尹　滔，尹显科，王　波，裴亚伦，李　威，张　伟

火山成因块状硫化物矿床遥感示范研究
——以甘肃省白银矿田为例

尹滔，尹显科，王波，裴亚伦，李威，张伟

（四川省地质调查院，成都 610081）

根据白银矿田区域成矿地质背景，矿床地质特征，成矿规律等方面的特征，对矿田及周边地区进行了遥感地质解译，通过对区域地层、构造、岩浆岩因素的综合分析，圈定了遥感找矿靶区，初步建立了火山成因块状硫化物矿床遥感找矿模型，对火山成因块状硫化物矿床进行了遥感示范研究。

块状硫化物矿床；遥感；找矿模型；白银矿田

图1　遥感找矿模型流程图

1　遥感图像的选择和预处理

采用空间分辨率为30m的Landsat-TM图像，原始数据来自美国NASA网站。一般情况下先用最新的遥感图像数据，也可以根据需要选用特定时期的数据。图像中云、雪分布面积应小于工作区的5%，特殊情况下可放宽到10%，但积雪、云不能覆盖重要地质现象和矿产地。

应用中选择最佳波段组合，使得假彩色合成图像尽量达到影像清晰、色调协调、蕴含信息量大、易于解译的目的，以便进行各种找矿信息的提取。本文选用ETM+ 7（R）、4（G）、1（B）波段假彩色合成图像作为遥感地质解译的基础图像。图像影像底图制作前应进行预处理，如果图像存在明显的噪声，应选用高斯滤波、平滑滤波或自适应滤波等方法消除噪声。当图像不同波段间存在地理错位时，应根据错位类型使用坐标平移或图像控制点纠正的方法进行图像配准处理。基础图像纹理清晰，对比度好，能满足目视地质解译要求。

2　建立火山成因块状硫化物矿床的遥感找矿模型

遥感影像是地表信息或浅部信息在地表的反映，在一定程度上遥感能弥补地质勘查技术的不足。区域地质背景是地质研究的前提，在建立火山成因块状硫化物矿床的遥感找矿模型之前，首先应该充分了解区域地质特征和矿床的地质特征，如：区内的岩石、构造类型和特点，矿床的产出及分布，矿体的产状和形态及其空间位置的控制，矿体的围岩蚀变等等；此外，还要了解矿床的成因，成矿特点，找矿标志和找矿方向。基于以上信息的收集和深入了解，以遥感影像特征的为解译标志，逐项进行系统评价，最终进行遥感找矿综合分析，指明遥感找矿靶区并进行综合评价，由此建立遥感找矿模型如图1所示。

图2　亚洲火山成因块状硫化物矿床的分布

3　火山成因块状硫化物矿床遥感示范研究

3.1亚洲火山成因块状硫化物矿床的分布特点

据美国地质调查局数据，亚洲192个大中型火山成因块状硫化物矿床的分布如图2。该类矿床主要集中分布于俄罗斯叶卡捷琳堡、车里雅宾斯克、土耳其北部、塞浦路斯、东非裂谷、我国三江等地区以及我国北祁连、新疆阿尔泰以及环太平洋岛链地区。根据亚洲构造纲要图的划分，这些地区主要是古老的地台边缘、裂谷和造山带以及较为年轻的环太平洋岛链。

1964年在红海发现高热卤水与Atlantis Ⅱ海渊多金属软泥，科学家对现代海底热水活动与金属硫化物沉积成矿进行了研究。截止目前所发现的全球现代海底热液成矿活动区，Hannington et al. （1995）认为现代海底热液成矿与块状硫化物矿床有着不可分割的关系［3］。该种成矿活动与我们所熟知的VHMS型和SEDEX型矿床的成矿模式非常相似，是直接观察该类矿床成矿过程的天然实验场所。根据Rona等（1993）对全球海底热水成矿作用的统计显示其主要分布与大洋洋脊、洋脊裂谷、洋隆、转换断层、海岭、海渊以及岛弧、弧后等环境［4］。这些热水活动区域的研究有助于对比和研究古老块状硫化物矿床成矿模式的研究以及矿床的勘查和评价有着重要意义，有助于我们推测该类矿床可能的产出位置，从而有效地进行成矿预测。

