狄永軍地質大學
A. 「中華九龍璧」名稱認定的依據和意義
川水歌
龍壽桃(收藏:楊光品)
其次,三疊紀海相沉積地層在華南地區的廣泛分布為該地區九龍璧的可能性蘊藏提供了前景。九龍璧屬沉積變質岩,沉積於距今約2億4000萬年前的二疊紀晚期至三疊紀早期(印支地殼運動時期),形成於距今1.5億年前後的中、晚侏羅世(燕山運動時期)——而我國華南地區具有迄今已知世界上最廣布的二疊—三疊紀海相連續地層。當然,九龍璧是在二次熱力變壓作用下熱液變質,形成了現今的低綠片岩、亞綠片岩、低角閃岩、角岩等,形成條件十分復雜。有的地質學家認為華南地區的三疊紀海相沉積岩並未發生變質,幾十年前幾位地質教授、學者和方家也著文認為只有華安縣才產出九龍璧,而後經眾多石友多方考察才證實漳平市亦為主產區之一,再後來發現漳州市的南靖、長泰,龍岩的長汀、連城、上杭,三明的永安等縣市也都有產出。隨著科技的進步和實踐的檢驗,或許能在華南相關區域有新的發現。
筆者與福建漳平的陳江華、湖南郴州的史景凌等石友通過實地考察和初步檢測,發現廣東鹵鹽、江西大余、湖南郴州等地都有產出與九龍璧造型、色彩、紋理和畫面極其相近的岩石,經摩氏硬度測試法測試,硬度也大體介於6到7.5度之間(期待有關權威部門的進一步考察鑒定)。
綜上所述,九龍璧冠以「中華九龍璧」的稱號是當之無愧的,也有利於糾正有失客觀科學的紛亂命名現狀。倘能在其他省份確定亦有產區,則可參照中國觀賞石協會《關於觀賞石石種的命名原則》中「沿襲歷史、命名在先、約定俗成和產出的地域名稱+石種」的原則,在「中華九龍璧」之後附加產地省份,如「中華九龍璧(福建)」、「中華九龍璧(江西)」等,對於系統、科學地規范各類石種,構建中國觀賞石(奇石)品牌戰略,弘揚中華賞石文化,必將具有十分重要的現實和長遠意義。
參考及援引的主要文獻
《說文解字》
《天工開物》
《礦業工業要求參考手冊》
《中國玉文化》
吳淦國,張達,陳柏林,吳建設:2000年,《中國東南大陸中生代構造域的轉換及其與成礦的關系》,地球科學一中國地質大學學報,04期
毛建仁,許乃政,胡青,李寄嵎,謝芳貴:2004年,《閩西南地區中生代花崗閃長質岩石的同位素年代學、地球化學及其構造演化》,吉林大學學報(地球科學版),01期
吳淦國,張達,彭潤民,吳建設,高天鈞,陳柏林,汪群峰,狄永軍,張祥信:2004年,《東南沿海成礦帶礦床形成的時間演化規律研究》,地學前緣,01期
王彬,舒良樹,楊振宇:2006年,《贛閩粵地區早中侏羅世構造地層研究》,地層學雜志,01期
王果勝,馬文璞,朱衛平:2007年,《閩西南下三疊統溪口組硅質岩的地球化學特徵及構造意義》,成都理工大學學報自然科學版,第34卷,第05期
許漢奎:《不凡的九龍璧》
陳臻鄭金川:《淺論九龍璧之系統賞石觀》
何崗:《漳州九龍璧觀賞石成因及鑒賞》
陳進昌:《古往今來九龍璧》
陳少華:《華夏奇石九龍璧》
黃如飛,綠茵:2004年5月,《九龍璧:努力走近文物》,福建日報《福建省國土資源廳福建省礦產資源總體規劃》(2008—2015年)
B. 參考文獻
操應長,邱隆偉.2000.濟陽坳陷下第三系火成岩儲集層的控制因素.石油勘探與開發,27(5):44~46
符曉.1987.探索無機成因油氣藏的地質條件兼論四川盆地西部找油方向.石油實驗地質,9(3):211~217
郭占謙.2001.成礦熱液與石油生成.新疆石油地質,22(3):181~184
郭占謙.2003a.火山活動與油氣資源.新疆石油地質,24(2):176~179
郭占謙.2003b.關於中國油氣資源可持續發展的思考(二).新疆石油地質,24:464~469
黃第藩,梁狄剛.2005.關於油氣勘探中石油生產的理論基礎問題———與無機生油論者商榷.見:第十屆全國有機地球化學會議論文
靳軍,劉洛夫,余興雲,等.2008.陸東—五彩灣地區石炭系火山岩氣藏勘探進展.天然氣工業,28(5):21~23
匡立春,薛新克,鄒才能,等.2007.火山岩岩性地層油藏成藏條件與富集規律———以准噶爾盆地克-百斷裂帶上盤石炭系為例.石油勘探與開發,34(3):285~290
李軍,薛培華,張愛卿,等.2008.准噶爾盆地西北緣中段石炭系火山岩油藏儲層特徵及其控制因素.石油學報,29(3):329~335
李慶忠.2003.打破思想禁錮,重新審視生油理論.新疆石油地質,24(1):75~83
李石,王彤編著.1981.火山岩.北京:地質出版社
劉俊田,朱有信,李在光,等.2009.三塘湖盆地石炭系火山岩油藏特徵及主控因素.岩性油氣藏,21(3):23~28
劉祥,向天元.1997.中國東北地區新生代火山和火山碎屑堆積物資源與災害.長春:吉林大學出版社
馬杏垣.1982.論伸展構造.地球科學,(3):15~22
蒙啟安,門廣田,趙洪文,等.2002.松遼盆地中生界火山岩儲層特徵及對氣藏的控製作用.石油與天然氣地質,23(3):285~289
邱家驤.1985.岩漿岩岩石學.北京:地質出版社,1~340
邱家驤.1991.國際地科聯火成岩分類學分委會推薦的火山岩分類簡介.現代地質,5(4):457~468
邱家驤,陶奎元,趙俊磊.1996.火山岩.北京:地質出版社,10~22
孫鼐.1985.火成岩.北京:地質出版社,10~22
孫善平,李家振,朱勤文,等.1987.國內外火山碎屑岩的分類命名歷史及現狀.地球科學,12(6):571~577
孫善平,劉永順,鍾蓉,等.2001.火山碎屑岩分類評述及火山沉積學研究展望.岩石礦物學雜志,20(3):313~317
孫煒,王彥春,李梅,等.2010.利用疊前地震數據預測火山岩儲層裂縫.物探與化探,34(2):229~232
陶奎元.1994.火山岩相構造學.南京:江蘇科學技術出版社
王金秀,楊明慧,王東良,等.2009.准噶爾盆地陸東—五彩灣地區石炭系火山機構類型及其油氣勘探.石油天然氣學報(江漢石油學院學報),31(5):27~31
王璞珺,鄭常青,舒萍,等.2007.松遼盆地深層火山岩岩性分類方案.大慶石油地質與開發,26(4):17~22
王仁沖,徐懷民,邵雨,等.2008.准噶爾盆地陸東地區石炭系火山岩儲層特徵.石油學報,29(3):350~355
王先彬.1990.非生物成因天然氣理論的宇宙化學依據.天然氣地球科學,1(1):4~8
王擁軍,胡永樂,冉啟全,等.2007.深層火山岩氣藏儲層裂縫發育程度評價.天然氣工業,27(8):31~34
吳小奇,劉德良,魏國齊,等.2009.准噶爾盆地陸東—五彩灣地區石炭系火山岩地球化學特徵及其構造背景.岩石學報,25(1):55~66
吳曉智,齊雪峰,唐勇,等.2009.東西准噶爾火山岩成因類型與油氣勘探方向.中國石油勘探,1(1):1~9
楊立民,鄒才能,冉啟全.2007.大港棗園油田火山岩裂縫性儲層特徵及其控制因素.沉積與特提斯地質,27(1):86~91
