引言

高光譜遙感是當(dāng)前地質(zhì)領(lǐng)域應(yīng)用的前沿和熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外都在積極進(jìn)行探索。高光譜遙感在地質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)用具有兩大技術(shù)優(yōu)勢(shì)：一是通過(guò)高光譜礦物填圖，可以快速、大面積地提取蝕變礦物；二是圖譜合一，譜可以識(shí)別礦物及其種類(lèi)，圖可以直觀提取蝕變礦物的位置、范圍、形態(tài)、控制要素和分布特征等。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(jí)）的高光譜遙感數(shù)據(jù)，能夠識(shí)別規(guī)模小的近礦圍巖蝕變，從而具有直接找礦的效果。遙感找礦必須點(diǎn)面結(jié)合，首先要研究區(qū)域成礦背景，做到胸有全局，只有掌握了全局，才能從區(qū)域的高度，充分發(fā)揮找礦模型的作用，準(zhǔn)確地確定目標(biāo)礦物類(lèi)型和最佳找礦區(qū)段。

書(shū)接上文

4、航空高光譜遙感礦物填圖結(jié)果的地質(zhì)詮釋

應(yīng)用航空高光譜遙感所填的柳園—方山口地區(qū)的礦物區(qū)域分布圖，圍繞該區(qū)的區(qū)域成礦背景問(wèn)題進(jìn)行了地質(zhì)詮釋。所謂區(qū)域成礦背景，主要是指區(qū)域成礦條件、區(qū)域控礦要素、區(qū)域礦產(chǎn)的空間分布規(guī)律、區(qū)域找礦方向和最佳找礦地段。

4.1 基于航空高光譜遙感構(gòu)建區(qū)域成礦構(gòu)造格架

金屬礦的熱液成礦作用不僅與成礦巖體、成礦地層有關(guān)，更重要的是與成礦構(gòu)造有關(guān)，特別是金屬礦的空間分布更是與區(qū)域成礦構(gòu)造格架密切相關(guān)。因此，構(gòu)建成礦構(gòu)造格架是研究金屬礦產(chǎn)區(qū)域分布規(guī)律的重中之重。多光譜遙感由于光譜分辨率低，波譜帶寬，只能提取蝕變礦物的大類(lèi)型，不易提取具體的蝕變礦物，也就難以精確地構(gòu)建成礦構(gòu)造格架。如前所述，從所填的航空高光譜遙感礦物區(qū)域分布圖上可以直觀地識(shí)別出哪些斷裂有蝕變現(xiàn)象，哪些斷裂沒(méi)有蝕變現(xiàn)象。有蝕變礦物沿其分布的斷裂構(gòu)造可以視為成礦構(gòu)造，經(jīng)篩選并將其組合起來(lái)，就可以構(gòu)建區(qū)域成礦構(gòu)造格架。圖10是對(duì)有蝕變現(xiàn)象的斷裂構(gòu)造的篩選與組合，建立的柳園—方山口地區(qū)的成礦構(gòu)造格架圖。

因此，在這張圖上反映的斷裂構(gòu)造格架是剔除了非成礦構(gòu)造，識(shí)別和篩選出的成礦斷裂構(gòu)造的組合體。通過(guò)分析該成礦構(gòu)造格架，發(fā)現(xiàn)黑石山-花牛山大斷裂帶為成礦構(gòu)造格架的主干斷裂帶，可能在柳園—方山口地區(qū)的成礦過(guò)程中起了主導(dǎo)作用。經(jīng)地質(zhì)分析，認(rèn)為黑石山-花牛山主干斷裂帶具有如下特點(diǎn)：

（1）規(guī)模巨大，延伸長(zhǎng)度300km以上，是花牛山-察客爾乎都大斷裂帶的西延部分。

（2）在柳園—方山口地區(qū)斷裂帶從西南向東北呈北東→東西→北東折線(xiàn)狀展布，反映其形成是追蹤了早期北東和東西向斷裂構(gòu)造。

（3）沿?cái)嗔褞Сl(fā)育長(zhǎng)條狀酸性巖體外，還發(fā)育超基性巖體，巖體年齡為海西和印支期，主要為印支期。這不僅表明該大斷裂帶為從硅鋁殼切入硅鎂殼的深大斷裂帶，而且其主要活動(dòng)時(shí)代為印支期。

