菲律賓某銅礦區(qū)中大比例尺遙感數(shù)據(jù)處理及地質(zhì)解譯分析

■石菲菲

（中色地科礦產(chǎn)勘查股份有限公司北京100012）

菲律賓某銅礦區(qū)中大比例尺遙感數(shù)據(jù)處理及地質(zhì)解譯分析

■石菲菲

（中色地科礦產(chǎn)勘查股份有限公司北京100012）

菲律賓地區(qū)銅、鉻、鎳等地質(zhì)礦產(chǎn)資源較豐富，但是該地區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度緩慢，總體地質(zhì)工作程度較低，已有地質(zhì)勘查資料不足。為了縮小境外勘查周期，減少勘查正本，提高找礦效率，本文在的菲律賓地區(qū)，利用TM、SPOT5遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行了正射糾正、影像配準(zhǔn)、彩色合成、自然色彩變換、影像融合、反差增強(qiáng)等遙感數(shù)據(jù)處理并結(jié)合少量的地質(zhì)信息進(jìn)行了地質(zhì)解譯分析，提出了該地區(qū)的找礦方向，以最小的代價(jià)完成對該地區(qū)的初步認(rèn)識(shí)，為后期工作打下了基礎(chǔ)。

遙感數(shù)據(jù)處理遙感地質(zhì)解譯菲律賓

0　前言

菲律賓地區(qū)銅、鉻、鎳等地質(zhì)礦產(chǎn)資源較豐富，但是該地區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度緩慢，總體地質(zhì)工作程度較低，已有地質(zhì)勘查資料不足。為了縮小境外勘查周期，減少勘查正本，提高找礦效率，在該地區(qū)開展工作前期，可以利用中大比例尺遙感數(shù)據(jù)處理結(jié)合少量的地質(zhì)信息進(jìn)行地質(zhì)解譯分析，以最小的代價(jià)完成對工作區(qū)的初步認(rèn)識(shí)，初步判斷項(xiàng)目的可行性，提高社會(huì)競爭優(yōu)勢，為后期工作打好基礎(chǔ)。

1　采用的遙感數(shù)據(jù)

本地區(qū)主要采用TM、SPOT5兩種遙感數(shù)據(jù)，其特征如下：

1.1TM數(shù)據(jù)特征

以TM為代表的Landsat類多光譜遙感數(shù)據(jù)，由于其地面覆蓋范圍寬，空間分辨率、光譜分辨率能滿足區(qū)域地質(zhì)調(diào)查及地質(zhì)信息提取的要求，數(shù)據(jù)形式易于增強(qiáng)處理，多波段優(yōu)化組合的圖像信息豐富是中小比例尺區(qū)域遙感地質(zhì)調(diào)查的理想數(shù)據(jù)源。

TM的各個(gè)波段各自針對著不同的探測對象和探測目的。對于地質(zhì)應(yīng)用而言各個(gè)波段都能提供地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌信息。1、2、3、4波段能夠區(qū)分巖石中鐵、錳礦物和含鐵、錳礦物的相對含量，尤其是第4波段對于含三價(jià)鐵的礦物比較敏感，往往借此區(qū)分巖性；第5波段對綠簾石族礦物的特征譜帶敏感；第6波段識(shí)別地?zé)岙惓！r石和構(gòu)造的含水性，鑒別地質(zhì)構(gòu)造有一定的用途；第7波段對于羥基礦物等具明顯的光譜吸收性。

2.2SPOT5數(shù)據(jù)特征

為了滿足本次研究1/萬遙感地質(zhì)解譯工作的精度要求，遙感數(shù)據(jù)源的空間分辨率須優(yōu)于2.5米。覆蓋項(xiàng)目工作區(qū)的高分辨率存檔數(shù)據(jù)僅有SPOT-5數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)質(zhì)量較好，因此，本項(xiàng)目即選用SPOT-5數(shù)據(jù)作為遙感數(shù)據(jù)源。

2　遙感圖像處理

2.1正射糾正

正射影像是指將中心投影的像片，經(jīng)過糾正處理，在一定程度上限制了因地形起伏引起的投影誤差和傳感器等誤差產(chǎn)生的像點(diǎn)位移的影像。正射影像制作，一般是通過在影像上選取一些地面控制點(diǎn)，并利用該影像范圍內(nèi)的數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)，對影像同時(shí)進(jìn)行傾斜糾正和投影差改正，將影像重采樣成正射影像。

