王　波，尹显科，张　伟，裴亚伦，蒋华标

遥感在陨石坑解译及成矿关系中的应用

王波，尹显科，张伟，裴亚伦，蒋华标

（四川省地质调查院，成都 610081）

遥感技术在大范围的地质调查中有着更高效、更直观的优势，通过使用ETM影像对全球陨石坑进行遥感地质解译，基本弄清了陨石坑在全球五大洲的分布情况，并以全球典型的陨石坑矿床加拿大萨德伯里铜镍矿为例，从遥感的角度对陨石坑及其成矿关系进行了研究，建立了陨石坑的遥感找矿标志，可为寻找更多类似的陨石坑成因矿床提供参考。

遥感技术；陨石坑；成矿关系；ETM影像

陨石坑是小行星或彗星高速撞击行星及其卫星表面形成的凹坑或环状地质构造［1］。在地球漫长的地质历史时期，形成了许多大大小小的陨石坑。陨石坑的撞击作用能引起地下岩浆上升、侵入和成矿，因而出现了把陨石坑和地球深部作用联系起来的新成岩成矿理论［2］。愈来愈多的地质证据表明，全球范围内许多大型或巨型矿床与陨石坑具有密切成因联系，如加拿大萨德伯里（Sudbury）铜镍矿［3］、俄罗斯波皮盖（Popigai）钻石矿等。

虽然前人也对陨石坑已经做了许多研究［4-7］，但是，通过常规的地质手段对陨石坑的研究已经不能满足现代成矿理论的需要。随着遥感技术［8-9］在地质领域越来越广泛的应用，为我们对陨石坑与成矿关系的研究打开了新的思路。本文通过使用ETM影像对全球陨石坑进行遥感解译，分析了陨石坑与成矿的关系，并初步总结了陨石坑的遥感找矿标志。

图1　部分陨石坑的遥感影像图

1　全球陨石坑的遥感解译

1.1 遥感数据获取与影像图制作

本研究使用的数据是由吉林大学提供的ETM图像，原始数据来自美国NASA网站。该数据采用的是ETM7、4、2波段进行彩色合成，空间位置上已经进行了精校准，而且做过正射校正。通过与境外地形图的对比和分析，认为该图像总体精度较高，完全可以达到遥感地质解译的要求。

影像图经过遥感图像处理软件处理、重新投影、格式转化，最终生成Mapgis格式msi图像。所有影像图空间分辨率均为28.5m，解译是使用原始分辨率，不得进行重复采样。为了全球一张图显示、拼接和其他数据、图件的套合，工作中制图统一采用经纬度投影、WGS84坐标系。

1.2陨石坑的遥感解译标志

陨石坑在ETM影像上一般显示为圆形构造，较古老的陨石坑由于受构造运动的影响也有呈椭圆形或腰子形的。大多数陨石坑都保存有较好的坑唇，即环形山坑缘，坑底部常出现中央隆起的状况；而且陨石坑内往往会因为充水而形成撞击湖，湖心有小岛；陨石坑形成的水系多呈环状、放射状（图1）。

1.3全球陨石坑的分布

由于陨石坑是天体撞击地球表面形成的，其在全球各地的分布并不均匀。通过全球遥感地质矿产解译出的陨石坑总共有168个，其中亚洲18个、欧洲46个、非洲16个、澳洲24个、北美洲57个、南美洲7个（图2）。大部分陨石坑分布在地台或稳定地块中，活动带较少，这可能与地壳稳定区比较容易保存有一定关系。

图2　全球陨石坑分布图（图中红点示陨石坑）

2　陨石坑成矿特征遥感研究

2.1区域地质概况

加拿大萨德伯里（Sudbury）铜镍矿床是全球陨石坑成矿的典型代表［10］。陨石撞击发生在1 850Ma，地点位于北面新太古代片麻岩和南面上覆的休伦超群之间的交界处。撞击产生了一个直径200km的火山口，以及放射型岩墙状的破裂/角砾岩带，它们切穿了围岩。撞击熔化了撞击地点的岩石，产生了高温熔融岩层，这个熔融岩层占据了撞击火山口的底板。熔融体冷却时分异成下部的苏长岩和上覆的花斑岩，二者为一层薄的富石英的辉长岩层所分隔。这些岩石单元之间的接触带是渐变的。不连续、更为基性的底部岩层称为“底层”，含有大量的Ni-Cu矿石和外来碎屑。熔融体还侵入了某些放射型的角砾岩带中，形成了很长的石英闪长岩岩墙（“支脉”），从萨德伯里火成杂岩往外延伸几千米，也含Ni-Cu矿石。后来来自南部的区域掩冲挤压了萨德伯里火成杂岩的南半部［11］，产生了现在出露的拉长状盆地，长65km，横向宽27km。

