淺析遙感蝕變信息提取中羥基異常與鎢礦的關(guān)系

黃煒華

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 酒泉 735000）

遙感技術(shù)是通過(guò)各種傳感儀器收集地物目標(biāo)所輻射以及反射的電磁波信息，經(jīng)相關(guān)處理后成像，用以判斷地球資源環(huán)境的一門(mén)技術(shù)。

圍巖蝕變是在找礦過(guò)程中的一個(gè)重要標(biāo)志。它主要是不同類(lèi)型的熱液與其圍巖相互作用的產(chǎn)物，使礦物顆粒逐漸富集，進(jìn)而形成礦物集合體的痕跡。熱液在運(yùn)移過(guò)程中由于其物理、化學(xué)條件差異，因此形成不同的蝕變礦物，按圍巖組分，大致可以分為三類(lèi)：中酸性巖的蝕變(絹云母化、鉀長(zhǎng)石化等)、基性、超基性巖的蝕變(蛇紋石化、青磐巖化等)、石灰?guī)r及其他碳酸鹽類(lèi)的蝕變(矽卡巖化、白云巖化等)。

各類(lèi)巖石表面的反射率均有所不同，因此，通過(guò)遙感衛(wèi)星可以精確捕捉到不同巖石的反射率及其光譜信息，對(duì)比光譜信息庫(kù)可大致了解其礦物組分及巖石類(lèi)型，并以此作為進(jìn)一步指導(dǎo)野外礦產(chǎn)調(diào)查的相關(guān)依據(jù)。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

根據(jù)中國(guó)大地構(gòu)造單元?jiǎng)澐郑芯繀^(qū)地處塔里木陸塊區(qū)的敦煌基底雜巖隆起，見(jiàn)圖1。區(qū)內(nèi)主構(gòu)造線總體方向?yàn)楸蔽鳌蠔|向。區(qū)域內(nèi)自寒武紀(jì)初期以來(lái)，先后經(jīng)歷了兩期板塊構(gòu)造體制和兩次主要的俯沖—碰撞造山作用。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造背景復(fù)雜，在其構(gòu)造演化過(guò)程中有與成礦作用緊密相關(guān)的巖漿上侵、火山噴發(fā)、沉積及變質(zhì)作用，為各種元素成礦提供了物源及熱源。

圖1 研究區(qū)大地構(gòu)造位置圖

距紅旗山井方位300°，距離5 km處為華窯山鎢礦區(qū)，該礦區(qū)地處塔里木板塊東緣，星星峽—天倉(cāng)隆起帶。地層分區(qū)屬塔里木華北地層區(qū)，阿爾金—阿拉善地層分區(qū)，敦煌—金塔小區(qū)。區(qū)內(nèi)地層為敦煌巖群（AtPtD）之A、B、C三個(gè)組，第四系全新統(tǒng)（Qh）零星分布于溝谷與河灘中。敦煌巖群為一套淺—中級(jí)變質(zhì)巖，區(qū)內(nèi)主要鎢礦化點(diǎn)賦存于C組巖層之中。區(qū)內(nèi)侵入活動(dòng)頻繁，巖石類(lèi)型復(fù)雜，與已知礦化點(diǎn)及地化異常關(guān)系密切的主要是華力西晚期的黑云二長(zhǎng)花崗巖。區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造格架為東西向或近東西向展布的斷裂構(gòu)造，此外有北北西向、北北東向及北東向斷裂。重砂異常、水系沉積物綜合化探異常礦化點(diǎn)的展布方向多與區(qū)域性斷裂方向相同，表明該斷裂帶與礦化關(guān)系密切。