圖10柳園—方山口地區(qū)成礦構(gòu)造格架圖（紅色線(xiàn)為斷裂）

4.2 基于航空高光譜遙感礦產(chǎn)區(qū)域分布規(guī)律與成礦作用的探討

柳園—方山口地區(qū)礦產(chǎn)豐富，種類(lèi)多，目前已發(fā)現(xiàn)的礦床（點(diǎn)）有金礦、鎢鉬礦、銅礦、鉛鋅礦、鉻（鎳）等。將其礦床（點(diǎn)）位置投到構(gòu)建的柳園—方山口地區(qū)成礦構(gòu)造格架圖上可以看出，所有金屬礦床（點(diǎn)）均受成礦構(gòu)造格架控制，而95%以上的礦床（點(diǎn)）是沿著成礦構(gòu)造格架的主干構(gòu)造——黑石山-花牛山深大斷裂帶分布。對(duì)沿?cái)嗔褞УV床（點(diǎn)）分布特征的進(jìn)一步分析還發(fā)現(xiàn)，已知礦床（點(diǎn)），不是分布在深大斷裂的整個(gè)地段，而是集中在深大斷裂帶走向呈東西向的區(qū)段里（圖11）。

圖11黑石山-花牛山深大斷裂帶與礦床（點(diǎn)）分布關(guān)系圖（紅色線(xiàn)為斷裂）

那么礦床（點(diǎn)）為什么會(huì)分布在這一區(qū)段呢？對(duì)上述信息注入地質(zhì)知識(shí)和成礦理論進(jìn)行延伸研究發(fā)現(xiàn)，這一區(qū)段正好是海西、印支期長(zhǎng)條狀中-酸性花崗巖和超基性巖侵入體發(fā)育的地段（圖12），很可能是在海西-印支期處于地應(yīng)力拉張的地段，從而造成深部巖漿的侵入。從超基性巖體侵入于花崗巖類(lèi)巖體的現(xiàn)象分析，花崗巖漿侵入在早，超基性巖將侵入在晚，這反映了斷裂的發(fā)展過(guò)程是先切入鋁硅殼、然后再向硅鎂殼切入的，也即反映了斷裂帶由地殼淺部向深部發(fā)展的過(guò)程。巖漿的侵入為這一地段的成礦作用提供了礦源和熱源，由于圍巖的含礦性不同，從而形成了不同類(lèi)型金屬礦床（點(diǎn)）。同時(shí)，也表明深大斷裂帶的這一區(qū)段是最具潛力的構(gòu)造-巖漿帶區(qū)段。

圖12黑石山-花牛山深大斷裂帶與中-酸性巖體分布關(guān)系圖（A圖示綠框內(nèi)深大斷裂帶與長(zhǎng)條狀巖體的關(guān)系，粉色部分為巖體分布情況）

該大斷裂帶近東西走向的區(qū)段在海西-印支期之所以局部張開(kāi)，表明該“折線(xiàn)”狀的深大斷裂帶在這一時(shí)期發(fā)生了右行扭動(dòng)。由于黑石山-花牛山深大斷裂帶巖漿侵入期的右行扭動(dòng)，結(jié)果在東西段由于地應(yīng)力的分解造成了局部張開(kāi)（圖13（a）），這一張開(kāi)部位無(wú)疑有利于巖漿的侵入。佐證巖漿侵入時(shí)深大斷裂帶右行扭動(dòng)的有力證據(jù)是印支期長(zhǎng)條狀花崗巖體與其分支巖體所夾的銳角方向指向東，長(zhǎng)條狀分支巖體的展布在航空高光譜遙感圖像上呈鋸齒狀，說(shuō)明控制巖漿侵入的分支斷裂在巖體侵入時(shí)為張性（圖13（b））。張性分支斷裂與主干斷裂所夾的銳角方向指示了主干斷裂帶本盤(pán)的扭動(dòng)方向。因此，推斷長(zhǎng)條狀巖體巖漿侵入時(shí)該深大斷裂帶的活動(dòng)為右行滑動(dòng)。

