遙感技術對礦產遠景調查的應用范文

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《地質與資源雜志》2015年第一期

1數據源選擇及遙感解譯

1.1選擇SOSO地圖進行區域小比例尺環形構造初步解譯研究區位于嫩江斷裂帶西側，周圍分布14個環形構造.嫩江斷裂帶構造主體為NE向斷裂，控制了光華期中酸—酸性火山巖建造以及NNE向甘河同沉積火山斷裂（圖1）［5］.從遙感影像來看，嫩江斷裂帶有明顯的色調異常.斷裂帶紋理平滑，主要表現為黃白色和暗紫色兩種色斑，斷裂帶兩側以翠綠色粗糙斑塊為主.其中黃白色為中酸性火山巖地層，暗紫色主要為基性火山巖，而翠綠色斑塊主要為巖體分布區.可以看出，研究區受火山活動影響明顯，北部以黃白色塊為主，南部以暗紫色色塊為主，分別代表中酸性和中基性火山巖分布區.本地區環形構造多表現為橢圓形，長軸方向為北西向，總體呈北東向排列分布，與斷裂帶走向基本一致.研究區處于8個環形構造的疊加和組合之中，其中的6個環形構造可能與火山機構有關，2個可能與巖體有關.可以推測，研究區成礦作用可能與火山機構或巖體有關，找礦方向為火山熱液型和斑巖型礦床.

1.2選擇ASTER影像進行1∶5萬遙感解譯本研究應用2000年06月28日接收的美國Terra（極地軌道環境遙感衛星）衛星上的ASTER（高級空間熱輻射熱反射探測儀）數據作為1∶5萬遙感解譯數據源.ASTER數據波譜范圍為0.52~11.65μm，包含從可見光—近紅外、短波紅外和熱紅外共計14個波段.空間分辨率可見光—近紅外為15m，短波紅外為30m，熱紅外為90m［6］.另外包含2個相互獨立的天底視鏡（3N）與后視鏡（3B）數據，用于制作立體像對.根據信息量最大的原則，本研究選擇融合可見光波段后的Band7、Band3、Band1進行假彩色合成，作為遙感解譯底圖.線性構造反映的是構造應力作用下巖石變形帶、軟弱帶或應力集中帶，可以反映一定深度的斷裂構造.在遙感影像上，線性構造表現為地形地貌、色調色彩、影紋圖案、植被及水系的線性變化.環形構造主要是與地質作用有關，尤其是構造作用和火山活動形成的環形構造.這些環形構造，主要是通過遙感影像的色調色彩、地形地貌、水系、影紋及綜合景觀等標志解譯出來.根據水系網絡走勢、地形特點以及紋理特征等，圈定了大小環形構造共計87個，解譯火山口37個，解譯線性構造79條（如圖2）.研究區火山口星羅棋布，互相疊加，錯綜復雜.解譯環形構造和線性構造本身不能簡單地與斷裂構造或者火山機構一一對應，但是仍能在一定程度上反映斷裂構造或者火山活動的密集程度.不少研究表明，特定類型的礦產與環形構造有關，且更容易出現在線性構造與環形構造互相交叉，密集發育的區域.因此，可以推斷，在線性、環形構造發育的地方，成礦可能性較大.

