云南思姑锡矿区地质、化探、遥感多元信息综合找矿研究.pdf
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1、第44卷 第5期2008年9月地质与勘探GEOLOGYAND PROSPECTI NGVol.44No.5September,2008技术 方法收稿日期2007-05-08;修订日期2007-08-27。基金项目云南省国土资源厅项目(编号5300000510406)资助。第一作者简介刘 磊(1982年),男,2007年毕业于长安大学,获硕士学位,在读博士生,现主要从事遥感、地理信息系统地质应用及地学数据处理工作。云南思姑锡矿区地质、化探、遥感多元信息综合找矿研究刘 磊1,2,张 兵3,周 军4,王 钰4(1.中国科学院地理科学与资源研究所,北京 100101;2.中国科学院研究生院,北京 10
2、0049;3.新疆地矿局第七地质大队,乌苏 833000;4.长安大学地球科学与国土资源学院,西安 710054)摘 要文章通过对地质、遥感、地球化学等多元地学数据的找矿信息提取和综合处理技术研究,形成了一套多元信息综合找矿的技术。选择Sn、Cu、Pb、Zn、Ag、Mo等6个元素,对矿区原生晕进行了R型聚类分析、因子分析等分析,并以传统化探处理方法(平均值+n 标准差)确定异常下限圈定异常区域;将遥感、化探与地质信息融合并进行综合分析,总结出矿区矿体的产出状态和成矿地质特征。经野外工作、探槽及坑道验证,证实了预测的准确性。关键词遥感 化探数据 多元信息 思姑锡矿区中图分类号TP79:P618.
3、44文献标识码A文章编号0495-5331(2008)05-0070-06 开展矿床外围及深部的地质找矿工作是此次工作的重点,然而仅仅依靠常规的地质方法和手段是很难在找矿中有所突破,所以必须引入新的技术和找矿方法。矿产信息是各种成矿相关信息(包括地质构造、地球化学、地球物理,以及由它们伴生的地表信息)的综合体现。由此可见,矿产信息具有多元性的特征。因此,综合运用地质、地球物理、地球化学、遥感等多种技术方法的集合组成,进行矿产资源的综合评价与分析,无疑已成为现代矿产预测和勘查工作的主要趋势1。多元信息综合(融合)找矿逐渐受到地学工作者关注,方洪宾等(1998)进行了遥感化探信息综合分析在地质找矿
4、中的应用研究2;刘素红等(2000)利用Gram-Schmidt投影方法在高山区提取T M图像中的含矿蚀变带信息3;廖崇高等(2002)对兰坪地区的遥感线性体密度异常、频度异常、遥感环形影像异常、地球化学异常、地球物理异常、地质异常及已知矿(点)床的分布等7种控矿因素作为多源成矿预测1;刘成等(2003)进行了化探与遥感数据叠合研究4;周军等(2005)在海南不磨金矿区利用地质、化探、遥感多元信息综合找矿研究5;吴德文等(2005)对遥感与化探数据融合处理技术方法及应用进行了研究6;周军等(2005)在新疆东准格尔进行蚀变矿物填图及多元信息找矿7;木合塔尔等(2006)在东天山土屋 延东铜矿开
5、展了基于GIS的找矿有利岩性、遥感断裂影响带(Buffer区)、地球化学异常、地质异常及已知矿(点)床的分布等6种控矿因素的多源信息成矿预测8 等,这些研究都取得了很好的效果。此次多元信息综合找矿正是在这些研究的基础上开展的。1 地质概况思姑锡、铅、锌矿点位于现代地质划分的“三江”褶皱系成矿带,以怒江断裂为界,其西为波密 腾冲褶皱系,其东为三江褶皱系。即:位于班公湖 怒江板块结合带西部,下察隅 梁河陆块、伯舒拉 高黎贡山推覆带(陆缘弧)的东缘,推覆带中主要为一套强烈糜棱岩化和混合岩化的变质杂岩及喜马拉雅酸性侵入岩带,带内构造变形强烈。由于严格受青藏滇缅“歹”字型构造体系影响(制约),区内地质体
6、的主体构造线均呈近南北 北北西向展布,区域性大断裂及其派生的构造破碎带等低压空间均较发育,控制了区内的沉积作用、岩浆活动、变质作用及矿产分布。2 工作思路与技术路线思姑锡矿区位于云南省贡山县境内,此次勘查区具体坐标范围为:983956 984206E,274107 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/50 274303N(图3 图7中各矩形范围)。由于此次找矿的重点在矿山深部和外围找矿上,所以仅仅依靠常规地质方法和手段,很难取得理想的效果,因此必须引入新的地
