基于深度學(xué)習(xí)的礦區(qū)韌性剪切帶找礦研究

肖 壯，羅 彬，劉友明

（1.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局八一〇隊，江蘇 南京 210000；2.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局八〇九隊，江蘇 南京 210000）

1 基于深度學(xué)習(xí)對礦區(qū)韌性剪切帶構(gòu)造圖像采集

對礦區(qū)韌性剪切帶的地質(zhì)構(gòu)造圖像采集是找礦的基礎(chǔ)工作。礦區(qū)韌性剪切帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且獨特的構(gòu)造特征是發(fā)生成礦流體作用的根本原因，而成礦流體匯集與礦體沉淀是找礦的最有利依據(jù)，所以需要對礦區(qū)韌性剪切帶進(jìn)行構(gòu)造圖像采集。本次采用基于深度學(xué)習(xí)的遙感技術(shù)對礦區(qū)韌性剪切帶地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行圖片采集[1]。首先遙感技術(shù)通過地物識別功能對礦區(qū)韌性剪切帶區(qū)域的空間特征以1：100萬比例進(jìn)行描繪，主要以韌性剪切帶灰度、地質(zhì)紋理、外表形態(tài)、內(nèi)部空間關(guān)系為圖像內(nèi)容，然后應(yīng)用圖像層次增強(qiáng)方法對礦區(qū)韌性剪切帶的信息進(jìn)行處理，通過增強(qiáng)或減弱灰度、顏色、紋理方法最大限度的區(qū)分圖像信息[2]。遙感構(gòu)造信息的提取是圖像采集的核心內(nèi)容，礦區(qū)韌性剪切帶的地質(zhì)構(gòu)造在遙感圖像采集上主要以線性和環(huán)形特征表現(xiàn)出來，通過特定的圖形結(jié)構(gòu)和色調(diào)處理來展示韌性剪切帶的地貌、水系、輻射溫度、邊緣輪廓等信息。遙感技術(shù)首先增強(qiáng)韌性剪切帶的主干輪廓線性，描繪礦區(qū)主要構(gòu)造；然后增強(qiáng)韌性剪切帶的內(nèi)部斷層、切面、裂隙等次級環(huán)形圖像特征，縮小可能成礦構(gòu)造的范圍。遙感技術(shù)在礦區(qū)韌性剪切帶的圖像采集特征如下表所示。

表1 遙感技術(shù)對韌性剪切帶圖像采集特征表

2 基于深度學(xué)習(xí)對礦區(qū)韌性剪切帶化學(xué)信息提取

礦區(qū)韌性剪切帶的礦質(zhì)化學(xué)信息是找礦的重要依據(jù)。基于以往的勘查數(shù)據(jù)顯示礦區(qū)韌性剪切帶普遍伴有硅化現(xiàn)象出現(xiàn)，由于韌性剪切帶在剪切變形過程中礦石中的硅元素會發(fā)生自動轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，當(dāng)韌性剪切帶局部地區(qū)會出現(xiàn)嚴(yán)重的硅元素消除現(xiàn)象時，消除的硅元素會聚集在韌性剪切帶其他地區(qū)，這一現(xiàn)象的出現(xiàn)與韌性剪切帶成礦有很大關(guān)系，主要呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，當(dāng)硅元素聚集現(xiàn)象明顯時說明礦區(qū)韌性剪切帶該部位沒有成礦；當(dāng)硅元素消失現(xiàn)象明顯時說明礦區(qū)韌性剪切帶該部位已經(jīng)成礦，所以需要對礦區(qū)韌性剪切帶的化學(xué)信息進(jìn)行有效提取。

本次利用基于深度學(xué)習(xí)的光譜技術(shù)來提取找礦有關(guān)的化學(xué)信息。利用光譜探測器的9個波段對研究區(qū)的化學(xué)礦質(zhì)信息進(jìn)行探取，9個波段是以三個短波紅外波段、三個近紅外波段、遠(yuǎn)紅外波段，分辨率分別為15m、20m、30m。數(shù)據(jù)信息包括波長、偏差、波譜范圍、中心波長半極值寬度，通過各個波段的參數(shù)變化分析出研究區(qū)的礦質(zhì)成分。以下為光譜探測器各個波段及波長參數(shù)表。

表2 光譜探測器參數(shù)列表

探索在運用遙感技術(shù)采集的構(gòu)造圖像基礎(chǔ)上，集合主成分分析方法對礦區(qū)韌性剪切帶的硅化信息進(jìn)行加強(qiáng)處理，有利于提取找礦相關(guān)的化學(xué)信息。以下為光譜技術(shù)提取韌性剪切帶化學(xué)信息流程。

圖1 光譜技術(shù)提取化學(xué)信息流程圖

本次是對礦區(qū)韌性剪切帶化學(xué)信息提取，以硅元素作為主成分進(jìn)行主成分分析法，以礦物中硅元素的含量為標(biāo)準(zhǔn)，以圖像上亮度的強(qiáng)弱來表示出來，在此基礎(chǔ)上，選取兩個亮度最強(qiáng)的化學(xué)成分作為主成分，并將其進(jìn)行假彩色合成，賦予綠色標(biāo)識，將這兩個主成分的交集處設(shè)置為亮度最強(qiáng)，并賦予紅色標(biāo)識，將其突出顯示出來，以此可判定為硅化作用最強(qiáng)的找礦標(biāo)志。通過光譜技術(shù)的應(yīng)用準(zhǔn)確的提取礦區(qū)韌性剪切帶的化學(xué)信息，能夠快速的圈定找礦靶區(qū)。

3 基于深度學(xué)習(xí)對礦區(qū)韌性剪切帶靶區(qū)圈定

礦區(qū)韌性剪切帶的地質(zhì)構(gòu)造圖像是運用遙感技術(shù)采集到的，而礦區(qū)韌性剪切帶的化學(xué)信息是光譜技術(shù)提取到的，所以存在信息數(shù)據(jù)格式不一致、數(shù)據(jù)接口不統(tǒng)一的問題，這樣很難圈定找礦的靶區(qū)，為此運用技術(shù)手段對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，比如數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)化、圖像格式統(tǒng)一化、數(shù)據(jù)接口一致化等。

為找礦信息疊合方法圈定找礦靶區(qū)奠定基礎(chǔ)。通過信息重疊法將處理過后的圖像信息與化學(xué)信息相結(jié)合，為了突出找礦靶區(qū)的位置，運用基于深度結(jié)合的GIS技術(shù)對靶區(qū)信息進(jìn)行彩色聚類和量化分級處理，根據(jù)找礦標(biāo)志的強(qiáng)弱將亮度值分為10個級別，并且同個十個不同的顏色進(jìn)行區(qū)別，化學(xué)信息最弱且地質(zhì)構(gòu)造最容易成礦的部位圈定為找礦靶區(qū)，并將其填充黑色進(jìn)行標(biāo)識。

4 結(jié)語

以礦區(qū)韌性剪切帶的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和化學(xué)信息為理論基礎(chǔ)，運用基于深度學(xué)習(xí)的遙感技術(shù)、光譜技術(shù)以及GIS技術(shù)完成找礦任務(wù)，簡化了礦區(qū)韌性剪切帶的找礦過程，并且也提高了韌性剪切帶找礦的精準(zhǔn)性和科學(xué)性。