遙感技術(shù)在1∶5萬(wàn)區(qū)域礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用

韋昌玉 馬永吉

摘要：將遙感技術(shù)應(yīng)用于1∶5萬(wàn)區(qū)域礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查，可以充分利用遙感技術(shù)宏觀、綜合、快速和多層次的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)廣闊區(qū)域進(jìn)行遙感區(qū)域地質(zhì)和礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查研究，查明地質(zhì)體的分布規(guī)律、礦化蝕變帶的分布范圍，為編制成礦規(guī)律圖和進(jìn)行礦產(chǎn)預(yù)測(cè)提供資料。本文介紹了內(nèi)蒙古古朔根烏拉地區(qū)1∶5萬(wàn)礦調(diào)項(xiàng)目遙感影像的處理與制作、工作區(qū)遙感地質(zhì)特征，以及遙感提取羥基蝕變異常和鐵染蝕變異常的整個(gè)過(guò)程，并結(jié)合地質(zhì)特征和礦（化）點(diǎn)分布情況對(duì)提取的遙感蝕變異常進(jìn)行了初步評(píng)價(jià)。由于工作區(qū)第四系和植被覆蓋嚴(yán)重，1∶5萬(wàn)遙感地質(zhì)解譯對(duì)1∶5萬(wàn)區(qū)域礦產(chǎn)地質(zhì)填圖起到了指導(dǎo)作用，提取的遙感蝕變異常與已知礦（化）點(diǎn)套合良好，是重要的找礦信息。

關(guān)鍵詞：礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查；遙感；地質(zhì)解譯；遙感蝕變異常

Abstract： The remote sensing techniques have many applications in 1∶50000 Regional geological survey. We use its macroscopic， synthesize， fast， multilevel and other technological advantages. Remote sensing regional geology and Mineral geological survey to the vast region have been completed. Judging by the research， we find out the distribution rules of the geologic body and distribution range of mineralization alteration zone. These researches can provid data for us to draw up metallogenic map and complete metallogenic prognosis. This paper expounds the whole process in the application of remote sensing technique in 1∶50000 Regional geological survey in Gu shuogenwula area， Inner Mongolia. The whole process includes the processing and production of the remote sensing image， interpretation of remote sensing geological features in workspace， the whole process to remote sensing extract Hydroxy alteration and Iron stained alteration anomaly， and make the preliminary evaluation of the extraction in remote sensing alteration anomaly combine with the geological features and mineralization distributions of this area. Many parts of the work areas are covered by Quaternary System and Vegetation， 1∶50000 Remote sensing geological interpretation work plays a guiding role for 1∶50000 Regional geological survey， Remote sensing alteration anomalies we extracted are in good correlation with the known mineralized spots， most information is mineralization and alteration information， all of these provide us important information for ore prospecting.

Key words： Geological survey； Remote sensing； Geological interpretation； The remote sensing alteration anomaly

引言

內(nèi)蒙古東烏珠穆沁旗古朔根烏拉等四幅1∶5萬(wàn)區(qū)域礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查是2009年內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)勘查基金項(xiàng)目。工作區(qū)涉及1∶5萬(wàn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)分幅為：L50E018013（恰貝英角）、L50E018014（古朔根烏拉）、L50E019013（超賓果）和L50E019014（白音胡碩）。1∶5萬(wàn)遙感影像制圖、遙感地質(zhì)解譯和遙感蝕變異常提取為項(xiàng)目主要工作量，面積1460km2。在1∶5礦調(diào)項(xiàng)目實(shí)施期間，充分利用遙感信息和成果，一方面可以指導(dǎo)區(qū)域礦產(chǎn)地質(zhì)填圖，另一方面可以提高專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員預(yù)測(cè)含礦地質(zhì)體的能力，從而達(dá)到提高工作效率和找礦效果的目的。

1. 工作區(qū)地質(zhì)概況

工作區(qū)大地構(gòu)造位置位于華北板塊與西伯利亞板塊（或蒙古板塊）之間的古亞洲洋構(gòu)造域的東部（一級(jí)構(gòu)造單元）的西伯利亞地臺(tái)南緣增生帶與華北地臺(tái)北緣增生帶的最終碰撞接壤部位[1]。

