霍林河地區(qū)遙感、地質(zhì)、化探多元信息異常分析的應用

高利東+趙勝金+楊海星+隋海濤+高峰+張玉龍

摘要：近些年來，遙感蝕變異常信息在地質(zhì)領(lǐng)域方面的應用越來越廣泛，遙感、地質(zhì)、化探多元綜合信息異常分析的應用更是在地質(zhì)基礎研究和找礦預見性方面越來越得到認可，獲得了較為理想的效果。內(nèi)蒙地勘十院2016年開展了霍林河地區(qū)1∶5萬區(qū)調(diào)項目，地質(zhì)生產(chǎn)過程中以ETM+數(shù)據(jù)為信息源，利用主成分分析法有效提取了鐵染和羥基蝕變異常，并利用光譜法對蝕變異常進行了優(yōu)化處理，與地質(zhì)、化探多信息資源進行疊加，在疊加有利部位劃分出了地物化遙綜合信息異常源區(qū)，對于區(qū)調(diào)工作在構(gòu)造性質(zhì)、礦產(chǎn)預測、成礦遠景區(qū)及靶區(qū)圈定等方面研究工作起到了重要的指導性及前瞻性。

關(guān)鍵詞：霍林河地區(qū)；ETM+數(shù)據(jù)；疊加分析；綜合信息異常源區(qū)

隨著ETM+數(shù)據(jù)提取礦化蝕變技術(shù)的成熟發(fā)展，遙感技術(shù)越來越多的應用于找礦預測和靶區(qū)篩選方面，效果越來越顯著。充分利用地物化遙綜合信息異常源區(qū)資料尋找與發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)資源地是區(qū)調(diào)最重要的一項工作，可以起到事半功倍的作用。

1.工作區(qū)地質(zhì)概況

工作區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東北部，處于通遼市、錫林郭勒盟、興安盟和赤峰市交界處，地理坐標：東經(jīng)：119°30′00″～120°00′00″；北緯：45°00′00″～45°40′00″。總面積：2874km2。

大地構(gòu)造單元古生代屬西伯利亞板塊南東緣興蒙造山帶—霍林郭勒—索倫殘余海盆，南接錫林浩特—西烏旗—牤牛海構(gòu)造帶；中生代屬濱太平洋構(gòu)造域的大興安嶺構(gòu)造帶。區(qū)域成礦背景處于索倫—黃崗鐵（錫）、銅、鋅成礦帶（Ⅳ級）之沙不楞山銅、鉛、鋅成礦帶（Ⅴ級）內(nèi)，區(qū)域上以鉛鋅多金屬礦及煤炭資源為主，找礦潛力巨大，本區(qū)內(nèi)晚侏羅世花崗巖及其巖漿期后熱液所形成的細?；◢弾r脈及石英脈等與成礦關(guān)系密切。總體構(gòu)造線方向為北東向，控制著地層和侵入體的展布方向，屬于主控礦構(gòu)造，次之為北西向構(gòu)造及東西向構(gòu)造。

2.遙感信息特征

2.1遙感信息數(shù)據(jù)的選擇

工作區(qū)自然地理夏季、秋季植被繁茂，水體廣布，而冬季、春季常常被積雪覆蓋，這些因素嚴重干擾遙感地質(zhì)調(diào)查研究工作，時相選擇尤為重要，因此收集了2010年10月20日軌道號ALAV2A252362680（111，2680）的ALOS2.5米全色波段（PAN）基礎數(shù)據(jù)源，這期間影像具有植被較少、積雪少的適合特點；蝕變異常提取選擇Landsat-8的ETM數(shù)據(jù)，經(jīng)過對圖像進行幾何精校正、地理配準、波段組合、反差擴展、分辨率融合等處理，選用ETM4（R）ETM3（G）ETM2（B）波段組合生成了工作區(qū)遙感影像圖，在此基礎上進行了蝕變異常信息提取。

2.2信息增強處理

用1∶5萬地形圖選取的地物特征點（各30個）分別對ALOS多光譜數(shù)據(jù)和PAN數(shù)據(jù)進行幾何校準。在校正后的ALOS多光譜數(shù)據(jù)（10m）和PAN數(shù)據(jù)（2.5m）上分別選擇相同的地物特征點（30個），進行圖像配準，截取工作區(qū)圖像，重采樣成5m分辨率的圖像后，選擇Gram—Schmidt光譜融合算法，將PAN數(shù)據(jù)與多光譜數(shù)據(jù)進行融合，融合后的工作區(qū)圖像具有PAN數(shù)據(jù)的高空間分辨率和多光譜數(shù)據(jù)多波段的特性。

