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      格陵蘭島科瓦內(nèi)灣遙感異常提取及找礦預(yù)測

      2019-04-15 05:45:08朱志敏
      世界有色金屬 2019年2期
      關(guān)鍵詞:特征向量巖性礦化

      陳 超,朱志敏,王 璠

      (1.成都理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院,四川 成都 610000;2.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所,四川 成都610000;3.四川省巴中市南江縣國土資源局,四川 巴中 635600)

      1 區(qū)域概況

      工作區(qū)位于格陵蘭島南部的加達(dá)爾(Gardar)省那薩克(Narsaq)鎮(zhèn),地理坐標(biāo):60°57′ 30.53″ N,45°56′51.45″W。格陵蘭島氣候嚴(yán)寒,冰雪茫茫,除工作區(qū)等西南沿海少數(shù)地區(qū)無永凍層,有少量樹木與綠地之外,全島85%的地面覆蓋著道道冰川與厚重的冰山。目前無規(guī)模開采的礦山企業(yè)。

      2 遙感地質(zhì)解譯

      地質(zhì)解譯包括巖性解譯和構(gòu)造解譯?;贏rcgis平臺(tái),采用計(jì)算機(jī)處理及人機(jī)交互的方式,以Landsat8數(shù)據(jù)為主要遙感信息源,以工作區(qū)OLI影像及圖像增強(qiáng)后的影像為參考,并輔助ASTER影像,通過建立各類巖性、構(gòu)造的解譯標(biāo)志,對工作區(qū)巖性和構(gòu)造進(jìn)行詳細(xì)解譯。

      2.1 巖性解譯

      解譯根據(jù)已建立的各類巖性解譯標(biāo)志,從整體到局部,由易到難的順序?qū)ぷ鲄^(qū)的巖性特征界限進(jìn)行勾繪,共解譯侵入巖、花崗巖、侵入細(xì)晶花崗巖、堿性花崗巖、酸性變質(zhì)火山巖、輝石黑云母二長巖、輝長巖、正長巖、霞石正長巖、方鈉霞石正長巖、玄武巖、砂巖、片麻巖、碳酸鹽、粗面巖、閃長巖、角閃巖等17種巖性,正長巖脈26條,輝長巖脈104條,未知巖脈141條。

      2.2 構(gòu)造解譯

      解譯時(shí),工作區(qū)采用OLI數(shù)據(jù)7、6、5及7、5、4波段假彩色合成影像,上述兩種波段組合方式生成的圖像色彩鮮艷,層次豐富,紋理清晰,能突出工作區(qū)的構(gòu)造特征。解譯根據(jù)已建立的各類型構(gòu)造解譯標(biāo)志,從整體到局部,由易到難的順序?qū)ぷ鲄^(qū)的構(gòu)造特征界限進(jìn)行勾繪,共解譯一級斷層19條,二級斷層88條,推測斷層10條,環(huán)形構(gòu)造10個(gè)。

      3 遙感異常提取與篩選

      本次遙感蝕變信息提取以O(shè)LI、ASTER數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),經(jīng)過輻射定標(biāo)、大氣校正及植被、水體等掩膜等遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理后,基于主成分分析的方法分別提取羥基異常和鐵染異常。

      3.1 遙感異常提取的地質(zhì)依據(jù)及方法

      圍巖蝕變是與熱液有關(guān)的金屬礦的重要找礦標(biāo)志,且不同的圍巖蝕變反映了不同的成礦條件。圍巖蝕變礦物一般含有羥基離子(團(tuán)),在境外波譜區(qū)間有明顯的特征吸收譜段,在遙感圖像中易于識(shí)別,對找礦具有一定的指導(dǎo)意義。同時(shí),礦化一般伴隨有褐鐵礦化等鐵氧化物次生蝕變,以鐵氧化物組成的鐵帽為礦體表生氧化露頭的顯著性標(biāo)志,也是最直接的找礦標(biāo)志之一。鐵氧化物有褐鐵礦、赤鐵礦和黃鉀鐵礬等,化學(xué)成分普遍含有Fe2+和Fe3+離子(團(tuán)),在可見光波段有特征吸收譜段和強(qiáng)反射譜段,在遙感圖像中易于識(shí)別,除了指導(dǎo)尋找鐵礦床,對其他金屬礦的找礦工作也具有一定的指導(dǎo)意義。遙感獲得的是地表信息,只要有一定面積的蝕變巖石出露,就可能被遙感檢測,即礦體隱伏。本次遙感蝕變異常信息提取波譜依據(jù)如表3-1-1。

