基于ASTER數(shù)據(jù)的遙感異常信息提取

段宗恩+夏正清+王俊明

[摘要] 遙感技術(shù)優(yōu)勢的發(fā)揮離不開與實際礦床地質(zhì)背景的結(jié)合，本文選取新疆和田上其汗東區(qū)為研究區(qū)，從遙感數(shù)據(jù)角度分析解釋成礦地質(zhì)過程中的蝕變現(xiàn)象。利用光譜分辨率較高的ASTER衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，結(jié)合現(xiàn)代成礦地質(zhì)理論及搜集的區(qū)域地質(zhì)資料，通過遙感短波紅外波段提取熱液活動相關(guān)的成礦信息，分析礦化蝕變與地層、構(gòu)造、巖體、化探異常、航磁異常的關(guān)系及致異常因素，結(jié)合已知礦點地質(zhì)環(huán)境分析，研究多種礦化蝕變空間分布特征與塊狀硫化物型礦床成礦過程的關(guān)聯(lián)，優(yōu)選找礦靶區(qū)，提出下一步工作建議。

[關(guān)鍵詞] ASTER；蝕變信息提??；蝕變空間分布；成礦特征

中圖分類號：P62 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）05（c）-0000-00

遙感在礦產(chǎn)勘查領(lǐng)域中的發(fā)展方向主要是數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)應(yīng)用方法：1、高光譜遙感技術(shù)是遙感找礦重要研究方向，特別是高空間分辨率與高光譜遙感數(shù)據(jù)融合能夠充分發(fā)揮遙感技術(shù)的優(yōu)勢；2、后遙感應(yīng)用技術(shù)：遙感技術(shù)與地球物理、化學、鉆探技術(shù)融合，各學科數(shù)據(jù)、多種信息源數(shù)據(jù)綜合研究分析[1]。楊自安等根據(jù)遙感和化探數(shù)據(jù)的耦合關(guān)系，對青海烏蘭-都蘭地區(qū)采用遙感化探信息融合處理技術(shù)，提出了HIS彩色空間變換、關(guān)聯(lián)系數(shù)變換和二維相關(guān)編碼系列技術(shù)方法，圈出有地質(zhì)意義的綜合異常[2]。

目前針對特定礦床類型的遙感成礦特征的研究相對較少，單純的遙感蝕變信息難以解釋成礦過程中的現(xiàn)象，遙感信息必須結(jié)合成礦地質(zhì)理論才能有效地指導找礦實踐[3]。本文利用短波紅外光譜分辨率較高的ASTER數(shù)據(jù)，提取上其汗東區(qū)的遙感泥化異常信息（鋁羥基、鎂羥基），結(jié)合塊狀硫化物礦床的成礦過程及蝕變特征，分析礦化蝕變與地層、構(gòu)造、巖體、化探異常、航磁異常的關(guān)系及致異常因素，研究多種礦化蝕變空間分布特征以及塊狀硫化物型礦床成礦過程中可能表現(xiàn)出的遙感異常，篩選出找礦條件較好的地段。

1 研究區(qū)區(qū)域概況

1.1研究區(qū)地理概況

研究區(qū)位于新疆塔里木盆地南緣，行政區(qū)劃屬新疆維吾爾自治區(qū)和田市民豐縣管轄。研究區(qū)北距民豐縣城約70公里，民豐—葉亦克公路可通行汽車，葉亦克到測區(qū)有小路相通，可供人、駱駝、馬、毛驢通行。

1.2研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)

研究區(qū)大地構(gòu)造位置位于塔里木地臺之南，西昆侖與東昆侖交接區(qū)的北東向庫牙克斷裂附近。區(qū)內(nèi)出露有中元古界、下古生界、上古生界泥盆系、石炭系、二疊系、中生界三疊系、侏羅系、白堊系、新生界地層，此發(fā)育有震旦-奧陶蛇綠巖和奧陶-泥盆蛇綠巖。庫牙克斷裂、昆侖山前斷裂控制巖體分布。

石炭系阿羌巖組由一套經(jīng)歷了綠片巖相變質(zhì)、強烈韌性剪切變形的巖石組成，巖石類型復雜，主要有綠片巖類、云母片巖、千枚巖、板巖、碳酸巖及石英巖，阿羌巖組為裂谷背景下的次穩(wěn)定型被動大陸邊緣到非穩(wěn)定型活動大陸邊緣火山弧和淺海-次深海沉積[4]。含礦巖石是由細碧巖、石英角斑巖、酸性凝灰?guī)r、大理巖、炭質(zhì)千枚巖等組成的一套火山沉積巖系，巖石多蝕變?yōu)榻佋剖⑵瑤r與綠泥石英片巖[5]。