圖13成巖期黑石山-花牛山深大斷裂扭動(dòng)方向圖

黑石山-花牛山深大斷裂具有多期活動(dòng)的特點(diǎn)，將黑石山-花牛山深大斷裂帶旁側(cè)的含礦斷裂與主干斷裂夾角的銳角方向與上述長(zhǎng)條狀巖體所形成的銳角方向?qū)Ρ龋浞较蛘孟喾础：V硅化帶的力學(xué)性質(zhì)經(jīng)野外觀察屬壓性，反映成礦期黑石山-花牛山深大斷裂帶的活動(dòng)方式發(fā)生了反轉(zhuǎn)，從原來(lái)的右行扭動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樽笮信?dòng)。這一點(diǎn)還可以從深大斷裂帶主斷面上的含礦結(jié)構(gòu)面呈明顯片理化得到印證，也表明深大斷裂帶的東西區(qū)段在成礦期遭受了強(qiáng)烈的擠壓。這一擠壓過(guò)程造成熱液流體的沿深大斷裂帶的上升，不僅為成礦帶來(lái)了直接礦源，而且為大斷裂帶附近的含礦地層的改造進(jìn)一步帶來(lái)了熱源，從而形成了沿深大斷裂帶分布的金、銀、銅、鉛鋅、鎢鉬、鎳、鉻等礦床（點(diǎn)）。盡管這些礦床類(lèi)型各異，但其共性反映了金屬礦床受構(gòu)造-巖漿-熱液成礦帶控制的總規(guī)律。同時(shí)，沿深斷裂帶上升的熱液流體使海西-印支期長(zhǎng)條狀巖體普遍發(fā)生了褐鐵礦化、赤鐵礦化和絹云母化，而遠(yuǎn)離深大斷裂帶分布的大型花崗巖基卻未見(jiàn)普遍蝕變。

可見(jiàn)，構(gòu)造帶應(yīng)力活動(dòng)的反轉(zhuǎn)造成深大斷裂帶的先張后壓，這一構(gòu)造反轉(zhuǎn)有利于巖漿的侵入和侵入巖體的后期破碎及成礦熱液的上升，有利于金屬礦的成礦，從而使該地段成為區(qū)域控礦斷裂帶上最佳的成礦區(qū)段。

4.3 航空高光譜遙感探索的區(qū)域找礦方向和最佳區(qū)域找礦地段

研究礦產(chǎn)區(qū)域分布規(guī)律的目的是要最終明確研究區(qū)的區(qū)域找礦方向和最佳找礦地段，以指導(dǎo)區(qū)域找礦工作。經(jīng)研究，柳園—方山口地區(qū)沿黑石山—花牛山深大斷裂帶分布的礦床（點(diǎn)）具有如下特點(diǎn)：

（1）鎳、鉻與超基性巖有關(guān)的巖體型礦床（點(diǎn)），因超基性巖體沿深大斷裂帶主干斷裂分布，礦床（點(diǎn)）也受深大斷裂主干構(gòu)造控制。

（2）鎢鉬等接觸帶型的礦床分布在印支期長(zhǎng)條狀蝕變花崗巖體的外接觸帶，特別是接觸帶的內(nèi)凹部位。由于這一部位是礦液易于滯留，并易于賦存的部位，因此往往形成賦礦部位。礦床產(chǎn)出的位置由長(zhǎng)條狀巖體與主干斷裂帶的關(guān)系而定，產(chǎn)于主干斷裂帶內(nèi)或其旁側(cè)的分支巖體的接觸帶附近。