      表3-1-1 鐵染蝕變和羥基蝕變的波譜依據(jù)

      依據(jù)礦化蝕變巖與圍巖的波譜特征的差異,可采用圖像增強(qiáng)處理方法獲取礦化蝕變信息增強(qiáng)的圖像變量,從而最終實(shí)現(xiàn)提取礦化蝕變信息的目的。本文主要采用的圖像增強(qiáng)突出蝕變信息的方法為主成分分析法。

      3.2 基于Landsat 8數(shù)據(jù)的礦化蝕變異常信息提取

      根據(jù)含鐵氧化物光譜特征分析,對含鐵異常主分量的判斷準(zhǔn)則是:構(gòu)成主分量的特征向量,其band3系數(shù)符號(hào)應(yīng)與band1、band4的系數(shù)符號(hào)相反。根據(jù)特征向量矩陣分析PC4符合含鐵氧化物異常信息分布規(guī)律,因此,把該主成分求反后的圖像作為提取含鐵氧化物信息的最佳變量。

      根據(jù)含羥基礦物光譜特征分析,對含羥基異常主分量的判斷準(zhǔn)則是:構(gòu)成主分量的特征向量,其band5系數(shù)符號(hào)應(yīng)與band7、band4的系數(shù)符號(hào)相反,band1一般與band5系數(shù)符號(hào)相同。根據(jù)特征向量矩陣分析,把PC2作為提取含羥基礦物異常信息的最佳變量。

      對PC4和PC2采用主分量分析門限法分割異常值和背景值,以提取“鐵染”及“羥基異?!毙畔?,并可對其信息強(qiáng)度進(jìn)行分級。根據(jù)該工作區(qū)的實(shí)際特點(diǎn),選取合適的閥值以及分割點(diǎn)進(jìn)行異常等級的劃分,最終生成一級異常、二級異常、三級異常3級標(biāo)準(zhǔn)的異常信息分類圖,異常級別越高,所在地區(qū)礦化蝕變程度越強(qiáng)。

      3.3 基于ASTER數(shù)據(jù)的礦化蝕變異常信息提取

      在對ASTER數(shù)據(jù)進(jìn)行鐵染信息提取時(shí),選取Band1、Band2、Band3、Band4的波段組合方式進(jìn)行提取,計(jì)算結(jié)果中,Band1和Band3的特征向量系數(shù)符號(hào)相同,Band2和Band4的特征向量系數(shù)符號(hào)相同,且Band1和Band2的特征向量系數(shù)符號(hào)相反。Band1-4的波段組合針對褐鐵礦、針鐵礦和赤鐵礦蝕變信息的提取。根據(jù)特征向量矩陣分析PC4符合含鐵氧化物異常信息分布規(guī)律。

      通過對羥基礦物波譜特征信息的了解,以及研究區(qū)常見羥基礦物,選擇Band1、Band3、Band4、Band8波段組合進(jìn)行工作區(qū)ASTER羥基蝕變信息的提取。組合波段計(jì)算結(jié)果中,Bnad4和Band8的特征向量系數(shù)符號(hào)應(yīng)相反,且Band4的特征向量系數(shù)應(yīng)為負(fù)。此波段組合是針對綠泥石化/黑云母化蝕變礦物的信息提取波段。根據(jù)特征向量矩陣分析PC4符合含羥基礦物異常信息分布規(guī)律。

      對PC4采用主分量分析門限法分割異常值和背景值,以提取“鐵染”及“羥基異?!毙畔?,并可對其信息強(qiáng)度進(jìn)行分級,生成3級標(biāo)準(zhǔn)的異常信息分類圖。

      3.4 礦化蝕變異常篩選及圈定

      利用ASTER和Landsat 8數(shù)據(jù)提取的蝕變信息,進(jìn)行對比分析,再結(jié)合已有的工作區(qū)礦區(qū)地質(zhì)圖,發(fā)現(xiàn)兩種數(shù)據(jù)提取的鐵染蝕變信息匹配性較高,效果較好;ASTER數(shù)據(jù)提取的羥基蝕變信息與地質(zhì)圖上礦區(qū)顯示的有礦區(qū)域擬合度較高,具有較高的可信度,比較符合礦區(qū)的成礦特征,并且很好的反映了礦區(qū)圍巖蝕變的特點(diǎn)。再結(jié)合Google Earth及多光譜遙感影像,排除地質(zhì)災(zāi)害崩塌區(qū)域,修改并刪除非礦化相關(guān)異常信息,重復(fù)驗(yàn)證并仔細(xì)核對,最終得到鐵染、羥基異常圈定圖。

