遙感技術在甘肅公婆泉銅礦中的地質工作應用

高照勇，劉海軍

（甘肅省有色金屬地質勘查局張掖礦產勘查院，甘肅 張掖 734012）

遙感技術，是以物理學光的電磁理論為基礎的現代科學技術。也就是根據電磁波理論，用現代技術，不直接與研究對象發生關系，從高空或者遠距離，通過傳感儀器對研究對象的持性進行測量，經過技術處理，變成肉眼可見的數字或圖像，從而對研究對象進行識別、研究的方法，這是在傳統航空攝影基礎上發展起來的一種科學技術。

衛星像片的解譯原理，是建立在目標物的電磁波輻射理論之上的。為深化對衛片資料地質判讀的程度，首先簡單介紹一下遙感技術的物理基礎，是很有必要的。

1 遙感技術的物理基礎

根據光的電磁理論，光波是一種頻率很高的電礠波。據其頻率大小，可分為：r射線、x射線、紫外線、可見光、紅外線波段和微波波段以及無線電波段。（圖1、表1）

任何地質體或地質現象，都具有發射、吸收、反射來自太陽等自然光源（月亮、宇宙星空）的電磁波的特性。某些地質體還具有透射外來電磁波的特性。但不同性質的地質體或地質現象，其發射、吸收、反射和透射電磁波的波長和頻率是不一樣的。我們就是根據這些電磁波特性的差異，來識別地質體或地質現象的屬性的。衛片就是對地表和地表以下一定深度的地質體或地質現象的不同波長和頻率的電磁波譜特征的記錄，其差異在衛片上就構成各種圖象信息，它是以不同的色調特征信息和圖象特征信息的綜合反映，這就可以供我們判譯、識別地質體和地質現象的屬性。實驗證明，凡處于絕對零度（-273℃）以上的任何物體，不論是氣體，液體或固體（當然包括所有地質體內）都存在著熱運動，即組成它們的分子和原子，都不停地旋轉和振動著，帶電粒子與不停地發生能級躍遷，躍遷的結果，就不斷地放擊和吸收能量，也就是不斷地發射和吸收電磁波。

圖1 電磁波譜

表1 各種電磁波譜的頻率和波長

圖2 地物反射原理

表2 地球資源技術衛星采用波段

人的眼睛和普通的照相機，只能感受電磁波譜中很窄的一段可見光波譜段的電磁波，對于同一物體發射或反射的比可見光波長短或長的波段的電磁波則視而不見。但利用遙感儀器，則可感受到它們（可感受可見光波段0.38微米～0.75微米），也可感受比可見光更短的紫外線波段（0.28微米～0.38微米）及比可見光更長的紅外波段（約0.78微米～1×103微米）等，經記錄、技術處理，再現實物原形，以資利用。

目前來講，在高空觀測地面目標的遙感器，并不能使用任何波段，這是因為大氣層中有臭氧（O3）、二氧化碳（CO2）、水氣（H2O）氧氣（O2），以及塵埃等對某些頻率的電磁波有吸收、反射和散射作用，使其能量減弱，甚至使某些波長的電磁波完全不能到達遙感器，而另外一些波譜范圍內的電磁波的輻射則很少受影響，形成了透明的"窗口"。地球資源技術衛星所采用的波段可見表2。

就遙感方式，有他動遙感（地物反射可見光為主的電磁波的遙感方式）被動遙感（利用地物自身發射的以熱輻射為主的電磁波的遙感方式）和主動遙感（利用人工發射以微波為主的電磁波的遙感方式）圖2。

由圖可知，工作時不向目標物發射電磁波，只是被動地接收被觀察目標的電磁波輻射能量，此種方式為被動遙感方式，工作時，變向目標物發射電磁波，然后接收由目標物反射的回波電磁波能量，此種方式謂之主動遙感方式。

