黑龍江省嫩江地區(qū)遙感蝕變信息提取與找礦預測

曹會，李青，李雨柯，韓科胤，溫秋園

1.中國地質(zhì)調(diào)查局牡丹江自然資源綜合調(diào)查中心，黑龍江 牡丹江 157021；2.吉林省地質(zhì)調(diào)查院，吉林 長春 130021

0 引言

隨著遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)空間分辨率不斷提高，高分辨率的遙感影像在遙感地質(zhì)研究中，既能發(fā)揮宏觀、高效的優(yōu)勢，又能發(fā)現(xiàn)微觀構造、礦化蝕變信息等，讓地質(zhì)工作者從遙感的全新角度去認識找礦工作。國產(chǎn)衛(wèi)星GF-1號的成功發(fā)射和投入使用，提高了我國高分辨衛(wèi)星數(shù)據(jù)自給能力，具有重大意義[1]。本次工作中使用綜合判斷法進行遙感地質(zhì)解譯，然后采用光譜角法及面向特征主分量選擇法提取羥基異常和鐵染異常區(qū)，結合解譯出的地質(zhì)體地質(zhì)產(chǎn)狀、接觸關系、生成順序，并追溯與成礦作用相關的地質(zhì)信息，結合其它資料，圈定遙感找礦靶區(qū)。

1 地質(zhì)背景

工作區(qū)位于小興安嶺西坡與松嫩平原過渡地帶；大地構造位置屬興安嶺—內(nèi)蒙地槽褶皺區(qū)大興安嶺地槽褶皺系罕達氣優(yōu)地槽褶皺帶罕達氣斷褶東、座虎灘凹陷。地質(zhì)上位于晚元古代新開嶺隆起與加里東期島弧區(qū)銜接部和中生代座虎灘火山—沉積盆地西部邊緣構造疊合部位；區(qū)域成礦上位于罕達氣—紅葉家銅、金成礦帶的西南段[2]。此次研究選擇嫩北、四隊、坐虎1∶5萬圖幅區(qū)。

2 遙感數(shù)據(jù)預處理

2.1 OLI遙感數(shù)據(jù)

采用美國陸地衛(wèi)星(Landsat8)2018年9月22日接收的119-26景ETM數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)校正以及圖像增強處理等，形成工作區(qū)遙感影像圖。采用主成分變換融合方法，將 1，2，3，4，5，6，7 七個波段與第8波段(全色波段)進行分辨率融合，得到了研究區(qū)增強的圖像。

2.2 高分一號衛(wèi)星數(shù)據(jù)

高分一號衛(wèi)星提供的4個多光譜波段地面分辨率為8 m，全色波段地面相元分辨率達2.5 m，對全色波段與多光譜波段進行融合處理后，可形成地面分辨率達 2 m 的彩色圖像(圖1)，完全可以滿足1∶5萬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查要求。

圖1 嫩江地區(qū)遙感影像圖Fig.1 Remote sensing image of Nenjiang area

3 遙感地質(zhì)解譯

3.1 地質(zhì)解譯

首先利用OLI數(shù)據(jù)進行了區(qū)域構造格架的建立及大規(guī)模地質(zhì)體的圈定，其次，利用高分一號衛(wèi)星數(shù)據(jù)，對工作區(qū)進行地質(zhì)構造詳細解譯，進一步劃分區(qū)內(nèi)各地質(zhì)單元界線。結合已知的地質(zhì)資料，在工作區(qū)內(nèi)共解譯出22種遙感影像單元，各單元分布及影像特征見表1，地質(zhì)解譯成果圖見(圖2)。

表1 工作區(qū)遙感影像特征一覽表

續(xù)表1 工作區(qū)遙感影像特征一覽表

圖2 遙感地質(zhì)構造解譯圖Fig.2 Remote sensing interpretation of geological structure1.Qhal：低河漫灘沖積層；2.Qhpal：高河漫灘沖洪積層；3.Qhpl：洪積扇堆積物；4.Qp3pal：階地；5.E3—N2s：孫吳組；6.E3x：西山玄武巖；7.K2n：嫩江組；8.K1f：福民河組；9.K1g：甘河組10.K1j：九峰山組；11.J2kl：科洛雜巖；12.C2-P1bl：寶力高廟組；13.Pt2xk：新開嶺巖群；14.ηλJ3：二長花崗巖；15.ηλC2—P1：二長花崗巖；16.λδC2—P1：花崗閃長巖；17.κγC2：堿長花崗巖；18.ζγC2：正長花崗巖；19.ζγC1：正長花崗巖；20.ηγC1：二長花崗巖；21.γδC1：花崗閃長巖；22.δ：閃長巖；23.地質(zhì)界線；24.不整合地質(zhì)界線；25.斷裂構造；26.環(huán)形構造；27.火山口。

