遙感蝕變信息提取在礦產(chǎn)結(jié)構(gòu)發(fā)育探測過程中的應(yīng)用

（甘肅省地礦局第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 天水 741020）

1 地質(zhì)背景

黃家窯地區(qū)大地構(gòu)造位置隸屬華北地層大區(qū)，以會寧-莊浪斷裂為界，西南部分地層隸屬于中祁連地層分區(qū)，北東部屬于北祁連地層分區(qū)。區(qū)內(nèi)出露地層主要為元古界、寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系，以及古近系、新近系和第四系。而本次研究區(qū)主要出露礦產(chǎn)結(jié)構(gòu)發(fā)育。

地形主要由黃河沖積而成的大片河谷盆地、綿延起伏的山地和溝壑縱橫的黃土梁峁構(gòu)成，黃土廣布，地形切割強(qiáng)烈，溝谷縱橫，水系發(fā)育良好，地表植被主要為大面植被。地貌呈中山、中高山，相間的地質(zhì)景觀。

研究區(qū)新生界覆蓋大，地質(zhì)構(gòu)造研究以及地層的詳細(xì)程度都相對的薄弱，為多方位、多層次研究該地區(qū)，項(xiàng)目對應(yīng)實(shí)施了航磁，地氣，遙感等新技術(shù)手段，均取得了一定的效果。本文使用遙感技術(shù)結(jié)合航磁及地氣成果為本次項(xiàng)目尋找礦化線索提供了有利引導(dǎo)。

2 遙感圖像處理及蝕變信息提取

2.1 數(shù)據(jù)來源

本次異常信息提取數(shù)據(jù)是基于智能遙感技術(shù)，以該遙感所攜帶的陸地成像儀傳輸?shù)亩喙庾V數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行與礦產(chǎn)結(jié)構(gòu)有關(guān)的蝕變提取。該遙感技術(shù)攜帶陸地成像儀和熱紅外傳感器，陸地成像儀包括9個(gè)波段，其中第8波段為全色波段，分辨率為15m，其余八個(gè)波段分辨率均為30m，其中OLI1波段應(yīng)用于海岸帶觀測，OLI9波段是水汽強(qiáng)吸收波段，用于云檢測。熱紅外傳感器TIRS包括2個(gè)單獨(dú)的熱紅外波段，分辨率100米，地質(zhì)方面使用較少。本次工作選取的多光譜影像數(shù)據(jù)，云層和陰影覆蓋面積較少，數(shù)據(jù)沒有掃描線脫落及壞線現(xiàn)象，符合蝕變提取要求。

2.2 數(shù)據(jù)處理

工作流程：遙感數(shù)據(jù)輻射處理→圖像鑲嵌→幾何校正→波段組合→遙感異常提取→遙感地質(zhì)驗(yàn)證。

遙感數(shù)據(jù)在本次地質(zhì)勘查工作中的異常蝕變提取，屬于定量性質(zhì)的遙感解譯，為去除云和氣溶膠等對數(shù)據(jù)的影響，得到地表真實(shí)的反射率，對該數(shù)據(jù)進(jìn)行的輻射處理包括輻射定標(biāo)和大氣校正。結(jié)果顯示，在保證有用信息損失最小的前提下，該處理有效去除了大氣影響下的噪聲，使地質(zhì)結(jié)構(gòu)反射的光譜特征更加明顯。

本次提取使用兩景地質(zhì)成像數(shù)據(jù)鑲嵌拼接而成，地質(zhì)圖像成像時(shí)間相差一個(gè)月，在色彩，色調(diào)、明亮度出現(xiàn)差異，因此對地質(zhì)所形成的圖像進(jìn)行了去相關(guān)拉伸、直方圖均衡化，使地質(zhì)影像在色調(diào)和明亮度接近一致后進(jìn)行了圖像鑲嵌，并對接邊進(jìn)行了羽化。使地質(zhì)圖像做到無縫拼接，對不同時(shí)相的圖像最終形成了圖像的色彩、色調(diào)自然過渡，無視覺差異。

對于幾何精校正，本次利用在野外采集的道路交叉點(diǎn)，明顯地物，河流交匯處等11處控制點(diǎn)，對圖像進(jìn)行幾何精校正，確保提取的蝕變異常位置能與野外地質(zhì)現(xiàn)象高度吻合。由于該地區(qū)溝系覆蓋較多，還對圖像中礦產(chǎn)地質(zhì)周圍植被與地下水系進(jìn)行去干擾處理。經(jīng)過一系列的預(yù)處理，確定數(shù)據(jù)干擾因素降為最低后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行異常蝕變提取。

2.3 蝕變信息提取

對于地質(zhì)提取蝕變異常，PCA主成分分析法應(yīng)用最為廣泛，這種方法就是將幾個(gè)有代表性的波段進(jìn)行正交變換，將相互之間有干擾的波段進(jìn)行轉(zhuǎn)換，變成一組線性不相關(guān)的變量，轉(zhuǎn)換后的每一組變量為一組主成分。由于各主成分之間互不相干，主分量之間沒有了干擾、重復(fù)和冗余，則每一主分量能充分代表一定的地質(zhì)意義。

