甘肅敖包山地區礦床的成礦特征及勘查方法研究

方成豪

（甘肅省地礦局第四地質礦產勘查院，甘肅 酒泉 735000）

根據相關機構的預測，未來十年是我國利用能源改革我國的供給側結構的關鍵階段，有助于推動我國社會經濟的健康、持續發展。石墨作為石墨烯的重要原料，具有多種優質特性。石墨在常溫下具有穩定的化學性質，被廣泛應用在新能源、冶金等多個領域。目前，我國的石墨資源儲量并不十分富足，因此，需要不斷尋找并開采新的石墨礦。自從敖包山晶質石墨礦被發現之后，該晶質石墨礦礦帶被認為具有良好的找礦前景。為此，針對敖包山地區的礦床特征及勘察方法開展研究，以期能為該礦區的開發提供一定的參考。

1 甘肅敖包山地區礦床的成礦特征

敖包山礦區地處甘肅北部，屬于祁連造山帶和敦煌地塊的交接部位，區內斷裂、褶皺較為發育，總體構造線方向為近EW—NWW向展布，侵入巖呈帶狀沿斷裂侵位，其地層以阿爾金斷裂為界線，北部屬于塔里木地層區塔南地層分區，南部屬于祁連—北秦嶺地層分區北祁連地層小區，其中太古宇—古元古界敦煌巖群屬于塔南地層分區，普查區周圍的地層主要為長城系、石炭系、新近系和白堊系[1]。敖包山礦區的某處實地情況如圖1所示。

圖1 甘肅敖包山礦區實地情況

敖包山礦區的礦體共有21條，礦體長約100～130米，該礦區的規模已達到大型規模。該礦體呈似層狀、條帶狀，圍巖為二云母石英片巖，固定碳的平均含量為6.37%，礦體的深部由南傾轉為北傾。該礦體的礦石礦物的主要成分為石墨，其結構為片狀構造和塊狀構造，礦石的主要化學成分為固定碳，二氧化硅、氧化鈣、氧化鎂等的含量較高。圍巖蝕變較強烈，但分帶不明顯。

2 甘肅敖包山地區礦床勘查方法設計

2.1 獲取遙感數據

利用無人機獲取甘肅敖包山地區礦床的地質圖像。無人機載有數碼相機，根據勘察要求對敖包山地區規劃航行路線，將規劃好的航行路線載入無人機的遙感控制部分[2]。在敖包山地區先對無人機進行試驗飛行，在測試通過后，按照規劃好的航線對該地區全程拍攝，獲取到甘肅敖包山地區礦床的遙感影像數據。其中，無人機的遙感平臺分為兩個部分，分別為地面和空中。空中部分主要將提前規劃好的航線信息上傳至無人機的控制器中，在無人機的航行過程中，監視其航行狀態。地面部分主要對無人機的航線進行設計和規劃，實時接收無人機在工作過程中的相關數據。無人機將獲取到的數據傳輸至地面部分，地面的工作人員通過對數據的分析，查看無人機的航行路線，并根據實際情況，對無人機的航行路線作修改。

2.2 遙感影像預處理

在得到遙感影像后，其影像不能直接用來作地質解譯和蝕變信息提取，需要對影像作預處理。遙感預處理的主要過程為幾何校正、圖像鑲嵌、分辨率融合和遙感影像增強等步驟。具體過程如下：在敖包山礦區遙感影像成像的過程中，受到無人機的運動狀態、地形等因素的影響，導致遙感影像存在一定的幾何畸變，需要對其作校正。在遙感圖像和敖包山礦區地形圖中選擇易于識別、分布均勻的多個特征點作為控制點，利用地面控制點的測量參數，將原始的礦區地形圖像映射到校正空間，對其作精確修正，生成圖像。根據相鄰遙感圖像的色彩，將其作合適的匹配，將遙感圖像進行鑲嵌，通過鑲嵌，將其拼接為一幅遙感影像圖。在鑲嵌后，遙感圖像的目視效果并不理想，要使其達到解譯精度，對其作分辨率融合。之后，將經過分辨率融合的遙感圖像，通過線性拉伸手段，使遙感影像的色彩反差增強，使其具有更好的影像細節表現力，線性拉伸如公式（1）所示：