2 數(shù)據(jù)源遙感蝕變和異常及羥基異常提取流程

2.1 輻射定標(biāo)處理

本次所選研究區(qū)為甘肅省玉門(mén)市紅旗山井—華窯山一帶，遙感數(shù)據(jù)選用landsat8OLI數(shù)據(jù)，結(jié)合國(guó)產(chǎn)ZY-3數(shù)據(jù)全色影像增加最終影像分辨率。對(duì)landsat8OLI原始數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射定標(biāo)處理，以達(dá)到將無(wú)量綱數(shù)字化值（DN）轉(zhuǎn)化為常用的輻射亮度值、反射率值及溫度值等物理量，之后再根據(jù)地物反射波普特征，采用多光譜不同波段對(duì)比的方法，不但可以消除部分影像陰影，還能夠增強(qiáng)有些礦物蝕變信息的差異程度。

2.2 掩膜去干擾

工作區(qū)為荒漠區(qū)，目前遙感探測(cè)還處于地表探測(cè)，尤其被動(dòng)遙感的電磁波對(duì)水等穿透能力較差所以干擾信息較多，數(shù)據(jù)信息抗干擾能力較差。主要干擾信息為水體、陰影及植被。

2.3 植被提取

本次植被提取方法選擇歸一化植被指數(shù)（NDVI）法。歸一化 植 被 指 數(shù)（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）計(jì)算可以將多光譜數(shù)據(jù)變換成一個(gè)單獨(dú)的圖像波段，用于顯示植被分布。較高的DNVI值預(yù)示著包含較多的綠色植被。對(duì)landsat8OLI數(shù)據(jù)進(jìn)行NDVI計(jì)算，可以相對(duì)準(zhǔn)確的提取出影像中的植被因素，后通過(guò)ENVI將提取出的植被區(qū)域生成獨(dú)立的矢量文件，以方便在后續(xù)掩膜處理中使用。

經(jīng)歸一化植被指數(shù)（NDVI）計(jì)算，結(jié)果顯示調(diào)查區(qū)植被信息主要呈集合體狀、散點(diǎn)狀及分布。

2.4 掩膜生成

將干擾信息提取值，二值化處理；干擾信息賦予0值，其它賦予1，然后與主成分分量相乘即干擾波譜覆蓋區(qū)域則被計(jì)算機(jī)自動(dòng)剔除。結(jié)合主成分圖像來(lái)看，工作區(qū)地質(zhì)圖巖體未能徹底解體，因此，用不同比值圖像進(jìn)行假彩色合成，以達(dá)到突出蝕變信息并加以區(qū)分的目的。后期則采取主成分分析圖像、色彩空間變換等多種影像處理方式。

2.5 波譜特征擬合（SFF）

波譜特征擬合（SFF）為基于光譜庫(kù)信息或?qū)崪y(cè)光譜數(shù)據(jù)與遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比識(shí)別礦物的常見(jiàn)方法，以最小二乘法逐像元擬合圖像光譜曲線與參考光譜曲線，根據(jù)RMS誤差（Root Mean Square error）大小確定擬合優(yōu)度或圖像光譜曲線與參考光譜曲線的相似程度，從而分解出遙感蝕變異常。本次工作采用從JPL光譜庫(kù)選擇出的蝕變礦物曲線提取蝕變信息。

波譜特征擬合（SFF）需要對(duì)蝕變礦物波譜曲線去包絡(luò)線；大量實(shí)踐表明，去包絡(luò)線可使蝕變礦物的一些特征性譜帶放大，從而有利于被提取出來(lái)，但也易于因此導(dǎo)致一些偽異常。本次工作隸屬于1︰5萬(wàn)地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查，以尋找合適的礦產(chǎn)遠(yuǎn)景區(qū)為主要目的，發(fā)現(xiàn)新找礦線索十分重要，故采用較為靈敏的波譜特征擬合法。

2.6 主成分分析（PCA）

遙感圖像各波段間存有一定的相關(guān)性，為了減少相關(guān)性對(duì)分類(lèi)的影響，常使用主分量分析法去相關(guān)。

目前使用較多的方法crosta法就是利用主成分分析法，該方法通過(guò)OLI2、OLI5、OLI6、OLI7等4個(gè)波段進(jìn)行主成份變換（PCA），對(duì)代表羥基化物主分量的判斷準(zhǔn)則是：構(gòu)成該主分量的特征向量，其OLI6系數(shù)應(yīng)與OLI7及OLI5的系數(shù)符號(hào)相反，OLI2一般與OLI6系數(shù)符號(hào)相同。依有關(guān)地物的波譜特征，羥基信息包含于符合這一判斷準(zhǔn)則的主分量?jī)?nèi)，故此主分量可稱為羥基異常主分量。刪去OLI3、OLI4波段，是為了避免可見(jiàn)光波段同時(shí)參加運(yùn)算，主要是為了排除鐵氧化物的干擾。

