國產高分一號衛星數據在境外地質礦產調查中的應用
——以伊朗法爾亞地區為例

蔣校，路云閣，孫昂，李勇志，連錚

(中國自然資源航空物探遙感中心，北京 100083)

0 引言

遙感技術一直以來都是地質礦產調查工作中的重要技術手段，尤其在地形復雜、環境惡劣等難以開展地面實地調查的地區，遙感技術更能很好地發揮其優勢。近10 a來，國產衛星研發持續發力，高分辨率對地觀測系統重大專項、《國家民用空間基礎設施中長期發展規劃(2015—2025年)》的實施，大幅推動了我國衛星研制水平的提升。高分系列衛星和資源系列衛星相繼發射，使境外資源環境調查工作的需求得以保障。

“一帶一路”倡議是我國提升綜合國力，在更高層次上統籌國內國際局勢的重要機遇，但也面臨著諸多困難與挑戰。對于地質調查工作，突出體現為資料較少或者難以獲取，敏感的地緣政治關系、民族宗教矛盾引發的局部沖突等也往往造成難以通過野外工作獲取第一手資料。

本文依托地質調查二級項目“‘一帶一路’資源環境衛星遙感解譯與應用”及“地質調查標準化與標準制修訂”，分別利用中、高空間分辨率國產衛星數據，在伊朗南部鉻鐵礦富集地區開展不同尺度的地質礦產調查示范應用，旨在為基于國產衛星數據的境外地質礦產調查技術體系建立提供技術支撐，同時也為國內礦業企業的境外找礦工作提供一定的建議。

1 研究區概況及數據源

1.1 研究區概況

伊朗地理位置優越，自然資源稟賦優勢明顯，是“一帶一路”西線具有重要戰略位置的國家。研究區位于伊朗南部地區，面積約3.5萬km2，緊鄰霍爾木茲海峽，處于霍爾木茲甘省、科爾曼省及錫斯坦—俾路支斯坦省的交界部位。區內有橫跨上述3個行政區的高等級公路，西通伊朗最大的港口阿巴斯港，交通運輸較為便利。

研究區處于伊朗南部，區內東北部地區為盆地，占研究區面積的三分之一以上； 西南部主要是綿延的山脈，為扎格羅斯山脈向東的延伸部分。研究區內干旱少雨，從地表覆被類型上來看，絕大部分地區屬稀疏無植被地，僅在沖積地貌附近和溝谷中分布少量的農田或濕地。

1.2 研究區地質概況

研究區在大地構造單元上屬于扎格羅斯構造區、薩南達季—錫爾詹構造區以及馬克蘭構造區的交匯部位(圖1)，主體位于馬克蘭構造區內。研究區北東部地區地勢較低，為Jazmourian坳陷； 南西部為地勢隆起的山脈，為扎格羅斯褶皺帶的向東延伸部分，由于其沉積類型、形成環境及成礦特征的不同，因此將該區域劃分到馬克蘭構造區內。研究區以大面積出露第四系為特征，占研究區面積一半以上，主要包括沖積物堆積、河流階地堆積以及黏土、砂土，還包括少量的小沙丘。出露的巖石類型主要包括新生代的陸源碎屑巖、古生代的基性變質巖、少量上新統—第四系玄武質火山巖。區內最重要的特征是沿北西—南東向分布著一系列的蛇綠混雜巖，主要由層狀-塊狀超基性-基性巖、晚白堊世沉積巖塊體、新生代沉積巖組成，這套巖石組合受到區域內2條主要的斷裂和一系列小型斷裂控制，其中發現了重要的層狀鉻鐵礦礦層[1]。