2蝕變信息提取

礦床在生成、演化的全過程中，其成礦條件表現為地質演化過程中的地質異常事件，因而尋找地質異常成為預測礦床的必要條件之一.土壤、巖石、水等地球化學異常及航磁、重力、激電等地球物理異常是找礦勘探中常用獨立的參數.隨著遙感技術的發展，使得礦化蝕變遙感異常也逐漸成為一種具獨立性找礦標志參數［7］.圍巖蝕變是在熱液成礦過程中，近礦圍巖與熱液發生化學反應而產生的一系列物質成分和構造、結構的變化.最常見的圍巖蝕變有絹云母化、綠泥石化、青磐巖化、泥化、硅化、碳酸鹽化、夕卡巖化、鉀長石化、鈉長石化、云英巖化等.蝕變圍巖與伴生礦體有著密切的成因和空間關系，蝕變巖的分布范圍一般比礦體分布范圍廣，更易于被發現，所以是極重要的找礦標志之一.它不僅能指示盲礦體的存在，還可根據蝕變巖石的類型、特征，預測礦產的種類、礦體賦存的位置以及礦化富集的程度.巖石蝕變信息的提取是遙感地質信息提取中一個重要的部分.近礦圍巖蝕變形成的蝕變巖石與其周圍的正常巖石在礦物種類、結構、顏色等方面都有差異，這些差異導致了巖石反射光譜特征的差異，并且在某些特定的光譜波段形成了特定蝕變巖石的光譜異常.光譜異常為遙感圖像的異常信息提取提供了理論依據.根據遙感圖像數據的異常識別，可得到近礦圍巖蝕變信息或礦化高豐度值異常區信息.遙感圖像蝕變信息的提取已經成為遙感找礦的一個重要方法.由Crosta等［9］提出的以特征導向的主成分分析為基礎的蝕變信息提取技術，對于特定的礦化蝕變類型非常有效.在此基礎上，國內很多專家也做過較為深入的研究，其中比值-主成分分析被認為在植被覆蓋區提取蝕變信息效果較好.本文亦采用比值-主成分分析方法，以ASTER數據為數據源，提取鐵染蝕變信息和羥基信息.技術流程如圖3，主要分為圖像預處理、去除干擾、蝕變信息提取、異常分級以及異常篩選等5個步驟.（1）圖像預處理包括幾何校正、大氣校正以及圖像增強處理等.（2）去除干擾信息，包括對圖像進行高端切割去除云、雪，低端切割去除陰影、水體，和去除植被信息等；（3）蝕變信息提取采用比值-主成分分析方法.利用處理后的ASTER數據分別對1、2、3、4波段和1、3、4、8波段數據做主成分分析.選1、2、3、4波段處理結果中原始波段1、2的載荷較大且符號相反的主成分為鐵化分量，通常為第4主成分，選1、3、4、8波段處理結果中原始波段4、8的載荷較大且符號相反的主成分為羥基分量，通常也為第4主成分.（4）異常分級.首先對異常強度進行統計，以均值加n倍方差進行異常分割，采用3δ、2.5δ、2δ分別賦予三級異常.然后以3×3算子對異常分量進行中值濾波，去掉噪聲.（5）異常篩選.根據地形、地質資料進行篩選，將遙感找礦異常從遙感異常中遴選出來，提高了遙感找礦異常信息的可信度.鐵染蝕變異常提取結果如圖4，羥基蝕變異常提取結果如圖5.從提取結果來看，鐵染異常在水系區域、玄武巖地區以及花崗巖地區大片存在.除此之外，在酸性火山巖地區有一定的分布，具有較好的指示意義.羥基異常剔除水系中存在的異常，主要考慮地形較高區域異常.

3重點工作區圈定

將蝕變信息提取結果、遙感解譯結果和1∶5萬水系化探組合異常圖疊加分析（如圖6），發現化探組合異常區與遙感蝕變異常區套合較好，且與環形構造和線性構造的分布關系密切.根據化探和遙感綜合信息圈定了7個檢查區.經過探槽工程揭露，發現多處礦化蝕變帶，1處寬度約3m的金鉬礦脈，具有一定的找礦前景.

4問題與討論

（1）區域上環形構造的形成原因有待深入研究，其與形狀以及排列方式是否對應特定的地質環境，值得進一步探索.（2）蝕變異常是相對于背景區而言的.不同成礦帶、不同巖性和不同地貌景觀等之間光譜特征值差異較大，具有不同背景值.因此，遙感異常提取工作應在綜合分析區域成礦條件和遙感異常可提取程度的基礎上，進行分區提取.（3）植被覆蓋是遙感技術應用的最大障礙，需要從進一步研究地物成像機理、不同數據源、多學科交叉等不同角度尋求突破.

作者：江山 石紹山 時建民 姚遠 王宇利 單位：沈陽地質礦產研究所 中國地質調查局 沈陽地質調查中心