楊雙玲,劉萬洙,於世泉,等.2007.松遼盆地火山岩儲層儲集空間特徵及其成因.吉林大學學報(地球科學版),37(3):506~512
余淳梅,鄭建平,唐勇,等.2004.准噶爾盆地五彩灣凹陷基底火山岩儲集性能及影響因素.地球科學———中國地質大學學報,29(3):303~306
張洪,羅群,於興河.2002.歐北—大灣地區火山岩儲層成因機制的研究.地球科學———中國地質大學學報,27(6):763~766
張景廉.2001.論石油的無機成因.北京:石油工業出版社
張愷.1990.新疆含油氣亞區非生物成因天然氣遠景地質儲量估算及尋找大油氣田方向的探討.石油勘探與開發,7(1):14~20
張愷.1991.論地球演化的板塊構造階段與油氣起源及其全球分布富集規律
趙澄林,等.1999.遼河盆地火山岩與油氣.北京:石油工業出版社
趙海玲,狄永軍,郭美娟,等.2004.遼河斷陷盆地坨 32 井區中生代火山岩儲層特徵及成因.特種油氣藏,11(6):33~36
趙文智,鄒才能,李建忠,等.2009.中國陸上東、西部地區火山岩成藏比較研究與意義.石油勘探與開發,36(1):1~10
趙霞,賈承造,張光亞,等.2008.准噶爾盆地陸東—五彩灣地區石炭系中、基性火山岩地球化學及其形成環境.地學前緣,15(2):272~279
鄒才能,趙文智,賈承造,等.2008.中國沉積盆地火山岩油氣藏形成與分布.石油勘探與開發,35(3):257~272
Jokat W,Uenzelmann-Neben G,Kristoffersen Y,Rasmussen T M.1992.Lomonosov Ridge-A double-sided continental margin Geology,20:887~890
Le Maitre R W(Editor).1989.A clavvification of igneous rocks and glossary of terms,Recommendations of the International Union of Geolog-ical Seiences Subcommission on the Systernatics of Igneous Rocks,Blaskwell Scientific Publications,London
Patricia Sruoga,Nora Rubinstein.2007.Processes controlling porosity and permeability in volcanic reservoirs from the Austral and Neuquén ba-sins,Argentina.AAPG Bulletin,91(1):115~129
C. 閩中地區新元古代古構造環境及鉛鋅礦成礦預測研究
張達1,2 吳淦國1,2 狄永軍1 余心起1 陶建華3 石建基3 張祥信1 汪群峰1
(1.中國地質大學地質過程與礦產資源國家重點實驗室,北京100083;2.中國地質大學岩石圈構造、深部過程及探測技術教育部重點實驗室,北京100083;3.福建省地質調查研究院,福州350003))
摘要:閩中地區變質基底地層主要由古元古代、中元古代及新元古代—早古生代三部分組成,中元古代變質岩地層包括龍泉群和馬面山群,根據變質變形特徵及同位素年代學研究馬面山群從下到上應為龍北溪組、東岩組及大嶺組。東岩組綠片岩系構成了中元古代地層記錄的主體,和該區廣泛分布的塊狀硫化物礦床有直接關系。東岩組地層在閩中地區主要為綠片岩為主的一套古火山沉積建造。其主要岩性類型包括各種成分的綠片岩、大理岩、石英岩及變粒岩類。綠片岩顯示海底火山噴發特徵。岩石化學表明綠片岩的原岩應為玄武岩類。變粒岩類主要屬於英安岩及流紋岩。這些特徵反映東岩組具雙峰式火山岩特徵,形成於大陸內部張性環境。綠片岩稀土元素特徵也顯示出大陸拉斑玄武岩的特徵;微量元素分布顯示出該組變質岩原岩類似於大洋島和大陸裂谷的板內鹼性玄武岩。因此閩中地區中元古代可能處於板內古裂谷環境。根據該類礦床特徵、找礦方法的分析,總結了該類礦床的找礦標志,並對閩中裂谷、崇安—石城裂谷等的找礦前景進行了初步分析。
關鍵詞:閩中;中元古代;東岩組;古裂谷;馬面山群
閩中地區地處武夷山隆起、永梅晚古生代拗陷與閩東火山斷陷帶的交接部位(圖1)。其主體位於政和—大埔斷裂帶以西的前寒武紀變質基底出露區及以東的火山基底隆起帶內。近年來,該區經勘探發現了較多的鉛、鋅、銅、銀、金等礦床。地球化學異常濃集區在整條帶內分布多達20多處,並且這些高異常區和包括東岩組在內的變質基底出露區及位於火山岩區的變質基底「天窗」的分布高度吻合。和閩中前寒武紀古構造環境有關的礦床的發現及研究極大推動了該區找礦工作的進展。古裂谷環境塊狀硫化物礦床研究歷經20餘年,但閩中地區開展此項研究時間較短,研究工作基礎較薄弱。綜合已有的工作成果及地質大調查過程中存在的主要基礎地質問題,該區制約找礦的主要問題表現在3個方面:對於已進行勘查評價的礦區,地層層序及構造控礦特徵是擴大找礦的主要疑難問題;對於區域礦產資源評價進一步整合地物化遙數據及資料是找礦工作取得進展的關鍵所在;理論上的突破也是避免走彎路的重要方面,因此要注重完善區域成礦規律、明確原生層狀礦床的分布空間及後期構造、變質、岩漿熱液的疊加機理。
本文是地質調查礦產資源評價項目「閩中裂谷鉛鋅礦成礦規律研究」(項目編號:200310200064)的成果之一。主要對馬面山群地層層序及東岩組地層層序、變質岩原岩組合、岩石化學與地球化學特徵進行初步研究,在此基礎上探討中新元古代閩中地區的古構造環境並進行成礦預測研究。
1 新元古界馬面山群地層層序
馬面山群作為閩中中新元古代變質基底的主要組成部分,它和浙江龍泉群、江西鐵砂街群一起已成為華夏古陸中新元古代的代表性層位,其成生的構造環境對於同期海底噴流沉積塊狀硫化物鉛鋅銅礦床有明顯的控製作用。但馬面山群組成部分龍北溪組、東岩組及大嶺組在閩中一帶的正常地層層序、空間疊置關系還不清晰,以至於有將龍北溪組置於頂層、而有的置於底的混淆格局。通過野外剖面調查,選取這些典型地層進行變質變形研究,得出空間上龍北溪組和東岩組變質地層褶皺以小型流變褶皺為主,經過多期次的疊加改造,變質程度深,無論變質還是變形程度上都較大嶺組強,大嶺組變質程度不高,變形更弱。因此可以認為閩中古裂谷馬面山群正常地層層序從下到上應該是龍北溪組、東岩組、大嶺組,為該區進一步找礦提供科學依據。
圖4 閩中地區東岩組變質火山岩稀土元素配分模式圖球粒隕石標准化數據引自Sun & McDonough(1989)[2]
9 後期疊加改造特徵