      通過Landsat8和ASTER兩種數(shù)據(jù)異常的相互驗(yàn)證,同時(shí)剔除掉因?yàn)楦鞣N沖積物、崩積物、冰磧物等造成的異常干擾信息,最終確定了6個(gè)鐵染異常包及5個(gè)羥基異常包,其中Igaliko雜巖體上分布有1個(gè)鐵染異常包和1個(gè)羥基異常包,Motzfeldt雜巖體上分布有3個(gè)鐵染異常包,Motzfeldt雜巖體的北西方向并與之隔海相望的巖體上分布有2個(gè)鐵染異常包和2個(gè)羥基異常包,Ilimaussaq雜巖體上分布有2個(gè)羥基異常包,并與該雜巖體上發(fā)現(xiàn)的稀土礦點(diǎn)位置比較吻合。

      4 遙感找礦預(yù)測

      通過本區(qū)及外圍已知礦床點(diǎn)的成礦地質(zhì)特征及遙感巖性構(gòu)造規(guī)律分析,歸納出:工作區(qū)西北部和東南部主要為花崗巖,中部主要為正長巖,主要分布在Ilimmaasaq、Igaliko和Motzfeldt三大巖體上。Ilimmaasaq巖體上已有的礦點(diǎn)表明,稀土礦的主要賦礦巖石為霞石正長巖,羥基蝕變較明顯,遙感圖像特征顯著。

      把依據(jù)遙感圖像圈定的找礦預(yù)測區(qū)劃分為A、B兩類,A類預(yù)測區(qū)遙感成礦地質(zhì)條件好,區(qū)內(nèi)或附近有已知礦床(點(diǎn))和遙感圖像巖性、構(gòu)造、異常套合較好,找礦前景良好;B類預(yù)測區(qū)遙感成礦條件較好,綜合遙感成礦條件不完備,但具有某些特征的遙感依據(jù),如遙感構(gòu)造控制帶,遙感斷裂破碎帶等,有較好的或有疑似采礦形跡,為找礦可能區(qū)。

      圖4-1 A-1預(yù)測區(qū)圖

      圖4-2 A-2預(yù)測區(qū)圖

      圖4-3 B類預(yù)測區(qū)圖

      本次工作區(qū)共圈出A類預(yù)測區(qū)2處,B類1處。三處預(yù)測區(qū)巖性主要為正長巖,影像特征典型,Landsat8RGB組合方式為7、6、5時(shí),巖體呈土黃色,RGB組合方式為7、5、4時(shí),巖體呈紫紅色、粉紅色,與其背景巖體色調(diào)差異明顯。此外,通過遙感鐵染異常和羥基異常篩選,發(fā)現(xiàn)A-1 Ilimmaasaq稀土礦預(yù)測區(qū)有較強(qiáng)烈的羥基蝕變,羥基異常顯著,見圖4-1,同時(shí),此區(qū)域附近已知有一處稀土礦點(diǎn)正在開采,故推測其可能形成稀土礦床。發(fā)現(xiàn)A-2 Igaliko巖體中部稀土礦預(yù)測區(qū)有較強(qiáng)烈的鐵染、羥基蝕變,鐵染、羥基異常顯著,且該異常區(qū)域影紋特征特殊,呈現(xiàn)環(huán)形構(gòu)造特征,見圖4-2,結(jié)合Ilimmaasaq巖體上的稀土礦點(diǎn)圖像及蝕變特征,故推測其可能形成與其他礦床伴生的稀土礦床。發(fā)現(xiàn)B類預(yù)測區(qū)有較強(qiáng)烈的鐵染蝕變,鐵染異常顯著,因此有鐵染異常包分布,同時(shí),此處還有較強(qiáng)烈的羥基蝕變,雖然沒有形成羥基異常包,但是羥基異常亦顯著,見圖4-3,結(jié)合Ilimmaasaq巖體上的稀土礦點(diǎn)圖像及蝕變特征,故推測其可能形成與其他礦床伴生的稀土礦床。

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