0 引言

全球斑岩铜矿床主要分布在环太平洋成矿带、特提斯喜马拉雅成矿带和中亚成矿带（Betzhold and Roth，2000；Gregory-Wodzicki，2000）。环太平洋成矿带东带中的安第斯成矿带，发育有世界最大的斑岩型铜矿床，一直也是诸多专家学者关注的热点地区。对该矿带的地球化学及构造特征（夏斌等， 2003；赵文津，2007）、成矿演化规律（万飞等， 2015）、分布规律（赵宏军等，2014）、成矿流体特征 （赵宏军等，2018）、玻利维亚塔斯那矿床（彭明章等，2016）等典型矿床的地质特征、成因类型及找矿方向，进行了深入的调查研究。

随着遥感技术的不断发展，其空间分辨率和光谱分辨率显著提高，遥感矿化蚀变信息提取这项技术也逐渐成为遥感找矿的常用手段之一。岩石由于地壳运动受到热液、压力等物理化学因素的影响而发生交代作用，造成围岩蚀变。已经遭受蚀变的岩石与其周边的常规岩石在矿物的种类、结构、色彩等多个方面存在显著的不同，这些不同之处可以通过岩石的反射光谱特性来体现。早在 20 世纪 70 年代，前人就发现围岩蚀变光谱异常（Abrams et al.，1977； Rowan et al.，1977； Hunt et al.，1978），通过遥感矿化蚀变信息技术，开展了大量的遥感找矿研究，斑岩型铜矿遥感应用（李忠烈等，2012）、斑岩铜矿带遥感战略选区（杨自安等，2014）、铜多金属遥感找矿（杨日红等，2015）、蚀变信息提取及找矿预测（刘磊等，2022）等，这些前人研究成果对本次研究工作提供可靠的技术支撑。本文采用 ETM、 ASTER等多光谱遥感数据，以秘鲁兰巴耶克省奇克拉约市东部地区为研究区，提取矿化蚀变信息，通过野外调查验证，结合成矿地质条件及成矿预测分析，圈定找矿靶区，为后期该区域找矿工作提供参考指导作用。

1 区域地质背景

秘鲁奇克拉约东部地区主要位于秘鲁北部西科迪勒拉造山带与海岸基岩带交接过渡带（图1），属秘鲁北部海岸基岩带内侧构造-岩浆活动带。其基底岩系主要由上三叠统-侏罗系火山沉积及正常碎屑沉积的石英砂岩、砂岩-页岩及含燧石条带的碳酸盐岩组成，局部见安山质熔岩和安山质熔结角砾岩。其中与矿化有关的岩石主要为含铁硅质岩和碳酸盐岩，其外围由白垩系地层组成。

该区域的主要构造方向呈 NW 向，是秘鲁北部西科迪勒拉山的构造-岩浆活动带的一部分，沿着构造-岩浆活动带，发育有一系列的珠状穹隆和火山喷发机构。侵入岩及火山岩主要沿复式背斜核部侵位。背斜核部为侏罗系，其两翼为白垩系。北侧穹隆规模稍小，直径约 5 km，其西侧及西南侧各有一个椭圆形侵入体，并有少量晚期脉岩切穿，岩体主要为安山玢岩，侵入于侏罗纪碎屑岩、火山岩及碳酸盐岩中。南侧穹隆规模较大，直径约为 10 km，东北部保存完整，西南半部遭到剥蚀，为第四系覆盖，侵入岩体性质为安山玢岩。

侵入岩和火山岩主要是白垩纪时期侵位的一套基性-中酸性的钙碱性系列侵入岩。侵入岩的主要岩石种类包括辉长岩、闪长岩、二长岩、英云闪长岩、花岗闪长岩、花岗岩和石英斑岩等，偶见辉绿岩脉和细晶岩脉；火山岩的主要岩石类型包括古近纪喷出和浅成侵入的安山岩、英安岩、闪长玢岩以及花岗斑岩。