閩中裂谷帶自華夏古陸形成以來經過了近1800Ma的地質演化史。形成於中新元古代的塊狀硫化物礦床也歷經了長期的演變過程。其中伴隨著強烈的構造變形改造、區域變質作用、岩漿作用的疊加。這種改造作用使原生礦床(礦化)或消失(構造抬升剝蝕)、或破壞(構造對礦體褶皺加厚及斷裂錯斷)、或疊加(岩漿期後熱液使原生礦富集或形成新類型礦床)、或表層氧化。這種後期改造作用涉及到礦床的保存及後期富集兩個主要方面。閩中裂谷區地處東南沿海中生代岩漿活動帶上,改造成礦作用非常發育。早期礦床的後期改造主要表現在3個方面:一是變質改造,主要經歷了晉寧期區域變質作用;二是岩漿期後熱液的疊加改造,主要形成於中生代晚期,占後期改造的主導地位;三是構造改造,造成先期礦體的變形及變位。岩漿熱液疊加改造在全區都明顯存在,但在礦區周圍表現更為清晰。礦區變質岩由於受到熱液蝕變疊加其特徵與區域變質岩有明顯區別,總體上礦區蝕變礦物如透輝石、綠簾石、綠泥石、絹雲母、石榴石等發育。野外調查及鏡下觀察得出,後期熱液疊加主要出現在3個主要部位:一是岩體接觸帶附近,形成明顯的矽卡岩型礦床,其中有大量的石榴石、輝石等蝕變礦物及對圍岩的交代,同時在外圍形成綠簾石化等蝕變;二是在斷裂帶中有礦體存在,這種斷裂帶主要為NNE向及其派生斷裂,如峰岩NWW向斷裂控礦及水吉NNE向斷裂控礦明顯。另外在早期(新元古代)層狀、似層狀礦體也可以發現後期熱液對早期礦石礦物的改造,初步認為是後期熱液滲透到變質岩片理中發生疊加交代作用形成。初步研究表明:後期熱液疊加改造作用具有明顯的分布規律,研究區北部及東部一帶疊加改造作用強烈,造成蝕變強烈,礦體加厚,品位變富。
10 找礦標志及找礦前景
閩中裂谷中塊狀硫化物型鉛鋅礦的發現,是在武夷山成礦帶開展大調查工作以來,找礦思路從尋找岩漿熱液、變質熱液型脈狀礦床向尋找層控礦床轉變的一項重大成果。到目前為止已發現尤溪丁家山、峰岩、東坑、建甌八外洋、順昌山後、屏南泮地(黛溪)、建陽水吉、政和夏山等大-中型塊狀硫化鉛鋅(多金屬)礦床,已求得333+3341資源量Pb+Zn近500萬噸。閩中裂谷中大規模的塊狀硫化物礦床的發現,填補了該區礦床成因類型方面的空白,為在該區進一步尋找同類型的礦床及擴大儲量奠定了重要的基礎。
從更大范圍來看,新元古代華夏古陸的裂解是一個廣泛的地質事件,閩中地區海底火山噴發沉積作用形成的塊狀硫化物礦床的發現和研究,對整個華南地區尋找類似的礦床都有一定指導意義。
根據閩中裂谷中尤溪丁家山、峰岩、建甌八外洋、建陽水吉、政和夏山、屏南泮地等礦床的勘查過程及地質特徵,總結出在該區尋找塊狀硫化物型鉛鋅礦床的如下標志:(1)中新元古代東岩組(為一套海底火山噴發的細碧質—石英角斑質火山岩系、淺海相復理石建造)是最為特徵的層位標志。中—新元古代東岩組分布區,尤其是閩中裂谷東部中生代火山岩區中的變質岩「天窗」是尋找該類礦床的有利地區;(2)中—新元古代東岩組等變質岩構成的背斜核部擴容帶有利於成礦物質的堆積,形成厚大礦體,是尋找規模較大的富礦體的有利部位;(3)透輝石化、陽起石化、透閃石化、綠簾石化等圍岩蝕變是較明顯的找礦標志;(4)該類礦床在地表氧化後形成鐵帽,氧化礦石常呈骨架-蜂窩狀構造、膠狀構造,有時見星散分布的細小方鉛礦晶體,是尋找該類礦床的直接標志;(5)水系沉積物、土壤Cu-Pb-Zn-Ag組合異常呈帶狀分布,規模大,濃度高,可作為良好的找礦標志;(6)與磁黃鐵礦有關的磁異常表現為規整的帶狀,可作為尋找該類礦床的標志。綠片岩中高極化低阻異常地段也是找礦的有利部位;(7)古采坑(硐)等是尋找該類礦床的間接標志。
利用以上找礦標志,結合閩中地區已有的地質、地球物理及地球化學調查成果,認為該區在以下幾個方面存在進一步找礦的前景:(1)閩中裂谷分布有中-新元古代馬面山群變質岩區20多處Cu、Ag、Pb、Zn、Au為主的地球化學異常密集區、數十個礦(化)點。對其中的小部份進行勘查評價發現了10餘個大、中型塊狀硫化鉛鋅(多金屬)礦床。還有大量的有類似成礦地質條件、找礦標志的地球化學異常密集區、礦(化)點有待進一步工作,有望發現更多的大-中型塊狀硫化鉛鋅(多金屬)礦床。(2)閩中裂谷北段的浙西南遂昌—慶元一帶,中-新元古代龍泉群與閩中地區的馬面山群基本相同,可能也是中-新元古代在大陸裂谷中發生海底基性—酸性火山噴發沉積形成的細碧角斑岩建造。具有相同成礦地質條件,也分布有大量的礦床、礦(化)點及金銀銅鉛鋅地球化學異常密集區。因此,通過深入的調查評價,有可能發現一批大中型的塊狀硫化物型鉛鋅礦床。(3)武夷—雲開褶皺帶武夷山隆起遂昌—順昌隆起的另一側(西側)也發育一條中-新元古代的大陸裂谷——崇安—石城裂谷。該裂谷中發育與馬面山群相當的萬全群(也是細碧—石英角斑岩建造),經歷了相似地質構造演化歷史,也分布有大量的礦床、礦(化)點及銅鉛鋅地球化學異常密集區。從理論上講,該區也可能發育大中型的塊狀硫化物型鉛鋅礦床。其中,近年發現的寧化溪源塊狀硫化物型鉛鋅礦已初步證明這一推斷。分析表明,閩中裂谷(包括浙西南地區)、崇安—石城裂谷仍有很大的尋找塊狀硫化物型鉛鋅(銀)礦的潛力。
參考文獻
[1] Zhang Da, Wu Ganguo, Ye Yujiang et al. Paleotectonic Setting of Dongyan Group of Middle and Upper Proterozoic in Central Fujian Province. Journal of China University of Geosciences. 2004, 15 (1):29~35 (in English)
[2] Sun S, Mcdonough W F. Chemical and isotopic systematcs of oceanic basalts: implications for mantle conposition and processes. In:Saunder s A D, Norry M J eds. Magmatism in the ocean basins. Boston: Blackwell Scientific, 1989, 313~345
Research on Proterozoic Paleotectonic Setting and Lead-zinc Mineralization Prediction in Central Fujian Province
Zhang Da1,2,Wu Ganguo1,2,Di Yongjun1,Yu Xinqi1,Tao Jianhua3,Shi Jianji3,Zhang Xiangxin1,Wang Qunfeng1