對于SPOT-5數(shù)據(jù)首先需要進(jìn)行正射糾正，DEM數(shù)據(jù)來自1/5萬地形圖，投影參數(shù)采用通用橫向墨卡托UTM投影、WGS84坐標(biāo)系。控制點(diǎn)選擇在地形圖和圖像上均能正確識(shí)別和正確定位的明顯地物點(diǎn)上，如道路交叉點(diǎn)、水陸交界點(diǎn)等，在圖幅范圍內(nèi)均勻選取足夠的控制點(diǎn)，采用二次多項(xiàng)式，使用糾正公式對影像逐點(diǎn)進(jìn)行正射糾正，糾正誤差控制0.3mm±以內(nèi)。

2.2影像配準(zhǔn)

影像配準(zhǔn)就是指將多圖像的同名影像通過幾何變換實(shí)現(xiàn)重疊，即實(shí)現(xiàn)影像與影像間地理坐標(biāo)及像元空間分辨率上的統(tǒng)一。

對于不同來源的數(shù)據(jù)，它們有著不同的空間分辨率，為了滿足下一步工作的需要，必須將其轉(zhuǎn)換為相同的空間分辨率，并轉(zhuǎn)換到同一影像數(shù)據(jù)庫。通常是將低分辨率的多光譜波段通過插值，加密到與高分辨率的全色波段一致的空間分辨率。

對于相同來源的遙感數(shù)據(jù)，一般情況下，其多光譜波段與全色波段已精確匹配，只需直接將多光譜波段插值加密到與全色波段一致的空間分辨率即可。但本次工作所采用的SPOT-5數(shù)據(jù)，多光譜波段與全色波段有一定的像元偏移，因此，除了轉(zhuǎn)換相同的空間分辨率外，還要選點(diǎn)進(jìn)行同名像元的對應(yīng)運(yùn)算，使二者空間位置能精確匹配。

2.3彩色合成

開展遙感地質(zhì)工作，首先需要獲取一幅信息量豐富、層次分明、色彩飽和度適中且含有目標(biāo)地物特征信息的彩色合成圖像作為基礎(chǔ)地貌—地質(zhì)圖像，而遙感組合波段的選擇是獲得這樣一幅好的彩色合成圖像的關(guān)鍵。

三波段彩色合成的組合波段優(yōu)選原則是：①波段的標(biāo)準(zhǔn)偏差盡可能大；②波段間的相關(guān)系數(shù)盡可能??；③各波段均值相差不要太懸殊；④盡可能含有目標(biāo)物的特征譜帶的波段。

2.4自然色彩變換

由于SPOT-5影像缺乏藍(lán)色波段，往往無法實(shí)現(xiàn)真正意義上的真彩色合成，故直接選用三個(gè)波段進(jìn)行彩色合成，其圖像色彩單調(diào)，且層次不清，因此需對其進(jìn)行自然色彩變換處理，以便獲取信息更豐富的圖像。

自然色彩變換就是模擬自然色彩對多波段數(shù)據(jù)進(jìn)行交換，變換過程中關(guān)鍵是近紅外、紅、綠這3個(gè)輸入波段光譜范圍的依次確定。如果這3個(gè)波段定義不夠恰當(dāng)，則不能生成真正的自然色彩圖像。其具體做法是：依次將圖像的近紅外波段、紅波段、綠波段作為B1、B2、B3輸入波段，對輸入波段按B4=（B1×B2）/4進(jìn)行計(jì)算，輸出波段B4，以B2、B4、B1的順序按照RGB色彩組合輸出新的影像文件。

2.5影像融合

為很好地抑制圖像噪聲，使地物輪廓和紋理更加清晰，地質(zhì)解譯精度與可靠性得到提高，需對遙感圖像進(jìn)行融合處理。本次工作主要運(yùn)用了IHS變換，實(shí)現(xiàn)全色波段與多光譜波段的融合處理。首先對自然色彩變換得到的三個(gè)波段進(jìn)行IHS變換（也叫正變換），得到I、H、S三個(gè)分量，然后用高分辨率的全色波段代替I分量，進(jìn)行RGB反變換，得到新的彩色合成圖像。新圖像既保留了全色波段的高清晰度紋理特征，又具有多光譜波段的光譜信息。

2.6反差增強(qiáng)