7、质理论和找矿方法、利用先进技术、采用合理的工作方法,才有可能取得突破。通过对思姑锡矿前期地质勘查资料的研究,对勘查区范围遥感图像进行有针对性的处理及地质解译,选择重点区域进行大比例尺地质填图的同时利用X荧光分析仪进行岩石地球化学测量,进行化探数据处理结合遥感异常及地质认识圈定找矿靶区,并在有利地段进行探槽和坑道工程验证等工作。考虑工作区地势险峻、露头一般,实际工作中没有按常规选择一定间距的路线逐次穿越,而是侧重于系统选择可到达的路线进行矿床地质调查,对地质点进行取样,并根据ET M+数字图像处理与解译结果挑选重要地段进行检查,在野外利用GPS手持机进行定位。岩石测量采用成都理工大学研制的X荧光
8、分析仪进行测定,X荧光分析仪一次可以同时测量5种以上元素,甚至多达十余种元素的定性、定量测定,其检出限可达10200mg/kg,在原位条件下分析精度可达2%10%9。近些年在地质学研究、矿产资源评价、矿山开采和选矿冶炼过程分析等方面,已有大量应用实例9-11,实践证明,X荧光技术是一种快速、经济、有效的方法。此次工作主要测定Sn、Mo、Ag、Cu、Pb、Zn等6种元素,对部分样品的定量分析工作由保山地质实验室承担。由于X荧光分析仪的测试结果为相对数据,无标准单位,为了使分析结果能与定量的化学分析相比较,将化学分析的复样全部进行X荧光分析仪测定,建立X荧光分析仪分析与化学分析的近似定量关系,方便
9、野外矿化异常的确定。通过对比分析表明X荧光分析仪测试结果较为可靠,可以满足此次工作需要。具体工作方法为:运用ERDAS 8.7对工区的ET M+图像进行图像处理;利用垂直于地质体方向的路线进行野外地质填图,在填图的同时取岩石测量样品,根据文献12 等得知,注意采集裂隙充填物质是十分重要的,因此此次工作样品采集工作主要对区内各种岩脉、断层泥或细粒物、褐铁矿化物质、矿(化)层位、构造破碎带及区内具代表性的岩石进行采集。将已知岩性界线、断裂以及野外路线内容按坐标移至图像上;对矿区Sn、Cu、Pb、Zn、Ag、Mo等6个元素原生晕进行了相关、偏相关、R型聚类、因子分析等分析,并以传统化探处理方法(平均
10、值+n 标准差)确定异常下限,绘制等值线图。将遥感与化探数据融合(叠合),以ARCGIS 9.0软件为平台将遥感与化探数据融合图像与地质资料综合分析,并根据已知矿点分析控矿及赋矿构造,圈定成矿有利地段。在重点地段进行探槽、和坑道工程验证。3 化探数据处理结果3.1 元素相关、偏相关、聚类与因子分析如表1所示,化探数据除Mo与Ag没有明显的相关关系外其他元素都显正相关关系。对于偏相关系数,Sn与Mo表现为负相关,而与Zn、Ag三元素为相关关系,与Pb、Cu没有明显的相关关系。数据表明,工作区中Zn、Ag为成矿头晕元素,Pb、Cu、Mo主要显示成矿尾晕元素特征,Cu因与Zn偏相关、与Pb和Ag无明
11、显偏相关关系而与Mo负偏相关从而具过渡性质。而Zn、Pb与Mo的偏相关关系说明Zn、Pb也具有一定程度的头尾晕过渡的元素特征。基于距离的聚类分析得到了类似的结果(图1)。在欧几里得距离平方为20的条件下,工作区化探样品元素大致分为两组,一组为Cu、Zn、Pb、Mo,另一组为Ag、Sn。前一组主要为尾晕元素组合,而后一组则为头晕元素特征,Sn与头晕元素关系密切。表1 工作区各元素含量相关及偏相关系数SnCuZnPbAgMoSn10.7810.7640.7190.7940.551Cu-0.06410.9710.9370.4300.856Zn0.2140.74010.9840.3800.931Pb0
12、.162-0.1180.34010.3220.965Ag0.561-0.1660.0610.36610.103Mo-0.224-0.4080.2250.795-0.5311 注1:n=114,原始数据取常用对数;上半三角为相关系数,下半三角为偏相关系数;=0.05,粗斜体者为|R|R;=0.01,粗体者为|R|R。图1 样品元素含量聚类分析谱系图因子分析与上面分析结果相吻合。如图2所示,经Varimax(方差最大法)旋转后第一主因子(F1)由Cu、Zn、Pb、Mo组成,其中Zn、Pb、Mo 3元素因子载荷大于0.9,Cu元素接近0.9,应主要代表成矿尾晕元素;第二主因子(F2)由Ag、Sn组成