本次提取與礦產(chǎn)結(jié)構(gòu)有關(guān)的異常信息，由于該地區(qū)出露礦產(chǎn)結(jié)構(gòu)較多，在沉積巖中形成碳酸巖類，提取礦產(chǎn)結(jié)構(gòu)也是尋找礦產(chǎn)資源的間接途徑?；凇懊嫦蛱卣髦鞣至窟x擇法”（Crosta技術(shù)），利用PCA主成分分析方法，用OLI3、OLI5、OLI6、OLI7波段進(jìn)行組合，得到各波段之間統(tǒng)計(jì)的相關(guān)性矩陣（如表1）。獲得的異常主分量貢獻(xiàn)系數(shù)特征為OLI5與OLI7相反，OLI5與OLI3相同，OLI5、OLI3為正，OLI7為負(fù)，通過實(shí)驗(yàn)比對PC2效果最佳。選擇PC2異常主分量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)最大值，最小值，標(biāo)準(zhǔn)離差，為密度分割做準(zhǔn)備。密度分割，即分級處理，級別劃分采用均（中）值+n倍標(biāo)準(zhǔn)離差切割（n=3、2.5、2）確定，級別從1級到3級由強(qiáng)變?nèi)酢?/p>

表1 遙感數(shù)據(jù)主分量相關(guān)性矩陣

3 蝕變提取結(jié)果與野外驗(yàn)證

圖1 蝕變提取部分地區(qū)示意圖

在整個(gè)工作區(qū)截取了提取效果最明顯的地區(qū)（圖1）與相應(yīng)地質(zhì)圖（圖2）進(jìn)行比對，發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)結(jié)構(gòu)中蝕變信息集中的地區(qū)就是該礦產(chǎn)地層出現(xiàn)最多的地區(qū)。在圖中明顯的可以看到，該地區(qū)的一到三級異常均有出現(xiàn)，且套合性較好，呈斑狀、不規(guī)則團(tuán)塊狀異常沿北東向展布，異常位置與地層基本相對應(yīng)。

對照地質(zhì)現(xiàn)象，該范圍斷層活躍，具多期活動性，在斷層接觸面上見脆性變形特征，地層活動性大，這就導(dǎo)致各種蝕變在該范圍集中聚集出現(xiàn)。在提取遙感數(shù)據(jù)的同時(shí)也提取了鐵染異常，發(fā)現(xiàn)在該地區(qū)鐵染信息也相對集中?；钴S的斷層使該范圍跟鐵染有關(guān)的褐鐵礦化、黃鐵礦化也相對富集，由于這兩種礦化在OLI3、OLI5也有相對應(yīng)的反射峰，所以在不同程度干擾了礦產(chǎn)結(jié)構(gòu)彼此更加獨(dú)立的反映各自蝕變信息。

項(xiàng)目在野外填圖時(shí)，由于黃土和植被覆蓋面積大，巖體露頭少，尋找礦產(chǎn)地層露頭費(fèi)工費(fèi)時(shí)，而利用遙感數(shù)據(jù)提取的異常位置，地質(zhì)人員在野外進(jìn)行有目標(biāo)性的踏勘，無疑是地質(zhì)填圖中一項(xiàng)有創(chuàng)新意義的工作方法。

經(jīng)野外踏勘，利用遙感提取的蝕變信息，在原有的地質(zhì)圖上對礦產(chǎn)地層進(jìn)行了補(bǔ)充的同時(shí)，還利用遙感圈定的重點(diǎn)異常區(qū)域，在該地區(qū)發(fā)現(xiàn)一處礦脈，為該區(qū)域大規(guī)模尋找該礦產(chǎn)結(jié)構(gòu)具有一定的指導(dǎo)意義。

圖2 蝕變提取地區(qū)地質(zhì)圖

4 結(jié)論

（1）利用遙感基于遙感技術(shù)的PCA主成分分析方法不僅可以提取蝕變異常信息，尋找礦化線索，而且在地質(zhì)填圖中，對一些有代表性巖性地層可以進(jìn)行有目標(biāo)性的尋找。例如本文中在第四系，植被覆蓋區(qū)域可以指導(dǎo)地質(zhì)填圖，尋找礦產(chǎn)結(jié)構(gòu)。

（2）遙感蝕變信息有時(shí)會因?yàn)橐巴鈱?shí)地其它蝕變信息的干擾以及數(shù)據(jù)處理的缺陷，與實(shí)際不會有100%的相對應(yīng)，這就需要地質(zhì)工作人員在野外要進(jìn)行實(shí)地驗(yàn)證比對。

（3）本次通過利用遙感數(shù)據(jù)提取的蝕變信息，圈定了1處成礦有利地段，并發(fā)現(xiàn)地質(zhì)結(jié)構(gòu)變化。