(1. State Key Laboratory of Geo-Processes and Mineral Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083;2. Key Laboratory of Lithosphere Tectonics and Lithoprobing Technology of Ministry of Ecation,China University of Geosciences, Beijing 100083;3. Fujian Institute of Geological Survey, Fuzhou 350003)
Abstract: The metamorphosed basement is primarily composed of Paleoproterozoic, Mesoproterozoic and Proterozoic-early Paleozoic strata in Central Fujian Province. The Mesoproterozoic metamorphosed strata include the Longquan group and Mamianshan group. According to the metamorphism, deformation characteristics and isotopic geochronology, the sequence of the Mamianshan group should be the Longbeixi Formation, the Dongyan Formation and the Daling Formation from bottom to top. The greenschists of the Dongyan Formation, the principal part of the Mesoproterozoic, is directly related to extensive massive sulfide deposits in this area. The Dongyan Formation was a suite of palaeovolcano-sedimentation formation of principally greenschists. The rock types comprise mainly greenschist, marble, quartzite and felsic rocks. The greenschists showed the features of submarine volcanism. The protoliths of the greenschists were basalt. The protoliths of felsic rocks were dacite and rhyolite. These features suggest that the Dongyan. Formation was the result of bimodal volcasnism, formed in an extension setting within continent. REE features of greenschists also indicate that they were continental tholeiite. Trace elements suggest that the protoliths of the metamorphosed rocks were similar to alkaline basalts in ocean island or continental rift. So the central Fujian Province was probably within-plate ancient rift in Mesoproterozoic. In accordance with the features of this type of deposits, analysis of exploration method, the prospecting marks of this type of deposits have been summarized, and the future prospecting in the central Fufian rift and Chongan-Shicheng rift has been analysed.
Key words: Central Fujian Province; Middle Proterozoic; Dongyan Formation; Ancient rift; Mamianshan Group
D. 東南沿海成礦帶成礦規律及找礦方向綜合研究
張達1,2 吳淦國1,2 陶建華3 狄永軍1 余心起1
(1.中國地質大學地質過程與礦產資源國家重點實驗室,北京100083;2.中國地質大學岩石圈構造、深部過程及探測技術教育部重點實驗室,北京100083;3.福建省地質調查研究院,福州350003
摘要:本文在以往東南沿海成礦帶地質礦產及地球物理、地球化學研究工作基礎上,以區域成礦學理論及區域構造地質學為指導,通過綜合編圖及資料庫建設,綜合分析了東南沿海成礦帶構造演化及成礦規律。內容包括:全面總結了東南沿海大地構造、地球物理、地球化學及區域成礦規律特徵;建立了該區構造在時間和空間上的演化模式;釐定了東南沿海成礦帶的成礦地質條件;詳細分析了東南沿海成礦帶礦床時間及空間分布規律;對重點成礦區帶成礦地質條件及成礦規律進行了詳細總結與研究;根據綜合研究成果,將東南沿海成礦帶與國內外主要成礦帶進行對比,總結了區域找礦模式及典型礦床找礦模式,劃分了東南沿海成礦區成礦遠景區帶,提出了區域找礦思路及找礦方向;並指出了不同成礦遠景區及成礦集中區的主攻礦種、主攻成礦類型及主攻方向。
關鍵詞:東南沿海成礦帶;資料庫建設;成礦規律;找礦方向
1 引言
東南沿海成礦帶地處歐亞大陸東南緣的華南大陸東部,瀕臨西太平洋,地質歷史早期是華夏古陸的重要組成部分,中新生代由於強烈的構造岩漿作用而使其成為環西太平洋構造-岩漿-成礦帶的重要成礦區之一。該區屬古華夏構造域,經歷了華夏古陸的形成與裂解、揚子與華夏板塊的碰撞拼合、太平洋板塊與歐亞大陸坂塊的相互作用。北北東向的萍鄉—江山—紹興斷裂帶(華夏地塊與江南古地塊的分界線)及北東向的麗水—政和—大埔—海豐斷裂帶(中生代火山岩帶與前中生代沉積變質基底的分界線)控制了該區主要的構造成礦格局,從而成為東南沿海地區具有重要遠景的成礦區(帶)之一(圖1)。