由于遙感成像系統(tǒng)的特性、成像時(shí)的光照條件，以及像幅范圍內(nèi)地物間輻射差異的大小等各種原因，常常使數(shù)字圖像大部分像元的亮度值集中在比較窄的動(dòng)態(tài)區(qū)間，致使圖像的反差較小、色調(diào)單一，難以從中區(qū)分出更多的地物信息，因此需要進(jìn)行反差增強(qiáng)（也稱反差擴(kuò)展或拉伸增強(qiáng)），使亮度數(shù)據(jù)分布占滿整個(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比度。工作區(qū)遙感圖像的反差增強(qiáng)采用直方圖均衡化。

3　區(qū)域地質(zhì)背景

菲律賓群島屬于西太平洋新生代島弧火山巖帶，區(qū)內(nèi)地層以新生帶地層及構(gòu)造巖漿活動(dòng)為主。區(qū)內(nèi)廣泛分布第三紀(jì)中性火山巖系，其基底地層時(shí)代為前侏羅系，分布于菲律賓群島中部和西部局部地區(qū)。

3.1地層及火山巖系

地層及火山巖系自新到老簡列如下：

1 第四紀(jì) 　現(xiàn)代沖積層2 上新世-更新世 　火山噴發(fā)巖，以安山巖、玄武巖為主，部分為英安巖、流紋巖夾海相灰?guī)r，陸相火山碎屑巖及沉積巖3 中新世晚期 　海相碎屑沉積巖，礁灰?guī)r夾安山-玄武火山碎屑巖及熔巖4 漸新世晚期-中新世中期海相砂巖、頁巖、礁灰?guī)r，部分礫巖及煤層。含海相安山-玄武質(zhì)火山碎屑巖及熔巖5 古新世-漸新世 　以安山巖、英安巖及其火山碎屑為主，部分為海相砂巖、頁巖及灰?guī)r6 白堊紀(jì)-古新世 　淺變質(zhì)火山沉積巖系，常含細(xì)碧巖、安山巖及玄武巖，還有燧石硅質(zhì)巖、深海沉積及濁流沉積巖7 前侏羅世（石炭紀(jì)）-早侏羅世長石砂巖、硬砂巖、石英巖、板巖、千枚巖、大理巖、云母片巖等

3.2構(gòu)造

菲律賓群島中央部分有一條近南北向貫穿全島的菲律賓大斷裂，自北向南，由近南北向-北西向-近南北向，即微微向西凸出的弧形，然后再折向南東沿比卡爾半島直至棉蘭老島東部，總體呈先向西凸再向東大幅度凸出的S形，這代表了整個(gè)菲律賓的主干構(gòu)造，本構(gòu)造恰好穿過薩馬島與該銅礦區(qū)之間。

這條S形構(gòu)造帶控制了菲律賓新生代火山巖和斑巖型銅礦、火山熱液型金銅礦的分布。

3.3火山巖及巖漿活動(dòng)

菲律賓島弧區(qū)火山活動(dòng)早期以古新世及漸新世為主，其分布主要在東部即大斷裂帶的東緣；晚期以中新世及上新世為主，其分布主要在大斷裂兩側(cè)，侵入巖以閃長巖為主，還有花崗閃長巖、石英二長巖和正長巖等，花崗巖幾乎未見。按時(shí)代可分為兩期，早期為35-60百萬年，相當(dāng)于至漸新世與塊狀硫化和含鉬的斑巖銅礦有關(guān)；晚期為1.5-2.5百萬年，與含金較高的斑巖銅礦有關(guān)?；鹕綗嵋盒徒疸y礦與晚期中（基性）火山巖有關(guān)。超基性巖主要分布于大斷裂西側(cè)，東側(cè)較少。

4　 1　/5　萬遙感地質(zhì)解譯

4.1解譯依據(jù)

本次1/5萬遙感地質(zhì)構(gòu)造解譯主要在ETM741三波段彩色合成圖像上進(jìn)行。北緯10°30′以北解譯參考了搜集到的地質(zhì)圖，地層進(jìn)行了簡化處理，北緯10°3′0以南采用與此區(qū)類比延伸的辦法處理，地層未細(xì)分。解譯草圖中地質(zhì)體代號(hào)用中國地層習(xí)慣用的規(guī)則，改用時(shí)代+地方名稱標(biāo)注。

4.2解譯的初步認(rèn)識(shí)

