現(xiàn)代遙感技術(shù)在地質(zhì)找礦中的運(yùn)用分析

何以勤++李宏偉++磨現(xiàn)程++黃杰杰++班瑞捧

摘要：遙感技術(shù)是地質(zhì)研究和地質(zhì)開采的新方式，通過(guò)遙感技術(shù)的發(fā)展為地質(zhì)的開采和研究提供了新的技術(shù)支持，遙感地質(zhì)勘查技術(shù)是科技發(fā)展的產(chǎn)物，也是地質(zhì)開kuai采對(duì)技術(shù)革新提出的新要求，地質(zhì)找礦對(duì)于更好的滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求具有重要意義，因此，遙感技術(shù)在地質(zhì)找礦中的應(yīng)用也顯得更具意義。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)找礦；遙感技術(shù)；運(yùn)用

1、遙感技術(shù)的找礦應(yīng)用

現(xiàn)代遙感技術(shù)的發(fā)展是地質(zhì)勘探找礦工程的創(chuàng)新，下面以金礦勘查為例，分析現(xiàn)代遙感技術(shù)在地質(zhì)找礦中的應(yīng)用。

1.1 巖礦遙感技術(shù)的應(yīng)用

在金礦勘查中，將現(xiàn)代遙感技術(shù)和地質(zhì)理論結(jié)合在一起，構(gòu)成一套完整的理論體系和方法，通過(guò)對(duì)巖石波普特征進(jìn)行分析，根據(jù)金礦蝕變及金礦的特性，對(duì)金礦進(jìn)行遙感探測(cè)。通過(guò)對(duì)遙感圖像進(jìn)行分析，可以知道，地下信息和遙感圖像的線形構(gòu)造、環(huán)形構(gòu)造等有十分緊密的關(guān)系，一般情況下，線形構(gòu)造為比較軟弱的結(jié)構(gòu)層面，如斷層、擠壓破碎地帶、軟巖夾層等，構(gòu)造活動(dòng)會(huì)引起熱液礦床，從而產(chǎn)生一定的礦化作用，在熱液的作用下，遙感圖像會(huì)產(chǎn)生環(huán)形影像。地殼內(nèi)部的巖漿產(chǎn)生熱動(dòng)力后，會(huì)帶動(dòng)地殼內(nèi)部的礦物質(zhì)流動(dòng)到比較淺的地層，進(jìn)行成礦，同時(shí)巖漿本身的熱量會(huì)活化一定范圍內(nèi)的金礦，在溫度、壓力等因素的作用下，外緣區(qū)域內(nèi)的線性構(gòu)造會(huì)富集金礦。

由于含金熱液的活動(dòng)情況和金礦的富集程度有很大的關(guān)系，因此，往往在金礦附近會(huì)有比較劇烈的礦巖石變，在蝕變作用下，礦物質(zhì)中有十分明顯的特征，如內(nèi)部含有豐富的硅酸鹽、高價(jià)陽(yáng)離子、水分子、羧基酸等。蝕變巖石的反射光譜形態(tài)和正常巖石的發(fā)射光譜形態(tài)相比較，在一定的波段中，會(huì)有十分明顯的變化，得出的遙感圖像也有很大的差別，通過(guò)對(duì)遙感圖像處理，就能快速的找到金礦蝕變的相關(guān)信息。

對(duì)遙感圖像分析進(jìn)行分析，提取出金礦蝕變信息后，就能進(jìn)行具體的找礦勘測(cè)。在找礦過(guò)程中，首先要選擇水平高、分辨率高的遙感航天圖像，對(duì)斷層系、變形帶和金礦床的關(guān)系進(jìn)行整體分析，并對(duì)其構(gòu)造類型進(jìn)行劃分，從而為金礦構(gòu)造的深入研究提供方便。通過(guò)大比例圖像，對(duì)斷裂范圍的線形構(gòu)造、環(huán)形構(gòu)造進(jìn)行分析，找出成礦區(qū)的具體位置，根據(jù)遙感圖像的處理情況，找出異常區(qū)域，并進(jìn)一步進(jìn)行線形構(gòu)造、環(huán)形構(gòu)造分析，從而確定礦靶區(qū)。

1.2 生物化學(xué)遙感技術(shù)的應(yīng)用

生物化學(xué)遙感技術(shù)是由地球動(dòng)物化學(xué)和地球植物化學(xué)組成，主要用于研究元素的演化、遷移規(guī)律，目前，在金礦勘測(cè)中，經(jīng)常會(huì)使用地球植物化學(xué)法。金屬元素對(duì)生物有一定的影響，它能引起植物變種或者造成植物群落變化，通過(guò)遙感技術(shù)能將這些異常植被找出來(lái)，從而確定金礦位置。

