大青山盆地遙感解譯信息與成礦預測

周榮輝，陽正勇，周文博，鄧福理

（核工業二四三大隊，內蒙古 赤峰 024000）

0 引言

隨著航天與信息技術的飛速發展，以及遙感影像的空間和光譜分辨率的不斷提高，遙感技術在地質、礦產、環境等調查領域的應用越來越受到重視（關震等，2014；張廷斌等，2014；張云峰，2014），也逐漸成為一種快速經濟的找礦手段（鄧會娟等，2014；董麗娜等，2015）。遙感技術能在高覆蓋地區有效的提取火山構造、斷裂構造形跡，對查明火山構造、斷裂構造的性質、規模、特征具重要意義；也能從宏觀層面反映出區域地質構造與礦床分布規律之間的關系，是一種行之有效的工作手段。本文信息源采用ETM+遙感數據，在進行圖像幾何校正及圖像增強等預處理后，合成本區遙感影像，針對性的開展1∶10萬遙感構造解譯和蝕變異常信息提取，結合已有地質資料綜合分析，總結成礦潛力，預測成礦遠景。

1 研究區概況

1.1 基本地質概況

大青山盆地大地構造處于華北板塊和西伯利亞板塊之間的中蒙古-額爾古納微地塊上，屬古生代造山褶皺帶陸緣巖漿弧構造環境（黃凈白等，2011），與俄羅斯斯特列措夫鈾礦田、蒙古多爾諾特鈾礦田處于同一大地構造單元，具有較大的成礦潛力（方錫珩等，2012；周榮輝等，2019）。該地塊經歷了多期次的花崗質巖漿侵位，為鈾及多金屬成礦奠定了良好的基礎（陽正勇等，2016）。

大青山盆地內斷裂構造較發育，主要有NE、NW、SN向三組斷裂。其中NE向呼倫湖西緣（F3）、滿洲里-巴揚山斷裂（F4）及NW向哈尼溝斷裂（F5）、巴嘎超腦特烏拉-東廟斷裂（F6）相互交匯、切割形成多個構造結，直接控制了大青山火山盆地的空間展布（圖1）。

圖1 （a）研究區大地構造位置圖；（b）大青山盆地區域地質礦產簡圖

區內出露地層巖性主要為元古界額爾古納河組變質巖，中侏羅世玄武巖，上侏羅世流紋巖、粗面巖及流紋質碎屑巖，下白堊世流紋巖、流紋質碎屑巖等。盆地中部大青山西側出露半環狀的燕山期二長花崗巖體。

區內已發現鈾礦化（異常）點7個，多金屬礦（化）點3個，鄰區已發現多個大型鈾-多金屬礦床，典型的為俄羅斯斯特列措夫鈾礦床、甲烏拉-查干布拉根銀鉛鋅礦床、烏奴格吐山銅鉬礦床。

1.2 研究區以往研究簡史

上世紀八十年代末，1∶20萬區調已覆蓋全區，但受限區內巖石出露差，斷裂構造難以觀測，尚未建立完善的構造體系。新世紀以來，研究區內也僅在北部汗烏拉火山機構附近開展過相關礦產地質工作。綜上所述，前人在此地區開展相關找礦工作較少，工作程度較低，對該盆地認識不足，僅認為北部汗烏拉火山機構附近具有一定的成礦遠景（陽正勇，2020）①。

2 數據源及數據處理

2.1 遙感數據源

本次研究遙感構造解譯的數據源為Landsat8 ETM 多光譜遙感數據，景號為LC81250262014165LGN01，選用影像拍攝時間為2014年6月14日，從影像中可見研究區范圍內無云、霧遮掩，無冰雪、植被覆蓋，無人工干擾，基本滿足1∶10萬遙感解譯及蝕變提取的需求。

2.2 數據預處理

為提高圖像精度，對獲得的影像數據進行預處理，主要包括：幾何校正、波段選取、影像裁剪等。幾何校正采用控制點-多項式擬合方法對原始數據進行了幾何糾正和配準，以大青山盆地1∶5萬地形圖及google earth影像為基準，選取了多個相對應地面的控制點進行校正（陳功等，2006）。

為宏觀反映構造地貌特征，制作了覆蓋全區的影像，根據Landsat8 ETM數據波段的特征（張玉君，2013）及前人應用經驗結合地質解譯目的，經最佳組合波段分析后選取B7、B4、B1波段三個波段分別賦予RGB三原色進行假彩合成，生成彩色影像（圖2），此圖能反映中等尺度的地質、地貌宏觀特征，處理后圖像層次豐富、色調均勻、影紋清晰、反差適中，滿足1∶10萬遙感解譯精度需求。

圖2 大青山盆地741波段RGB假彩影像

為提高解譯精度，在解譯過程中同時選取其他波段合成影像參考聯合解譯：其中解譯線性構造選取B7、B4、B3波段合成影像聯合解譯，解譯環狀構造選取B6、B3、B2波段合成影像聯合解譯。

圖像增強是為了重點突出不同地物之間波譜特征差異，以及地質體宏觀形態、空間展布、紋理結構等特征（湯國安等，2004），本文采用直方均衡化進行圖像效果增強。最后根據研究需求，裁剪出研究區影像。