2 遥感矿化蚀变信息提取

目前，用于提取矿化蚀变信息的多光谱遥感数据主要包括 TM/ETM 和 ASTER 等。本次蚀变信息的提取主要运用 Landsat-7 卫星的 ETM 数据，并基于岩矿光谱特征进行分析，采用特征主成分分析法 （即Crosta法）（Crosta et al.，1989），通过选取不同蚀变信息，提取的最佳波段或变量组合，获取铁化、泥化蚀变异常。同时，运用 Terra卫星的 ASTER数据，对奇克拉约东部重点找矿靶区进行了泥化、碳酸盐化、绢云母（高岭土）化、叶蜡石化、伊利石化、铁化等蚀变信息的进一步提取，两种数据分析提高成果的准确性。

2.1 基于ETM数据

在岩石蚀变信息的提取过程中，Crosta 法被认为是最经典且应用最广泛的技术之一，即使用主成分分析方法，可以通过对（TM1、TM3、TM4、TM5）和 （TM1、TM4、TM5、TM7）两组主成分进行提取，获得铁质成分、羟基、碳酸根和黏土类矿物蚀变信息。 ETM数据的波段范围相对较宽，因此在识别蚀变类型方面存在一定的限制。一般来说，与金属矿化有关的蚀变可以分为铁化（如褐铁矿化）和泥化（如碳酸盐化、黏土化、绿泥石化）等不同类型。为了增强蚀变类型的识别，可以通过不同波段的组合变换来实现。铁化蚀变矿物含有 Fe³⁺ 和 Fe²⁺ 离子，在 ETM3 波段上表现出强烈的反射，而在 ETM1、ETM2 和 ETM4 波段上则呈现吸收特征；泥化蚀变矿物富含水（H₂O）、羟基（OH^-）或碳酸根（CO₃ ^2-）等基团，在 ETM7 波段中，存在强烈的吸收带，而在 ETM5 波段中，这些基团会呈高反射，故这两个波段之间会产生微弱的光谱反差。

2.1.1 铁化蚀变信息提取

在提取铁化蚀变遥感信息异常时，选择具有铁吸收带的ETM1、3、4、5共4个波段进行主成分分析，为了避免干扰，弃用ETM7波段，防止含羟基和碳酸根矿物的干扰。从表1 中可以看出，主成分分析特征向量矩阵显示，PC1是由 4个波段的综合反映，它集中了全部信息的 77.53%。在 PC2 中，ETM4 的特征向量因子取得了最大值。ETM5的特征向量因子在 PC3 中表现出最大值。PC4 的结果反映了 ETM1 和 ETM3 波段的信息，这两个波段的特征向量因子符号相反，这正好说明了在 ETM3 波段中含铁离子类矿物有高反射的特征，而在 ETM1 波段中则有强烈吸收的光谱特征。同时，PC4 还满足了代表含铁离子类矿物主分量判断准则，也就是说，构成该主分量的特征向量中，ETM3 系数的符号与 ETM1 及 ETM4 的系数符号相反，而且一般情况下，ETM3 系数的符号与ETM5的系数符号相同。由此可见，PC4 对于获取铁化蚀变遥感信息来说是最合适的变量。通过对 PC4 进行拉伸增强，并采用 5×5 窗口的均值滤波，然后进行密度分割，将异常区域分别标记为红色、黄色和绿色，从而得到铁化蚀变的图像 （图2a）。

2.1.2 泥化蚀变信息提取

在进行泥化蚀变遥感信息提取时，选择了 ETM1、4、5、7 共 4 个波段进行主成分分析。这是因为可见光谱段对铁氧化物非常敏感，为了避免在变换过程中受到铁氧化物信息的干扰，只选择一个可见光谱段进行分析。

从表2 中观察主成分分析特征向量矩阵，可以发现 PC1 变换后方差最大，包含了 4 个波段全部信息的 81.84%。PC2 主要体现 ETM4 波段信息；PC4 已经排除了 ETM7 波段与其他波段之间的相关信息，只保留了 ETM7 波段特有的特征信息。同时， ETM5波段的特征向量也很大，但与ETM7特征向量的符号相反。这恰好反映了在 ETM5 波段中含羟基、碳酸根和黏土类矿物具有高反射的光谱特征，而在 ETM7 波段中则表现出强烈的吸收特性。同时，PC4 还符合代表含羟基类矿物主分量判断的规则，也就是说，构成该主分量的特征向量，其 ETM5 系数应该与 ETM7 及 ETM4 的系数的符号相反，而 ETM1 的系数一般与 ETM5 的系数的符号相同。因而，PC4 是最适合用于提取泥化蚀变遥感信息的变量。通过对 PC4 进行拉伸增强、5×5 窗口的均值滤波、密度分割等处理，分别赋以红、黄、绿色，可得到泥化蚀变异常图（图2b）。