圖1 伊朗大地構造單元劃分簡圖[2]Fig.1 Geotectonic unit division sketch of Iran

1.3 數據源

研究區面積約3.5萬km2，1∶25萬的解譯工作主要是劃分主要的巖石組合單元和區域性斷裂構造，重點提取與成礦相關的蛇綠混雜巖堆積體，因此地質礦產解譯工作選用高分一號WFV數據(圖2)為數據源，空間分辨率為16 m。圖像采用真彩色合成方法，經正射校正、鑲嵌等處理形成了符合解譯要求的影像。影像層次清晰，無云覆蓋，能夠較好地區分巖石組合單元，提取線性構造，能夠滿足工作區1∶25萬地質礦產解譯的要求。詳細的研究工作選用高分一號PMS數據為數據源，對重點區開展1∶5萬的地質礦產解譯工作，遙感影像經融合后的空間分辨率為2 m，無云覆蓋，影像質量良好，可以滿足調查工作的需求。

圖2 研究區高分一號WFV遙感影像Fig.2 GF-1 WFV image of study area

2 解譯技術路線

本次研究采用高分一號WFV數據對整個研究區開展1∶25萬尺度的解譯工作，劃分主要巖石組合，提取主要的斷裂構造，結合區域地質背景、成礦特征圈定成礦有利地段； 在重點成礦有利地段采用高分一號PMS數據開展1∶5萬的解譯工作，劃分與成礦相關的巖石類型，并通過成礦條件的分析，建立找礦模型，從而對進一步的找礦研究工作提供建議。技術流程如圖3所示。

圖3 解譯技術流程Fig.3 Technical flowchart of interpreting

3 研究區1∶25萬地質礦產解譯

3.1 沉積巖解譯

研究區內第四系分布廣泛，約占研究區面積的50%以上，出露的沉積巖主要為中生代和新生代的陸源碎屑巖、石灰巖，其中夾雜著少量的火山巖、變質火山巖、千枚巖、片巖。圖4中可見，區內沉積巖都呈帶狀，展現出北西—南東向的分布特征，大部分發生了形變。

圖4 沉積巖高分一號WFV遙感影像Fig.4 GF-1 WFV image of sedimentary rocks

3.1.1 第四系

研究區中第四系(Qf,t2)分布在山間盆地或山體的溝谷之中，為低矮的沖積平原及河流階地，成分主要為砂、黏土。從影像圖(圖4)上可見，第四系主要為棕灰色，條帶狀紋理，地勢較低，水系發育，部分地區植被發育。

3.1.2 中新統碎屑巖

3.1.3 始新統復理石沉積組合

始新統復理石沉積組合(Ef)主要由砂巖、泥巖和部分鈣化的頁巖組成，其中砂巖為主要成分，泥巖和頁巖以夾層的形式存在。從影像圖(圖4)上可見，該巖石組合呈灰黑色，無明顯的紋理，局部可見細微的巖石層理，整體地勢偏低，略高于第四系地貌。

3.1.4 白堊系沉積-火山-變質巖組合

白堊系(KPedu)主要以石灰巖為主體，伴有部分中基性熔巖、變質火山巖、千枚巖和片巖，含有少量的凝灰巖和侵入巖。從影像圖(圖4)上可見，該巖石組合整體為灰白色，局部可見灰綠色、黑色斑塊，呈連續的帶狀山體，局部發生輕微的形變。

3.2 巖漿巖解譯

區內巖漿巖出露較少，僅在該區北偏西部出露大面積的輝長巖，呈南北向帶狀分布。輝長巖(gb)在影像上(圖5)呈深灰色，地形上為隆起的山體，節理發育，巖體受風化程度較高，大部分發生了輕微的蝕變。

圖5 巖漿巖高分一號WFV遙感影像Fig.5 GF-1 WFV image of magmatic rocks

3.3 變質巖解譯

大面積出露的變質巖分布于研究區北西部，為一套前寒武系的變質巖組合(Pzkb)，是研究區內最古老的巖石，主要包括基性片巖、泥質片巖、角閃巖、重結晶的灰巖、大理巖、千枚巖等。該巖石組合在影像上(圖6)呈灰色，局部見灰白色斑塊，整體為隆起棱角狀的山體，風化程度較高。