解譯區(qū)內(nèi)除局部出露前古近系片巖組成的基底外，大面積出露的是古近系砂泥巖、灰?guī)r及煤層，其中白堊系-古新統(tǒng)馬蘭加群（E1m）含大量玄武安山質(zhì)火山碎屑巖及熔巖。新近系以碎屑巖為主，夾生物碎屑灰?guī)r薄層或透鏡體。西部沿海岸分布大片上新統(tǒng)-更新統(tǒng)塊狀珊瑚灰?guī)r是該區(qū)最新的淺海相沉積。

圖1　改區(qū)及外圍TM遙感解譯地質(zhì)圖

巖漿侵入巖，南部阿特拉斯銅礦區(qū)含礦閃長巖-石英閃長斑巖巖體可能因露天開采已形成很大的采坑，從采坑外形看，含銅巖體應(yīng)受近東西-北東東向斷裂與北東向斷裂復(fù)合部位控制，由銅礦采坑向北東方向延伸處于同一北東向斷裂帶上有兩個(gè)疑似侵入體的影像，出現(xiàn)在北東向與北西向斷裂交匯的結(jié)點(diǎn)上，可能是二個(gè)閃長巖體。區(qū)內(nèi)尚有蛇紋石化橄欖巖（∑）和安山巖、安山玢巖小巖體出露，但影像特征不明顯，難以識(shí)別。

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造顯示為清晰的線性影像，南部以北東向-北西向斷裂為主，二者交織成菱形網(wǎng)格。其次為近東西向斷裂，有從南到北等距分布的趨勢。北部以北東向、北西向與近南北向斷裂為主，三組斷裂在Kansi附近相交匯心形成斷裂密集地段，并有一類似火山機(jī)構(gòu)的小環(huán)形構(gòu)造出現(xiàn)，可能為火山機(jī)構(gòu)或爆破巖筒，見圖1。

此外，在阿特拉斯采坑北面有一直徑約2km的環(huán)形構(gòu)造，推測為隱伏巖體。圖幅東一處北東向與北西向斷裂交匯處有同心環(huán)狀構(gòu)造，外環(huán)直徑1.6km，內(nèi)環(huán)直徑0.8km，內(nèi)環(huán)中心有從中小圓環(huán)向外輻射的小斷裂，很像火山機(jī)構(gòu)或爆破巖筒。

5　 1　/萬遙感地質(zhì)解譯及說明

5.1基巖影像特征

本區(qū)主要基巖有以下幾種（見圖2）：

①漸新統(tǒng)巴耶組E2b

主要為塊狀灰?guī)r，影像特征為淺棕黃色斑塊狀，較周圍亮度較高。

②古近系-白堊系古新統(tǒng)馬蘭加群E1m

為含灰?guī)r碎屑沉積巖、玄武安山質(zhì)火山碎屑巖及熔巖，分布于圖像的北部和西部，多與E2b不整合接觸分布，影像亮度比漸新統(tǒng)巴耶組略深。

③前白堊系騰羅布片巖AnKt

以黑云母、綠泥石為主，含少量鈉長石、角閃石、綠簾石，分布于圖幅東南部，影像特征略帶淺粉紅色。

圖2　該區(qū)某銅礦區(qū)SPOT5影像圖

5.2構(gòu)造影像特征

本區(qū)構(gòu)造表現(xiàn)為斷裂構(gòu)造，主要有三組，見該礦區(qū)構(gòu)造綱要圖（圖3）。

①北東向斷裂分布于圖幅西北部，為最早發(fā)育斷裂。

②近南北向斷裂有三條，主要分布于圖幅中和西部，為中期發(fā)育斷裂。

③北西向遍及全區(qū)，大致呈等距狀分布，且延伸較長，交叉于北東向和近南北向斷裂，為后期發(fā)育斷裂。

三組斷裂在該區(qū)附近相交匯聚形成斷裂密集地段，并有一類似火山機(jī)構(gòu)的環(huán)形構(gòu)造出現(xiàn)，可能為火山機(jī)構(gòu)或爆破巖筒。另外在圖幅的南部分布三個(gè)疑似火山口。

圖3　該區(qū)構(gòu)造綱要圖

6　成礦與找礦方向分析

本區(qū)西南35km已知有大型斑巖銅礦一處。該處礦床與交錯(cuò)構(gòu)造發(fā)育的斷裂帶關(guān)系密切，據(jù)此分析本礦區(qū)中部三組斷裂在相交匯心形成的斷裂密集地段的火山機(jī)構(gòu)環(huán)形機(jī)構(gòu)，以及南部三個(gè)類似次火山機(jī)構(gòu)的環(huán)形構(gòu)造為成礦有利地段，可能存在有斑巖礦化及熱液脈狀A(yù)u、Ag礦化，值得進(jìn)一步研究。