1.1 地層

古生界出露上石炭統(tǒng)阿木山組（C2a）、上石炭——下二疊統(tǒng)格根敖包組（CPg）及中二疊統(tǒng)哲斯組（P2z^s）。中生界、新生界出露上侏羅統(tǒng)滿(mǎn)克頭鄂博組（J3mk）、上侏羅統(tǒng)瑪尼吐組（J3mn）、新近系上新統(tǒng)寶格達(dá)烏拉組（N2b）、第四系上更新統(tǒng)阿巴嘎組（Qpa）以及第四系全新統(tǒng)（Qh）（圖1）。

1.2 侵入巖

工作區(qū)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，侵入巖比較發(fā)育，以中晚泥盆世超基性巖和早二疊世中酸性侵入巖為主，早侏羅世酸性侵入巖次之，出露面積約142.61km2。其它各個(gè)時(shí)代各種類(lèi)型的脈巖出露面積較小，分布受巖體及構(gòu)造控制，主要有北東向和北西向兩種。

1.3 構(gòu)造

工作區(qū)構(gòu)造發(fā)育。褶皺構(gòu)造主要發(fā)育于晚古生代地層中，呈緊閉線性產(chǎn)出，樞紐走向北東向。斷裂構(gòu)造以北東向、北北東向?yàn)橹?，次為北西向、近東西向；一般長(zhǎng)數(shù)十公里，小者數(shù)公里至幾百米，主要形成于古生代——中生代。北東向、北北東向斷裂構(gòu)造為區(qū)內(nèi)主要控巖控礦構(gòu)造，而部分北西向斷裂或兩組斷裂的交匯部位為主要的儲(chǔ)礦構(gòu)造。

1.4礦產(chǎn)

工作區(qū)西南部超基性巖出露區(qū)發(fā)現(xiàn)大量鎳、鉻、鐵、蛇紋巖等礦（化）點(diǎn)和礦床，中東部中酸性侵入體與圍巖接觸帶附近及后期脈巖周?chē)嘤械V化蝕變發(fā)生，有硅化、次生石英巖化、絹云母化、綠泥石化、碳酸鹽化、褐鐵礦化、孔雀石化、角巖化等，局部形成銅、金、鉬、銀、鉛、鋅多金屬礦（化）點(diǎn)[2]。

2. 遙感影像的處理與制作

2.1 信息源的選擇

采用美國(guó)Landsat-7衛(wèi)星ETM+數(shù)據(jù)，軌道號(hào)為124（PATH）-29（ROW），時(shí)相2000年5月23日，數(shù)據(jù)質(zhì)量較好，無(wú)云層覆蓋，植被還沒(méi)有開(kāi)始生長(zhǎng)，影像清晰度高，干擾因素少。

ETM+資料包含8個(gè)波段，各波段波長(zhǎng)范圍、地面分辨率和主要應(yīng)用領(lǐng)域見(jiàn)表1。其中TM5波段可區(qū)分不同類(lèi)型的巖石，TM7波段可利用蝕變巖類(lèi)在2.2μm附近的強(qiáng)吸收谷來(lái)圈定蝕變巖類(lèi)。

2.2 1∶5萬(wàn)遙感影像圖制作

計(jì)算機(jī)圖像處理使用PCI Geomatica V8.2圖像處理系統(tǒng)平臺(tái)，通過(guò)圖像幾何糾正、地理配準(zhǔn)、反差增強(qiáng)等處理，采用假彩色合成方法，在圖像數(shù)據(jù)分析和實(shí)驗(yàn)對(duì)比的基礎(chǔ)上，選擇最佳合成波段，制作可解譯程度高的遙感基礎(chǔ)圖像，同時(shí)為配合人機(jī)對(duì)話解譯還進(jìn)行了不同功能的增強(qiáng)處理[3，4]。

