利用遙感等手段圈定紫金山銅金礦床外圍找礦有利區

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

李明

(福建省地質調查研究院，福州 350013)

為了對福建省上杭縣紫金山銅金礦床及其外圍進行礦產資源潛力評價，以1∶5萬地質圖為基礎，利用2001年獲取的Landsat ETM+圖像對該區域進行線性構造、環形構造、火山構造及侵入巖的遙感解譯;并結合遙感蝕變異常信息以及物探、化探、重砂等資料，在936 km2范圍內圈出6處找礦有利區，為該區域進一步找礦提供了新的線索。

Landsat ETM+圖像;紫金山銅金礦床;構造解譯;找礦有利區

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，山下汀江環繞，是一座上部蘊藏金、下部蘊藏銅的大型銅金礦床。有關資料分析表明，金銅礦資源潛在價值高達數百億元。該礦床的開發對調整和優化福建冶金行業產業結構、加快龍巖和上杭老區的經濟發展，具有十分重要意義。多年來，包括紫金礦業公司在內，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。

本文通過綜合地質礦產資料、遙感蝕變異常信息、化探以及重砂資料，建立找礦模型;并對該區域遙感圖像進行構造解譯，圈出部分找礦有利區，為該區域進一步找礦提供了新的線索。

1 紫金山礦區概況

1.1 地質概況

1.1.1 礦床構造位置

上杭紫金山礦區位于華南加里東褶皺系東部、東南沿海火山活動帶西部亞帶、閩西南晚古生代拗陷之西南側、上杭—云霄北西(NW)向深斷裂帶西北段與北東(NE)向宣和復背斜西南傾伏端交匯部位、上杭NW向白堊紀陸相火山—沉積盆地東緣［1］。礦區的主要成礦、控礦構造為燕山期的NE向與NW向構造及其交匯處，礦體主要分布于火山西北側脈狀角礫巖的內外接觸帶中，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背斜的南陽背斜軸部侵入，構成紫金山地區主體巖性(殼源重熔)，主要巖性為中粗粒花崗巖、中細粒二長花崗巖和細粒白云母花崗巖。其中，中細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］;而同期形成的規模較大的NE向斷裂，成為紫金山地區重要的控礦構造。燕山晚期，該區發生大規模中酸性巖漿(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，并發生隱蔽爆破作用。在NW向構造背景下，白堊紀火山－次火山的氣液作用形成了一系列脈狀角礫巖，同時發生多期次的蝕變和礦化作用，環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熱液期，在上部形成低溫硅帽，并伴生著金(銅)的礦化，是金礦的重要成礦期。

1.2 遙感圖像及預處理

本文進行蝕變異常信息提取所使用的數據為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，各種構造形跡顯示清楚，地質可解譯程度很高，并經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波段數據。

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，在經過去干擾處理的基礎上，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數據的獲取時間為2004年12月12日，數據質量較好，干擾因素較少，經在ENVI系統中進行的投影糾正，轉換到高斯－克呂格投影、北京54坐標系。

用于開采痕跡對比的圖像為1989年3月10日獲取的Landsat5 TM數據，圖像較清晰，研究區內無云層覆蓋。

用于驗證遙感研究結果的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形影像(已知古火山口)、青草潮環形影像(具火山機構特征)和麒麟殿環形影像(火山機構成因的環形特征)等3個環形影像。這些線性影像和古火山機構及其相應的環形影像組合是反映已知礦床控礦條件的遙感地質特征［4］。

2 遙感綜合研究與找礦有利區預測

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，結合地質、物探、化探、自然重砂等多種地學資料，對目標區域進行找礦有利區預測的方法。遙感手段主要分兩個方面:一方面結合遙感圖像進行各類與成礦控礦有關構造的解譯;另一方面利用多光譜遙感數據進行蝕變異常信息的提取。