2 遙感技術在公婆泉銅礦工作中的地質應用

遙感技術在公婆泉地區地質方面的應用，由國內外的實踐證明，是較為成功的。衛星像片，是按一定比例尺縮小了的地表上自然景物的綜合影像圖。準確、客觀、全面的反映出地表及地表以下一定深度的自然現狀。通過對衛片的判譯，對于這域地質調查、礦產普查、石油勘探、水文地質研究、地震地質調查、淺海地質和第四系地質的調查和研究等，較傳統地質方法優越。根據對國內不同地區衛片解譯成果來看，遙感技術在地質工作中的應用情況，尤其對研究構造和對公婆泉找礦有著較為突出的意義。

2.1 遙感探測能夠解決的公婆泉地區地質問題

遙感技術應用于公婆泉地區地質工作，就目前看來，總的說是處于探索和以經驗分析的試驗性階段，據有關資料得知，大多數的造巖礦物的光譜在熱紅外波段出現明顯的吸收（或發射的極小值，而且不同巖石的發射光譜的極小值，對應的波長有所不同。據此特征來判別巖石類型和進行硅酸巖的分類；利用巖石反射率的比值資料分辨某些巖石類型，如第六道和第二道的反射率比值（R62）低，可能為板巖、千枚巖、片巖的標志，R42和R41高，則可區別砂巖和其它巖石等。

表3 遙感技術的地質用途

衛星景象對鐵的分辨力高，利用多光譜掃描的比值景象可圈定鐵氧化帶，并根據鐵帽指示成礦遠景區。衛星影像所能解決的公婆泉地區地質問題大致有以下幾方面：

（1）根據巖性地層解譯，構造解譯特別是公婆泉斷裂性質的線性構造解譯，圍巖蝕變解譯，可這一成礦帶的礦產預測和專題研究。

（2）可發現公婆泉新的構造和校正區域性或局部構造的關系，闡明各種構造之間的關系極區域性構造性特點，進行大地構造分區及說明新生代的隆起區。

（3）可以發現公婆泉松散蓋層下及沉積蓋層下的隱狀構造。

（4）比較和分析公婆泉巨大的金屬成礦帶和分布區，闡明金屬成礦構造和規律，預測新的礦產勘探區，闡明基底構造上局部隆起區和公婆泉銅礦床之間的關系。

（5）進行公婆泉水文地質和地貌第四紀地質的研究。

（6）進行地層研究，確定公婆泉大面積的巖石--地層綜合特征。

（7）對于一般地質方法難以進行工作的地區的區域地質評價。

（8）用于區域地震活動和地震地質的研究。

2.2 衛片解譯的地質標志對找礦的意義

在衛片上，不同地質體或地質現象，都有其不同的色調和宏、微觀圖形及花紋圖案。這些特征是由于它們的物理、化學性質、產狀和作用于它們的內外營力不同而產生的。我們在衛片上依據不同的色調、形態、大小、結構、圖形及其組合和陰影等影象牲，來建立對于衛片影像的解譯標志（解譯標志從略）通過判讀，編制地質圖、構造圖等必要圖紙，進行區域性礦產預測。

眾所周知，任何礦產的形成都與一定巖性密切相關，都受一定的地層層位和成礦構造條件的控制，世界上不少大礦床都與巖漿分異作用、火成接觸作用、熱液作用、偉晶作用有關。與一定時代的巖性地層也有密切關系，如：鎢（W）、鉻（Cn）、鈷（Co）、鉑（Rt）鈦（Ti）和金剛石與基性，超基性巖體密切相關，斑巖銅礦，鐵礦與中性巖關系密切，斑巖銅礦都產于次火的巖體內，花崗巖和其它中性巖都易形成接觸交代礦床，稀有分層礦床與偉晶巖和巖漿的晚期分異分不開，矽卡巖礦床均產于中酸性巖體與碳酸鹽巖的接觸變質帶中，外生礦床多與特定時代的沉積巖層有關。

巖漿活動其運移及礦產的富集，都受一定構造條件控制，成礦前的構造對礦產的形成起決定作用，成礦同期構造，特別是內生構造，對變質礦床更顯得密切，成礦后期構造對礦層、礦體的空間形態，則起改造作用。地質構造對于沉積礦產也決定其分布狀況。基底和蓋層的構造特征，也是控制礦產的空間和熱動力條件的重要標志。