2.2.1 幾何糾正及地理配準(zhǔn)：根據(jù)數(shù)據(jù)頭文件中給出的5個(gè)控制點(diǎn)（GCP）對(duì)圖像進(jìn)行地圖投影粗校正。分別在圖像和地形圖上選區(qū)同名控制點(diǎn)對(duì)圖像進(jìn)行精校正?？刂泣c(diǎn)均勻分布在圖像內(nèi)，采用多項(xiàng)式擬合方法，與地面控制點(diǎn)間的擬合精度控制在1個(gè)像元以?xún)?nèi)。在校正同時(shí)定義地理坐標(biāo)參數(shù)，采用1954年北京坐標(biāo)系高斯——克呂格投影，中央子午線117°。

2.2.2 反差增強(qiáng)

對(duì)圖像進(jìn)行反差增強(qiáng)，使其亮度數(shù)據(jù)分布占滿(mǎn)整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍（0～255），以擴(kuò)大地物間亮度差異，改善和提高圖像的對(duì)比度。工作區(qū)遙感圖像的反差增強(qiáng)采用直方圖均衡化法。

2.2.3 彩色合成

ETM+原始數(shù)據(jù)波段間波譜特征分析發(fā)現(xiàn)，可見(jiàn)光波段（B1、B2、B3）之間、紅外波段（B5、B7）之間相關(guān)性高，近紅外（B4）與它們相關(guān)性最低，經(jīng)過(guò)分析、試驗(yàn)，最終影像圖制作采用ETM+5（紅）、ETM+4（綠）ETM+3（蘭）假彩色合成作為基礎(chǔ)圖像，輔以ETM+7（紅）、ETM+4（綠）、ETM+1（蘭）進(jìn)行構(gòu)造解譯。

2.2.4 分辨率融合增強(qiáng)

為了使處理后的遙感圖像既具有較好的空間分辨率，又具有多光譜特征，將543假彩色合成圖像和8波段融合，生成具有高空間分辨率的多波段融合數(shù)據(jù)。

3. 工作區(qū)遙感地質(zhì)特征

充分收集和熟悉地質(zhì)資料，以1∶5萬(wàn)ETM+543、8影像圖為解譯底圖，遵循宏觀→微觀→宏觀的原則，利用MAPGIS6.7軟件，采用目視解譯與人機(jī)交互解譯并重的解譯方法，從已知到未知、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從可解譯程度較高的區(qū)域到較低的地區(qū)，采用直接解譯和間接解譯相結(jié)合的方法，循序漸進(jìn)，反復(fù)解譯，逐步深化。

地質(zhì)解譯內(nèi)容包括與成礦、控礦、導(dǎo)礦和容礦作用相關(guān)的線性構(gòu)造信息，與中酸性巖漿巖相關(guān)的環(huán)形信息，以及各時(shí)代地質(zhì)體信息等[5]。

工作區(qū)東北部及東部以晚古生代中酸性侵入巖為主，中部以古生界海相火山——沉積巖系及中晚泥盆世超基性巖為主，局部出露中生代火山巖。其余地區(qū)以新生代湖相紅層寶格達(dá)烏拉組為主，零星出露阿巴嘎組玄武巖。上述地質(zhì)體中多數(shù)填圖單位間界線較明顯，線性及環(huán)形影像清晰，半數(shù)以上的地質(zhì)要素有明顯的解譯標(biāo)志，其余部分可進(jìn)行類(lèi)比解譯，現(xiàn)場(chǎng)解譯可準(zhǔn)確圈定地質(zhì)界線[6]。海相火山——沉積巖系出露不連續(xù)，總體構(gòu)造形態(tài)在衛(wèi)片影像上可根據(jù)組合影像特征概略劃分（圖2）

3.1 線性構(gòu)造特征

工作區(qū)遙感影像上線性構(gòu)造比較發(fā)育，主要反映斷裂構(gòu)造形跡，部分顯示沉積巖層走向。主要解譯標(biāo)志是呈線性展布的山體、洼地等地貌單元的延伸及突變界線，影像、影紋的突變界線，地質(zhì)體的突變界線等[7]。主要線性構(gòu)造方向有三個(gè)。