2.1.1 遙感構造解譯

地質構造的遙感解譯一般是根據“線、帶、環、塊、色”遙感找礦五要素［5］進行，由于該區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，故在解譯過程中著重對(破)火山機構和斑巖脈進行解譯。經解譯和分析發現，該區與火山機構有關的環形構造多達30個(并且還不包括較小的火山口)，大大提高了以往地質工作對該區域火山機構的認識。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等構造特征破壞嚴重，故本文引用了較老的地質遙感資料。

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，均與銅金礦關系密切，能較好地指示銅金礦的存在。在紫金山銅金礦區，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外圍，后者則集中在礦區內部。

2.1.3 物探、化探、重砂資料的綜合分析

本區航磁異常呈北低南高的態勢，紫金山礦區位于正負航磁異常之間。1∶5萬水系沉積物測量結果顯示，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;紫金山礦區處于Cu，Au異常高濃度中心，區域上有2處Au重砂異常，且異常面積較大。

2.1.4 找礦有利區的圈定

從本區的成礦機理出發，經綜合分析紫金山銅金礦區各種遙感和地質、物探、化探、重砂等資料，初步總結出在該礦區外圍找礦的5個基本的找礦標志:

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

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

3)角礫巖和低溫硅化蝕變與金礦關系密切。金礦主要賦存于隱爆角礫巖筒內、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圍巖蝕變的重要依據。

5)化探、重砂等異常信息是比較重要的佐證資料。

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

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

圖1 紫金山銅金礦床及外圍ETM+圖像(左)與遙感構造解譯圖(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 找礦有利區的地質特征與遙感圖像特征

2.2.1 A 區特征

該區位于武平縣中堡鎮新湖村正北約1 200 m處，地質資料顯示該處為上泥盆統桃子坑組(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向發育，長約1 km;中間有橫穿的小斷裂，呈破碎狀;兩側為菱形包圍斷層，菱形斷層的最大跨度為500 m;北側有小環形山阻斷此山脊;兩條NE向斷層平行展布于外圍兩側，為很有利的成礦構造體，推斷該區可能存在金礦脈。

2.2.2 B 區特征

該區位于珊瑚鄉東偏北4.5 km處，分布著下白堊統黃坑組(K1h1)火山凝灰質砂礫巖、粉砂巖、凝灰巖地層;為一破火山機構，由火山噴發引起的小斷裂構造呈放射狀、向心狀分布，環形構造呈近圓狀，直徑1.3 km;山頂呈三棱形，推測火山口在山頂的西北方向，地勢比山頂略低。在該火山周圍區域，分布著上泥盆統天瓦山東組(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。在高溫到低溫熱液條件下，各種巖石都可發生硅化作用，而低溫硅化對銅金礦床的發育有很好的指示作用;且該區北部處于重砂Au元素異常區，南部處于化探Au元素異常區，故下一步找礦工作應以在該地區(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 區特征

該區位于才溪鎮平峰山東，環形構造影像清晰，呈雙重復合環狀，環心有一NE走向山脈;同時，有一NW向斷層與外環相切。該山脈北側400 m山腰部位發育有NEE向波狀斷層，影響著巖性的分布。以往地質資料顯示，該區域的上部區域為上泥盆統天瓦山東組(D3t1)礫巖、砂礫巖和石英砂巖地層，下部區域則為新元古界樓子壩組(Pt3l3)變質雜砂巖—變質粉砂巖—千枚巖地層。從環形構造的形態及其周圍地質環境來看，該環形構造為較明顯的超淺層次火山巖體，與紫金山所在區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向宣和復背斜的交匯區域，具有和紫金山相似的地質條件，與斑巖型礦床相關;據化探資料顯示，該區域Au元素異常處于高值區(圖2(左));據航磁ΔT等值線平面圖顯示，該區域和紫金山銅金礦床一樣，同處于正負航磁異常之間(圖2(右));故推測該區為較好的尋找金礦的有利區。