2.2 基于ASTER数据的蚀变信息提取

对于研究区 ASTER 数据的 9个波段，进行了主成分分析，并根据计算结果（表3、表4）选择了适合参加Crosta法计算的波段组合。

根据表3、表4 的计算结果，得到如下蚀变异常信息（图3）：

①PC3：波段 B4，B5，B6，B7，B8，B9；因为 B9 与 B4~B8 的符号相反，所以可以利用该波段组合来提取碳酸盐化蚀变异常的信息，取反可以用于提取绢云母（高岭土）化蚀变信息。

②PC5：波段B3，B4，B5，B6，B7，B8；由于B5、B6 值低，推测是叶蜡石化。

③PC6：波段 B2，B3，B4，B5，B6；B2 反射，B3 吸收，B4反射，B5与B6均吸收，据此推断为伊利石化。

④PC8：波段 B1，B2，B5，B6；B2 反射，B1 吸收，推测为铁化信息。

a—碳酸盐化蚀变异常图；b—绢云母（高岭土）化蚀变异常图；c—伊利石化蚀变异常图；d—叶蜡石化蚀变异常图；e—铁化蚀变异常图（粉-红黄-绿-蓝表示异常强度由强变弱）

3 遥感成矿预测

研究区位于太平洋板块东缘安第斯成矿带北段。根据秘鲁成矿区带的划分，本区恰好位于东部海岸山系铁铜金矿带的东北部，总体上是寻找铁铜金矿的有利地区。矿化带集中分布，周边密集分布有大型矿床，矿种及矿化类型多，Cu、Au、Ag、Fe、Pb、 Zn、Mo 均有产出；矿化类型有斑岩型、矽卡岩型、 Fe－O－Cu－Au 型、火山沉积热液叠加改造型、喷流沉积型、浅成中低温热液脉型。南部穹隆中心岩体内的不同岩石，如核部安山玢岩、部分花岗闪长岩及闪长玢岩，常见有硅化、绢云母化、黑云母化。花岗斑岩则具有强烈钠长石化、绢云母化。南部花岗闪长岩及闪长玢岩小岩体边缘见有含电气石化的石英角砾岩，岩体内北西向节理面与北北东向节理面上常见孔雀石化，这些节理裂隙还常含黄铁矿石英小脉以及褐铁矿化网脉，这些都是铜（金）矿化的重要标志。

奇克拉约东部地区成矿预测区以复式背斜中北部的帕塔波穹隆为重点，因为它的东西两侧后期侵入体小岩体分布较多，北西向断裂构造发育，有大面积的蚀变（孔雀石化）、铁帽，地表矿化标志比较普遍，且分布广泛。且由遥感矿化蚀变异常结果可知，铁化、泥化等蚀变异常主要集中在帕塔波穹隆西北部，结合区域地质特征、成矿条件和成矿规律和野外地质调查结果，最终圈定出以下 2 处重点找矿靶区（图4）。

3.1 费雷尼亚费斑岩型-矽卡岩型铁铜金找矿靶区（CH-1）

靶区地理坐标为79°28′~79′47′W，7°32′~7°38′S，面积约 180 km²，位于帕塔波穹隆西侧，蚀变异常图显示区内东南部是矿化蚀变最为强烈的地带。其东北部为白垩纪中晚期英云闪长岩岩基，该岩基西侧直接侵入，围岩三叠系拉来契组已被覆盖，仅在断裂带西南出现侏罗系俄罗组。有两条 NW 向断层，在两条断层间有两个花岗闪长岩体。北面花岗闪长岩体长轴呈 NW 向，长约 4 km，短轴 NE 向宽约 2.5 km。南面花岗闪长岩体呈横向纺锤状，长轴近 EW向，长约4.5 km，南北宽约3 km。两个岩体均已蚀变，地表新鲜岩石露头很少。