長期以來,前人對東南沿海成礦帶的區域構造演化、成礦地質條件、成礦規律及成礦系列已經做了較為詳細的工作,並取得了大量的找礦成果,基本形成了該區主攻的找礦區帶。特別是1999年實施國土資源大調查以來,東南沿海成礦帶開展了大量的礦產資源評價項目,發現了一批金、鉛鋅、銀、銅、鉬、錳等大、中型礦產普查基地和重要找礦遠景區段,確定了該區主攻礦種及主攻礦床類型。綜上所述東南沿海成礦帶銅鉛鋅多金屬礦產資源具有較好的潛力及找礦前景。為了深化東南沿海成礦帶成礦規律及找礦方向綜合研究,中國地質調查局設立了重點成礦區(帶)綜合研究項目「東南沿海成礦區成礦規律和找礦方向綜合研究」(項目編號:200110200035)。項目的主要目標任務是:全面收集並分析整理該區前人資料及成果,掌握區內地質工作程度,明確與礦產資源評價有關的亟待解決的重大地質問題,編製成礦區工作程度圖、工作部署圖、礦產地質圖、地球化學及地球物理圖件、成礦規律及成礦預測圖等數字化基礎性圖件,建立東南沿海成礦區數字地質圖資料庫、化探資料庫、重力和航磁資料庫、礦產地資料庫(應包括小型礦床和礦化點)等,明確區域資源評價的主攻礦種、主攻礦床類型及找礦方向,建立區域找礦模型,劃分成礦帶,篩選有利成礦地段或重要成礦遠景區並進行排序,提出下一步工作部署建議。下面對該區編圖及建庫成果、多金屬礦成礦地質條件、成礦規律及找礦方向等主要成果進行簡要介紹。
中-新元古代馬面山群為一套空間上密切伴生的具綠片岩相-低角閃岩相變質的細碧-石英角斑岩系及細碎屑岩、鈣鎂、硅質岩類組合,原有的劃分方案認為自下而上分為大嶺組、東岩組、龍北溪組。為該區鉛鋅礦床的主要賦礦層位,在浙江龍泉群及江西鐵砂街群變質岩中也有大量的銅鉛鋅礦化存在。
晚泥盆世—中三疊世蓋層岩系:主要分布在永梅地區和贛東北一帶。中下石炭統、下二疊統、下三疊統等層位碳酸鹽岩相與碎屑岩相過渡處見層狀、似層狀Cu多金屬礦層產出,說明該套岩系為區內主要的成礦層位。
中三疊統—第四系:主要由陸相碎屑物和火山噴發及火山沉積物質組成。蘊藏著與火山和次火山作用有關的Cu、Au、Sn等多種金屬、非金屬礦產。
4.2 重要岩漿岩條件
岩石類型齊全,從超基性-超酸性及鹼性岩類均有,以酸性岩類為主體。花崗岩成因類型多種多樣,包括陸殼改造型、同熔型、A型及地幔分異型;岩漿活動與構造運動關系密切,不同時代、不同成因的岩漿岩分帶性明顯。由中部向西北與東南,後期疊加的岩漿岩時代有變新的趨勢,幔源在分亦隨之增高;中生代中、晚期岩漿岩規模大,侵入岩和火山岩緊密共生,形成雙峰式火山-侵入岩岩石組合。岩漿岩和區內金銅鉛鋅礦化有關。
4.3 構造控礦條件
多方向構造的復合部位往往控制礦床產出。東南沿海成礦帶蓋層構造以斷裂為主,方向有NE、NNE、SW、SN、NW及EW向,隱伏或出露地表,延伸幾千米至幾十千米。推覆構造和滑脫構造是重要的控礦類型。推覆構造在該區具有長期的演化史,如加里東期、印支期及燕山期,甚至喜馬拉雅期都有見及,其規模有大有小,主要出露重要的地質塊體界線及附近。很明顯對於該區礦床的形成具有重要的控製作用,對銅、鉛鋅礦的控製作用也不容忽視,成為某些礦床重要的控礦要素。如武夷山隆起帶上的冷水坑銀鉛鋅礦受多級別的推覆構造控制。此外不同岩性層之間的滑脫構造在該區也較普遍,主要集中在盆地邊緣。對早期層狀礦化體的後期富集起到了關鍵作用,永平銅多金屬礦、玉水銅鉛鋅礦及楓林銅硫礦床都有此控制規律。
5 成礦系列及成礦規律
5.1 成礦系列研究
根據東南沿海成礦帶礦床同位素年代學特徵及成礦時代分布規律,結合成礦作用特徵及礦床空間分布,從時代演化角度,該區可劃分為如下成礦系列。
(1)與中新元古代華夏古陸裂谷內海相變基(中)性火山作用有關的海底噴流沉積-疊加改造型銅(鈷)鉛鋅銀成礦系列。主要礦床類型有閩中地區的梅仙式鉛鋅礦床(峰岩、丁家山、八外洋等礦床)、水吉式鉛鋅礦床、東岩式銅鈷礦床,北武夷山一帶的鐵砂街式銅礦床。
(2)與加里東期區域變質、岩漿熱液活動有關的金礦化及與花崗岩混合岩化有關的偉晶岩型鈮鉭錫成礦系列。主要礦床類型有閩中地區西坑式偉晶岩脈型鈮鉭錫礦床的形成,雙旗山-肖坂金礦床、何寶山式金礦的初步富集。
(3)與晚古生代坳陷盆地內局部裂谷(永梅坳陷)火山噴氣作用有關的塊狀鐵、銅鉛鋅礦床成礦系列或海相熱水噴流沉積-疊改型銅鉛鋅鈷鎢鐵礦床成礦系列。主要分布在龍門坳陷、永梅坳陷內的梅州—連城、永定—龍岩—大田、華安—德化陽山等3條北東向裂陷帶及北武夷山西側的贛中坳陷帶。礦床(礦體)嚴格受地層層位控制,含礦層位為一套淺海-海灣相碳酸鹽岩、細碎屑岩夾火山岩及火山碎屑岩相建造,由南西往北東,含礦層位的時代逐漸變新,由廣東龍門馬星到梅縣玉水、龍岩馬坑、大田等地其含礦層位依次為D3—C1、C1—C2、P1q1—P1w、T1x。與成礦有關的火山岩類主要岩性包括英安岩、安山玄武岩、安山質角礫岩、凝灰岩、流紋質凝灰岩、沉凝灰岩、鐵硅質岩等,岩石化學性質具拉張構造環境下火山活動的特點,北武夷山地區則以海底噴流作用為主。主要礦種以鐵、銅、鉛、鋅、銀、硫組合為特點,礦床類型有永梅坳陷區的玉水式銅鉛鋅礦床、馬坑式鐵礦床、鍾魏式鉛鋅礦,北武夷山一帶的楓林式銅礦床、永平式銅硫鎢礦床。
(4)與早侏羅世幔殼混源花崗質岩漿有關的錫、鉬、鎢、金礦床成礦系列,成礦岩漿岩分布於斷陷盆地及其邊緣,岩漿物質主要來源於地幔,部分源於地殼熔融,屬同熔型成因,礦化分布於火山碎屑建造中或侵入岩體周圍。主要礦床有與中性、中基性有關的有Fe、Ti礦、中甲錫多金屬礦、鷂子崬錫礦。後期熱液疊加改造的閩中肖坂-雙旗山金礦、何寶山金礦、上村金礦、白仁岩金礦、小坑金礦、大丘埂金礦等。
(5)與早侏羅世海相黑色頁岩建造及海底噴流作用有關的黑色頁岩型銀銻礦床成礦系列,如梅州嵩溪銀銻礦。
(6)與晚侏羅世中酸性花崗岩有關的錫、鉬、鎢、鉛、鋅、金礦床成礦系列,主要有與中酸性花崗岩有關的礦床主要形成厚婆坳式錫礦床、龍鳳場式鉛鋅銅銀礦、遂昌治嶺頭金礦床、楓林式銅礦及永平式銅硫鎢礦床的熱液疊加改造。
(7)與早白堊世中酸性斑岩-潛火山作用有關的銅、鉬、金、銀、鉛鋅、鎢、錫成礦系列,礦床類型較為廣泛,主要有紫金山式高硫淺成低溫熱液型銅金(銀)礦床、冷水坑式銀鉛鋅礦床、岩背式錫礦、悅洋式(冰長石、絹雲母型-低硫型)、行洛坑式鎢鉬礦床、羅卜嶺式銅鉬礦床、赤路式鉬礦床等。
(8)與晚白堊世陸相火山作用及熱液活動有關的金銀鉛鋅硫鐵成礦系列,主要分布在武夷山隆起帶、永梅坳陷帶與北西向陸相火山帶疊加復合部位及沿海火山斷陷帶上。主要礦床有浙江東部大型及超大型典型非金屬礦床、閩中裂谷帶熱液疊加改造作用、嶺頭坪式金礦床、銀坑式層狀鉛鋅礦床、屏峰式層狀硫鐵鉛鋅礦床。
根據東南沿海成礦帶銅鉛鋅礦產資源找尋需求,對於銅礦資源評價要優先研究成礦系列(1),另外還要注意研究成礦系列(3)的對於擴大銅礦資源的重要性,在北武夷山一帶成礦系列(1)中的銅礦資源有大的潛力。
5.2 成礦作用特徵
