礦)石電性參數(shù)特征統(tǒng)計(jì)表

從表5的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中可以看出，構(gòu)造蝕變極化率最高，電阻率最低；粗面巖電阻率最高，極化率次之；石英脈、輝綠巖等電阻率較高，極化率最低。表明構(gòu)造蝕變巖具有“低阻、高極化”特征，即研究區(qū)內(nèi)的構(gòu)造蝕變帶與圍巖之間存在明顯的電性參數(shù)差異，為在研究區(qū)開展激發(fā)極化法提供了工作前提，利用該方法可以探尋有利成礦位置，圈定目標(biāo)靶區(qū)。

3.2.2 成果解譯驗(yàn)證

結(jié)合地質(zhì)資料及取得的成果，在認(rèn)為成礦有利部位布設(shè)物探剖面，開展了物探工作，通過后期鉆孔驗(yàn)證情況來看，選擇的物探方法對(duì)深部礦體有較好的反映，具有很好的指示意義。

激電中梯剖面顯示，視極化率曲線南端較平緩，異常較弱，對(duì)應(yīng)為粗面巖區(qū)，在構(gòu)造蝕變帶南側(cè)視極化率有相對(duì)較強(qiáng)異常顯示，極值為1.15%。而電阻率在構(gòu)造蝕變帶兩端為高阻，中間為低阻異常。根據(jù)激電中梯剖面異常特征，布設(shè)了12個(gè)激電測(cè)深點(diǎn)，其視電阻率特征表現(xiàn)為淺層呈現(xiàn)低阻異常，在04～08號(hào)點(diǎn)深部存在高阻異常，在16～28號(hào)點(diǎn)處存在低阻異常帶，且一直向下延深，異常形態(tài)向南傾斜，推測(cè)與構(gòu)造蝕變帶有關(guān)；視極化率在20～36號(hào)點(diǎn)間存在一相對(duì)高極化異常體，隨極距增大異常相對(duì)封閉，極化體形態(tài)向南傾斜，以20號(hào)點(diǎn)為界，南側(cè)視極化率值明顯高于北側(cè)，形成相對(duì)較高極化率異常，這與視電阻率低阻異常推斷的構(gòu)造蝕變帶基本吻合，其后期鉆孔驗(yàn)證成果見圖5。

圖5 研究區(qū)典型地物綜合剖面圖

4 找礦標(biāo)志及找礦前景

4.1 研究區(qū)找礦標(biāo)志

(1)地質(zhì)找礦標(biāo)志

研究區(qū)金礦(化)體賦存在太古界尼安薩群的片麻巖、片巖中，且含礦性與圍巖成分有一定的關(guān)系，出現(xiàn)蝕變輝綠巖對(duì)成礦最有利。金礦(化)體均嚴(yán)格受剪切構(gòu)造帶控制，剪切構(gòu)造帶即為礦體賦存空間，是較為直接的找礦標(biāo)志，特別是在次級(jí)斷裂構(gòu)造密集發(fā)育、交匯或復(fù)合部位。構(gòu)造蝕變帶具有明顯的礦化蝕變特征，綜合分析認(rèn)為硅化、黃鐵礦化、褐鐵礦化、綠泥石化與金礦化關(guān)系最為密切。此外，地表褐鐵礦化及硅化蝕變的存在也是較好的找礦標(biāo)志。

(2)遙感解譯蝕變標(biāo)志

對(duì)獲取的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后，利用Crosta法可有效提取蝕變異常信息，研究區(qū)內(nèi)共圈定4處鐵染異常蝕變、3處羥基異常蝕變，均呈線狀、面狀展布，其中Ⅰ號(hào)鐵染蝕變異常與Ⅰ號(hào)羥基蝕變異?；局睾希示€狀分布，表現(xiàn)出“弱鐵染蝕變異常+強(qiáng)羥基蝕變異?！蹦Ｊ健Ｍㄟ^已有地質(zhì)資料和已知礦(化)點(diǎn)對(duì)比研究，證實(shí)遙感蝕變異常信息可以作為找礦預(yù)測(cè)的標(biāo)志。

(3)地球物理異常標(biāo)志

研究區(qū)內(nèi)金礦(化)體與圍巖相比，表現(xiàn)為“低阻、相對(duì)高極化”的異常特征。因此，針對(duì)性地利用時(shí)間域激發(fā)極化法可以幫助查明金礦(化)體的展布及延深情況，以指導(dǎo)后期鉆孔施工。

(4)其他標(biāo)志

研究?jī)?nèi)或附近的民采坑、豎井等采礦活動(dòng)。

4.2 研究區(qū)找礦前景分析

實(shí)踐證明，大多數(shù)情況下受剪切構(gòu)造帶控制的金礦床特征表現(xiàn)為大斷裂成大礦，小斷裂只能形成中、小型礦床(點(diǎn))，特別是特大型金礦床往往位于區(qū)域構(gòu)造系的復(fù)合交叉及轉(zhuǎn)折部位(劉軍和朱谷昌，2012)。穆索馬-馬拉綠巖帶中產(chǎn)出的眾多金礦床多成群、成帶出現(xiàn)，且其控礦和容礦構(gòu)造均為剪切構(gòu)造帶，較好地反映了地殼深部的構(gòu)造活動(dòng)(司建濤等，2017；王建光等，2017；楊友等，2017)。研究區(qū)金礦床類型為受剪切構(gòu)造帶控制的構(gòu)造蝕變巖型金礦，目前已發(fā)現(xiàn)并初步控制的K1金礦(化)體賦存于NWW向的斷裂構(gòu)造蝕變帶中。且現(xiàn)有資料表明，K1金礦(化)體南側(cè)存在一條全隱伏的推測(cè)構(gòu)造蝕變帶，其具有相似的成礦條件，結(jié)合已有資料和構(gòu)造蝕變巖型金礦床特征，認(rèn)為該推測(cè)構(gòu)造蝕變帶具有較大的成礦潛力。因此，研究區(qū)找礦勘查應(yīng)在點(diǎn)上有所突破的情況下，根據(jù)有效勘查手段圈定的異常區(qū)，進(jìn)一步查明對(duì)成礦有利的構(gòu)造體系，以擴(kuò)大找礦成果。

5 結(jié)論

(1)利用獲得的遙感影像，對(duì)研究區(qū)進(jìn)行了礦化蝕變異常信息提取，圈定了4處鐵染蝕變異常、3處羥基蝕變異常，其中“弱鐵染蝕變異常+強(qiáng)羥基蝕變異?！蹦Ｊ骄哂泻芎玫恼业V指示意義。

(2)通過后期鉆孔施工驗(yàn)證，分析認(rèn)為研究區(qū)金礦(化)體具有“低阻、相對(duì)高極化”異常特征，其中低電阻率推測(cè)與構(gòu)造破碎帶有關(guān)，高極化率推測(cè)是由黃鐵礦等金屬硫化物所引起，且礦(化)體的含金性與視電阻率、視極化率的高低具有一定的相關(guān)性。因此，“低阻、相對(duì)高極化”激電異常體為成礦有利部位。

(3)研究區(qū)金礦床類型是受剪切帶控制的構(gòu)造蝕變巖型金礦。根據(jù)構(gòu)造蝕變巖型金礦類型特征，結(jié)合區(qū)內(nèi)已有資料表明，研究區(qū)具有良好的找礦前景，特別是剪切帶的轉(zhuǎn)折部位及次級(jí)斷裂分支交叉復(fù)合部位，是將來擴(kuò)大找礦成果的一個(gè)重要方向。