北東向線性構(gòu)造：為主線性構(gòu)造線方向，與區(qū)域性斷裂基本吻合，主要控制地質(zhì)體的走向。

北西向線性構(gòu)造：次線性構(gòu)造線方向，延伸較遠(yuǎn)，為近等間距平行分布的沖溝、河流及山體產(chǎn)生錯(cuò)斷，主要表現(xiàn)為控制新生代陸相盆地的盆緣斷裂。

北北東向線性構(gòu)造：表現(xiàn)為北東向線性構(gòu)造的次級(jí)構(gòu)造，延伸較遠(yuǎn)且穩(wěn)定，與區(qū)域性斷裂基本吻合，部分表現(xiàn)為控制新生代陸相盆地的盆緣斷裂。

3.2 環(huán)形構(gòu)造特征

區(qū)內(nèi)環(huán)形構(gòu)造主要見(jiàn)于西部吉爾嘎郎亭哈丹呼舒和東北部霍朔根敖包。前者主要形成寬緩的環(huán)形沖溝，其形成可能與北東向斷裂的右行走滑有關(guān)。后者形成半環(huán)形或環(huán)形弧形山體，可能與不同期次侵入體的主動(dòng)侵位或環(huán)形脈巖有關(guān)[8]。

3.3 破火山口特征

區(qū)內(nèi)中生代火山巖不發(fā)育，火山口影像見(jiàn)于包腦根布墩上侏羅統(tǒng)滿(mǎn)克頭鄂博組酸性火山巖區(qū)和博和阿巴嘎組玄武巖出露區(qū)，平面形態(tài)為圓形或近圓形，地貌為突出正地形，具稀疏放射狀水系和環(huán)形山地貌特征。

3.4 地質(zhì)體特征

地質(zhì)體的解譯主要依據(jù)山體特征、水系特征和影紋特征，同時(shí)參考色調(diào)差異。

沉積巖：由于巖性、厚度等的不同具不同的色調(diào)組合。陸源碎屑巖及碳酸鹽巖，色調(diào)有深有淺，淺黃褐色、淺灰綠色，層理不明顯，影像結(jié)構(gòu)粗糙，圖形為塊狀或條帶狀，多為壟崗狀地貌，水系稀疏，多形成格狀或平行狀水系。中生界地層影像特征：呈灰綠、棕粉色等色調(diào)，地形較陡，格狀水系。新生界地層影像特征：呈灰、灰粉、黃綠色等色調(diào)，地貌形態(tài)平緩，略有起伏，部分成斑狀影紋，水系不發(fā)育。

火山巖：火山熔巖及火山碎屑巖巖相變化大，地區(qū)性明顯，一般多呈灰粉、灰藍(lán)色，影像結(jié)構(gòu)較粗，不規(guī)則狀紋形，放射狀水系。

侵入巖：巖性從酸性——基性，色調(diào)由淺灰藍(lán)綠——灰粉色色調(diào)，一般為平緩大山包，水系為樹(shù)枝狀。

4. 遙感蝕變異常提取

在PCI Geomatica V8.2圖像處理平臺(tái)上，采用“去干擾——主成分分析——比值法——閾值處理技術(shù)”，提取與含羥基熱液蝕變礦物相關(guān)的OH-遙感異常和含F(xiàn)e3+礦物相關(guān)的鐵染遙感異常。

4.1 工作區(qū)蝕變信息干擾因素分析

干擾信息主要為河流、河流沖積物、地形陰影及少量植被。通過(guò)觀察干擾信息的波譜特征，選用TM7/TM1作為判據(jù)生成消除水體及陰影的去干擾窗；選用TM3高端切割生成去除河流沖積物的去干擾窗；選用TM5/TM4作為判據(jù)生成消除植被干擾的去干擾窗。將3個(gè)干擾窗作與運(yùn)算生成總的干擾掩膜，然后用原始數(shù)據(jù)減去干擾掩膜獲得去干擾圖像，同時(shí)做徑輻射校正及無(wú)損失拉伸，目的是盡可能減少干擾信息對(duì)異常提取工作產(chǎn)生的影響[9]。