3.2典型火山成因块状硫化物矿床的遥感示范研究

北祁连是我国重要的铜多金属矿产地，广泛分布火山成因块状硫化物矿床，其中白银厂矿田最典型。区内ETM遥感影像清晰，区域地质构造相对不复杂，地质工作程度比较高，白银厂矿田可作为典型的火山成因块状硫化物矿床进行遥感示范研究。

3.2.1区域地质背景

该矿田处于三大地块之间，早期经历了漫长的大陆边缘裂解—闭合，后南北陆块碰撞造山，直至中新生代的陆内浅层断坳陷一逆掩叠覆一隆升造山体制［5］。受加里东运动影响，区内主要发育NWW-NW、NE、NEE向三组不同性质的断裂，控制了区内地质体展布。区内地层主要由新元古代一奥陶纪由南至北分布的裂谷一岛弧一弧后扩张脊3条火山岩带构成［6］，其中矿田主要分布于中部石青硐一白银厂一带为寒武纪一奥陶纪岛弧火山岩内，区内有很多侵入岩体。

3.2.2矿床地质特征

白银矿田为一复式背斜构造，位于石英角斑岩、石英角斑凝灰岩为核心的短轴背斜构造内，局部常见牵引褶曲及次级紧闭褶皱。断裂构造则主要有NWW、NEE和NNE向三组。根据遥感图象解译，该区还发育一系列呈北东向展布的隐伏断裂构造及其与北西向构造交汇部位发育的环型构造。

3.2.3区域成矿规律

分布在白银厂一石青铜成矿带的与早古生代岛弧火山岩建造有关的铜、铅、锌、金、银等“黑矿型”火山成因块状硫化物矿床包括石青铜、小铁山、铜厂沟、四个圈、折腰山、火焰山等，成矿系列与北祁连洋壳俯冲作用密切相关。矿田内各矿体受岛弧火山岩建造控制，赋存于寒武系白银厂群、中奥陶统中堡群、中上奥陶统银洞沟群［7］。任有祥等（2000）通过以火山岩相序为特点的野外填图和卫星照片解译，恢复古火山机构，研究了火山机构与成矿的空间关系，提出了穹窿体及穹窿周边成矿的概念，建立了新的矿田成矿和找矿模式［8］，提出了新区缺位矿床和已知矿床深部找矿目标定位预测区，如北祁连清水沟-白柳沟矿田尕尔坂矿床。

3.2.4遥感地质解译

通过遥感影像，根据前人地质资料进行了遥感地质解译［7-8］，如图3、图4所示。

图3　白银地区遥感地质解译及成矿预测图

白银矿田位于石青硐—二道湾—黑石山大型断裂（F1）以北，矿田内的矿体主要集中产出于寒武系火山岩内，区内的断裂构造发育，主要以NW-NWW、NE-NNE向断裂为主。其中NW-NWW向断裂为南北大陆边缘碰撞闭合形成，NE-NNE主要表现为剪切性质。

图4　白银矿田及周边地区遥感地质解译图

3.2.5各要素分析及遥感找矿标志

1）地层因素：在四个圈、小铁山及铜厂沟矿床，赋存地层走向北北西-北西向，倾向南。赋矿地层被奥陶系火山岩不整合覆盖［9］。遥感影像上，矿田周边奥陶系火山岩明显不同于寒武系火山岩地层，据资料显示，奥陶系火山岩主要出露与矿田北部及周边，影像趋灰白［7-8，10］。而寒武系地层影像为紫色、紫红色，主要位于黑石山及白银厂地区，主要为细碧角斑岩系［8］。

