播卡金矿的大地构造位置隶属康滇地轴中段东缘次级隆起— — 东川块状隆起, 系金沙江与小江夹持的播卡— 拖布卡三角地带(图1), 属小江构造带范围, 被夹持于普渡河断裂与小江断裂之间, 区内主要构造线呈近南北向展布, 褶皱、断裂发育^[3]。

图1

Fig.1

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	图1 播卡矿区地质简图(据薛步高稍作修改, 2005)1.大营盘组; 2.平顶山组; 3.因民组复杂角砾岩; 4.辉长岩; 5.脆韧性剪切带; 6.洛因背斜破碎带; 7.向斜; 8.倒转背斜; 9.金矿段及其地名; 10. 金重砂异常; 11. 毛家冲辰砂异常; 12.剖面及其编号; 13.地名Fig.1 Geological Map of Boka mining area(Xue Bugao, 2005)

区内出露地层为中元古界昆阳群, 包括望厂组、平顶山组、因民组、落雪组、黑山组、大营盘组、小河口组及麻地组, 主要为浅变质火山碎屑沉积岩和正常碎屑-化学沉积岩, 其中主要的含金地层为因民组、落雪组和黑山组^[4]。

侵入岩以基性岩为主, 含有少量中性岩, 形成中-基性的辉绿岩、辉长岩、辉绿辉长岩、钠长岩等, 产状为岩脉、岩枝、岩株, 受南北向深大断裂破碎带构造控制^[4]。

经近几年的深部钻探勘查, 已初步控制了新山— 马家沟、七角地— 蒋家湾和凉水棚3个金矿段, 并在拖布卡复式背斜的东翼发现了小水井矿段。对研究区内的其他金铜矿化点及外围众多的异常点带尚未进行详细工作, 预示东川地区有巨大的找金潜力。

2003~2004年度在该矿区开展过1:25 000比例尺的土壤测量, 经过对Au、As、Sb、Zn、Cu等元素异常分布情况进行叠置分析, 全区大体可以分为如下3个带状土壤地球化学异常:

(1)位于测区中心, 从新山至凉水棚, 呈南北向展布; 异常长度大于6 000 m、宽500~2 000 m, 呈北窄南宽的总态势, 与区内两条脆韧性剪切构造带分布相一致;

(2)位于测区东部, 从新小水井往南, 呈南北向展布; 异常长度大于8 000 m、宽500~1 500 m, 呈北宽南窄的总态势, 处在一组南北向断裂之间, 出露有黑山组、落雪组、因民组和平顶山组地层及辉绿岩体;

(3)位于测区西南部, 大致呈南北向展布, 异常长度大于5 000 m(南、北、西3个方向均未封闭), 已知宽500~2 000 m; 异常带出露有黑山组、因民组和青龙山组地层及辉绿岩脉, 受南北向断裂构造控制; 断裂由一系列南北向正断层和北东东向横断层组成, 形成宽1~2 km的断层破碎带, 破碎带向西倾斜, 倾角上陡下缓; 沿破碎带有基性岩贯入, 并胶结断层角砾和因民组角砾岩。

该矿区围岩蚀变比较发育, 主要蚀变类型^[4]有:

(1)硅化。发育于构造破碎带、裂隙带及其两侧附近, 主要以脉状及网脉或团块状的石英产出, 与金矿化关系密切; 其次是细粒石英呈弥漫状分散于岩石中, 与金矿化没有明显关系。

(2)碳酸盐化。包括铁白云石化、菱铁矿化和少量方解石化, 主要呈弥漫状分散于岩石中, 特别是在侵入岩中普遍发育, 与金矿化没有明显关系; 而呈脉状及网脉状或团块状的碳酸盐岩, 沿构造破碎带、裂隙带及其两侧附近产出, 与金矿化关系密切。

(3)黄铁矿化。与碳酸盐化相似, 主要是细粒的黄铁矿呈微层或浸染状普遍发育于各种围岩中, 与金矿化没有明显关系; 而中细粒或粗粒黄铁矿, 呈脉状、网脉状及稠密浸染状, 少量团块状, 沿构造破碎带、裂隙带及其两侧附近产出, 局部含镍黄铁矿和磁黄铁矿, 与金矿化关系密切。