野外地质调查发现，近岩体接触带有明显的角岩化，矿化蚀变主要发育于背斜核部 NW 向断裂与走向 NNE（20°）向的横向断裂交会部位（图5a、5b），矿化主要由沿断裂带的孔雀石化、硅化、褐铁矿化带组成（图5c、5d）。绢云母（高岭土）化、叶腊石化、铁化等遥感蚀变异常较为发育，并沿 NW 向构造带分布。矿化斑岩主要为蚀变的花岗斑岩（图6a），有强烈的钠长石化、褐铁矿化、绢云母化和钾化（黑云母化）（图6b），见有褐铁矿化的细网脉分布，在一些 NNE 向的矿化脉中，同时还见有黄铁绢英岩化，有的矿脉含有 Au，最高品位达 5.86×10^-6。因此，该区在寻找斑岩型或矽卡岩型铜金多金属矿床方面有一定前景。

3.2 琼戈亚佩斑岩型铜金矿找矿靶区 （CH-2）

靶区地理坐标为79°28′~79′47′W，7°32′~7°38′S，面积约196 km²，位于东部海岸山系与东部粗安质火山岩铁（金）矿带的过渡部位，具有较有利的成矿岩体和构造，蚀变和矿化分布广泛，具有良好的找矿前景。

在帕塔波穹隆的东北侧，蚀变异常图显示区内西南部是矿化蚀变最为强烈的地带。东南侧为白垩纪中晚期形成的英云闪长岩岩基。该岩基形成后仍有多期岩浆活动，岩体侵入于由三叠系拉来契组与侏罗系俄罗组组成的北西轴向的背斜轴部。北部有一稍晚的闪长岩小岩体侵入，近中心部位又有一个石英闪长岩岩墙侵入，特别是北部岩基边缘有一花岗闪长岩侵入，大部分均有蚀变。主要控矿构造可分为 3组：第一组与区域 NW向构造带一致，形成环形构造中央近 NW-SE 方向的分水岭；第二组断裂为 NNE 向，发育较晚；第三组断裂主要发育在环形构造南东部，走向NE（60°），切割环形构造的南东缘，多具右旋走滑的特征。区域内Cu多金属矿化带主要受 NW 向构造控制，矽卡岩型铁铜矿化形成也与 NE 向构造带有关，英安斑岩脉的展布与延伸方向则受NNE向断裂控制。

a—NW向花岗闪长岩脉；b—EW向花岗闪长岩脉

a—花岗斑岩型矿化脉；b—花岗斑岩蚀变特征

野外调查发现，硅化、黄铁矿化、绢云母化甚为发育，地表孔雀石化、褐铁矿化大面积分布。铁矿主要产出于三叠系硅质岩、燧石条带灰岩经变质作用形成的矽卡岩中，围岩蚀变主要为强硅化，石榴石化较为普遍，绿帘石化、绿泥石化次之；铜金矿化主要产出于侏罗系火山岩系地层或与细粒花岗闪长岩的接触带中，矿化类型有矽卡岩型和石英脉型等（图7）。

4 结语

本研究利用 ETM、ASTER 多光谱遥感数据，结合前人研究资料，对秘鲁兰巴耶克省奇克拉约市东部地区的斑岩型铜矿带进行了分析，通过其遥感影像特征，开展了矿化蚀变信息提取、成矿预测等研究工作。结合野外验证，圈定了2处找矿靶区（CH-1 费雷尼亚费斑岩型-矽卡岩型铁铜金找矿靶区与 CH-2琼戈亚佩斑岩型铜金矿找矿靶区）。

基于岩矿光谱特征，文本采用Crosta法，通过选取不同的蚀变信息，提取最佳波段或变量组合，获取铁化、泥化等蚀变异常信息。结果表明：研究区内铁化、泥化等矿化蚀变主要集中在帕塔波穹隆西北部，这一发现与野外实地调查结果相吻合。

由于收集的数据有限，对该区域成矿规律认识还不够深入，后期需进一步完善相关工作。

a—铜铁金矿化石英脉；b—孔雀石化蚀变（b）；c—铜铁金矿化矽卡岩型；d—褐铁矿化蚀变

参考文献