2 遙感數(shù)據(jù)分析及異常信息提取

2.1遙感數(shù)據(jù)選取

本次研究工作就使用了ASTER數(shù)據(jù)作為遙感數(shù)據(jù)源[6]。ASTER各波段都能提供豐富的地物光譜信息。其中VNTR1、3波段對鐵氧化物Fe3+具有強吸收性能；VNTR2波段對鐵氧化物具有相對高的反射性狀；VNTR3對植物的反射較強，對含三價鐵礦物比較敏感，也往往借此區(qū)分巖性，可見光范圍空間分辨率15m；SWIR5、6、7、8、9對AL-OH、Mg-OH礦物和碳酸鹽礦物有著強吸收性能，粘土礦物（高嶺石、絹云母、黑云母、綠泥石等）、碳酸鹽礦物（白云石）在短波紅外能夠被檢測。

2.2遙感異常信息提取

異常信息提取之前對影像數(shù)據(jù)進行大氣輻射校正、幾何精校正。本次信息提取采用Crosta法對波段1、3、4、6做主成份分析提取Al-OH異常信息，對波段1、3、4、8做主成份分析提取Mg-OH異常信息，用二維彩色相關(guān)編碼提取碳酸鹽化信息。提取鋁羥基、鎂羥基信息的主成份分析表見表1、表2。

表1中第三主成份PC3載荷較多的波段B4、B6的信息，B6波段的光譜范圍對應(yīng)的是鋁羥基的吸收峰，B4波段光譜范圍對應(yīng)的是鋁羥基的反射峰，將PC3進行最優(yōu)密度分割，提取Al-OH信息；表2中第三主成份PC3載荷較多的波段B4、B8的信息，B6波段的光譜范圍對應(yīng)的是鎂羥基的吸收峰，B4波段光譜范圍對應(yīng)的是鎂羥基的反射峰，將PC3進行最優(yōu)密度分割，提取Mg-OH信息。圖1，圖2分別為鋁羥基、鎂羥基異常信息與地質(zhì)信息綜合圖。圖中白色為山頂積雪，積雪覆蓋部分信息提取難度大。

2.3異常信息空間分布

海拔4500米以上的山區(qū)積雪覆蓋嚴重，影響信息提取質(zhì)量。本次提取的泥化信息（鋁羥基、鎂羥基、碳酸鹽化）主要分布在庫牙克斷裂帶附近的變質(zhì)花崗巖、變質(zhì)閃長巖、基性-超基性巖，蝕變受斷裂帶控制。沿斷裂帶的基性-超基性巖鎂羥基和碳酸鹽化比較發(fā)育。鎂羥基異常主要分布在圖幅西北部的石炭系阿羌巖組上，鋁羥基異常主要分布在圖幅中薊縣系阿拉瑪斯巖群的東北部。

3 遙感異常與區(qū)域地質(zhì)綜合分析

3.1上其汗銅鋅型塊狀硫化物礦床成礦特征

研究區(qū)內(nèi)上其汗銅鋅礦床呈似層狀產(chǎn)于上其汗群上部，受酸性火山巖控制，容礦巖石為石英角斑巖、石英角斑質(zhì)凝灰?guī)r。礦床近礦圍巖石英角斑質(zhì)凝灰?guī)r和石英角斑巖均發(fā)生了明顯蝕變，主要有硅化、絹云母化、黃鐵礦化、碳酸鹽化、綠泥石化和綠簾石化等，并主要發(fā)育在下盤，上盤圍巖蝕變相對較弱。

3.2異常信息評述

為研究遙感異常成因及其與地質(zhì)信息、物化探異常的關(guān)系，將遙感異常與地質(zhì)、物化探信息做空間疊加分析，見表3。

遙感異常區(qū)域內(nèi)產(chǎn)出鏡鐵礦礦化點、黃鐵礦礦點和硬石膏礦點。本區(qū)硬石膏成礦作用系熱液蝕變火山巖成礦，或者矽卡巖型熱液交代成礦，硬石膏礦點指示該區(qū)熱液活動頻繁。鏡鐵礦作為熱液蝕變的產(chǎn)物常見于火山口周圍及火山裂隙、淺成巖體氣孔的孔洞中，并且常常與青盤巖化、黃鐵絹英巖化、硅化、矽卡巖化相共生。鏡鐵礦是在熱液由封閉系統(tǒng)轉(zhuǎn)為開放系統(tǒng)時，壓力與溫度急劇降低的條件下形成的。此外鏡鐵礦具有較強的磁性，航磁異常資料顯示巖體區(qū)域磁化率呈高磁異常特征。