2.3 遙感野外地質調查驗證

利用遙感野外地質調查（野外驗證）對遙感蝕變異常信息開展查證工作，獲取實際的敖包山礦區的地質觀測資料，了解敖包山礦區的成礦條件、成礦特征等，并進一步確定遙感解譯標志。在野外地質調查過程中，首先，將異常中心坐標和勘察路線導入GPS，利用GPS導航，然后，根據敖包山地區的實際地質情況有選擇性的取樣。在巖性展布的垂直方向和巖體接觸帶的方向，布置多個地質剖面觀測路線，設置多個觀測點。

2.4 遙感地質解譯

在實地調查驗證通過后，基于敖包山遙感圖像的波段、色彩等圖像信息，針對甘肅敖包山地區礦床的地質特點，根據勘查區的區域地質圖和成果，結合敖包山礦區的遙感影像的特點與野外實地調查結果，確立若干個地層解譯單元和若干個巖體解譯單元。通過遙感解譯，查明勘查區的礦床點的分布特征及其巖體、地層等特征，構建勘查區的地形構造格局，并將其作為研究甘肅敖包山地區礦床與巖體、構造的空間位置關系特征的基礎。通過目視和計算機識別，針對遙感圖像中的形狀、大小、紋理等，識別出線性構造，通過提取并分析線性構造的空間展布及規律，構造敖包山礦區的主干構造格局。通過遙感圖像中的色調和地形地貌特征，識別出敖包山礦區的環形構造。

2.5 提取礦化蝕變信息

在遙感解譯后，提取礦化蝕變信息。在找礦工作中，圍巖蝕變是最明顯且有效的標志。通過遙感技術中的ETM+，提取與原巖的波譜信息有明顯差異的蝕變信息。具體流程如圖1所示。

圖1 蝕變信息提取流程

如圖1所示，認真檢查ETM+數據的具體信息，獲取遙感圖像的像素數、時間、位置高度等信息，然后建立對應的數據庫，增加多個通道，將邊框、植被等干擾信息去除。蝕變干擾信息去除的具體內容如下：在剔除白泥地和雪干擾信息時，先對兩者的波譜特征作分析，由于二者的反射率較大，反差較為明顯，將其通過分割處理后，利用濾波得到二者的干擾信息去除圖；在去除陰影干擾信息時，通過對遙感圖像作比值分析，將陰影去除；在去除水體干擾信息時，水體與礦區的其他地質信息的色調差異較大，同樣利用比值分析對水體作處理，得到水體干擾信息的去除圖像，再對水體和陰影干擾信息進行掩膜處理。在去除干擾信息之后，對主成分開展分析工作，選擇不同波段提取蝕變信息，確定存在異常的通道，再通過查看存在主成分通道內的數據直方圖，對異常進行分級，將其分別存放于不同的通道內，最后，對不同級別的異常進行濾波，將其中的孤立點去除，得到礦化蝕變分布圖，將其提取，得到最終的蝕變信息提取成果。

2.6 地學信息分析

以敖包山礦區的遙感數據為基礎，利用GIS軟件，分析礦區的巖性地層等地學信息，將其以點、線和面的形式體現，通過對各種地質要素的判別，將地質數據、地球物理數據和化學數據等結合，形成地學圖件，為找礦靶區提供依據，利用GIS技術對敖包山礦區的遙感成礦信息作預測和分析。首先，將敖包山礦區的各種異常信息與巖性信息疊加，對敖包山礦區的巖性構造和礦化蝕變信息作分析；然后，對敖包山礦區存在的異常的規模、濃度分帶和變化趨勢等化探異常信息作分析，分析可能的礦床類型和礦種。

2.7 遙感綜合找礦預測

在蝕變遙感異常信息、地學信息、物探和化探信息綜合分析的基礎上，依據成礦理論，對敖包山礦區內的找礦方向作預測，圈定最為有利的找礦靶區[3]。其中，在分析時，要將遙感蝕變信息的空間分布與遙感線環構造等信息相關聯，將蝕變遙感異常信息與礦化蝕變信息相關聯，將敖包山地區的類似成礦條件的礦床作為參考，在分析地學信息時，要優先考慮具有成礦地質條件和存在遙感蝕變異常的區域。

3 結語

甘肅敖包山地區石墨礦床是甘肅省的大型晶質石墨礦床，該礦床的發現為甘肅省日后尋找更多晶質石墨礦床打下了良好基礎。對該地區石墨礦床的成礦特征及其勘察方法作了研究。隨著科技的不斷發展，石墨的應用范圍越來越大。對石墨礦產的開采具有一定的經濟意義。希望該研究能夠為礦區勘查方面的研究提供一定的參考意義。