基于构造控矿理论的遥感找矿模型——以武当地区为例
  • 【摘要】

    论文依托地质大调查“鄂豫陕相邻区综合找矿预测”项目、国土资源部全国危机矿山接替资源找矿专项“湖北省竹山县银洞沟银金矿矿产预测”项目、矿产资源远景调查“赣南矿山环境演变遥感动态分析”项目,重点研究武当地区遥感构造图像解译、重大集矿区和成矿带的空间信息综合、成矿信息提取方法。武当地区是“中央造山带”的重要组成部分,具有复杂的构造演化史和多期次成矿背景,矿产资源丰富、矿种繁多。由于该区变形变质作用强烈,... 展开>>论文依托地质大调查“鄂豫陕相邻区综合找矿预测”项目、国土资源部全国危机矿山接替资源找矿专项“湖北省竹山县银洞沟银金矿矿产预测”项目、矿产资源远景调查“赣南矿山环境演变遥感动态分析”项目,重点研究武当地区遥感构造图像解译、重大集矿区和成矿带的空间信息综合、成矿信息提取方法。武当地区是“中央造山带”的重要组成部分,具有复杂的构造演化史和多期次成矿背景,矿产资源丰富、矿种繁多。由于该区变形变质作用强烈,构造活动复杂,矿体产出的构造部位多变,成矿规律常常无章可循;加之地貌结构复杂,山势陡峻,交通不便,地面工作难度大。已有的工作虽然提出了一些新观点和新认识,但仍难以获得区域成矿预测的突破。论文在以往项目成果的基础上,总结了武当地区集矿区研究存在的三大问题:一是已完成项目虽然积累了海量资料和数据,但仅靠传统分析方法难以综合复杂的成矿有效信息;二是传统的地学野外调查和勘测方式在异常信息研究方面缺乏整体性和系统性,难以获取整体成矿规律信息及数据;三是传统成矿研究方法所提出的武当地区西缘成矿带理论与武当地区构造线呈近EW—NWW展布格局相左。
       本论文以构造控矿预测理论为指导,以MapGIS、ArcMap和Erdas软件为平台,利用遥感和GIS的空间分析技术处理地学多元数据,对武当地区构造地质、成矿带蚀变岩、矿化点地质异常等成矿综合信息进行多尺度多期次综合分析,系统研究了构造控矿作用和综合找矿模型,圈定预测远景区和找矿靶区。在重大复杂的集矿区,综合运用遥感技术和地学多元空间信息技术,可以获取多尺度、多层次、多视角的宏观与微观、二维—三维—多维度综合数据和区域地质构造信息及数据,可以直接识别和提取与成矿作用有关的各种成矿异常背景信息,为研究构造与成矿异常、矿化与矿床的空间关系提供重要的空间分析技术体系。
       论文的主要研究成果和创新性的新认识新观点如下:
       1、基于遥感构造解译,获取武当地区多期构造的时空分布信息。运用多种方法进行遥感图像增强处理,建立解译标志,提取、并划分了遥感影像的构造信息,结合地质资料系统解译了武当地区不同方向、不同层次、不同类型、不同规模的构造。①理顺了武当地区印支期前的伸展滑覆构造、印支造山期推覆构造、燕山—喜山期脆性构造等六期变形。②解译了青峰—襄樊等六条深大断裂,分析了武当地区以两郧断裂、十堰断裂为界分为北缘伸展滑脱、核部走滑、南部推覆的平面构造分区特征。③阐明了武当地区总体显示北西向线状褶皱与脆—韧性推覆型或走滑型剪切带间列,以及北西向、北东向脆性断裂交割形成的条块网格结构;纵向上显示不同岩石界面间顺层韧性剪切带分割的层圈构造,横向上表现为以推覆型韧性剪切带分割的构造岩片叠置的褶冲构造样式。④确定了武当地区5个顺层型多重滑脱韧性剪切变形带、11条推覆型韧-脆性剪切变形带、2条走滑型脆-韧性剪切带,解译了武当地区两期12条褶皱。⑤通过数理统计方法对武当地区各级构造进行了影像特征的定量空间分析和分形分析,从线状构造交点数、条数、优益度、等密度和分形分维值的定量分析,首次从大尺度上利用遥感方法全面解析了武当地区的构造体系和整体面貌,重新认识了武当地区构造类型、主导构造方向、构造叠加最强烈地段及发育大规模构造的密集地段,阐明了各构造的空间位置、延展方向、相互间的叠加关系。