N1火山機(jī)構(gòu)位于圖幅北部，該處主體為中-上新世的安山至玄武巖質(zhì)次火山巖，因?yàn)樗亚写〦2b地層，巖體大致呈等軸狀次圓形，直徑長軸呈NW向近500米，短軸呈NE向約450米，外圍有一稍大環(huán)形斷裂構(gòu)造，面積較大，長軸NW向約1300米，短軸NW向約950米，見圖4。該火山機(jī)構(gòu)受NW、NNW斷裂控制，在這一火山機(jī)構(gòu)范圍內(nèi)，可見不同方向的放射狀斷裂6條，機(jī)構(gòu)主體次火山巖外側(cè)蝕變環(huán)明顯，此處可能為斑巖銅礦發(fā)育地段。應(yīng)加強(qiáng)對這一地段的地表勘查，并采用十字架剖面進(jìn)行化探取樣，樣距20米，每個(gè)樣重250g，粉碎后送檢Cu、Pb、Zn、Au、Ag、As、Mo等元素分析，注意巖體及蝕變帶的巖石種類和含礦性，然后再考慮使用300-500米的鉆機(jī)，打十字架勘查剖面，確定礦化深度作出儲(chǔ)量評估。

圖4　過N1火山口地質(zhì)剖面及可能的礦化分布模式圖

N2火山機(jī)構(gòu)位于圖幅西南角，該處主體亦為中-上新世安山至玄武質(zhì)次火山巖，巖體呈環(huán)筒狀，直徑約250米，呈等軸狀切面，近似圓形，周圍有一不完整環(huán)形構(gòu)造，有四條放射狀斷裂，外環(huán)直徑近700米，圍巖似亦有蝕變跡象，但需要做進(jìn)一步的地面查證，這里規(guī)模和條件雖不如N1，但也值得注意取樣分析，查評找礦前景。

N3、N4條件較差，如有可能，也不妨做些地面查證，因?yàn)檫@四處次火山巖相距并不太遠(yuǎn)。

[1]馬建文.利用TM數(shù)據(jù)快速提取含礦蝕變帶方法研究 [J].遙感學(xué)報(bào),1997,1(3):208-213,224.

[2]閻積慧等.TM圖像地質(zhì)應(yīng)用原理與方法 [M].冶金工業(yè)部出版社，1995,15-30.

[3]劉超群,馬祖陸,莫源富.遙感巖性識(shí)別研究進(jìn)展與展望 [J].廣西科學(xué)院學(xué)報(bào),2007,23 (2):120-124,128.

[4]李曉光,于紅偉,李雙福,李春光,劉書勝,楊軍元,劉慶忠.SPOT5全色與多光譜遙感影像融合方法研究 [J].吉林林業(yè)科技,2011,40(4):25-28.

[5]施敏琦,林文鵬,溫家洪,宗瑋,李厚增.基于多比例尺地形圖的SPOT5影像幾何糾正方法 [J].上海師范大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版),2011,40(4):421-426.

[6]劉磊,周軍,馮敏,李昱星,牛濤,李盼.基于ETM+數(shù)據(jù)的甘肅北山地區(qū)基性巖體識(shí)別[J].地質(zhì)找礦論叢,2013,(4):589-593.

[7]楊金中,方洪賓,張玉君,陳薇.中國西部重要成礦帶遙感找礦異常提取的方法研究[J].國土資源遙感,2003,14(3):50-53.

[8]丑曉偉,傅碧宏.干旱區(qū)TM圖像巖石地層信息提取與分析方法研究 [J].沉積學(xué)報(bào), 1995,13(A01):164-170.

[9]汪樹棟,于彩虹,周朝憲,唐萍芝,潘東.坦桑尼亞漢得尼金礦區(qū)遙感找礦預(yù)測研究 [J].礦產(chǎn)勘查,2014,(2):384-388.

[10]錢志奇,房瑩瑩,石劍龍.遙感技術(shù)在境外礦產(chǎn)勘查中的特點(diǎn)研究 [J].資源開發(fā)與市場,2014,(7):781-784.

TP79[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-2-239-3

石菲菲（1982～），女，碩士研究生，研究方向?yàn)檫b感地質(zhì)與地理信息系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用。