2.7 門(mén)限分割確定異常下限值

門(mén)限化技術(shù)是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)誤差倍數(shù)進(jìn)行蝕變信息等級(jí)劃分的一種方法。該方法不僅可提取蝕變信息，亦可對(duì)所提蝕變信息的強(qiáng)弱等級(jí)進(jìn)行劃分。

異常分級(jí)見(jiàn)表1，其中σ為標(biāo)準(zhǔn)離差值，以此作為劃分尺度，用2.0σ、2.5σ、3.0σ作為閾值，起到限定異常水平作用。

表1 羥基異常分級(jí)表

3 羥基異常解釋

經(jīng)遙感羥基異常提取可見(jiàn)，紅旗山井北部地區(qū)均勻分布有羥基一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)異常，且此類(lèi)特征亦出現(xiàn)于華窯山一帶。

華窯山地區(qū)存在一處已探明的小型鎢礦礦點(diǎn)。對(duì)比羥基異常靶區(qū)范圍可以發(fā)現(xiàn)，該礦點(diǎn)為羥基一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)異常富集處，華窯山地區(qū)的白鎢礦與該區(qū)遙感羥基蝕變異常套合較好，見(jiàn)圖2、3。

圖2 華窯山鎢礦區(qū)及紅旗山井地區(qū)相對(duì)位置分布圖

紅旗山井北地區(qū)據(jù)往年資料記載，并未在該處見(jiàn)有白鎢礦化信息，但本次遙感羥基異常提取工作顯示，該研究區(qū)與華窯山白鎢礦化點(diǎn)在羥基異常方面極為接近，且兩地區(qū)域地質(zhì)背景亦有相近之處，其中黃色部分為羥基蝕變信息。

圖3 華窯山鎢礦區(qū)及紅旗山井羥基異常分布圖

參照遙感羥基異常所在具體位置及華窯山白鎢礦所賦存巖性，在紅旗山井北地區(qū)均勻采集化學(xué)樣5個(gè)，分析其中WO3含量，結(jié)果如表2。

表2 研究區(qū)WO3含量

據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（DZ/T 0201—2002），鎢礦床地質(zhì)勘查一般工業(yè)指標(biāo)如下表3，通過(guò)對(duì)比紅旗山井北地區(qū)所采集化學(xué)樣品位與工業(yè)指標(biāo)可以看出，該處鎢礦已達(dá)最低工業(yè)品位。

表3 研究區(qū)鎢礦床地質(zhì)勘查一般指標(biāo)

4 結(jié)論

（1）遙感羥基異常提取在紅旗山井地區(qū)對(duì)尋找鎢礦有著重要的指導(dǎo)作用，或認(rèn)為羥基異常在敦煌巖群地層中雖指示多種礦物的賦存位置，但對(duì)于鎢礦的指示相對(duì)更為準(zhǔn)確。

（2）通過(guò)遙感蝕變信息提取工作，將所提異常與已知礦點(diǎn)對(duì)比研究，驗(yàn)證了遙感蝕變異常信息在基巖出露較好區(qū)域可以作為找礦標(biāo)志。

（3）landsat8OLI遙感數(shù)據(jù)融合國(guó)產(chǎn)ZY-3遙感數(shù)據(jù)中的全色波段，所獲取的影像不但保留了landsat8OLI多光譜影像數(shù)據(jù)對(duì)遙感蝕變異常的識(shí)別，亦增加了最終影像數(shù)據(jù)的分辨率，為后期目視解譯各類(lèi)地質(zhì)體提供了有力保障。