金礦區(qū)的之內(nèi)常常會(huì)被礦物元素毒害，發(fā)生化學(xué)效應(yīng)，出現(xiàn)色素、葉面溫度、綠度、細(xì)胞異常等現(xiàn)象，甚至?xí)鹬脖划惓＃@些異常只有通過(guò)遙感技術(shù)才能探測(cè)到。通過(guò)遙感技術(shù)進(jìn)行深入探測(cè)，提取到相關(guān)信息后，將異常的圖像展示出來(lái)，對(duì)圖像進(jìn)行深入分析，從而推測(cè)出金礦的隱伏位置。生物化學(xué)遙感技術(shù)在金礦勘測(cè)中有很好的效果，如在云浮遠(yuǎn)景區(qū)金礦中，該技術(shù)就發(fā)揮了很重要的作用，在該礦區(qū)的遙感圖像中，異常植被呈金黃色，而背景區(qū)域紅色，通過(guò)對(duì)這些異常圖像進(jìn)行分析，很快就能確定金礦的具體位置。

2、遙感地質(zhì)測(cè)量法的應(yīng)用

2.1、在基礎(chǔ)地質(zhì)工作中的應(yīng)用

遙感圖像視域?qū)掗?，能客觀真實(shí)地反映出各種地質(zhì)現(xiàn)象及其相互間的關(guān)系，形象地反映出區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造以及區(qū)域構(gòu)造間的空間關(guān)系，為中小比例尺地質(zhì)制圖和跨區(qū)域甚至全球的區(qū)域地質(zhì)研究提供了有利的條件和基礎(chǔ)。例如近年來(lái)重新修編的1：400萬(wàn)中國(guó)構(gòu)造體系圖的工作、對(duì)雅魯藏布江深斷裂的延伸和走向的研究、鄭廬斷裂的延伸和走向問(wèn)題的論證，都是建立在遙感地質(zhì)測(cè)量基礎(chǔ)上的新的認(rèn)識(shí)和發(fā)現(xiàn)的體現(xiàn)，解決了一些地質(zhì)學(xué)界長(zhǎng)期爭(zhēng)論或按常規(guī)很難解決的問(wèn)題。

2.2、在礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用

不同地質(zhì)、礦種以及礦產(chǎn)資源的產(chǎn)地都和相應(yīng)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和自然環(huán)境條件有關(guān)。遙感技術(shù)的運(yùn)用在礦產(chǎn)勘查中發(fā)揮了不可估量的作用，用來(lái)測(cè)量分析成礦條件；且為找礦和提取礦物類型有一定的理論依據(jù)。在當(dāng)今社會(huì)中，遙感技術(shù)在找礦工作中的工作內(nèi)容主要有以下幾個(gè)方面：

（1）利用遙感圖像技術(shù)可以對(duì)礦物資源所形成的土層、地質(zhì)等波譜圖形特征對(duì)礦物形成的地域進(jìn)行圓形圈定，確定找礦的方向。

（2）利用遙感解譯得到的信息資料，進(jìn)行波譜測(cè)試分析找到形成地礦的區(qū)域和條件，對(duì)礦資源進(jìn)行預(yù)測(cè)。

（3）利用數(shù)字遙感技術(shù)對(duì)地質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)的方法，結(jié)合遙感監(jiān)測(cè)形成的圖像、資料以及物質(zhì)探測(cè)和化學(xué)探測(cè)到的地質(zhì)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)，就可以對(duì)遠(yuǎn)距離的礦資源進(jìn)行圈定。

2.3、高光譜遙感的應(yīng)用

高光譜分辨率遙感技術(shù)它與普通的遙感技術(shù)有一定的區(qū)別，主要在于以下幾個(gè)方面：

高光譜遙感技術(shù)主要是通過(guò)成像光譜儀對(duì)不同的波段進(jìn)行信息收取，它可以將波段分成數(shù)十個(gè)甚至數(shù)百個(gè)波段；每個(gè)波段的寬度都小于10mm；并且把所有的波段排列組合起來(lái)能形成一個(gè)完整且連續(xù)的光譜曲線信息；光譜的覆蓋范圍從可見光到熱紅外的全部電磁輻射波譜范圍。而一般的常規(guī)遙感不具備這些特點(diǎn)，常規(guī)遙感的傳感器多數(shù)只有幾個(gè)，十幾個(gè)波段；每個(gè)波段寬度大于100nm；更重要的是這些波段在電磁波譜上不連續(xù)。例如：TM數(shù)據(jù)第三波段為0.63～0.369μm而第四波段是0.76～0.90μm，一中間0.69～0.761μm之間完全沒有數(shù)據(jù)。所有波段加起來(lái)也不可能覆蓋可見光到熱紅外的整個(gè)波譜范圍。就第四波段而言，其寬度是140nm。如果換成l0nm寬的高光譜數(shù)據(jù)，TM的一個(gè)波段在高光譜里對(duì)應(yīng)14個(gè)波段，高光譜的信息量大大增加。

