遙感技術在墨玉縣皮亞曼研究區石膏-鉀鹽找礦中應用分析

馬金林 王振佳

（新疆地質礦產勘查開發局第六地質大隊，新疆哈密 839000）

研究區位于塔里木陸塊（Ⅰ）塔里木南緣隆起（Ⅰ-1-1），鐵克里克北緣斷裂以北。研究區內大量出露古近系古新統阿爾塔什組海陸交互碎屑巖-碳酸巖建造。皮亞曼研究區發現了規模較大石膏層，且石膏層底部也發現了含鉀鹽粉砂質泥巖層，皮亞曼石膏鉀鹽礦礦體厚度大，一般在50-60 米，延伸穩定，地表呈橢圓狀延伸長70余千米，石膏礦床規模達超大型。筆者以皮亞曼研究區石膏礦、含鉀鹽地層為例，認為塔里木盆地南緣皮亞曼研究區是尋找石膏、鉀鹽等礦產的重要區域，本文通過闡述皮亞曼研究區地質特征、遙感特征等，為在區域上利用遙感技術尋找同類型礦產具有借鑒與指導意義。

1 區域地質特征

皮亞曼研究區區域上位處塔里木陸塊南緣，屬塔里木盆地地層分區，主要為上古生界穩定蓋層沉積，泥盆系為海陸交互相碎屑巖沉積，石炭系以淺海相碳酸鹽巖為主夾碎屑巖，二疊系為海陸交互相紅色、雜色碎屑巖；古近系為海相碳酸鹽巖、碎屑巖、膏泥沉積；新近系則主要為山麓相碎屑巖。第四系在區內發育較齊全，覆蓋了塔里木盆地，山麓沖-洪積相、風積相廣泛分布。巖漿巖不發育。皮亞曼研究區區域構造位于塔里木中央地塊西南緣，主要發育斷裂及褶皺構造。塔里木成礦區是我國重要的石油、天然氣富集區，也是煤礦、石膏和鹽類礦的重要富集區。

2 研究區地質特征

皮亞曼研究區內地層發育，出露地層為中泥盆統康克爾片巖組（D2k）、上石炭統-下二疊統塔哈奇組（C2P1t）、二疊系普司格組（P1-2p）、古新統阿爾塔什組（E1a）、始-漸新統巴什布拉克組（E2-3b）以及第四系沖積物（Qhal）。區內石膏礦體和鉀鹽礦化體均產于該地層中。該地層套合有伽瑪能譜K3 鉀異常，鉀異常值2.0-3.6%。

區內未見巖漿巖出露。

研究區內構造有斷層和背斜。區內主要為兩組斷層，一組為北東-南西向斷層，另一組為北西-南東向斷層，斷層對區內地層、礦體起到破壞作用。皮亞曼背斜核部地層平緩為古生界石炭系、泥盆系地層。兩翼為中生界和新生界地層。北翼地層北傾，南翼地層南傾。背斜兩翼地層較為完整，對稱性較好。背斜兩翼始新統阿爾塔什組地層為石膏礦層、鉀礦化帶賦存有利部位。

3 研究區遙感特征

皮亞曼研究區景觀特征屬于中低山-戈壁荒漠，植被覆蓋率較低，有利于遙感信息提取。ASTER 遙感影像數據包括可見光-熱紅外共有14個波段，光譜分辨率和空間分辨率較高，地物識別能力較強，獲取的信息量更加豐富，因此選用ASTER 影像做鹽類礦物信息提取，選擇云量、冰雪覆蓋少的原始影像進行預處理，并根據前人在長期工作中總結的預測模型與研究方法對皮亞曼鹽類礦物進行提取。

①蒸發鹽光譜與圖像特征

根據姚佛軍等人（2014）的研究成果，石膏在可見光波段，反射率隨波長緩慢增長，在近紅外到短波紅外波段，反射率隨波長明顯下降，并在1.44μm，1.74μm，1.94μm，2.22μm 和2.46μm 有較強的吸收，在1μm 和1.88μm 有弱吸收；石鹽在可見光-短波紅外反射光譜中整體光譜特征偏高并呈水平，僅在2.0μm 有弱吸收；光鹵石其可見光-短波紅外反射光譜在1.5um，1.7μm和2.0μm都有明顯的吸收特征，與石鹽、石膏區別較為明顯。

②遙感信息提取

本次根據石膏與其他鹽類礦物的光譜分析，選擇ASTER 影像的短波紅外（SWIR）第4、5、6、7、8、9波段組合進行主成分分析，其主成分分析結果共有6個主分量，其中第5 主分量提取的信息為石膏、鹽類礦物的遙感信息（表1），采用3σ（遙感影像像元的亮度值，簡稱DN 值）作為分級的標準，得出的信息即是石膏等鹽類礦物信息。

表1 主成分分析向量數據

提取的結果，利用ASTER 數據的第4、第5、第6、第7、第8、第9 波段組合來進行主成分分析，提取的石膏、鹽類礦物信息與古新統阿爾塔什組石膏礦層和泥巖層對應較好，清晰度高，干擾信息少，局部第四系覆蓋較厚地段石膏與鹽類礦物信息不明顯。總之，通過綜合研究對比，可確定石膏礦層和底板泥巖層為鹽類礦物富集層，為今后尋找鉀鹽礦重點層位。

4 礦體特征

①固體鉀鹽礦化體

區內按KCl≥1%圈定了鉀鹽礦化體1 條，鉀鹽礦化體KH-位于皮亞曼背斜南西翼，套合有伽瑪能譜鉀異常，礦化體呈層狀，延伸穩定，長約1.5 千米，視厚度23.8 米，KCl 含量0.74-1.26%，平均含量1.02%。礦化體含礦巖石為粉砂質泥巖，頂板為石膏礦層和砂巖，底板為砂巖。

②石膏礦體

皮亞曼研究區以CaSO4·2H2O+CaSO4≥85%共圈出1個礦體，石膏礦體均為Ⅰ級石膏礦。石膏礦體地表延伸長大于71 千米，呈層狀，石膏礦體平均厚度13.96-94.41米，雖然局部具有膨大縮小等現象，但整體厚度變化較小，礦體連續且較穩定，向深部延伸75-320 米。礦體CaSO4·2H2O+CaSO4平均品位86.38-97.98%，單工程最高品位100%，平均品位93.74%。石膏礦石幾乎全由石膏和硬石膏組成，含量95%以上，呈半自形粒狀。石膏礦存在的賦存形式為塊狀為主，近地表為纖維狀或雪花狀，礦石均為Ⅰ級石膏礦石。礦體呈層狀，頂板為灰巖，底板為砂巖。

5 找礦遠景分析

塔里木盆地南緣是南疆地區重要非金屬礦和鹽類礦物分布區，這些礦產均產于中-新生界沉積地層中，其中石膏礦、鹽類礦物主要產于中晚古近系和新近系沉積地層中。皮亞曼石膏礦和鹽類礦物主要分布古新統阿爾塔什組地層中上部，礦體規模較大，延伸穩定。石膏、石灰巖、粘土巖等非金屬礦產地一般交通條件好，開發利用率高，品質高，可解決當地水泥廠、磚廠等企業礦產來源。目前在皮亞曼發現了規模較大石膏層，且石膏層底部也圈定了含鉀鹽粉砂質泥巖層，皮亞曼石膏鉀鹽礦礦體厚度大，一般在50-60 米，延伸穩定，地表延伸長70 余千米，因此本區是尋找固體鉀鹽的有利地區。