3 遙感解譯與蝕變異常信息提取

3.1 構造解譯

采用目視法對區內線性和環形構造進行解譯。解譯發現研究區內線性和環形構造進行十分發育。

3.1.1 線性構造解譯

區內線性構造在遙感影像上主要表現為清晰的線型色調界線，色調異常；沿線性分布的陡崖坎、負地形；山體、山脊線被錯移或突然中斷；河流水系直線性、格狀展布，出現串珠狀水系；直角拐彎或同步拐點。線性構造主要為NE、NW、近SN向3 組（圖3）。NE 向線性構造為區內主要控巖、控盆斷裂，走向延伸較大；NW向線性構造最為發育，呈近似等間距平行分布，多截切NE向斷裂；近SN 向斷裂規模最小，常截切NE、NW向斷裂。通過開展野外查證工作，將多條解譯斷裂修正為實測、推測斷裂。

圖3 大青山盆地線性構造遙感解譯圖

依據遙感構造解譯及野外查證成果，將研究區斷裂按規模大小劃分為三級，構成了該區構造格架，具體如下：①一級構造格架由NE向和NW向區域大斷裂（F3、F4、F5、F6）組成，直接控制了大青山火山盆地的空間展布；②二級構造格架以NE向和NW向為主，均為區域NE向和NW向一級斷裂派生斷裂；③三級斷裂主要由二級斷裂派生出多組不同性質的細小斷裂及后期火山活動形成的環狀、放射狀斷裂。其中一級構造為區域控巖、控盆構造，二級構造格多控礦構造，而三級斷裂是主要的容礦構造。

3.1.2 環形構造解譯

研究區內的環形構造在遙感圖像上主要表現為環狀山脊、環狀水系及環狀的色調紋理差異。從空間分布看，多分布在斷裂構造附近。最大的環狀構造直徑可達10 km，小者直徑約1 km，一般以1～2.5 km為主。主要集中于大青山火山機構、汗烏拉火山機構及五個門火山機構附近，與火山、巖漿活動關系密切。研究區內與火山關系密切的環狀構造，其內部常伴有放射狀斷裂，例如大青山環狀火山機構（圖4）。

圖4 大青山盆地環狀構造遙感解譯圖

3.2 蝕變提取

3.2.1 區域成礦蝕變特征

通過對巖石樣品的系統采取及顯微鏡下巖相學研究（許文良等，2010），發現本區及鄰區鈾礦化主要與晚期硅化、高嶺石化蝕變作用有關（陽正勇等，2016）。多金屬礦床圍巖蝕變主要為硅化、碳酸鹽化和青磐巖化（曹艷華和劉翼飛，2020），且其地表多見有褐鐵礦化、赤鐵礦化。

3.2.2 蝕變提取意義

因此，應用ETM遙感數據提取羥基蝕變能有效反映高嶺土化、水云母化、綠泥石化發育特征；而鐵染蝕變有效的翻譯赤鐵礦化、褐鐵礦化發育特征（盧輝雄等，2019），為本區鈾及多金屬找礦預測提供有利信息。

3.2.3 工作方法

本次工作采用主成分分析法提取蝕變，是以最小均方差為準則，將多個變量通過線性變換以選出較少個數重要變量的一種多元統計分析方法。它能有效地去除數據的噪音及冗余，將原來復雜的數據降維處理（劉穎璠，2012）。

對大青山盆地數據作處理后分別針對羥基異常提取和鐵基異常提取。利用美國地質調查局（USGS）標準礦物波譜數據，結合ETM波段范圍，根據其反射率波譜特征確定分別采用1、4、5、7波段和1、3、4、5波段進行主成分分析，以±4σ（標準離差）作為特征向量輸出的動態范圍，獲得蝕變異常特征主分量。進行蝕變礦物波譜特征對比分析發現：羥基類礦物波譜特征表現為5波段高反射，7波段強吸收；鐵染類礦物波譜特征表現為3波段高反射，1波段強吸收。

因此，羥基異常特征向量應具有的特點是：5波段與7波段的貢獻系數符號相反，且5波段的絕對值較大。鐵染異常特征向量應具有的特點是：3波段與1波段的符號相反，且3波段的絕對值較大（劉穎璠，2012）。依據上述判斷，羥基異常應包含在TM1、4、5、7波段的PC3上（表1），鐵染異常應包含在TM1、3、4、5波段的PC2上（表2）。

表1 TM1、4、5、7波段主成分變換輸出特征矩陣

表2 TM1、3、4、5波段主成分變換輸出特征矩陣

依據理論（張玉君和楊建民，1998）對PC3/PC4采用均值+n倍標準差作為異常切割閾值，在ArcGIS平臺上進行密度分割，分別圈出羥基、鐵染異常區。運用MapGIS圖像分析功能將所獲得的異常信息進行投影變換，生成本區范圍的羥基與鐵染蝕變異常圖。