4.2 主成分分析法遙感礦化蝕變信息的提取

OH-遙感異常的提?。河肊TM+1、4、5、7四個(gè)波段做掩模主成分分析，其主成分分析本征向量見(jiàn)表2，羥基異常存在于第4主分量中，構(gòu)成該主分量的本征向量，其TM7和TM4的符號(hào)與TM5的符號(hào)相反，且TM1與TM5符號(hào)相同，因此PC4主分量稱(chēng)為羥基主分量。

鐵染遙感異常的提?。豪肊TM+1、3、4、5四個(gè)波段進(jìn)行主成分分析，主成分分析本征向量見(jiàn)表3，鐵染異常存在于第4主分量中，構(gòu)成該主分量的本征向量，其TM1和TM4的符號(hào)與TM3的符號(hào)相反，且TM3與TM5符號(hào)相同，因此PC4主分量稱(chēng)為鐵染主分量。

4.3 遙感異常分級(jí)

采用化探異常分級(jí)的方法，以數(shù)倍σ（標(biāo)準(zhǔn)離差）做為主分量輸出的動(dòng)態(tài)范圍，限定蝕變遙感異常主分量的取值范圍，獲得分級(jí)異常圖。

異常閾值分割值H=（nσ*SF+）。

式中=127.5，SF=ScaleFactor

羥基異常和鐵染異常均按三級(jí)切割水平值求算分類(lèi)：一級(jí)羥基異常3.0σ（高），二級(jí)羥基異常2.5σ（中），三級(jí)羥基異常2.0σ（低）；一級(jí)鐵染異常2.5σ（高），二級(jí)鐵染異常2.0σ（中），三級(jí)鐵染異常1.5σ（低）。

4.4 遙感異常制圖

通過(guò)閾值法分別提取羥基異常和鐵染異常之后，為了消除散點(diǎn)異常的影響，進(jìn)行3×3或5×5均值濾波，以精確地理校準(zhǔn)并增強(qiáng)處理后的1∶5萬(wàn)遙感影像圖為底圖，依次疊加鐵染三級(jí)異常、鐵染二級(jí)異常、鐵染一級(jí)異常和羥基三級(jí)異常、羥基二級(jí)異常、羥基一級(jí)異常，并分別用粉色——淺蘭——深蘭表示鐵染遙感異常，用黃色——綠色——紅色表示羥基遙感異常，得到羥基蝕變異常圖和鐵染蝕變異常圖（圖3、圖4）。

4.5 遙感異常分布特征

OH-遙感異常主要分布于調(diào)查區(qū)中南部哈丹呼舒-珠爾很溝——嗄舒乃渾迪一帶，沿北東向呈斑塊狀零星分布于中晚泥盆世超基性巖及其周?chē)貙又?，分布于已知礦點(diǎn)、礦化點(diǎn)處及其周?chē)?，吻合程度較高。另外，霍朔根敖包以西的羥基異常存在于早二疊世花崗閃長(zhǎng)巖及其與上石炭——下二疊統(tǒng)格根敖包組的接觸帶，有找礦意義。調(diào)查區(qū)中東部沿巴拉格爾郭勒河及其兩岸的沼澤地中的羥基異常無(wú)實(shí)際找礦意義。鐵染蝕變異常主要分布于調(diào)查區(qū)中部扎爾格勒烏拉——哈丹呼舒一帶，存在于上石炭——下二疊統(tǒng)格根敖包組中，異常處線性構(gòu)造較發(fā)育，鐵染蝕變異常與褐鐵礦化有關(guān)。其余沿溝谷及裸地分布的鐵染異?；究梢钥隙ㄓ傻貙訋r性導(dǎo)致，與其中氧化鐵質(zhì)膠結(jié)物有關(guān)，無(wú)實(shí)際找礦意義。

本次工作所提取的遙感蝕變異?？傮w表現(xiàn)為若有若無(wú)的零散斑點(diǎn)，雖分布極為斷續(xù)、弱小，僅局部略具集中分段的特點(diǎn)，但遙感異常與已知礦化點(diǎn)套合良好，大多系礦化蝕變信息，因此，所提取的遙感異常對(duì)找礦有一定指示意義，是重要的找礦信息。

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