遥感技术一直以来都是地质矿产调查工作中的重要技术手段,尤其在地形复杂、环境恶劣等难以开展地面实地调查的地区,遥感技术更能很好地发挥其优势。近10 a来,国产卫星研发持续发力,高分辨率对地观测系统重大专项、《国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015—2025年)》的实施,大幅推动了我国卫星研制水平的提升。高分系列卫星和资源系列卫星相继发射,使境外资源环境调查工作的需求得以保障。

“一带一路”倡议是我国提升综合国力,在更高层次上统筹国内国际局势的重要机遇,但也面临着诸多困难与挑战。对于地质调查工作,突出体现为资料较少或者难以获取,敏感的地缘政治关系、民族宗教矛盾引发的局部冲突等也往往造成难以通过野外工作获取第一手资料。

本文依托地质调查二级项目“‘一带一路’资源环境卫星遥感解译与应用”及“地质调查标准化与标准制修订”,分别利用中、高空间分辨率国产卫星数据,在伊朗南部铬铁矿富集地区开展不同尺度的地质矿产调查示范应用,旨在为基于国产卫星数据的境外地质矿产调查技术体系建立提供技术支撑,同时也为国内矿业企业的境外找矿工作提供一定的建议。

伊朗地理位置优越,自然资源禀赋优势明显,是“一带一路”西线具有重要战略位置的国家。研究区位于伊朗南部地区,面积约3.5万km²,紧邻霍尔木兹海峡,处于霍尔木兹甘省、科尔曼省及锡斯坦—俾路支斯坦省的交界部位。区内有横跨上述3个行政区的高等级公路,西通伊朗最大的港口阿巴斯港,交通运输较为便利。

研究区处于伊朗南部,区内东北部地区为盆地,占研究区面积的三分之一以上; 西南部主要是绵延的山脉,为扎格罗斯山脉向东的延伸部分。研究区内干旱少雨,从地表覆被类型上来看,绝大部分地区属稀疏无植被地,仅在冲积地貌附近和沟谷中分布少量的农田或湿地。

研究区在大地构造单元上属于扎格罗斯构造区、萨南达季—锡尔詹构造区以及马克兰构造区的交汇部位(图1),主体位于马克兰构造区内。研究区北东部地区地势较低,为Jazmourian坳陷; 南西部为地势隆起的山脉,为扎格罗斯褶皱带的向东延伸部分,由于其沉积类型、形成环境及成矿特征的不同,因此将该区域划分到马克兰构造区内。研究区以大面积出露第四系为特征,占研究区面积一半以上,主要包括冲积物堆积、河流阶地堆积以及黏土、砂土,还包括少量的小沙丘。出露的岩石类型主要包括新生代的陆源碎屑岩、古生代的基性变质岩、少量上新统—第四系玄武质火山岩。区内最重要的特征是沿北西—南东向分布着一系列的蛇绿混杂岩,主要由层状-块状超基性-基性岩、晚白垩世沉积岩块体、新生代沉积岩组成,这套岩石组合受到区域内2条主要的断裂和一系列小型断裂控制,其中发现了重要的层状铬铁矿矿层^[1]。

研究区面积约3.5万km²,1∶25万的解译工作主要是划分主要的岩石组合单元和区域性断裂构造,重点提取与成矿相关的蛇绿混杂岩堆积体,因此地质矿产解译工作选用高分一号WFV数据(图2)为数据源,空间分辨率为16 m。图像采用真彩色合成方法,经正射校正、镶嵌等处理形成了符合解译要求的影像。影像层次清晰,无云覆盖,能够较好地区分岩石组合单元,提取线性构造,能够满足工作区1∶25万地质矿产解译的要求。详细的研究工作选用高分一号PMS数据为数据源,对重点区开展1∶5万的地质矿产解译工作,遥感影像经融合后的空间分辨率为2 m,无云覆盖,影像质量良好,可以满足调查工作的需求。

本次研究采用高分一号WFV数据对整个研究区开展1∶25万尺度的解译工作,划分主要岩石组合,提取主要的断裂构造,结合区域地质背景、成矿特征圈定成矿有利地段; 在重点成矿有利地段采用高分一号PMS数据开展1∶5万的解译工作,划分与成矿相关的岩石类型,并通过成矿条件的分析,建立找矿模型,从而对进一步的找矿研究工作提供建议。技术流程如图3所示。

研究区内第四系分布广泛,约占研究区面积的50%以上,出露的沉积岩主要为中生代和新生代的陆源碎屑岩、石灰岩,其中夹杂着少量的火山岩、变质火山岩、千枚岩、片岩。图4中可见,区内沉积岩都呈带状,展现出北西—南东向的分布特征,大部分发生了形变。