(4)褐铁矿化。发育于整个近地表氧化带, 由黄铁矿、菱铁矿和铁白云石等氧化所致。

(5)铜矿化。主要为黄铜矿化, 与金矿化有一定关系, 多与黄铁矿化相伴或发育于岩浆岩中, 氧化带为蓝铜矿和孔雀石。

(6)绢云母化。普遍发育于各种围岩中, 局部见少量白云母化, 与金矿化无明显关系。

另外, 中-基性岩中还有绿泥石化、黝帘石化、蛇纹石化、纳长石化和钾长石化, 火山角砾岩中有磁铁矿化和镜铁矿化, 但这些蚀变与金矿化没有明显关系。

黄铁矿化、硅化和碳酸盐化是最常见、也是最重要的热液蚀变, 与金矿化关系极为密切; 尤其是以脉状、网脉或团块状石英产出的硅化, 以脉状、网脉或团块状菱铁矿产出菱铁矿化和以脉状、网脉状及稠密浸染状或团块状中细粒或粗粒黄铁矿产出的黄铁矿化是最佳热液蚀变组合, 与金矿化关系最为密切。

近矿围岩蚀变形成的蚀变岩石与正常围岩在矿物成分、化学成分、岩石组构和颜色等方面存在差异, 这些差异导致岩石反射光谱特征的差异, 形成蚀变围岩特定的光谱异常, 为遥感蚀变信息提取提供了良好的条件。

遥感数据的选择以其光谱分辨率、空间分辨率和时相能满足成矿信息提取的需要为原则。本文选用了一景Landsat-7 ETM⁺图像, 成像日期为2001年6月14日, 云量少, 总体影像清晰, 不同地物的层次感较强, 色调对比度好, 纹理细节清晰, 可满足遥感蚀变信息提取的要求。

利用遥感图像进行找矿信息提取是在成矿理论的指导下, 根据遥感影像特征和与控矿有关的地质体、线环构造等信息进行的。遥感找矿信息的提取, 要求以一幅信息量丰富、层次分明并且含有目标地物特征信息的图像作为遥感地质解译的基础图像^[5]。

在实际应用中, 往往利用ETM⁺波段合成的假彩色图像作为目视解译的基础图像。根据对ETM⁺遥感数据的波谱特征、各波段信息量以及各波段间的相关性等综合分析, 结合金、铜矿化特点, 选择最佳合成波段组合, 使假彩色合成图像尽量达到影像清晰、色调协调、信息量大、易于解译的目的, 以便进行各种找矿信息的提取^[6]。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。基础图像纹理清晰, 对比度好, 能满足目视地质解译要求。

为提高解译精度和可靠性, 同时便于后续工作中进行遥感找矿信息与地质、化探等异常信息的叠加和综合分析, 需要对遥感图像进行预处理^[7]。

遥感图像覆盖面积较广, 依据矿区的地理坐标对遥感图像进行裁剪, 获得矿区影像图。图像清晰、色彩丰富、层次分明、信息量大、地质边界反映清楚, 能够满足地质解译和找矿预测的要求(图2)。

图2

Fig.2

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	图2 矿区ETM+7(R)、4(G)、1(B)合成图像Fig.2 Composition image of ETM+7(R)、4(G)、1(B)

依据遥感图像的色调、阴影、形状、纹理等特征和野外实际调查, 结合已有的地质等资料进行区域构造解译^[8], 获取线性和环状构造信息。为突出影像的形迹特征, 在遥感图像波谱增强基础上, 进行了基于图像纹理特征的空间增强。本次构造信息提取中, 对原有图像进行了卷积滤波处理, 因增强的边缘或形迹的走向与滤波因子所代表的梯度方向是垂直的, 故通过拉普拉斯算子能够增强8个方向上的边缘和线性体。

断裂构造在遥感图像上具有平直的或略有弯曲的线性影像特征。当断裂构造沿走向出现急剧转弯时, 除少数可能属于弧形断裂外, 通常都是由几个不同方向的断层连接起来的。本区断裂构造的解译标志可分为直接解译标志和间接解译标志。直接解译标志包括岩性地层、标志岩性、地层影像被切割和错开、地层重复或缺失、构造的不连续等; 间接解译标志包括色调标志、地貌标志、水系标志、土壤植被标志和综合景观标志等。