       2、运用蚀变矿物多波谱分析及遥感蚀变信息的提取方法,获取武当地区成矿预测地质异常信息,主要研究成果如下:①对遥感图像的蚀变岩光谱数据进行了特征信息提取和蚀变矿物分类分析,将武当地区成矿特有的矿化蚀变矿物按化学组成分六大类,包括与铁、锰有关的蚀变矿物,与羟基(OH-)有关的蚀变矿物,与CO32-有关的蚀变矿物,与铁、锰及羟基有关的蚀变矿物,与铁、锰及CO32-有关的蚀变矿物,与羟基(OH)及CO32-有关的蚀变矿物。②分析了蚀变岩石类型所对应的ASTER和ETM各波段的光谱反射或吸收特征,以蚀变矿物的成因及示矿特征、蚀变矿物在ETM和ASTER影像波段的特征吸收谱带和吸收谱带的宽窄及强弱为依据,通过图像波段比值、特征主成分、双重主成分、光谱角填图分类、波谱特征拟合、光谱匹配滤波、改进式波谱特征拟合等矿化蚀变提取技术方法,对研究区中六种主要的成岩矿物和蚀变矿物分别在ETM和ASTER数据影像上进行了多次解译和识别。③对解译和识别结果进行了比较,分析其与不同蚀变岩测量波谱曲线的诊断性波谱波长位置的对应关系,确定各种蚀变岩信息提取所对应的最佳ETM和ASTER光谱数据通道和运算方法,选择了最佳蚀变提取方法,并针对性地提取和统计分析了工作区的铁化、泥化及碳酸盐化、硅化信息。④对遥感图像蚀变岩特征信息最终提取的铁化、泥化和硅化信息,用30*30的栅格数据化后提取90%的分位数,与区域矿产、构造进行了对比分析,认为武当地区蚀变异常分布具有特定的时空规律性,与地层、构造、岩性关系密切。
       通过蚀变信息提取,归纳出几个重点蚀变类型的蚀变异常区。①铁化蚀变区域和白云岩蚀变区域的分布与ETM的蚀变提取比较吻合,总体形态呈现出3条北西西向带状分布、一条北东向条带沿汉水西侧展布,这一分布跟区域主要推覆韧脆性剪切带的位置完全吻合,表明了武当地区的蚀变与构造分布相关;白云母、明矾石信息提取特征分布高值集中在东南部,灰岩、碳酸盐化信息分布以两郧断裂以北为主,与广泛分布的古生界地层特点相吻合。②武当西缘已知的系列Au(Ag)矿床,蚀变现象比较明显,特别是白云石化和硅化出现时,是成矿作用发生的重要标志。银洞沟大型银金矿床被黄铁矿化包围,说明铁化蚀变具有较大的找矿标志意义。③区内大型褶皱对蚀变分布也有一定控制作用,蚀变程度上背斜和向斜核部蚀变最强烈,往两翼蚀变相对变弱,如银洞沟矿区,从背斜核部向两翼,从钾质石英角斑岩到变含泥质碎屑岩,蚀变类型、强度等呈现出规律性的变化。④蚀变也与地层有关,耀岭河组和武当山群变火山岩的交界处蚀变分布最为广泛,且以强硅化为主;相对来说武当山群变沉积岩的蚀变明显减弱,仅见极其微弱的硅化、和泥化。
       3、运用地学多元数据处理方法,对武当地区物探异常和化探异常分别进行了数据层融合处理、异常特征信息提取计算和多信息综合处理,完成了非成像数据的空间可视化处理和分析。①对与Ag(Au)多金属成矿有关的11个元素进行了谱系聚类、R型因子分析,研究了武当地区区域地球化学数据及分布特征;②分析了武当山群、耀岭河组、陡山沱组、泥盆系等不同地层的地球化学背景值,发现金、银、锑等化探异常主要分布于武当山群、耀岭河组、陡山沱组和泥盆系中;③明确了化探分布特征,认为化探异常受区域地质构造控制。