圖6 變質巖高分一號WFV遙感影像Fig.6 GF-1 WFV image of metamorphic rocks

3.4 蛇綠混雜巖解譯

蛇綠混雜巖(om)是區內分布較為廣泛的巖石類型，主要包括超基性-基性巖、上白堊統的遠洋沉積巖，局部含有始新統的沉積巖。通過解譯可見(圖7)其整體上呈帶狀山系，北西—南東向展布，灰黑色，表面風化強烈。蛇綠混雜巖是研究區內最重要的巖石類型，蘊含著豐富的鉻鐵礦資源，同時也發現了少量的鉑礦資源[1,3]。

圖7 蛇綠混雜巖高分一號WFV遙感影像Fig.7 GF-1 WFV image of ophiolite melange

3.5 構造解譯

由于研究區處于特提斯構造帶內，受板塊作用的影響十分強烈，整體構造線的方向為北西—南東向，區內的地層與構造線的方向一致，且基本都發生形變現象，尤其在南部的中新統碎屑巖中，發生了強烈的褶皺現象。

研究區內的斷裂構造(圖8)發育，整體上看，可以分為北西—南東向和北東—南西向2組，以前者為主。北西—南東向斷裂控制了研究區內的整體構造格局和巖性分布。

圖8 斷裂構造高分一號WFV影像Fig.8 GF-1 WFV image of fault structures

4 找礦模型建立

4.1 成礦有利地段圈定

綜上所述，針對研究區地質礦產的解譯成果，初步總結出鉻鐵礦的成礦條件和特征如下：

1)受區域構造控制。鉻鐵礦均賦存在蛇綠混雜巖之中，而蛇綠混雜巖嚴格受區內一組近北西—南東向的斷裂控制，這些斷裂構成了一個綿延的斷裂帶。

2)成礦專屬性。鉻鐵礦賦存在蛇綠混雜巖中，與蛇綠巖相關的超基性巖密切相關，主要是橄欖巖和輝石巖。

3)礦體空間展布特征。鉻鐵礦礦體呈層狀或豆莢狀[1]，空間上延伸性強，對于圍繞已有礦點進一步開展找礦工作具有很好的指示意義。

根據上述3個成礦條件，在研究區內圈定出找礦遠景區5處(圖9)，巖性均為蛇綠混雜巖，其中包含的超基性-基性巖均有找礦前景。

圖9 研究區成礦有利地段分布Fig.9 Distribution of regions favorable for mineration

4.2 成礦條件分析

伊朗的蛇綠巖按年齡可劃分為古生代和中生代2組，相比之下，較少的古生代蛇綠巖被認為是古特提斯洋的殘余，是歐亞板塊與岡瓦納板塊作用的結果，主要位于伊朗的北部和北東部地區[4-6]； 相對較多的中生代蛇綠巖則是新特提斯洋的殘余物質，是阿拉伯板塊與伊朗板塊的作用結果，研究區內的蛇綠巖均為這一時期的產物[7-8]。

據伊朗地質調查局2015年統計，伊朗鉻鐵礦探明儲量為1 000萬t，鉻鐵礦完全受控于伊朗境內的板塊構造帶及相關的深斷裂帶，產出于上述構造帶內的蛇綠混雜巖之中[9]。研究區為伊朗重要的礦集區之一，已有一處大型的鉻鐵礦開采區，由數個小礦山構成，由于其位于法爾亞地區附近，統稱為法爾亞礦區[1]，除鉻鐵礦外，還伴生少量的鉑族資源[10-11]。

法爾亞鉻鐵礦位于研究區西部(圖9)，賦礦圍巖為蛇綠混雜巖中的Sorkhband超基性雜巖體。該雜巖體根據巖石組合和成礦特征可分為南、北2個部分： 北部主要由層狀的純橄欖巖(占總體積的70%)、輝石巖組成，含少量方輝橄欖巖、二輝巖和異剝橄欖巖； 南部為塊狀的超基性巖，主要為純橄欖巖和方輝橄欖巖及極少量的單斜輝石巖。大多數的鉻鐵礦存在于北部的層狀超基性巖中，南部的巖體中，鉻鐵礦主要沿北部的邊界分布[11]。