成礦作用特徵研究是為了確定一個成礦區(帶)最具資源潛力的成礦作用的類型,以為該區開展資源評價奠定基礎。
根據成礦系列特點,東南沿海成礦帶絕大多數礦床都是由岩漿作用所形成,是該區區域成礦作用的最大特色。與成礦有關的岩漿作用方式有多種多樣,包括不同時期的海相火山及陸相火山作用,潛火山和中淺成侵入作用等。
與岩漿作用有關的成礦是該區最重要的特徵,因此,在對本區銅礦產資源評價過程中應該按以下順序重視以下幾個主要的成礦作用類型。
(1)潛火山中低溫熱液成礦作用。是本區一種最具特色極其重要的成礦作用,已發現的紫金山及台灣金瓜石大型-超大型金、銅礦床均由其形成。
(2)斑岩成礦作用。本區由斑岩作用形成的大型-超大型礦床有銅、鎢、鉬、錫及鉛鋅銀等。其成礦斑岩與國內外典型地區相比有許多共同點。
(3)海底噴氣(噴流)作用形成的銅礦床在本區極具找礦潛力。區內一批大型銅鉛鋅銀礦床由其形成。主成礦時代是新元古代及晚古生代,構造環境為陸內古裂谷或晚古生代坳陷的局部裂陷環境,成礦作用與地殼拉張及殼幔作用而形成的雙峰式火山岩有關。新元古代銅礦床主要包括武夷山隆起西部的鐵砂街型塊狀硫化物銅礦床及東部的東岩銅鈷礦床。本區已發現由海底火山活動或噴氣(熱液)作用形成的晚古生代塊狀硫化物銅礦床,具有很大的找礦潛力。這類礦床均產於永梅坳陷及武夷山西麓的饒南海盆內。石炭紀中期由於地殼伸展作用而在海盆內形成多個張裂中心,導致深源的火山及氣液活動。福建龍岩和廣東梅州及江西的鉛山處於當時盆地內的凹陷中心。形成了與海底遠火山及噴氣-熱液有關的玉水塊狀銅鉛鋅礦床及永平式和楓林式銅硫鎢礦床。
(4)侵入接觸交代作用形成廣泛分布的中小型銅礦床。燕山期岩漿侵入至碳酸質圍岩時,在其接觸帶往往形成矽卡岩礦床,以鉛鋅銀為主。侵入岩成分偏酸性,地層層位從元古界到下三疊統都有。矽卡岩及礦體常沿一定層位和層間破碎帶分布而成為層狀矽卡岩礦床。此類礦床又往往圍繞某個侵入岩體成群分布而形成礦田或礦集區。有的礦床內還見到有礦化的斑岩及爆破角礫岩類,因而又與斑岩型礦床構成一種具有成因聯系的共生組合系列。本類礦床以形成於永梅坳陷區特別是大田一帶廣泛分布。
(5)岩漿熱液、疊加改造及構造充填作用也能形成大型礦床。成礦與燕山期花崗岩的侵入和岩漿熱液作用有關。礦體雖產於侵入接觸外帶的沉積岩地層內,但隨著距岩體的遠近而呈現出成礦元素的水平分帶特徵。此外,其控礦構造也比較特殊,使主礦體成為一種似筒狀體產出。這種類型的礦床在武夷山隆起東麓如建陽—順昌一帶廣泛分布。
5.3 時空分布規律
時間分布規律:從以上成礦時代特徵可以總結出如下分布規律。
(1)東南沿海主要礦床成礦時代階段性集中分布特徵非常明顯。成礦時代主要在新元古代、志留紀(420Ma左右)、石炭紀(300~350Ma)、侏羅紀(200~180Ma、154~135Ma)、白堊紀(125~96Ma、92~70Ma)。其中,中生代以來成礦作用階段多、延續時間長。
(2)東南沿海區域構造經歷了7個主要演化階段:華夏古陸形成、裂解、華夏古陸與江南古陸對接碰撞、加里東改造、准地台裂陷、中生代大陸邊緣活動和新生代板邊裂陷與碰撞造山階段。成礦作用也是這些主要構造事件的產物。因此,成礦時代和構造運動的時代有較好的對應關系。華夏古陸形成階段始自古元古代早期,初期形成一套低成熟度的雜砂岩夾大陸拉斑玄武岩,具有典型的板內和MORB特徵,此階段還沒有如此相對應的成礦記錄;華夏古陸的裂解發生在新元古代,龍泉群和馬面山群及鐵砂街群以及鶴溪群可能為古陸地殼拉張減薄過程中裂谷內的產物。裂谷帶的下部是由雙峰式的細碧一角斑質火山岩所構成,其岩石化學屬鈣鹼或鈣鹼拉斑過渡系列,地球化學具陸內裂谷特徵。由於海底火山噴流作用而形成梅仙式、水吉式、東岩式等Cu、Pb、Zn、Ag礦床;華夏古陸的穩定發生在新元古代早期的青白口紀,華夏古陸整體呈隆起狀態,只有一些零星的礦化而沒有形成一定規模的礦床;加里東運動發生在志留紀末,主要表現為古地塊的活化,420Ma左右金元素的初步富集及偉晶岩型礦床的形成和加里東運動對應;晚泥盆世在閩西南發育內陸斷陷盆地,早石炭世時裂陷范圍擴大,中石炭世—早二疊世裂陷和晚二疊世—早三疊世裂陷更顯著。與此相應形成石炭紀末期的玉水銅多金屬礦床、馬坑鐵礦、潘田鐵礦等,早二疊世末期的小型Pb、Zn、Cu礦床以及早三疊世末期鍾魏式鉛鋅礦等;中生代活動大陸邊緣最先記錄是由晚三疊世和早侏羅世的裂塹作用,此時東南大陸從特提斯向環太平洋構造域轉換業已開始。主要礦床有中甲錫礦、肖坂金礦、泰寧何寶山金礦。之後經歷了古太平洋板塊與古亞洲大陸之間洋陸俯沖(中侏羅世),這一期間成礦記錄很少。晚侏羅紀後期開始,東南大陸由擠壓轉變為拉張環境,成礦分為兩個階段:晚侏羅世(154~135Ma)主要礦床有厚婆坳錫銀礦床、遂昌治嶺頭金礦床,早白堊世(135~96Ma)有紫金山銅金礦、蓮花山鎢礦床、西嶺錫礦床、毫石銀礦、大嶺口銀鉛鋅、冷水坑銀鉛鋅礦床、岩背斑岩型錫礦。晚白堊世則表現為擴張裂解,主要礦床有浙江東部大型及超大型典型非金屬礦床、閩中地區晚白堊世的熱液疊加作用等。
(3)成礦作用時代和構造應力場特徵也有密切的關系。東南沿海的主要成礦階段幾乎都和拉張構造應力場相對應。雖然加里東期的成礦形成於擠壓構造應力場,但不論從規模還是類型上都不佔主導地位。中晚元古代古裂谷環境、晚古生代的裂陷環境及中生代早期及末期的伸展環境對應的成礦作用強度大、持續時間長,是東南沿海主要成礦環境。
(4)東南沿海金礦的形成經歷了早古生代的初步富集、早侏羅世成礦、晚侏羅世及白堊世多階段成礦;鉛鋅礦的形成同樣經歷了幾個大的階段。說明不同的金屬礦化時代都是構造岩漿演化的結果。
(5)礦床時間分布和不同的構造單元有關。中晚元古代及早古生代成礦主要發生在浙閩前寒武隆起帶上,晚古生代成礦作用主要發生在永梅坳陷帶上,中生代成礦作用呈線狀(NE、NW)分布在中生代斷陷盆地邊緣同時對早期成礦進行強烈的疊加改造。
空間分布規律:廣義上的東南沿海成礦帶包括武夷山隆起及其相鄰構造成礦單元,是東南沿海成礦帶的重要組成部分。根據該區礦床、點或礦化點的密度統計,主要表現為總體成帶分布(成礦帶),局部集中分布(礦集區)的特徵。
礦床的空間分布受三級構造單元的控制明顯。鉛、鋅、銀、銅、金、鉬礦床主要分布在閩浙火山斷陷帶上;錫、銀、銅、鎢則主要分布在粵東火山斷陷帶上;龍泉—建毆隆起以金、銅、鉛、鋅為主;永安-梅縣坳陷帶以銅、鉛、鋅、金、錫、鎢、鉬、稀土、鐵礦為主;武夷山隆起帶以金、銅、銀、鉛、鋅、錫、鎢、鈮、鉭、稀土礦為主。
6 礦產資源找礦方向及找礦遠景區劃
6.1 主攻礦床類型
根據區域成礦地質背景、成礦作用特徵、成礦系列及成礦規律分析對比,東南沿海成礦帶銅礦床主攻礦床類型如下。
主攻類型:加強潛火山中低溫熱液硫酸鹽型,重視斑岩型,在不同成礦單元開展晚古生代海底噴氣(噴流)-疊加改造型及中新元古代海底火山噴流沉積-疊加改造型,注意岩漿熱液、疊加改造及構造充填作用類型銅鉛鋅礦、韌性剪切帶型和破碎蝕變岩型金礦。