利用衛星像片對公婆泉銅礦的構造和巖體的解譯是較為容易的。而對構造的解譯和分析，效果更好，可直觀清楚的看出圖幅內稍具規模的巖體、地質構造的骨架和其特征。在衛星像片上，對于巖性（特別是火成巖）的識別和解譯，加以與地、物、化等資料的綜合分析，是可以找到新的礦床和擴大已知銅礦床的遠景，例如：

美國利用衛星多波段影象分析，在新澤西州大西洋城鐵礦區內，通過對比一系列鐵礦床的影象特征，發現了新的鐵礦遠景地段，在阿拉斯加州芝加哥地區以及塞拉熱窩內的叢林覆蓋區，發現了許多金礦脈。

蘇聯利用不同比例尺航宇影像，找到了三個金剛石的金伯利巖管。

美國有人根據衛星影象的分析，認為我國西藏地區的菱形構造是鉻礦和石油的富集區。

在國內，對衛星影像的解譯，在找礦方面，也取得了較好效果。我國重要鐵礦產地中南地區，安徽冶金公司物探隊利用1：50萬衛片，對該區斷裂構造進行解譯，經過分析，對該區斷裂構造格局與鐵、銅礦產的關系，獲得了新的認識。

中國冶金西北地質勘查院通過對秦嶺地區正片的構造解譯，提出了從石泉到成縣之間北東向線性構造十分發育，規模宏偉的看法，改變了長期認為秦嶺地區以東西向構造處主導地位的構造格局的觀點。目前發現的主要鐵、銅礦產，大多分布在這個北東構造帶內或其兩側附近。

從我們對甘肅北山地區公婆泉和白山堂地區的衛星像片的初步解譯認識中，這兩個銅礦床分別與北西和北東向斷裂性質的線性構造及環形構造有關。

綜上所述，認為利用衛星像片對于普查找礦存在著極大潛力，根據透視信息，對新礦床的發現是有可能的。衛星影象雖然不能直接指明地下埋藏的礦床，但是通過對控制構造的查明，巖體形態，性質和蝕變帶等直接標志的分析研究，對提示礦帶、礦區和有利成礦條件及部位，擴大礦床遠景，是完全能夠實現的。

2.3 衛片在公婆泉銅礦床的應用

公婆泉銅礦床，是一個發現多年的中型礦床。但近幾年工作成果較小，其主要原因是對該礦床的地質構造，特別是對控礦構造未調查清楚。

而衛星像片卻提供了研究該礦床地質構造的眾多信息，加之航片的應用，地面上很多細微特征，就表現得較為清楚，結合已有的地質資料，便提出了一個形成公婆泉銅礦床成礦的區域構造模式。

在公婆泉銅礦化之前，形成于下古生代的兩條近東西向擠壓性斷裂帶系統被北東東向（N73°E）斷裂系統交切，后又被北西向（N44°W）斷裂系統再次交切，最后形成環形（或弧形）構造[1-5]。礦床產出的最有利部位是在幾組斷裂交切處，環形構造邊緣或其附近的熱液蝕變區。

2.3.1 衛片解譯及影象資料分析

對公婆泉幅（1：100萬）多光譜掃描第五、七波段（MSS5.7）衛片的解譯，主要涉及范圍，包括公婆泉、三道明水、石板井及其以北地區和南部的陰凹峽，后紅泉一帶地區，根據影象標志，編制了線性構造（解譯）從mss5.7兩波段的影像，發現了公婆泉銅礦及其外圍的大部分信息，所有斷裂構造，主要出現在基巖裸露區。在中、新生代蓋層區段，僅據透視信息和地貌特征，勾繪了幾條區域性的斷裂構造帶和個別斷層。對于巖性地層的解譯，只限于公婆泉，同昌口、三道明水、尖山和黃山地區。而且著重對志留系，石炭系和侵入巖進行解譯，下面僅對斷裂構造做初步淺分析，以揭露公婆泉銅礦床的構造地質特征。