3.2.4 蝕變異常分布特征

區內遙感蝕變異常分布相對集中，主要呈片狀、串珠狀分布于線性構造及構造交匯部位附近。羥基異常和鐵染異常套合整體較差，局部較好，異常總體分布與已知蝕變帶吻合較好（圖5）。

圖5 大青山盆地遙感解譯綜合成果圖

4 鈾-多金屬礦找礦前景分析

以遙感解譯結果和蝕變異常信息為主要預測依據，結合區內已有地質、物化探等資料，綜合分析大青山盆地成礦前景，圈定3片成礦遠景區（圖6）。

圖6 大青山盆地成礦遠景預測圖

4.1 汗烏拉成礦遠景區

位于研究區北部汗烏拉地段，面積78 km2，處于哈尼溝多金屬成礦帶東南側，區內火山構造、斷裂構造發育，斷裂構造以NW向、近SN向及其派生的次級斷裂為主，火山構造主要為汗烏拉火山機構；區內發育有多期次的巖漿侵位活動，地表見有正長斑巖、石英正長斑巖、流紋斑巖等。遙感解譯發現若干環形構造影像，該區段內見有多處遙感異常，以鐵染異常為主，羥基異常分布較為稀疏，強度較弱；單處異常多呈NE向，少量為NW向，與斷裂構造關系密切。前人在該區段發現有多處Ag、Pb、Zn、Ag、Mn元素異常暈及放射性高場異常場。遠景區內已有大壩銀金銅礦，其西北部外圍發育有較為明顯的環形構造，且見有明顯鐵染異常，結合地質、物化探信息，建議在該區西北部環狀構造與NW向構造復合交切部位進一步開展深部找礦工作。

4.2 大青山敖包成礦遠景區

位于研究區中西部大青山敖包地段，面積63 km2。處于NE向滿洲里-巴揚山基底隆起帶邊緣，北部額爾古納河組變質巖系零星出露，地層主體為晚侏羅世中酸性熔巖。斷裂、火山構造發育，主要為環狀斷裂和放射狀斷裂；多期次巖漿侵位和脈巖活動明顯，地表已見有流紋斑巖脈、石英脈，經鉆探發現其深部正長斑巖、花崗閃長巖、基性脈巖發育。區內發現多處化探異常暈及放射性高異常場。遙感解譯發現若干環形構造和疑似火山隆起的影像，環形構造周邊常見有放射狀斷裂構造。該區段內見有多處遙感異常，以鐵染異常為主，羥基異常分布較為稀疏，強度較弱；異常整體呈北西向展布與NW向斷裂構造關系密切，與已知構造蝕變帶吻合較好。同時，于遠景區內西北側經鉆孔揭露已發現有銅多金屬礦化。推測深部存在斑巖型銅多金屬礦化（體）。

該區段遙感影像及蝕變異常的空間分布特征與鄰區哈拉勝多金屬礦床形態極為相似，其中北緣為中低溫熱液型多金屬礦床的有利成礦部位，南部為斑巖型銅礦有利成礦部位，具有良好的找礦前景。

4.3 五個門成礦遠景區

位于研究區東南部五個門地段，面積46 km2。處于呼倫湖西緣斷裂西北側，其次級斷裂及火山構造發育，區內NE、NW向斷裂構造復合交切明顯，且發育有與之配套的近SN向斷裂。區內沿NW向斷裂發育有多期次、多種類的熱液蝕變作用，有硅化、高嶺土化、綠泥石化、碳酸鹽化等，局部還見有石英脈等巖脈出露。區內地表已發現多處與NW向構造及SN向斷裂構造關系密切的放射性高場異常場、局部發現有多金屬異常暈。遙感解譯有多個環狀構造，并與NW向斷裂關聯性較強。該區見有多處遙感異常，異常與已知構造蝕變帶較為吻合，以羥基為主，蝕變較強，局部見有鐵染異常，主要發育于羥基異常邊部，強度較弱。區內已發現見有多處鈾異常（礦化）點，因此，認為該區是尋找深部熱液有關的鈾礦床的有利部位。

5 結論

（1）本文利用多源遙感數據，有效地提取出線性構造、環形構造和火山機構，初步建立了大青山的構造格架，有效地解決了大青山盆地高覆蓋地區斷裂、火山構造難以觀察的問題，為該地區的鈾-多金屬找礦工作的開展提供了基礎數據和參考依據。

（2）通過遙感異常信息提取，結合已有地質礦產資料，綜合分析認為鐵染異常主要展布于NW向斷裂構造帶兩側，及火山機構放射性狀構造帶附近，受NW向斷裂構造及火山構造控制特征明顯，與多金屬成礦關系密切；而羥基異常主要呈片狀、帶狀展布，受NW與NE向構造結控制特征明顯，與區內鈾異常（礦化）點（帶）的分布特征較為吻合，表現出與鈾礦成礦關系密切的特征。

（3）通過綜合分析，在研究區內圈定成礦遠景區3處。為該地區的鈾及多金屬找礦工作提供了重要依據及找礦方向。

注 釋

①陽正勇,周榮輝,陳凱.2020.內蒙古新巴爾虎右旗－滿洲里地區鈾-多金屬礦資源調查評價項目成果報告[R].核工業二四三大隊,180-184.