因此本次提取的遙感異常揭示了巖體及其邊部構(gòu)造裂隙發(fā)育、熱液活動強烈的地質(zhì)特征，常具有相當?shù)目尚哦?。根?jù)上其汗銅鋅型塊狀硫化物礦床的賦礦區(qū)位、圍巖蝕變特征、遙感異常特征、礦點指示作用，推斷庫牙克斷裂附近巖體及邊部成礦條件較好。

4 遙感找礦靶區(qū)優(yōu)選

4.1遙感找礦靶區(qū)優(yōu)選

將遙感異常、航磁異常、地質(zhì)信息疊加分析，制作綜合成礦預(yù)測圖，見圖2（紅色方框）。本次遙感異常主要分布在庫牙克斷裂中段北側(cè)變質(zhì)閃長巖和看爾曬蝕變花崗巖附近。巖體主體巖性為黑云母花崗巖，根據(jù)微量元素構(gòu)造判別圖投點顯示該巖體為俯沖造山過程中火山弧構(gòu)造環(huán)境下的產(chǎn)物[7]。

庫牙克斷裂中段北側(cè)變質(zhì)閃長巖體及其西部鋁羥基和鎂羥基異常都很發(fā)育且相伴生，地質(zhì)上表現(xiàn)為多期次的熱液活動，推斷閃長巖中角閃石蝕變?yōu)榫G泥石黑云母等，長石發(fā)生絹云母化；看爾曬花崗巖及其與上其汗組結(jié)合部鎂羥基異常發(fā)育，鋁羥基異常主要發(fā)育在巖體西部，鋁羥基異常分布在鎂羥基異常外圍邊部，二者呈半環(huán)狀分布?？礌枙窕◢弾r東部與基性巖成斷層接觸，基性巖中鎂羥基異常發(fā)育。碳酸鹽化主要發(fā)育在看爾曬花崗巖南部的上其汗組、哈拉米蘭河群中的小塊區(qū)域。羥基異?？赡苁羌毐處r-角斑巖巖石組合經(jīng)過熱液蝕變后在遙感影像上的異常表現(xiàn)。

由西昆侖塊狀硫化物礦床成礦理論、產(chǎn)出層位規(guī)律、遙感異?？臻g分布特征和礦點地質(zhì)環(huán)境指示意義推斷庫牙克斷裂附近中酸性巖體及與地層（奇自拉夫群、上其汗組）、基性巖的接觸部位成礦條件有利。

4.2結(jié)論

遙感獲取的主要是地表地質(zhì)體的光譜信息，對探測地下地質(zhì)體也是無能為力。塊狀硫化物礦床的蝕變主要發(fā)生在礦體的下盤，難以被遙感技術(shù)檢測。只有當?shù)V體形成之后經(jīng)過構(gòu)造活動改造或者巖體侵位產(chǎn)狀有利，下盤出露地表時，蝕變異常才能在遙感影像上顯示。因此通過多種手段加強斷裂構(gòu)造方面研究，提取的遙感異常才具有更好的解釋性。另外針對成礦有利地區(qū)通過大比例尺小范圍的物探工作可以快速定位礦體下部的圍巖蝕變。

5 參考文獻

[1] 劉德長，李志忠，王俊虎.我國遙感地質(zhì)找礦的科技進步與發(fā)展前景[J].地球信息科學學報2011，13（4）：431-438.

[2] 楊自安，彭省臨，劉悟輝，等.高寒山區(qū)遙感與化探綜合找礦信息的提取[J].中南大學學報（自然科學版），2009，40（4）：1121-1126.

[3] 段宗恩. 西藏班公湖東部矽卡巖型多金屬礦區(qū)遙感成礦特征[D].中南大學，2013.

[4] 賈群子等。西昆侖塊狀硫化物礦床成礦條件和成礦預(yù)測[M]。北京：地質(zhì)出版社，1999

[5] 匡文龍，劉繼順，朱自強.西昆侖上其汗地區(qū)塊狀硫化物礦床的區(qū)域成礦條件[J].礦物巖石地球化學通報，2003，22（4）：42-46.

[6] 程博，劉少峰，楊巍然.Terra衛(wèi)星ASTER數(shù)據(jù)的特點與應(yīng)用[J].華東地質(zhì)學報.2003，26（1）：15-17.

[7] 張振福，魏榮珠等.25萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告葉亦克幅[R].太原：山西省地質(zhì)調(diào)查院，2003