13、,而且两元素因子载荷都大于0.8,主要代表成矿头晕元素。而从图2表现出头、尾晕元素组合间并无明显联系。由于锡矿床的标准的基本分带模式从下至上17第5期 刘 磊等:云南思姑锡矿区地质、化探、遥感多元信息综合找矿研究 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/分别为:Nb、Ta、(Be)Sn、W、Mo、CuW、Mo、CuPb、Zn、Ag、Au、As、Ba12。而研究区内Ag、Sn相关性较好,说明存在一定的头、尾晕叠加现象(图2、图3),推测矿体可能向深部延伸。3.2
14、各元素等值线图编制图3为研究区内6个元素含量等值线图。等值线图以样条插值(spline)绘制,从而体现出异常的成带性及连续性,根据各元素均值()和标准差()确定的异常下限,对+1.64+2,+2+3及+3Maximum各区间以不同颜色和线型区分元素含量变化。图3中十字为X荧光测量Sn元素高值点。从图3可知害笨和娃全的Sn化探异常与已知Sn矿化点吻合较好,通过对比X荧光分析仪测量与化学分析结果得X荧光测量结果为26000化学分析结果在1 以上,说明Sn原生晕异常与矿化之间的空间图2 工作区原生晕样品元素含量因子载荷图图3 各元素等值线图关系密切,从而证明岩石地球化学测量结果对Sn矿化有一定的指示
15、意义。从所测定的6个元素看,Sn矿化异常与其他各元素在害笨、娃全和鲁珍附近吻合较好,Ag为成矿头晕元素且与Sn元素关系密切,而在害笨与鲁珍之间Sn和Ag存在弱异常而Cu、Zn、Pb和Mo却存在较强异常,这种头晕元素弱异常与尾晕元素较强异常的叠加并有Sn矿化应为深部有较大找矿潜力的间接指示。综上所述,头尾晕元素组合由花岗岩及地层控制,总体沿NW-NNW方向展布而在EW方向存在一定的分带性,指示岩体及地层对矿液活动有明显的控制作用,应为主要控矿因素。4 遥感数字图像处理、多元信息融合(复合)分析 由于工作区植被茂密、土壤覆盖严重、岩石露头较凌乱,而且地形陡峻,遥感图像受阴影影响严重,使遥感技术的效
16、果受到很大影响,所以此次研究仅采用传统的主成分变换+分类(阈值分割)方法来提取“矿化弱信息”,由于干扰因素众多,结果仅作为一次有益的尝试。4.1 矿化蚀变信息提取图像处理以ERDAS 8.7为平台,所用数据为ET M+13241景,时相为2000年12月25日,数据已作过几何精校正、坐标配准,并将灰度值拉伸到0255区间。研究所采用的方法有Crosta法13。以工作区范围遥感图像进行处理,底衬图像为经全色波段融合后7(R)、4(G)、1(B)假彩色合成图像,叠加的含羟基矿物遥感蚀变异常由T M1、4、5、7进行主成分变换后经取反的PC4(表2)作阈值分割获得,+1.64+2、+2+3及+3三级
17、异常分别用青、橙和黄色着色;铁氧化物异常由T M1、3、4、5的PC4(表2)取反后进行阈值分割得到,+1.64+2、+2+3及27 地质与勘探 2008年 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/+3三级异常分别用红、黄绿和蓝色着色。图6为通过上述方法处理得到的工作区遥感异常图像。根据原始图像可知所提取的羟基蚀变信息基本反映工作区内裸土及岩石露头,而铁染信息则被植被干扰较强,效果不甚明显。由于工作区山势过于陡峻,使得遥感图像上工作区范围内中部狭长地带都显示为阴
18、影。根据野外工作知,花岗岩区异常较多主要由于岩石中含有较多长石、石英和黑云母,而黑云母在各波段吸收都较强,这导致了花岗岩区蚀变面积和规模都较大;而花岗岩东侧异常经验证,由于部分露头岩性为灰黑色薄层炭质绢云板岩和薄层绢云变砂岩,这部分异常与含羟基蚀变矿物有关;怒江沿岸两侧岩石在T M7谱段反射率较高则可能因为这一范围内的岩石多为粉砂岩。而异常一定程度上也表现出受NW、NE向构造控制的特征。但是水系对遥感蚀变信息提取效果的影响却很大,怒江也被作为异常突出出来,这可能由于水系在各谱段反射率都较低。表2 工作区T M1、3、4、5及T M1、4、5、7主成分分析特征向量表波段PC1PC2PC3PC4波
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- 云南 锡矿 地质 化探 遥感 多元 信息 综合 研究
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