（3）金礦、銀礦、鉛鋅礦（硫化物型）等中低溫?zé)嵋盒偷V床受深大斷裂帶旁側(cè)的次級(jí)構(gòu)造-蝕變帶控制，而深大斷裂帶本身未見(jiàn)控制該類(lèi)型礦床的現(xiàn)象。通過(guò)航空高光譜遙感的上述研究，筆者提出柳園—方山口地區(qū)區(qū)域找礦方向應(yīng)主要沿黑石山-花牛山深大斷裂帶，而區(qū)域找礦的最佳區(qū)段是該斷裂帶呈東西走向的地段。根據(jù)這一認(rèn)識(shí)，采用我們建立的基于航空高光譜的成礦環(huán)境分析法、礦床定位模式識(shí)別法和含礦構(gòu)造追蹤法等預(yù)測(cè)方法，沿黑石山花牛山斷裂帶的東西區(qū)段開(kāi)展了成礦預(yù)測(cè)和模式找礦，新發(fā)現(xiàn)了7處找礦靶區(qū)，其中金礦3處、鎳礦1處、鎢鉬礦1處、銅礦1處、銀礦1處，所有發(fā)現(xiàn)的礦化均沿黑石山-花牛山深大斷裂帶分布，且集中于斷裂帶的東西區(qū)段（圖14）。這不僅說(shuō)明航空高光譜遙感在該區(qū)取得了顯著的找礦效果，更表明了利用高光譜遙感確定的區(qū)域找礦方向和最佳找礦區(qū)段對(duì)找礦的有效性和價(jià)值。

圖14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

5、結(jié)論

航空高光譜遙感除具有高光譜遙感技術(shù)的特殊優(yōu)勢(shì)外，還具有遙感技術(shù)的區(qū)域性?xún)?yōu)勢(shì)，二者結(jié)合，可以從全新的角度來(lái)研究一個(gè)地區(qū)的區(qū)域成礦背景，做到高光譜遙感找礦中的點(diǎn)面結(jié)合，克服目前高光譜遙感地質(zhì)應(yīng)用中重視蝕變信息提取，忽視地質(zhì)環(huán)境分析，重視模型構(gòu)建，忽視區(qū)域應(yīng)用的傾向，以提升高光譜遙感的地質(zhì)應(yīng)用效果。針對(duì)傳統(tǒng)的依靠單一蝕變填圖進(jìn)行成礦預(yù)測(cè)的方法，提出了將地質(zhì)學(xué)，礦物學(xué)知識(shí)和研究區(qū)可能存在的礦物及組合的了解貫穿于礦物填圖的全過(guò)程的新方法，并建立了相關(guān)流程。并且，運(yùn)用航空高光譜遙感提取的蝕變礦物與斷裂關(guān)系的分析，進(jìn)行了成礦構(gòu)造與非成礦構(gòu)造的鑒別，并據(jù)此建立了研究區(qū)的“成礦構(gòu)造格架”。通過(guò)航空高光譜蝕變礦物填圖，發(fā)現(xiàn)以下地質(zhì)規(guī)律：

（1）柳園—方山口地區(qū)遭受蝕變的巖體是受區(qū)域大斷裂控制的長(zhǎng)條狀巖體，而大型花崗巖基僅局部有蝕變現(xiàn)象；

（2）地層遭受熱液蝕變一般蝕變面積小，受斷裂構(gòu)造控制明顯，對(duì)沉積礦產(chǎn)來(lái)說(shuō)，熱液流體疊加改造作用更有利形成富礦、大礦；

（3）目前柳園—方山口地區(qū)所發(fā)現(xiàn)的礦床均受高光譜遙感解譯的成礦構(gòu)造格架控制，而95%左右的金屬礦床沿黑石山-花牛山深大斷裂帶展布。利用高光譜遙感技術(shù)研究區(qū)域成礦背景，是一個(gè)全新的角度，也將是今后高光譜遙感地質(zhì)研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容，本文只是作了有關(guān)嘗試，其系統(tǒng)研究的思路、途徑和方法，還有待深入探索。

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審核編輯 黃宇