萨德伯里火成杂岩体可分成北带、南带和东带3部分，总厚度约为2.5km。组成杂岩体的岩石由下往上依次为暗色苏长岩、石英苏长岩、南山苏长岩和霏细苏长岩，它们构成了杂岩体的下部；中部为石英辉长岩；上部为花斑岩（图3）［12］。南带的下部出现石英苏长岩和南山苏长岩，而北带的下部为暗色苏长岩和霏细苏长岩，霏细苏长岩在南带发育有限。含矿的苏长岩“底板”位于萨德伯里火成岩体的底部，在杂岩体边缘通常是含矿的石英闪长岩“支脉”。

2.2遥感成矿特征

图3　萨德伯里铜镍矿区地质简图（引自Л.Н.Лхачев，2006）

在萨德伯里铜镍矿的形成过程中，首先是坠落的陨石与被撞的地体相撞并发生破裂，坠落体的物质呈颗粒流持续运动，颗粒流长达几千米。重的金属颗粒快于不太致密的轻颗粒聚集在与被撞物体接触的锋面上，然后渗入被撞物体底部形成支脉状矿石。

在撞击地点产生的等离子蒸气、熔融体和固态物质的混合物进人大气，经过减压和迅速冷却随后返回到早先形成的火山口。在撞击时形成的熔融体回返降落时，留在它们当中的金属颗粒又回到了落体的锋面部位，形成了萨德伯里矿区中的次层状接触带型矿石。

这个撞击事件是在一个极短的时间内发生的，冲击之后，硅酸盐熔融体和硫化物熔融体很快结晶，其周围的岩石被压实，而后，这个撞击构造被晚期的产物所掩埋。硅酸盐熔融体结晶时所形成的岩石发生了微弱的分异，它们具有很小的颗粒性，这是撞击杂岩与内生的岩浆产物之间原则性的差别。

从ETM遥感影像上来看（图4），由陨石撞击形成的环形构造明显，萨德伯里铜镍矿露天采矿坑皆位于环形构造的边缘，也就是萨德伯里火成杂岩体与围岩的接触带上。

2.3遥感找矿标志

陨石撞击地球表面是个偶然发生的地质事件，它的分布不受区域地质构造的控制，这里以萨德伯里铜镍矿床为依据，总结了陨石坑的遥感找矿标志：

1）矿床主要与陨石撞击形成的火成杂岩体有关，矿化大多产在杂岩体与围岩的接触带上，而富的矿体又位于接触带以下的底板中。

2）火成杂岩体的出露明显受环形构造的控制，该环形构造是经过形变和剥蚀的陨石坑遗迹，充填有沉积岩和变沉积岩，矿化可能是在陨石坑形成过程中的热和压力作用下产生的。

图4　萨德伯里铜镍矿区遥感影像图（图中红线示露天采矿坑）

3　结论

1）本文利用ETM影像对全球陨石坑进行遥感地质解译，根据陨石坑的遥感解译标志，解译出分布在全球五大洲总共168处陨石坑；并以加拿大萨德伯里铜镍矿为典型矿床，对陨石坑及其成矿关系从遥感的角度进行研究，取得了一定的成果。

2）通过研究表明与陨石坑有关的矿床大多产在火成杂岩体与围岩的接触带上和接触带以下的底板中，矿化明显受环形构造的控制。

3）由于目前全球确定的陨石坑成因矿床仅萨德伯里铜镍矿一个，对陨石坑与成矿关系的遥感研究缺乏更多的案例和资料，因此有待进一步探索。

［1］ 房建军， 王建强， 邱欣卫， 等. 陨星撞击的地学意义与撞击构造的判识标志［J］. 地球科学与环境学报， 2008（3）: 234～239

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The Application of Remote Sensing Technology to Interpretation of Global Meteorite Craters and Their Relation with Ore-Formation

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

Remote sensing technology is of importance to global geological survey. This study interprets geologically ETM image of craters， gaining their global distribution， makes an approach to the relation of mineralization to crater and puts forward remote sensing prospecting criteria for craters exemplified by Sudbury Cu-Ni deposit in Canada.

meteor crater； remote sensing technology； mineralization； ETM image

P238

A

1006-0995（2015）04-0622-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.04.034

2014-11-21

王波（1984-），男，工程师，主要主要从事遥感技术、地质矿产等方面的研究