根据前人对各矿床成矿年龄研究，石青硐、折腰山、火焰山等6个矿床成矿时代比较相近，成矿作用较为集中［11］。赋矿寒武系海相火山岩地层NWW的展布方向，仅白银矿田东侧被奥陶系海相火山岩地层不整合覆盖的区域还有一定的找矿空间。根据火山机构与矿床的空间产出关系所建立的新型成矿模式推测邻近的同时代地层中或许有一定的找矿空间。石青硐矿区地区的寒武系火山岩地层比较相似，皆属于细碧石英角斑岩系，其影纹清晰，走向稳定，沿矿区火山岩地层延伸方向有一定的找矿前景。

2）构造因素：区内地层总体上为一大型单斜构造，矿田为一复式背斜。此外，区内的断裂构造、环体构造发育。断裂构造发育NW-NWW、NE-NNE向，在影像上比较明显，表现为两侧位移、影纹不一致、线性负地形、水系异常等。其中北NWW向的石青硐—二道湾—黑石山大型断裂（F1）控制着区内古老地层的分布格局，其中前寒武系和寒武系地层分别位于断裂的南北两侧。而区内NE-NNE向的断裂（F2、F3）主要表现为碰撞造山作用，对区内地层主要表现为地质体的剪切作用，受断裂构造影响，可能会有早古生代的火山成因块状硫化物矿床被断裂构造改造，如果在断裂破碎带能发现有铜、铅锌的矿化，那么该条断裂对深部找矿有重要的参考价值。近年通过对区内矿床与火山机构的关系研究，发现折腰山型火山喷口相，小铁山和四个圈火山喷口斜坡相等［12］，由此可见火山机构对矿床的产出空间位置有着重要的参考价值。矿区环体构造发育，表现为颜色上以及地表形态上的细微差异，遥感影像在空间位置上与矿田周围发育的多个古火山喷口比较一致，有助于区域火山机构的确立。矿田范围的背斜构造在影像中不太明显，仅能通过影纹中的线性构造判断地层的展布情况，但在Google Earth地图中比较清楚。石青硐矿区地层为一大型单斜构造，走向NWW，其地层内部受区域构造影响有很多小褶皱或劈理，影像上的大构造背景有助于区域的成矿预测。

3）岩浆岩：该区侵入岩主要形成于南北板块碰撞造山过程，与火山成因的块状硫化物矿床的成矿作用无关。区内与火山成因块状硫化物矿床密切相关的火山岩主要为寒武系的海相火山-沉积岩系，与其火山岩与火山机构有密切联系。基于对以上认识和了解，通过对白银矿田遥感影像的地质解译，深入分析和探讨与成矿相关的相关问题，建立了区内地层、构造、岩浆岩的遥感找矿标志（表）。

3.2.6综合分析及找矿靶区的圈定

通过上述资料综合分析，根据对火山成因块状硫化物矿床的理论认识，圈定了以下找矿靶区：

Z-1靶区：白银厂矿田作为矿床的集中产出区，在影像中的环体构造比较发育，揭示了火山活动的广泛发育。据有关区域物化探分析，已探明的资源量仅为推测蕴含金属资源量的一半，其本区的深部找矿工作仍需加强。此外，还应探究是否在邻近的火山穹窿区域还存在“缺位”矿床的可能。

Z-2靶区：石青硐矿床的赋矿地层与白银矿田相同，皆为细碧石英角斑岩系，属于同时期的矿床。遥感影像上该套地层沿NWW向延伸，两端为第四系和白垩系地层掩盖。对白银矿田成矿地质特征的研究必定对石青硐地区的找矿工作有重要的参考价值。在其邻近区域可能有进一步“缺位矿床”的找矿空间，值得注意的是石青硐地区的逆冲推覆构造比较发育，相比之下断裂构造对矿床的产出位置的判断有重要影响。

Z-3靶区：根据遥感影像分析，二道湾地区与石青硐地区的寒武系地层应该为同一套地层，两者在影像特征上存在连贯性，主要被白垩系地层不整合覆盖，受层序地层找矿的思想，该靶区范围可能存在类似的“石青硐”矿床。