6.2 找礦遠景區劃
根據東南沿海成礦帶礦產資源區域成礦規律及成礦地質條件,以此為基礎,對該區主要成礦區帶重點銅礦成礦遠景區進行了劃分,指出了重點找礦地段及主攻方向等(圖2)。
圖2 武夷成礦區成礦遠景區劃圖
A上饒—江山—紹興銅(金)成礦亞帶
A1饒南坳陷弋陽—上饒—鉛山銅鉛鋅找礦遠景區
A2江山—紹興細碧角斑岩型、混合岩化型、熱液型銅(金)成礦帶
B武夷山隆起銅鉛鋅銀鉬成礦亞帶
B1貴溪冷水坑—金溪珊城銅鉛鋅鉬找礦遠景區
B2廣昌—建寧銅金找礦遠景區
C浙西南—閩中鉛鋅銅銀成礦亞帶
C1遂昌—慶元銅金鉛鋅找礦遠景區
C2政和夏山—建甌東岩銅、金、銀、鉛、鋅找礦遠景區
C3順昌黃鋅廠—建陽唐科銅金鉛鋅多金屬找礦遠景區
C4尤溪縣梅仙—德化仙洋銅、鉛、鋅多金屬找礦遠景區
D大田—梅州銅鉛鋅銀成礦亞帶
D1大田鉛鋅銀銅找礦遠景區
D2梅州銅鉛鋅銀(銻)找礦遠景區
E上杭—雲霄構造岩漿成礦亞帶
E1上杭—永定燕山期上疊式火山盆地銅金找礦遠景區
E2平和—南靖銅鉛鋅找礦遠景區
F寧德—浦城—上饒燕山期構造岩漿成礦亞帶
F1浦城—松溪一帶銅鉬多金屬找礦遠景區
F2鉛山篁碧—上饒梨子坑銅鉛鋅找礦遠景區
G浙閩粵火山斷陷成礦亞帶
G1壽寧—古田銅鉛鋅銀金找礦遠景區
G2閩清銅找礦遠景區
G3永春銅成礦集中區
Comprehensive Research on the Mineralization Regularity and Further Ore Prospecting in Coastal Metallogenic Belt, Southeastern China
Zhang Da1,2, Wu Ganguo1,2, Tao Jianhua3, Di Yongjun1, Yu Xinqi1
( 1. State Key Laboratory of Geo-Processes and Mineral Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083 ;2. Key Laboratory of Lithosphere Tectonics and Lithoprobing Technology of Ministry of Ecation, China University of Geosciences, Beijing 100083; 3. Fujian Institute of Geological Survey, Fuzhou 350003)
Abstract: Based upon the formerly researches on the mineral resources, geophysics, geochemistry, and through comprehensive compilation of geological maps and data-bases, this paper analysed the tectonic evolutions and mineralization regularities of coastal metallogenic belt of Southeastern China. In detail, this research summarized the features of tectonic, geophysics, geochemistry and mineralization regularities,and established the spatio-temporal model of tectonic evolutions. By analysed the mineralization characteristics and the spatio-temporal distribution of the ore deposits, as well as by paralleled internal ore bets with foreign ones, this paper studied and summed up the geological and mineralizing conditions. Furtherly, this work partitioned the coastal metallogenic belt into several perspective areas and put forward the thoughts and direction for ore deposits probing, as well as provided the major mineral deposit and mineralization type for further prospecting.
Key words: Coastal metallogenic belt of Southeastern China; Compilation of geological data-bases; Mineralization regularity; Further prospecting direction
E. SPOT5衛星數據在菏澤市土地利用現狀庫更新中的應用
李友綱 曹文玉 齊建偉 潘春梅
(中國國土資源航空物探遙感中心,北京,100083)
摘要:本文敘述了利用 SPOT5 衛星遙感數據製作菏澤市1∶1 萬正射影像圖(DOM)的流程,並以此為工作底圖,對比土地利用現狀矢量圖,提取與庫不一致的圖斑(變化圖斑),賦予其更新庫需要的屬性,並嘗試在外業前填寫變化圖斑的三級地類。
關鍵詞:SPOT5;土地利用;衛星遙感;更新
1 前言
隨著國土資源大調查的深入開展,各省屬市級地區的土地利用現狀調查資料庫開始逐步更新。利用衛星遙感資料製作能與資料庫矢量數據精確套合的正射影像圖,作為土地利用現狀調查的工作底圖,既可縮短更新時間,結果也更准確可靠[1~2]。為此,作者利用2005年5~8月SPOT5 衛星數據,按照山東省《衛星影像1∶1 萬數字正射影像圖製作技術方案》和《山東省土地利用現狀調查技術細則》,為山東省菏澤市製作了1∶1 萬遙感數字正射影像圖(DOM),與已經完成的土地調查成果進行了對比,提取了大量土地利用現狀庫更新的相關變化圖斑。
2 技術路線
本項目採用高解析度、多源遙感數據,運用計算機製作 DOM,並生成矢量與柵格數據一體化的信息管理文件。SPOT5 數據正射糾正的基礎控制資料為1∶1 萬航攝正射影像圖和1∶5 萬 DEM 數據。然後再對比土地利用現狀矢量圖與 DOM 提取變化圖斑,實地調查內業難以確定的變化圖斑類型、位置、面積,補充遺漏的圖斑。