在边缘增强后的图像中, 共解译出线形构造49条, 可以看出矿区内主要发育3组较大的构造形迹: ①东部小江断裂, 在遥感图像上线性构造形迹明显, 同时也是区内的主要断裂; ②中部位于播卡至拖布卡, 在遥感影像上为一组近南北的线性构造, 是由多条线性构造组成的构造带, 与小江断裂平行展布, 构造形迹明显, 破碎程度较高; ③西部发育3条近南北向线性构造, 在遥感图像上显示延伸较远, 基本上贯穿南部矿区。

矿区图像上显示, 在北部有5条近东西向线性构造近平行展布, 线性特征明显, 延伸较远。其中马家沟— 红岩的线性构造发育规模较大, 从马家沟往西穿过金沙江后还有延伸。南部发育两条平行的南西— 北东向的线性构造, 延伸较远, 线性特征明显。

结合矿区地质图分析, 矿体(矿化点)多沿近南北向的线性构造展布, 说明近南北向的线性构造是该地区主要的控矿构造。

各类矿物岩石均具有自身的光谱特征, 地物光谱特征差异是遥感技术识别各类地物的主要依据^[9]。播卡矿区为金铜多金属矿床, 矿区热液蚀变类型主要为绢云母化、硅化、绿泥石化、黄铁矿化、碳酸盐化、黄铜矿化和绿帘石化。根据矿区矿物岩石类型, 参照前人研究成果, 将矿区蚀变矿物划分为与铁离子有关的蚀变矿物和与羟基有关的蚀变矿物, 并分别进行铁染蚀变信息和泥化蚀变信息的提取。

3.2.1 铁染蚀变信息提取

与铁离子有关的蚀变矿物多为次生氧化物, 部分为热液蚀变带的原生矿物, 主要蚀变矿物有黄铁矿和褐铁矿^[10]。含铁离子蚀变矿物的特征光谱集中在ETM⁺1~4波段, 在ETM⁺1和ETM⁺4波段为吸收谷, 在ETM⁺3波段表现为相对高反射。在主成分分析中, 选取ETM⁺1和ETM⁺3波段有利于显示铁离子蚀变矿物的异常信息; 为避免含羟基和含碳酸根矿物的干扰, 舍弃了ETM⁺7波段。因此, 选取ETM⁺1、3、4、5波段组合进行主成分分析, 以增强铁染蚀变信息。依据主成分分析结果的特征向量矩阵(表1), 选取PC4进行密度分割, 以平均值加一倍方差作为异常下限进行铁染信息提取, 得到铁染蚀变异常图像(图3)。

表1

Tab.1

表1(Tab.1)

表1 ETM+1、3、4、5主成分分析的特征向量矩阵 Tab.1 Eigenvector matrix of the principal component analysis(ETM+ 1, 3, 4, 5) ETM+1 ETM+3 ETM+4 ETM+5 信息量/% PC1 0.597 49 0.382 48 0.470 37 0.524 85 66.47 PC2 -0.657 71 -0.015 44 0.747 73 0.089 87 28.31 PC3 -0.440 20 0.284 59 -0.466 93 0.712 19 3.63 PC4 0.129 03 -0.878 91 0.040 37 0.457 43 1.59

表1 ETM+1、3、4、5主成分分析的特征向量矩阵 Tab.1 Eigenvector matrix of the principal component analysis(ETM+ 1, 3, 4, 5)

图3

Fig.3

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	图3 铁染蚀变Fig.3 Iron alteration

由图3可以看出, 铁染蚀变信息分布范围较广, 具散中有聚的特点。具体而言, 铁染蚀变异常信息在播卡北区表现非常明显, 南区因植被较发育, 经掩模处理后蚀变信息提取效果较差。

北区铁染蚀变信息呈现明显的条带状、面状、环状3种展布特征, 南北向的2个条带和东西向的5个条带, 以及在条带之间分布的面状、环状蚀变异常, 在空间上总体呈现为顺南北向平放的一个“ 梯子” 。