火山成因块状硫化物型矿床遥感找矿模型表

4　讨论

当然，遥感技术的应用不单指遥感影像的解译，现代成像光谱科学的日新月异，就地质找矿方面，还可以通过波段的不同算法进行遥感异常提取等技术。此外，可以辅助于其他方法，更加全面的进行综合研究，如重力异常、磁异常、化探异常、三维可视化等，通过各种手段的优势互补，可以对找矿靶区予以更加科学的、精确的定位。需要说明的是本文仅从遥感影像特征的层次，重点是结合地质理论知识进行的综合分析研究。

赵玉灵（2003）呈讨论了遥感找矿模型的研究内容和研究方法［13］。本文中所建立的火山成因块状硫化物矿床的遥感找矿模型更多地注重已知地质理论知识方面的收集和讨论，只是众多矿床类型遥感找矿模型的实例之一。相对不同的矿床类型，遥感找矿模型的建立应该有所不同，且更有针对性。不同矿床类型的找矿模式不同，对遥感找矿标志的定位有所不同。与岩浆岩作用、蚀变环带相关的斑岩型矿床，或者与构造相关的构造热液型矿床其找矿侧重点不一样。

某些区域由于受到地表植被的影像，在影像上不同地质体的影像特征差异性小，遥感解译的难度比较高。我国高原地区植被覆盖率较低的地区，遥感影像特征比较明显，尤其结合不同波段组合、不同分辨率、不同传感器类型的影像数据的优势，遥感找矿模型对地质找矿工作可以发挥更大的作用。

遥感地质解译过程中，由于受到遥感影像数据本身的限制，遥感解译结果与地质构造事实有待野外实地的地质考察检验。

5　结论

通过地质资料的收集，对遥感影像进行地质解译，在对火山成因块状硫化物矿床的成矿理论和区内典型矿床成矿规律进行理论认识和综合分析后，建立遥感找矿模型，进行区域找矿预测是可行的。

本文以白银矿田为例，基于区域成矿地质背景，矿床地质特征，成矿规律等方面的深入学习，对区域的地质找矿思路有了初步了解。在遥感地质解译的过程中，通过对区域地层、构造、岩浆岩因素的综合分析，确立了3个遥感找矿靶区。初步建立了以此过程为研究手段的火山成因块状硫化物矿床遥感找矿模型。

遥感找矿模型是遥感技术在地质找矿工作中扮演角色的一个升华。本文所建立的火山成因块状硫化物矿床遥感找矿模型仅是遥感找矿中的一个实例，其侧重点在于地质理论知识和遥感影像的综合分析过程。遥感找矿模型更具有科学性、系统性和普遍性，还需要进一步的深入研究。

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The Demonstration Study of Remote Sensing of VMSDs: A Case Study of the Baiyin Ore Field， Gansu

YIN Tao YIN Xian-ke WANG Bo PEI Yan-lun LI Wei ZHANG Wei
（Sichuan Institute of Geological Survey， Chengdu 610081）

This paper deals with the demonstration study of the remote sensing of VMSDs， by the example of the Baiyin ore field， based on regional geological setting， geological characteristics and metallogenic regularities of the VMSDs. The remote sensing images of the ore field and its surrounding areas are interpreted by means of a comprehensive analysis of regional stratigraphic， tectonic and petrologic data. The remote sensing prospecting targets are delineated. A remote sensing prospecting model of VMSDs is preliminarily established.

VMS； demonstration study； remote sensing； prospecting model； Baiyin ore field

P618.4

A

1006-0995（2015）04-0522-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.04.010随着现代遥感技术的日新月异的发展，航空和航天遥感技术在国民经济和军事的很多方面获得广泛的应用。在地质找矿方面遥感充分发挥了其独到的优势，如中科院遥感所利用细分红外和多光谱遥感在新疆找到金矿［1］，国土资源部航测遥感中心利用遥感影像发现了罗布泊钾盐矿［2］等等。

2014-10-23

全球地质矿产与资源环境卫星遥感“一张图”工程项目（编号：科［2012］D2-02）资助

尹滔（1983-），男，四川彭州人，研究生，从事矿产地质、遥感地质调查工作