圖2 C區域化探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 區特征

該區域位于上杭縣湖洋鄉五坊村NEE方向1 200 m處，為一單環構造，呈NNW向橢圓形，直徑1.25 km;環中心有NNE向條形山脊，為巖脈發育而成。根據地質資料顯示，該環形構造發育在上杭—云霄NW向深斷裂帶的邊緣部位，同時也處于NE向宣和復背斜構造帶中，環內發育有多條斷層，構造形跡較為清晰。出露的巖體為晚侏羅世正長花崗巖(J3ξγ)，環左側是晚侏羅世石英二長巖(J3ηο)，環右側是晚白堊世淺灰色石英二長斑巖(K2c);在該巖體內外接觸帶上，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關系的規律［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，根據所處侵入巖和構造情況推斷，此巖體可能為超淺層火山巖巖體，與紫金山地質環境頗為相似;并且符合低溫硅化帶是金礦的重要蝕變標志的成礦條件，故推測該區域可能有金礦化存在。

2.2.5 E 區特征

該區域位于上杭縣湖洋鄉東偏北約2 km處，在圖像上表現為一個單環特征的環形構造。環內有NE走向巖脈，有多條小斷層與之相交，其中一NE向斷層與環內巖脈在形態走向上是一體的，為后期的侵入巖巖體所阻斷，地質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，角礫巖比較發育，符合紫金山礦區礦體發育在脈狀角礫巖中的成礦規律;且處于航磁ΔT等值線由正到負的驟降區，故推測在環的內外接觸帶上有金礦發育的可能。

2.2.6 F 區特征

該區域位于永定縣洪山鄉下徑正東300 m處，構造環境和E區域很相似，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(該區域的巖性為早侏羅世二長花崗巖(J1ηγ))。結合ASTER數據提取出的遙感羥基異常來看，在環形構造的內、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成礦有利區的有效指示。地質資料顯示該區有硅化蝕變和角礫巖發育，并和E區一樣處于航磁ΔT等值線由正到負的驟降區，故推測該區可能為一礦脈。

圖3 D區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 遙感研究結果的驗證

由于所圈定的找礦有利區勘查程度較低，目前尚未能搜集到相應的礦(化)點資料進行驗證，除D，E，F區在高分辨率遙感圖像上有人工開采的跡象外，其他3個區在圖像上沒有相應的表現，有待通過以后野外地質工作進行驗證。圖4為D，E，F三個找礦有利區的SPOT圖像(D區影像中，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區和F區影像中，山頂位置為亮白色，且有道路上下相通，符合一般礦區特點。)，但以上3個區在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個區域SPOT遙感圖像Fig.4 SPOT images of the three regions

圖5 3個區域TM遙感圖像Fig.5 TM images of the three regions

3 結論

1)通過分析福建省上杭縣紫金山銅金礦區礦床構造部位、成礦機理及遙感圖像特征，結合遙感蝕變異常信息、物化探及重砂等多種地學資料，建立基于遙感的綜合找礦標志，圈定出一批找礦有利區，為進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植被覆蓋度很高，在A，B，C三區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揮作用;在找礦有利區的圈定上，更多的是依靠構造解譯結果和其他找礦標志，不能不說是一個遺憾。

3)本文因條件所限，未能進行適當的野外檢查、驗證工作，影響了本文的深度和說服力，建議野外地質作業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政博士的悉心指導和大力支持，以及福建省地質調查研究院陳潤生總工程師的審閱，在此表示衷心感謝。

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［6］ 張玉君，曾朝銘，陳 薇.ETM+(TM)蝕變遙感異常提取方法研究與應用——方法選擇和技術流程［J］.國土資源遙感，2003(2):44－50.

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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，Fuzhou 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

中國地質調查局全國礦產資源潛力評價福建省礦產資源潛力評價項目(編號:1212010813012)資助。

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

(責任編輯:劉心季)