高光譜遙感的出現(xiàn)，使得定量檢測(cè)各種礦物存在以及編制相應(yīng)圖件成為可能。其原理是：

第一，各種巖性和礦物都有一些可做為標(biāo)志性的礦物，而這些礦物又都各有自己的波譜特征（表1）。圖1是高嶺石、蒙脫石、伊利石和明礬石（它們都是與熱液蝕變有關(guān)的標(biāo)志性礦物）的波譜曲線。四種礦物的吸收谷都在2.21μm附近，其中高嶺石曲線的“肩部”在2.18μm處，明礬石的吸收谷在2.21μm，都落在TM-7波段內(nèi)。根據(jù)石榴子石Fe3+離子在0.77 ～0.87μm處吸收的特征，D.S. Windeler， Jr （1993）利用VNIR圖像數(shù)據(jù)，識(shí)別出石榴子石-輝石蝕變帶來(lái)。endprint

波長(zhǎng)范圍可辯別的主要礦物

可見-近紅外 0.40～1.20μm Fe、Mn和Ni的氧化物及稀土礦物，赤鐵礦、針鐵礦植被

0.50～0.80μm

1.30～2.50μm 氫氧化物、碳酸鹽和硫酸鹽

1.47～1.82μm 硫酸鹽類——明礬石

1.47～1.76μm 硫酸鹽類——黃鉀鐵礬

2.16～2.24μm 含Al-OH基團(tuán)礦物——白云母、高嶺石——迪開石、葉蠟石——蒙脫石、伊利石

短波紅外

2.24～2.30μm 含F(xiàn)e-OH基團(tuán)礦物——黃鉀鐵礬、鋰皂石

2.30～2.40μm 含Mg-OH基團(tuán)礦物——綠泥石、滑石、綠簾石

2.32～2.26μm 碳酸鹽類——方解石、白云石、菱鎂礦

中紅外 8.00～14.0μm 硅酸鹽類——石英、長(zhǎng)石、輝石——橄欖石

第二，利用多通道的機(jī)載高光譜分辯力成像波譜曲線，與某些標(biāo)志性礦物的實(shí)驗(yàn)室實(shí)測(cè)的典型曲線對(duì)比，能半定量地確定標(biāo)志性的存在，由于AIS可以取得多達(dá)220個(gè)波譜曲線更接近實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)得到曲線。圖2是AIS的反射波譜曲線，其波長(zhǎng)從2.0～2.3μm，波長(zhǎng)間隔為0.01μm，共分為30個(gè)波段。其取樣點(diǎn)的位置見圖右側(cè)。從圖上方兩條波譜曲線與實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測(cè)得明礬石的波譜曲線相比較，其形態(tài)很相似，可知這兩處分別明礬石與高嶺石含量較高的地段。

第三，通過(guò)某些標(biāo)志性礦物的檢測(cè)，來(lái)達(dá)到找礦和編制分布圖的目的。

利用高光譜分辨率遙感技術(shù)中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行不同種類地質(zhì)礦物分析也需要很多新型技術(shù)和方法。主要有：

（1）利用光譜微分技術(shù)，主要原理是通過(guò)反射光譜其中的數(shù)值和微分模擬計(jì)算來(lái)確定光譜參數(shù)。它能廣泛應(yīng)用于地質(zhì)勘測(cè)中運(yùn)用遙感技術(shù)確定波長(zhǎng)以及位置、深度和波段的寬度等各種重疊的波段以及提取相應(yīng)階段的參數(shù)，利用這種方式來(lái)區(qū)別和識(shí)別礦物質(zhì)。

（2）利用光譜匹配可以通過(guò)對(duì)不同光譜曲線的相似度來(lái)辨別其礦物質(zhì)的種類，主要是利用遙感影像技術(shù)。

（3）利用混合光譜分解技術(shù)可以對(duì)不同礦物種類利用光譜成分的所占比例來(lái)區(qū)分并且還可以檢測(cè)出未知的礦物成分，主要范圍必須是同一個(gè)像素單元。這種技術(shù)因?yàn)樵诓煌牟ǘ螀^(qū)域，都會(huì)呈現(xiàn)不同的吸收程度，因此一般都用矩形方程或者神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)放假等技術(shù)來(lái)確定其成分光譜的比例范圍。

（4）高光譜遙感分類技術(shù)主要是一種較為有效、簡(jiǎn)便且無(wú)破壞性的分析方法之一。還有幾種常用方法為：最大似然分類法又成貝葉斯分類法；人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類法；高光譜角度制圖法。

3、結(jié)束語(yǔ)

遙感技術(shù)工作的依據(jù)主要是通過(guò)光譜成像處理技術(shù)以及對(duì)形成波譜的圖像進(jìn)行通過(guò)現(xiàn)代成礦理論方法進(jìn)行解譯分析，通過(guò)高光譜遙感技術(shù)預(yù)測(cè)礦物質(zhì)涵蓋區(qū)域，結(jié)合實(shí)地地質(zhì)勘查，建立符合遙感技術(shù)的礦藏尋找模式，從而縮小范圍，實(shí)現(xiàn)尋找礦藏的目的。遙感技術(shù)在條件不好、地質(zhì)復(fù)雜或者交通不太便利的區(qū)域都能體現(xiàn)出其優(yōu)越性，在找礦過(guò)程中，要充分結(jié)合各種有效手段，通過(guò)詳細(xì)對(duì)比分析，才能使遙感找礦技術(shù)得到進(jìn)一步提高。

參考文獻(xiàn)：

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