形成于加里東期的兩條近東西向斷裂帶，即北帶（公婆泉以北）和南帶（通過同昌口東西一帶），此帶由兩個深大斷裂為主的斷裂破碎帶組成，兩個斷裂破碎帶相隔約60km，在這兩個斷裂破碎帶的南、北分別還有一條與之平行的斷裂破碎帶，其相間距離與銅礦南北兩個破碎帶的間距相當。

這組近東西向的深大斷裂破碎帶形成后，由一組北東東向的大斷裂所切割破壞，接著又有一組北西向大斷裂交切了北東東向一組，并進一步破壞了近東西向深大斷裂帶。北東東向和北西向兩組大斷裂，具平推剪切性質。三組斷裂的交切穿插，構成了該區的基本構造骨架。由線性構造圖清楚看出，在基本構造骨架的基礎上，形成了公婆泉～三道明水、尖山、黃山等幾個環形構造。

這幾個環形構造形成的機理，具分析是這樣的，有的是火成巖的侵入造成的，如公婆泉～三道明水大環形構造，有的是在斷裂構造的長期活動過程中，被斷裂切割而形成的斷塊，在北東和北西向兩組剪切力作用下使之旋轉所形成的，如石板井北的環形構造等。這些環形構造，有的是由弧形斷層組合而成，如公婆泉附近的弧形斷裂；有的是由圓形隆起（如黃山環形構造）或圓形拗隔引起的，如尖山南西方向的環形構造。

在近東西向、北東東向和北西向三組主干斷裂的長期脈動式活動的作用下，派生的次級小斷層以不同方位生成，排布紊亂，其中較有規律出現的是公婆泉一帶的北東和北西向小斷層和石板井北及陰凹峽西北方向的南北向追蹤斷裂。

所有上述構造，綜合構成了該區現有的構造格局。

由于構造的發育，為該地區的巖漿活動（向地殼外層侵入）和以銅礦為主的各類礦液的活化、轉移及儲存構成了必要條件。礦床、礦（化）點是伴隨多期構造運動和巖漿活動而生成的，但以海西期為主。各礦種的賦存部位，均在多組斷裂（層）的交切處或其附近或環形構造的邊緣及其附近。公婆泉銅礦床和三道明水一帶的鐵銅礦點，均分布在這樣的區段。

經過對斷裂性質的線性構造的量度，可作北東東向和北西向大斷裂長度（單位面積內同組已定方位的斷裂的總長度）的等值線圖。

等值線圖顯示出明顯的三個北東東向構造集中帶四個北西向構造集中帶，把已知礦床（點）與等值線圖對照，清楚看出：礦床（點）均位于北東東向和北西向構造集中帶的交匯處或其近側。由此可見，北東東向和北西向斷裂構造，是公婆泉銅礦床及其外圍各礦點的控礦構造，而北西向斷裂顯得更重要些，環形斷裂構造起著生成和擴張原有的巖礦構造的作用。

2.3.2 公婆泉銅礦床區域構造模式的找礦意義。

通過對公婆泉銅礦床區域構造模式的敘述和對其影像資料的分析，可以認為線性構造的相互交切和環狀構造的綜合作用，控制了該區的礦化作用和礦床（點）的有利生成部位，最早的近東西向深大斷裂和北東東向及北西向大斷裂是巖漿和礦液的基本通道，直接與礦化作用有關。環狀構造所生成的張性斷裂易成為礦液富集的場所。這種模式，可以確定公婆泉銅礦床的勘探目標及范圍，并指導該礦區的外圍找礦。

3 結語

對于公婆泉銅礦的地質遙感，主要是對于衛片的解譯，筆者為初學階段，領會不深。

本文僅對自己在學習解譯中得到的一點認識，作了初淺總結，以促進學習，文中不免出現謬誤差錯之片，敬望讀者批評指導。