2.3工作區(qū)遙感影像特征

遙感影像總體上具有北東向隆起帶和凹陷帶相間排列的特征，棕色及棕黃色區(qū)多為中生代火山巖發(fā)育區(qū)，淺藍色調(diào)區(qū)為霍林河城鎮(zhèn)及煤礦區(qū)，淺灰色區(qū)多為二疊世沉積巖，暗紅色區(qū)為花崗巖。北部區(qū)以棕黃色、淺藍色調(diào)為主，色調(diào)較深，基巖裸露，地質(zhì)構(gòu)造明顯；南部區(qū)以棕色、暗紅色、淺灰色調(diào)為主，植被覆蓋嚴重，線狀解譯效果較好。

2.4線性構(gòu)造信息特征

遙感影像圖上線性構(gòu)造解譯標志特征明顯，影像清晰：由不同色彩的直線型界面所顯示、地貌為直線型溝谷及山鞍部、水系轉(zhuǎn)折點、錯斷的山脊、水體展布和不同巖石界線、局部斷層三角面等，線性構(gòu)造以NE方向為主、NW向次之，少量近EW向。

2.5環(huán)狀構(gòu)造信息特征

遙感影像圖上環(huán)形構(gòu)造表現(xiàn)為斷續(xù)的弧形水系、溝谷、色調(diào)差異界線等，少量為圓形、半圓形影紋。區(qū)內(nèi)環(huán)形構(gòu)造大小不一，火山機構(gòu)在地貌上表現(xiàn)為隆起的錐狀高山或洼坑，部分具環(huán)帶狀或放射狀水系特征。

3.遙感蝕變信息提取

針對工作區(qū)植被覆蓋率較高、河流水體、沖積物等干擾信息較多的特點，經(jīng)過多次的對比研究，采用去干擾異常主分量門限化技術(shù)進行遙感礦化蝕變異常信息提取工作。遙感圖像各個波段間存在有一定的相關(guān)性，為了減少相關(guān)性對分類的影響，常使用主分量分析法去相關(guān)。主分量分析基于信息總量守恒的前提下，利用線性變換的方法來實現(xiàn)去相關(guān)性。

由于所獲各主分量之間不相關(guān)，故各主分量之間信息沒有重復或冗余。ETM多波段數(shù)據(jù)通過PCA所獲每一主分量常常代表一定的地質(zhì)意義，互不重復，即各主分量的地質(zhì)意義有其獨特性。用ETM2、ETM5、ETM6、ETM7等4個波段進行PCA，刪去ETM3、4波段，避免三個可見光波段同時參與運算，排除了鐵氧化物的干擾，這樣在PC4中綠泥石等粘土礦物就突出顯示出來，從而得到羥基化物異常，對代表羥基化物主分量的判斷準則是：構(gòu)成該主分量的本征向量，其ETM6系數(shù)應與ETM7及ETM5的系數(shù)符號相反，ETM2與ETM6系數(shù)符號相同。

根據(jù)有關(guān)地物的波普特征，羥基信息包含于符合這一判斷準則的主分量中，故此主分量可稱為羥基異常主分量。用ETM2、ETM4、ETM5、ETM6等4個波段進行PCA，刪去ETM3、7波段，排除了粘土類礦物蝕變信息的干擾，這樣在PC4中鐵氧化物等就突出顯示出來，從而得到羥基化物異常；對代表鐵染物主分量的判斷準則是：構(gòu)成該主分量的本征向量，其ETM4系數(shù)應與ETM2及ETM5的系數(shù)符號相反。本次研究中，羥基異常一般出現(xiàn)在ETM2、5、6、7做四分量PCA之后的第四主分量中。而鐵染異常一般出現(xiàn)在ETM2、4、5、6做四分量PCA之后的第三主分量中。

4.遙感、地質(zhì)、化探多元信息異常分析

進行遙感、地質(zhì)、化探多元信息異常分析有利于進行異常篩選與推薦，在化探異常范圍內(nèi)出現(xiàn)鐵染、羥基異常，增加了找礦有利信息的定位精度，對找礦具有較好的指示作用。