3.1.1 第四系

研究区中第四系( Qf,t2)分布在山间盆地或山体的沟谷之中,为低矮的冲积平原及河流阶地,成分主要为砂、黏土。从影像图(图4)上可见,第四系主要为棕灰色,条带状纹理,地势较低,水系发育,部分地区植被发育。

3.1.2 中新统碎屑岩

中新统的碎屑岩( M1-2f)主要为含粉砂岩和页岩夹层的厚层砂岩。从影像图(图4)上可见,该岩石组合呈灰色,岩石层理清晰,岩石形变强烈,形成了一系列褶皱,水系、植被不发育,形成了凸起的山体。

3.1.3 始新统复理石沉积组合

始新统复理石沉积组合(E^f)主要由砂岩、泥岩和部分钙化的页岩组成,其中砂岩为主要成分,泥岩和页岩以夹层的形式存在。从影像图(图4)上可见,该岩石组合呈灰黑色,无明显的纹理,局部可见细微的岩石层理,整体地势偏低,略高于第四系地貌。

3.1.4 白垩系沉积-火山-变质岩组合

白垩系(KPe^du)主要以石灰岩为主体,伴有部分中基性熔岩、变质火山岩、千枚岩和片岩,含有少量的凝灰岩和侵入岩。从影像图(图4)上可见,该岩石组合整体为灰白色,局部可见灰绿色、黑色斑块,呈连续的带状山体,局部发生轻微的形变。

区内岩浆岩出露较少,仅在该区北偏西部出露大面积的辉长岩,呈南北向带状分布。辉长岩(gb)在影像上(图5)呈深灰色,地形上为隆起的山体,节理发育,岩体受风化程度较高,大部分发生了轻微的蚀变。

大面积出露的变质岩分布于研究区北西部,为一套前寒武系的变质岩组合(Pzk_b),是研究区内最古老的岩石,主要包括基性片岩、泥质片岩、角闪岩、重结晶的灰岩、大理岩、千枚岩等。该岩石组合在影像上(图6)呈灰色,局部见灰白色斑块,整体为隆起棱角状的山体,风化程度较高。

蛇绿混杂岩(om)是区内分布较为广泛的岩石类型,主要包括超基性-基性岩、上白垩统的远洋沉积岩,局部含有始新统的沉积岩。通过解译可见(图7)其整体上呈带状山系,北西—南东向展布,灰黑色,表面风化强烈。蛇绿混杂岩是研究区内最重要的岩石类型,蕴含着丰富的铬铁矿资源,同时也发现了少量的铂矿资源^[1,3]。

由于研究区处于特提斯构造带内,受板块作用的影响十分强烈,整体构造线的方向为北西—南东向,区内的地层与构造线的方向一致,且基本都发生形变现象,尤其在南部的中新统碎屑岩中,发生了强烈的褶皱现象。

研究区内的断裂构造(图8)发育,整体上看,可以分为北西—南东向和北东—南西向2组,以前者为主。北西—南东向断裂控制了研究区内的整体构造格局和岩性分布。

综上所述,针对研究区地质矿产的解译成果,初步总结出铬铁矿的成矿条件和特征如下:

1)受区域构造控制。铬铁矿均赋存在蛇绿混杂岩之中,而蛇绿混杂岩严格受区内一组近北西—南东向的断裂控制,这些断裂构成了一个绵延的断裂带。

2)成矿专属性。铬铁矿赋存在蛇绿混杂岩中,与蛇绿岩相关的超基性岩密切相关,主要是橄榄岩和辉石岩。

3)矿体空间展布特征。铬铁矿矿体呈层状或豆荚状^[1],空间上延伸性强,对于围绕已有矿点进一步开展找矿工作具有很好的指示意义。

根据上述3个成矿条件,在研究区内圈定出找矿远景区5处(图9),岩性均为蛇绿混杂岩,其中包含的超基性-基性岩均有找矿前景。

伊朗的蛇绿岩按年龄可划分为古生代和中生代2组,相比之下,较少的古生代蛇绿岩被认为是古特提斯洋的残余,是欧亚板块与冈瓦纳板块作用的结果,主要位于伊朗的北部和北东部地区^[4,5,6]; 相对较多的中生代蛇绿岩则是新特提斯洋的残余物质,是阿拉伯板块与伊朗板块的作用结果,研究区内的蛇绿岩均为这一时期的产物^[7,8]。