4.3 重點成礦有利地段解譯及研究

根據上述總結的研究區地質背景和鉻鐵礦的成礦特征，作者認為位于已有礦點附近的1和2這2個成礦有利地段具有較好的找礦勘探前景，分析原因如下：

1)1和2這2個區與法爾亞鉻鐵礦產出的巖體空間位置十分接近，且巖性一致，均為蛇綠混雜巖，其中含有大量的超基性巖體，鑒于鉻鐵礦礦層的延續性較強，因此鉻鐵礦存在的可能性較大。

2)該區域與研究區東部的其他成礦有利地區相比，政治相對穩定，交通運輸等基礎設施良好，對于進一步開展調查工作十分有利。

因此，本文將1和2這2個區周邊地區作為重點成礦有利地段進行詳細研究，以劃分具體的基性巖石類型為主要目的。

本次解譯工作，針對與成礦有關的蛇綠混雜巖和斷裂構造開展，尤其是與成礦直接相關的超基性巖體，通過解譯工作將層狀超基性巖、塊狀超基性巖及其他類型的巖石組合進行了劃分(圖10)。

圖10 重點成礦有利地段解譯Fig.10 Interpretation of importantregions favorable for mineration

1)層狀超基性巖。層狀超基性巖為鉻鐵礦賦礦巖石，主要由層狀純橄欖巖(70%)、單斜輝石巖，少量方輝橄欖巖、二輝石巖、異剝輝石橄欖巖組成。在影像圖中可見其受2條平行斷裂控制，地形呈微凸起狀，色調為深墨綠色，蛇紋石化強烈。

2)塊狀超基性巖。塊狀超基性巖含少量鉻鐵礦，且大部分礦化均位于其與層狀超基性巖的交界部位，主要由塊狀純橄欖巖、方輝橄欖巖和少量單斜輝石巖組成。影像上呈團塊狀，凸起明顯，色調為深黑綠色。

3)輝長巖。為不含礦化的單元，位于層狀超基性巖西南部，受斷裂控制，與層狀超基性巖界限明顯。

4)其他巖石。主要為蛇綠巖中除基性-超基性巖以外的其他類型巖石，主要包括深海沉積巖、構造塊體、基性巖墻等，這些巖石與成礦無關，因此未進行詳細劃分。

5)斷裂構造。區域內斷裂構造可以分為2組： 北西向斷裂和北東向斷裂，其中北西向斷裂為鉻鐵礦控礦構造，北東向斷裂切斷了北西向斷裂，為后期構造，將區內礦體錯動。

通過解譯和文獻資料分析，Sorkband雜巖體北西側的巖體中也同樣存在著與Sorkband雜巖體相似的巖石組合，而且區域上受到2條平行斷裂的的控制，這2條斷裂與控制Sorkband雜巖體的斷裂應為同一組斷裂，后期受到北東向斷裂的切割從而被第四系所覆蓋，因此推測上述的2個雜巖體最初可能為同一個巖體，后期受斷裂構造而導致了分離。法爾亞鉻鐵礦礦層呈層狀產出，具有很好的延伸性，可以認為Sorkband雜巖體北西側的巖體中仍然具有找礦前景。

5 結論

1)國產高分一號衛星數據質量良好，能夠保障境外遙感調查研究工作的順利開展，可以為我國“一帶一路”倡議提供優質的信息資料。WFV數據在劃分巖石單元組合、提取主要構造方面具有良好的應用效果，能夠滿足1∶25萬地質礦產解譯的需求； PMS數據空間分辨率較高，對巖性的進一步識別能夠起到良好的指導作用，可以滿足1∶5萬地質礦產的解譯工作。

2)通過國產高分一號數據解譯發現伊朗南部地區具有大量的中生代蛇綠混雜巖堆積體。Sorkband雜巖體北西側的雜巖體與Sorkband雜巖體應為同一個巖體，前者中蘊含的層狀超基性巖中具有較好的鉻鐵礦找礦前景。