根據(jù)工作區(qū)羥基、鐵染蝕變信息及1∶5萬化探，并結(jié)合 1∶5萬礦調(diào)地質(zhì)成果，篩選出五個多元信息異常進行研究分析，其中兩處區(qū)內(nèi)新發(fā)現(xiàn)有礦點及礦化點，指示了極為有利的找礦信息。

4.1塔日巴干扎拉格多元信息異常區(qū)

位于工作區(qū)西北部，北側(cè)為中侏羅統(tǒng)新民組流紋質(zhì)火山碎屑巖，南部為中侏羅統(tǒng)塔木蘭溝組安山質(zhì)火山碎屑巖及安山巖等，中部出露少量巖株狀形態(tài)的晚侏羅世細?；◢弾r，侵入接觸部位處見面狀褐鐵礦化、黃鐵礦化、硅化等蝕變。北東、北西向或北東向斷裂構(gòu)造發(fā)育。異常區(qū)羥基、鐵染、化探異常發(fā)育好，編號FA1鐵染異常、HA3羥基異常與化探AP29丙、AP32乙1、AP33乙3綜合異常曲線重疊套合（圖1）。

遙感線性構(gòu)造、環(huán)形構(gòu)造發(fā)育。鐵染FA1異常呈不規(guī)則掌狀，面積約84.5km2，分布均勻，蝕變性強；羥基HA3異常面積約37.9km2，環(huán)帶狀分布，蝕變較為分散，發(fā)育中等。化探異常區(qū)內(nèi)成礦元素包括Pb、Zn、Ag、W、Mo、Au等，濃集中心明顯，單元素套合重疊性好，異常數(shù)值較高。

野外注重了此綜合異常區(qū)的找礦信息工作，在中西部新民組北東向構(gòu)造破碎斷裂帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)1處銀礦化點，控制礦化體長200余米，厚度6m～10m，銀品位19.6g/t～32.8g/t；1處鉛鋅礦化點，控制礦化石英脈長400m，厚度10m～20m。鉛：0.028%～0.37%。鋅：0.23%～0.46%。可以看出，此異常信息區(qū)內(nèi)是尋找Ag、Pb、Zn等多金屬的有利區(qū)域。

4.2巴彥敖包圖嘎查多元信息異常區(qū)

位于霍林郭勒市東9.5km處，異常區(qū)內(nèi)主要出露地層為上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組流紋質(zhì)火山碎屑巖、上侏羅統(tǒng)瑪尼吐組安山巖，零星上二疊統(tǒng)林西組變質(zhì)粉砂巖，少量晚侏羅世細?；◢弾r及花崗閃長巖等，地質(zhì)情況較為復雜。FA6鐵染異常與化探異常AP35甲1套合，羥基異常不明顯，遙感解譯兩處環(huán)形構(gòu)造發(fā)育，NE向線性構(gòu)造較發(fā)育（圖2）。FA6鐵染異常呈一長軸北東向延展的不規(guī)則形態(tài)，面積約56.2km2，面狀發(fā)育程度較好；化探異常成礦元素組合以Pb、Zn、Ag、As、Sb、Au、W為主，單元素異常套合好，濃集中心明顯，異常強、規(guī)模大。

野外工作中新發(fā)現(xiàn)1處鋅多金屬礦化點，地表所見蝕變帶寬1.0m～1.2m，延伸長大于25m，產(chǎn)狀230°∠75°，北西延展，具有褐鐵礦化、硅化、少量云英巖化、黃鐵礦化。采樣分析結(jié)果Ag2.4g/t～4.9g/t；Pb：0.022% ～0.062%；Zn：0.19%。因此該處是尋找多金屬礦潛力較大的地段。

5.結(jié)論

（1）區(qū)調(diào)工作中，加強地質(zhì)、遙感、化探綜合信息源異常區(qū)的圈定與篩選工作，可以獲得事半功倍的效果。

（2）地質(zhì)、遙感、化探綜合信息異常區(qū)的圈定，對于找礦起到了較好的效果，證明了該工作方法的可行性與預見性，可為區(qū)調(diào)工作中類似區(qū)域預測與評價礦產(chǎn)資源提供有價值的參考。

（3）在第四系覆蓋較厚或交通不便的地區(qū)，充分收集研究分析前人的遙感化探地質(zhì)資料，充分加強遙感技術(shù)與地質(zhì)、化探等學科的緊密聯(lián)系，可以更有效的獲得找礦新突破。

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