据伊朗地质调查局2015年统计,伊朗铬铁矿探明储量为1 000万t,铬铁矿完全受控于伊朗境内的板块构造带及相关的深断裂带,产出于上述构造带内的蛇绿混杂岩之中^[9]。研究区为伊朗重要的矿集区之一,已有一处大型的铬铁矿开采区,由数个小矿山构成,由于其位于法尔亚地区附近,统称为法尔亚矿区^[1],除铬铁矿外,还伴生少量的铂族资源^[10,11]。

法尔亚铬铁矿位于研究区西部(图9),赋矿围岩为蛇绿混杂岩中的Sorkhband超基性杂岩体。该杂岩体根据岩石组合和成矿特征可分为南、北2个部分: 北部主要由层状的纯橄榄岩(占总体积的70%)、辉石岩组成,含少量方辉橄榄岩、二辉岩和异剥橄榄岩; 南部为块状的超基性岩,主要为纯橄榄岩和方辉橄榄岩及极少量的单斜辉石岩。大多数的铬铁矿存在于北部的层状超基性岩中,南部的岩体中,铬铁矿主要沿北部的边界分布^[11]。

根据上述总结的研究区地质背景和铬铁矿的成矿特征,作者认为位于已有矿点附近的1和2这2个成矿有利地段具有较好的找矿勘探前景,分析原因如下:

1)1和2这2个区与法尔亚铬铁矿产出的岩体空间位置十分接近,且岩性一致,均为蛇绿混杂岩,其中含有大量的超基性岩体,鉴于铬铁矿矿层的延续性较强,因此铬铁矿存在的可能性较大。

2)该区域与研究区东部的其他成矿有利地区相比,政治相对稳定,交通运输等基础设施良好,对于进一步开展调查工作十分有利。

因此,本文将1和2这2个区周边地区作为重点成矿有利地段进行详细研究,以划分具体的基性岩石类型为主要目的。

本次解译工作,针对与成矿有关的蛇绿混杂岩和断裂构造开展,尤其是与成矿直接相关的超基性岩体,通过解译工作将层状超基性岩、块状超基性岩及其他类型的岩石组合进行了划分(图10)。

1)层状超基性岩。层状超基性岩为铬铁矿赋矿岩石,主要由层状纯橄榄岩(70%)、单斜辉石岩,少量方辉橄榄岩、二辉石岩、异剥辉石橄榄岩组成。在影像图中可见其受2条平行断裂控制,地形呈微凸起状,色调为深墨绿色,蛇纹石化强烈。

2)块状超基性岩。块状超基性岩含少量铬铁矿,且大部分矿化均位于其与层状超基性岩的交界部位,主要由块状纯橄榄岩、方辉橄榄岩和少量单斜辉石岩组成。影像上呈团块状,凸起明显,色调为深黑绿色。

3)辉长岩。为不含矿化的单元,位于层状超基性岩西南部,受断裂控制,与层状超基性岩界限明显。

4)其他岩石。主要为蛇绿岩中除基性-超基性岩以外的其他类型岩石,主要包括深海沉积岩、构造块体、基性岩墙等,这些岩石与成矿无关,因此未进行详细划分。

5)断裂构造。区域内断裂构造可以分为2组: 北西向断裂和北东向断裂,其中北西向断裂为铬铁矿控矿构造,北东向断裂切断了北西向断裂,为后期构造,将区内矿体错动。

通过解译和文献资料分析,Sorkband杂岩体北西侧的岩体中也同样存在着与Sorkband杂岩体相似的岩石组合,而且区域上受到2条平行断裂的的控制,这2条断裂与控制Sorkband杂岩体的断裂应为同一组断裂,后期受到北东向断裂的切割从而被第四系所覆盖,因此推测上述的2个杂岩体最初可能为同一个岩体,后期受断裂构造而导致了分离。法尔亚铬铁矿矿层呈层状产出,具有很好的延伸性,可以认为Sorkband杂岩体北西侧的岩体中仍然具有找矿前景。

1)国产高分一号卫星数据质量良好,能够保障境外遥感调查研究工作的顺利开展,可以为我国“一带一路”倡议提供优质的信息资料。WFV数据在划分岩石单元组合、提取主要构造方面具有良好的应用效果,能够满足1∶25万地质矿产解译的需求; PMS数据空间分辨率较高,对岩性的进一步识别能够起到良好的指导作用,可以满足1∶5万地质矿产的解译工作。

2)通过国产高分一号数据解译发现伊朗南部地区具有大量的中生代蛇绿混杂岩堆积体。Sorkband杂岩体北西侧的杂岩体与Sorkband杂岩体应为同一个岩体,前者中蕴含的层状超基性岩中具有较好的铬铁矿找矿前景。