此次採用的衛星遙感數據為 SPOT5 2.5 m 解析度的全色數據和10 m 解析度的多光譜數據,共涉及10 景數據,時相等信息見表1。DEM 數據為國家測繪局提供的 NSDTF 標准格式的1∶5 萬 DEM。糾正基礎控制資料為1∶1 萬黑白航攝正射影像圖。
表1 數據基本信息
主要工作流程包括衛星遙感數據質量檢查、基礎控制資料和DEM 精度檢查,SPOT5 衛星遙感數據正射糾正、融合、鑲嵌,標准1∶1 萬DOM數字正射影像圖分幅和整飾等環節。
3 數學基礎與技術指標
1∶1 萬 DOM 數字正射影像圖數學基礎與1∶1 萬土地利用現狀圖一致。大地基準採用1980 西安坐標系。投影採用高斯-克呂格投影。分帶方式為3°帶。高程基準為1985年國家高程基準。
原始遙感數據要達到影像紋理清楚,雲量不超過10%,城鄉結合部等重要區域沒有雲霧。DEM 數據比例尺為1∶5 萬,采樣間隔25 m。1∶1 萬航攝正射影像圖糾正精度,內圖廓點、公里格網交點坐標與理論值的偏移值不超過1m。遙感影像幾何校正精度和配准精度按《SPOT 2.5M 數字正射影像圖製作技術規定》[3]操作。1∶1 萬 DOM 點位中誤差為平原2.5m,丘陵5m,山地5m。
4 DOM 製作技術方法
以精度符合要求的1∶1 萬航攝正射影像圖為基礎控制資料,輔以1∶5 萬 DEM數據,對SPOT5 數據進行正射糾正,再將正射糾正後的 SPOT5 2.5 m 全色數據與10 m 多光譜數據進行影像配准、融合,按1∶1 萬土地利用現狀圖標准圖幅范圍進行分幅,製作成模擬真彩色的1∶1 萬標准分幅的 DOM 數字正射影像圖。
4.1 基礎資料的檢查與處理
基礎資料主要包括1∶1 萬航攝正射影像圖、1∶5 萬 DEM 和最新行政界線等。
DEM 採用由國家測繪局提供的 NSDTF 標准格式的1∶5 萬 DEM。對其處理主要包括坐標轉換、3°換帶處理和轉換成遙感圖像處理軟體可接受的數據格式轉換處理。
地方提供的標准分幅1∶1 萬正射航攝圖帶有公里格網,但不帶坐標。首先要逐幅給賦坐標及投影參數,再檢查1∶1 萬正射航攝圖是否滿足1∶1 萬DOM 數字正射影像圖製作基礎控制資料所要求的精度。以縣(區)為單元進行拼接,轉換為處理軟體所需數據格式,作為正射糾正 SPOT5 的參考影像。
4.2 衛星影像處理
衛星影像處理流程見圖1。處理軟體採用 GEOIMAGE[4]、PHOTOSHOP[5]等。
採用滿足精度要求的1∶1 萬航攝正射影像圖為控制資料進行控制點選取。控制點選取應控制四周、均勻分布。
以SPOT5 的整景數據為糾正單元,方能利用衛星提供的輔助數據建立嚴密的物理模型。
影像配准以全色高解析度數據為基準,配准低解析度多光譜數據。多光譜數據波段組合採用2、1、3 或4、1、2。
配准單元採用整景或完整的監測區、縣為配准單元,當區、縣面積較大時,對區、縣再次分區。
配准模型選擇物理模型。配准影像的采樣間隔與其配准參考影像相同。
選取最佳波段組合的多光譜影像,與高解析度全色波段影像融合,形成兼有高解析度空間信息和多光譜彩色信息的融合影像。通過融合處理突出反映土地利用各地類及變化地類的空間信息和光譜信息,用於分析和信息提取。融合方法選擇加權相乘或 HIS 變換。
圖1 數字正射衛星影像處理技術流程
鑲嵌影像應保證色調均勻、反差適中,接邊時應保證有10~50個像素的重疊帶,重疊帶不應出現明顯的模糊或重影。
最後,按1∶1 萬標准圖幅對數字正射影像進行分幅與整飾。分幅要求覆蓋完整行政轄區,當分幅影像不滿幅時,按不滿幅分幅、滿幅整飾。整飾內容按有關規范進行,包括圖名、圖幅號、比例尺、數據來源、地名、主要河流、道路、接圖表、製作單位等(圖2)。
圖2 標准數字正射分幅影像及整飾
5 地類不一致信息提取
以正射數字遙感影像圖(DOM)和土地利用更新調查資料庫為基礎,對地類不一致的動態變化情況,利用人機互動式提取方法進行提取,主要內容包括位置偏移、地類判讀、新增地物和綜合范圍等信息。
提取土地利用更新調查庫相對於1∶1萬標准分幅DOM邊界較差大於配准誤差的圖斑,位置一致、但土地利用類別不同的圖斑。
耕地、園地動態變化最小上圖面積為6.0mm2,建設用地為4.0mm2,林地、草地等其他地類為15.0mm2。
5.1 地類不一致信息提取技術流程
以1∶1 萬標准分幅土地利用更新調查資料庫和 DOM 管理文件為基礎,人機交互提取不一致信息,建立信息管理文件夾,具體技術流程如圖3 所示。
圖3 土地利用現狀圖與 DOM 不一致信息提取技術流程圖
5.2 地類不一致信息提取技術方法
土地利用更新調查資料庫是在MAPGIS[6]平台上實現的,為方便庫的更新修改,把DOM轉換成MAPGIS圖像格式。將矢量庫圖斑區文件透明顯示於DOM的上層,根據顏色的特徵變異即可發現不一致圖斑(圖4 箭頭所示)。逐公里格網人機互動式判讀,一方面剔除特徵變異圖斑中的偽變化圖斑,另一方面發現遺漏的變化圖斑。
圖4 特徵變異法發現不一致圖斑
對發現的不一致圖斑逐一沿邊界勾繪,生成面文件,與地方提供的土地利用庫做空間分析,構成相應屬性表(見表2)。在勾繪變化圖斑時,一定要以原庫圖斑線文件為基礎。圖斑之間有公共邊的情況,不能出現兩條線,這樣才能保證更新後庫文件的拓撲關系正確。
表2 不一致圖斑屬性表結構
變化圖斑編號以圖幅為單位按統一編號,從左到右、自上而下由1 順序編號。因屬性中有圖幅號信息,所以編號具有唯一性。
6 結論
在該工作區中,經過對比土地利用現狀庫和遙感正射影像圖,各區縣均發現了上千個變化圖斑。由此可見,用高解析度衛星數據做土地利用現狀更新是非常快速有效的。
本次工作應地方要求,嘗試了在外業前填寫變化圖斑的三級地類。在周邊有相同紋理的現狀圖斑情況下,可以准確填寫,並可減少外業工作量。如果周邊無相同紋理的參考圖斑,只能發現其變化,三級地類需要外業輔助確定。
參考文獻
[1]楊清華,齊建偉,孫永軍.高解析度衛星遙感數據在土地利用動態監測中的應用研究[J].國土資源遙感,2001,50 (4):20~26
[2]王珂,馮秀麗,王友富,黃炎.基於SPOT5影像的1∶1萬土地利用更新調查面積精度研究.國土資源遙感技術發展文集[M].吉林:吉林大學出版社,2006∶74~80
[3]國土資源部地籍管理司,中國土地規劃院.SPOT 2.5M 數字正射影像圖製作技術規定,北京∶2003
[4]北京視寶衛星圖像有限公司.專業制圖工作室 GEO Image
[5]羅心晶,吉慶祥.Photoshop 7.0 實用教程,北京:中國鐵道出版社,2003
[6]武漢中地信息工程有限公司,武漢中地數碼科技有限公司,中國地質大學(武漢)信息工程學院.MAPGIS 地理信息系統使用手冊,2002