       结合工作区地质背景,分析了航磁异常和重力异常数据与区域成矿的关系,提供了界定构造单元的重要信息。将物探和化探数据经过融合后进行了相关性分析,编制了遥感与化探融合处理异常图,阐述了异常集中分布于十堰市以北,西部异常为银洞沟-余家院地段的银金多金属矿化区的反映,表明这种综合异常在较大程度上是多金属矿化的表征,为发现新矿床(点)提供了有用的信息。
       4、基于遥感构造多尺度—多期次—多层次的空间分析方法,建立了武当地区构造控矿作用的遥感找矿模型。①以传统地学方法找矿工作为基础,对笔者曾经参与的鄂豫陕成矿预测和银洞沟成矿规律研究等多个项目以及前人工作成果进行综合,重点阐述了武当地区构造对矿产的控制作用和特点,表明了构造在武当地区成矿作用中占据主导地位。②遥感解译了武当地区不同类型、不同层次、不同规模、不同时代的构造,将断裂、顺层滑脱剪切变形带、推覆—走滑型韧—脆性剪切带、褶皱枢纽统一定义为线状构造,进行了空间分形特征和定量化分析研究。③线状构造空间分形特征研究结果表明,分维值D近EW—NW>DNE>DsN,说明线状构造的发育程度和复杂程度近EW—NW向最强,NE向次之,SN向最弱,这一结论与武当地区线状构造空间展布相一致。矿床分布的分维值与线状构造的分维值呈正相关,即构造分维值大的区域,多金属矿床空间分布的分维值也大,矿床数量较多、规模较大、分布较均匀。④线状构造交点数、频数、优益度、等密度、平均方位和中心对称度的定量分析,进一步突显了武当地区的构造空间分布和发育特征,从蚀变信息、化探异常多源信息的处理和相关关系综合分析,用遥感找矿方法阐明了武当地区的构造控矿特征,指出了对成矿有利的构造。⑤通过遥感工作进一步明确,武当山群变火山岩为成矿提供物源,武当地区深大断裂带及其交汇处控制了矿化蚀变及异常的展布方向;印支期前形成的以顺层滑脱为代表的伸展构造体系使矿液第一次聚集;印支主造山期逆冲推覆(剪切)活动形成了五个逆冲推覆岩席界面及伴生的一系列推覆型韧—脆性剪切带和走滑型脆—韧性剪切带,使成矿物质发生新的活化、重新富集、定位;褶皱轴部及伴生的轴面劈理提供了容矿空间,大中小线性构造密集区矿化集中。
       5、论文基于遥感构造及遥感找矿模型研究的工程性成果主要有:建立了武当地区与矿化关系密切的地质、物探、化探和遥感等26个找矿标志,提出并分别计算了各类标志的遥感信息量,采用信息量法进行了成矿信息综合预测;建立了遥感找矿预测工作模型和成矿靶区预测程序,首先依据遥感图像成矿背景异常信息圈定优选矿化区,再依据遥感构造异常、地学多元信息异常预测并圈定成矿远景区,进一步依据矿山勘查数据资料及高分辨率遥感图像异常、高光谱异常信息进行找矿靶区预测;圈出了两郧地区、白河-四侠口镇、竹山-擂古镇3个优选矿化区,进一步根据成矿信息值提出了佘家院-观音镇、青曲镇、土门镇、银洞沟-倪家坪、鲍峡镇南部、茅塔镇东部及竹山-田家坝等竹山-田家坝7个成矿远景区。 收起<<

  • 【作者】

    余凤鸣 

  • 【学科专业】

    资源与环境遥感

  • 【授予学位】

    博士

  • 【授予单位】

    中国地质大学(武汉)

  • 【导师姓名】

    薛重生

  • 【学位年度】

    2012

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    遥感技术  构造解译  蚀变信息提取  构造控矿作用  遥感找矿模型