(1)南北向条带状铁染蚀变带。北区发育2个南北向的蚀变带, 一个位于研究区东侧, 并与小江断裂近似平行, 该蚀变带被冲沟切断, 沿幸福村— 董家梁子呈串珠状分布; 另一个位于研究区西部, 与区内F₁脆韧性剪切断裂带关系密切, 蚀变带的展布与区内的破碎带吻合较好。

(2)东西向条带状铁染蚀变带。北区东西向的条带状蚀变, 由北往南共有5个, 近平行发育。东西向的条带状蚀变沿区内的线性构造分布, 与东西向线性构造相关性明显。

(3)面状铁染蚀变带。在东西向的蚀变带之间夹有一个面状异常蚀变, 与地表的Au、Cu化探异常分布范围大致相同, 地表表现为基性岩脉出露, 并有矿化蚀变出现。该区异常强度极大, 结合实地情况, 区内现有铁矿正在进行开采, 蚀变提取结果与实际情况极为吻合。

(4)环状铁染蚀变带。矿区内环状蚀变带有2个, 分别位于播卡和安乐菁。播卡环状异常蚀变带以播卡为中心, 面积约为2 km²。该环状蚀变带中心为第四系沉积物, 周围出露因民组、黑山组、平顶山组和落雪组地层, 以播卡为中心四周的线性构造呈放射状发育; 该环状异常蚀变带应与周围放射状的线性构造有关, 为疑似火山口。另一环状异常蚀变带位于安乐菁附近, 中心为第四系沉积物, 周围出露地层为因民组、黑山组、平顶山组和落雪组, 环状构造带边缘线性构造发育; 该环状构造带与播卡环状构造带形状相似, 推测也应与周围的线性构造有关。

南区由于植被覆盖度较高, 影响了蚀变信息提取, 铁染蚀变异常仅在人占石周围表现明显, 这与化探异常极为吻合。

3.2.2 泥化蚀变信息提取

含羟基的蚀变矿物主要有高岭石、绿泥石、绿帘石及云母类, 其在ETM⁺7波段附近有一个较强的光谱吸收谷, 而在ETM⁺5波段附近存在较高的反射峰, 使该类蚀变矿物在ETM⁺7波段产生低值, 而在ETM⁺5波段附近产生高值。选取ETM⁺1、4、5、7波段组合进行主成分分析, 根据特征向量矩阵(表2), 选取PC4波段进行密度分割, 得到泥化蚀变信息图像(图4)。

表2

Tab.2

表2(Tab.2)

表2 ETM+1、4、5、7主成分分析的特征向量矩阵 Tab.2 Eigenvector matrix of the principal component analysis(ETM+ 1、4、5、7) ETM+1 ETM+4 ETM+5 ETM+7 信息量/% PC1 0.508 10 0.401 86 0.450 42 0.614 37 72.57 PC2 -0.69468 0.713 67 0.070 17 0.056 28 18.51 PC3 0.483 93 0.533 48 -0.082 41 -0.688 78 8.53 PC4 0.158 24 0.211 14 -0.886 23 0.380 75 0.40

表2 ETM+1、4、5、7主成分分析的特征向量矩阵 Tab.2 Eigenvector matrix of the principal component analysis(ETM+ 1、4、5、7)

图4

Fig.4

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	图4 泥化蚀变(蓝色、淡蓝色图斑为泥化蚀变, 线形的蓝色河流除外)Fig.4 Pelitization alteration

从图4可以看出, 泥化蚀变信息在矿区呈2个北西— 南东走向的带状分布, 泥化蚀变的强度从北往南沿2个带逐渐变弱, 在人占石呈小面积的片状分布。

2个带状泥化蚀变分布带展布方向和与小江断裂近平行的2个线性构造延伸方向一致, 说明泥化蚀变与2个线性构造的关系密切。

对比上述2个蚀变信息图(图3、4)可以看出, 它们的共同特征是带状蚀变明显, 且从北向南蚀变信息逐渐弱化, 这与东西两侧2个剪切带从北往南由宽变窄的趋势吻合。在南北向线性构造和东西向构造交汇处, 蚀变信息较强。