3.2 構造遙感調(diào)查

(1)斷裂構造：工作區(qū)內(nèi)的斷裂構造相對較發(fā)育，并且以北東向和北西向為主，北北東向次之，其它方向斷裂不發(fā)育。

(2)環(huán)形構造：區(qū)內(nèi)的環(huán)形構造比較發(fā)育，共解譯出32個環(huán)形構造，它們在遙感圖像上主要表現(xiàn)為環(huán)形山脊、環(huán)形沖溝、環(huán)狀色調(diào)異常等。最大的環(huán)形構造直徑約15 km，小者不足300 m，一般多為1～6 km。從空間分布看，工作區(qū)內(nèi)的環(huán)形構造多分布在斷裂構造附近，并具有成群分布特點，構成一些環(huán)形構造群。在工作區(qū)內(nèi)最大的環(huán)形構造內(nèi)部有7條北東向斷裂、兩條北北東向斷裂和兩條北西向斷裂通過，環(huán)形構造的南部邊緣有10個環(huán)形構造集中分布；在F9斷裂和F10斷裂之間，有兩個環(huán)形構造呈母子式分布；F22斷裂附近，兩個環(huán)形構造呈串珠狀分布；F29斷裂上，兩個環(huán)形構造呈北北東向串珠狀分布；F30斷裂及附近，三個環(huán)形構造相對集中；沿F25斷裂，三個環(huán)形構造相互切割。

(3)火山構造：在工作區(qū)西北部解譯出16個火山口，它們在遙感圖像上顯示為環(huán)形山包，個別者顯示為馬蹄形山脊，并且主要集中于工作區(qū)東北部。

3.3 礦化蝕變信息提取

以OLI 1-8波段多光譜數(shù)據(jù)為基礎資料，采用“光譜角法”及“面向特征主分量選擇法”(克羅斯塔技術)相結合方法，對工作區(qū)分三級進行羥基異常和鐵染異常提取。

首先選取圖像中B4/B2及B6/B7均大于1的地區(qū)作為樣區(qū)提取B1-B8八個波段的光譜曲線，以與該曲線光譜角小于3°的區(qū)域作為遙感異常提取區(qū)，然后利用該數(shù)據(jù)的B2、B5、B6、B7四個波段進行主成分分析，利用第四主成分分三級提取羥基異常，利用該數(shù)據(jù)的B2、B4、B5、B6四個波段進行主成分分析，利用第四主成分分三級提取鐵染異常[3-5]。

(1)羥基異常分布特征：從羥基異常圖(圖3)可以看出，區(qū)內(nèi)的羥基異常主要分布在工作區(qū)中東部及東南角，并與斷裂構造及環(huán)形構造關系密切，工作區(qū)最大環(huán)形構造中部，北東向斷裂相對集中區(qū)，羥基異常高度集中。大環(huán)形構造南部邊緣的環(huán)形構造集中區(qū)，羥基異常發(fā)育，F(xiàn)10、F16、F17斷裂附近的兩個環(huán)形構造附近，羥基異常集中分布。F21、F22斷裂附近的兩個環(huán)形構造分布區(qū)，羥基異常集中分布，認為上述羥基異?？赡芘c礦化蝕變有關，屬礦化引起的異常。其它地區(qū)有羥基異常零星分布，屬非礦化異常。

圖3 嫩江地區(qū)羥基異常分布圖Fig.3 Distribution of hydroxyl anomaly in Nenjiang area

(2)鐵染異常分布特征：區(qū)內(nèi)的鐵染異常(圖4)主要分布于工作區(qū)中東部及東南角，與羥基異常分布位置相近，屬礦化蝕變引起的異常。工作區(qū)北部白堊紀火山巖分布區(qū)，鐵染異常相對發(fā)育，其分布規(guī)律不明顯，且與斷裂構造及環(huán)形構造無空間關系，應為非礦化異常。

圖4 嫩江地區(qū)鐵染異常分布圖Fig.4 Distribution of iron anomaly in Nenjiang area

4 遙感綜合找礦預測

根據(jù)遙感解譯的斷裂構造、環(huán)形構造以及遙感異常蝕變信息等遙感綜合信息，在工作區(qū)內(nèi)共圈出5處遙感信息異常區(qū)(圖5)，各信息異常區(qū)位置、預測面積及預測依據(jù)見表2。

圖5 嫩江地區(qū)遙感信息異常圖Fig.5 Anomaly map of remote sensing information in Nenjiang area1.地質(zhì)界線;2.不整合地質(zhì)界線;3.斷裂構造;4.環(huán)形構造;5.火山口;6.小斷裂;7.遙感信息異常區(qū);8.一級羥基異常;9.二級羥基異常;10.三級羥基異常;11.一級鐵染異常;12.二級鐵染異常;13.三級鐵染異常。

表2 遙感信息異常預測表

5 結論

利用OLI遙感數(shù)據(jù)進行區(qū)域成礦地質(zhì)背景解譯分析，大致查清了該區(qū)地層、巖性、構造等空間展布信息，同時利用其多光譜特點，對工作區(qū)進行羥基異常和鐵染異常提取工作。在此基礎上利用高分一號衛(wèi)星數(shù)據(jù)，對工作區(qū)進行地質(zhì)構造詳細解譯，確定區(qū)內(nèi)斷裂構造規(guī)模、性質(zhì)、形成順序，進一步劃分區(qū)內(nèi)各地質(zhì)單元界線，確定地質(zhì)體地質(zhì)產(chǎn)狀、接觸關系、生成順序；結合蝕變信息提取結果，圈定遙感找礦靶區(qū)，縮小找礦范圍。中、高分辨率遙感數(shù)據(jù)結合解譯，提高解譯精度，更能發(fā)揮遙感在地質(zhì)找礦中的作用。