湖南長(zhǎng)城嶺-鳳凰山地區(qū)遙感蝕變信息提取與成礦預(yù)測(cè)

塔娜，鮑甜甜，馮一鳴，王瑞雪

(昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院，昆明 650093)

0 引言

隨著遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，遙感影像提取礦化蝕變異常信息已經(jīng)成為地質(zhì)找礦的重要手段之一[1-3]。在熱液成礦過(guò)程中，近礦圍巖與熱液產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，形成蝕變巖。在遙感影像上表現(xiàn)出與正常巖石不同的光譜特征和圖形特征，針對(duì)該特征可以對(duì)蝕變信息進(jìn)行提取，為地質(zhì)工作提供有力的找礦依據(jù)[4]。

湖南長(zhǎng)城嶺-鳳凰山地區(qū)地處湘南銻鉛鋅多金屬成礦帶內(nèi)，在長(zhǎng)城嶺“Ф”型構(gòu)造區(qū)具有較好的找礦前景，但對(duì)區(qū)內(nèi)圍巖蝕變分布信息研究較少。本文將基于Landsat-8遙感數(shù)據(jù)，采用主成分分析法及比值+主成分分析法，對(duì)鐵染、羥基和硅化的蝕變異常信息進(jìn)行提取與分析，在此基礎(chǔ)上采用高分辨率Worldview-Ⅱ數(shù)據(jù)對(duì)長(zhǎng)城嶺北部背首-鳳凰山地區(qū)進(jìn)行鐵染異常提取、圈定成礦遠(yuǎn)景區(qū)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

長(zhǎng)城嶺-鳳凰山地區(qū)位于湖南省郴州市宜章縣NE方向，區(qū)內(nèi)為中低山區(qū)，地形復(fù)雜，植被茂密。其大地構(gòu)造位置屬于贛南-桂東的加里東早期后隆起區(qū)與湘桂海西-印支凹陷區(qū)之間的過(guò)渡帶上，資興向斜與五蓋山倒轉(zhuǎn)背斜過(guò)渡帶的南部[5]。

區(qū)內(nèi)斷裂、褶皺發(fā)育。斷裂以NE向、SN向?yàn)橹鳎螢镹W及EW向。褶皺主要是五蓋山背斜、劉家-平和背斜和舊市-赤石背斜等。區(qū)內(nèi)NE向構(gòu)造控制了區(qū)內(nèi)的地形地貌，其中的資興-長(zhǎng)城嶺斷層(F101)是區(qū)內(nèi)重要的導(dǎo)礦構(gòu)造(圖1)。區(qū)內(nèi)地層發(fā)育較齊全，震旦系、寒武系、泥盆系、石炭系、侏羅系地層均有出露[6]①。其中，石炭系和泥盆系為重要的含礦層位。區(qū)內(nèi)巖漿巖以酸性-中酸性侵入花崗斑巖最為發(fā)育，與礦床成礦關(guān)系密切。

圖1 長(zhǎng)城嶺-鳳凰山地區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖(據(jù)文獻(xiàn)①)Fig.1 Regional geological map of Changcheng-Fenghuangshan area1.侏羅系下統(tǒng)；2.石炭系下統(tǒng)巖關(guān)階(孟公坳組)；3.泥盆系上統(tǒng)錫礦山組；4.泥盆系上統(tǒng)佘田橋組；5.泥盆系中統(tǒng)棋梓橋組；6.泥盆系中統(tǒng)跳馬澗組；7.寒武系下統(tǒng)；8.震旦系中上統(tǒng)；9.震旦系下統(tǒng)；10.斷裂

2 長(zhǎng)城嶺-鳳凰山地區(qū)地質(zhì)概況

長(zhǎng)城嶺-鳳凰山地區(qū)南部已知礦床有長(zhǎng)城嶺銣銻鉛鋅多金屬礦床和背首鉛鋅礦床，北部鳳凰山地區(qū)出露鉛鋅和鐵錳礦點(diǎn)。區(qū)內(nèi)已知礦點(diǎn)密布，其中長(zhǎng)城嶺銣銻鉛鋅多金屬礦床規(guī)模較大，開(kāi)采歷史較長(zhǎng)。

2.1 地層

長(zhǎng)城嶺-鳳凰山地區(qū)地層巖性(圖2)為：泥盆系中統(tǒng)棋梓橋組泥質(zhì)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r；泥盆系上統(tǒng)佘田橋組灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖；泥盆系上統(tǒng)錫礦山組灰?guī)r、泥質(zhì)粉砂細(xì)砂巖夾砂頁(yè)巖；石炭系下統(tǒng)巖關(guān)階(孟公坳組)灰?guī)r、泥灰?guī)r、頁(yè)巖；侏羅系下統(tǒng)石英砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、砂頁(yè)巖；第四系殘坡積物等[7]。整體地層走向大致呈NE向展布，其中泥盆系中統(tǒng)棋梓橋組為主要的賦礦層位。

圖2 長(zhǎng)城嶺—鳳凰山地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.2 Geological sketch of the Changchengling-Fenghuangshan area1.第四系全新統(tǒng)；2.侏羅系下統(tǒng)；3.下石炭統(tǒng)巖關(guān)階(孟公坳組)第四段；4.下石炭統(tǒng)巖關(guān)階(孟公坳組)第三段；5.下石炭統(tǒng)巖關(guān)階(孟公坳組)第二段；6.下石炭統(tǒng)巖關(guān)階(孟公坳組)第一段；7.泥盆系上統(tǒng)錫礦山組上段；8.泥盆系上統(tǒng)錫礦山組下段；9.泥盆系上統(tǒng)佘田橋組上段；10.泥盆系上統(tǒng)佘田橋組下段；11.泥盆系中統(tǒng)棋梓橋組上段；12.泥盆系中統(tǒng)棋梓橋組下段；13.斷裂

2.2 構(gòu)造

長(zhǎng)城嶺-鳳凰山地區(qū)的構(gòu)造以斷裂為主，褶皺為次。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造極其發(fā)育，以NE向斷裂F101—F104為主，次為NW及SN向。F101為長(zhǎng)城嶺礦區(qū)西側(cè)邊界，多處為泥盆系中統(tǒng)棋梓橋組與侏羅系的分界線，為區(qū)內(nèi)重要斷裂。F102及F103斷裂與F101大致平行，均發(fā)育破碎帶，局部可見(jiàn)硅化及強(qiáng)烈方解石化。F104斷裂位于最東側(cè)，發(fā)育于泥盆系上統(tǒng)錫礦山組中。由于研究區(qū)地處五蓋山背斜東翼的南部、劉家-平和背斜的東翼，沿地層總體傾斜方向發(fā)育了規(guī)模較小且平緩的次級(jí)褶皺，局部可見(jiàn)強(qiáng)烈撓曲[8]。

遙感影像顯示：在平和-長(zhǎng)城嶺-鳳凰山一帶發(fā)育一個(gè)直徑約10 km的環(huán)形構(gòu)造，以F101為代表的NE向斷褶帶與之疊加，組成“Ф”型樣式構(gòu)造(圖3)。鳳凰山位于該環(huán)形構(gòu)造的東部。該環(huán)形構(gòu)造內(nèi)部次級(jí)環(huán)形構(gòu)造發(fā)育，其中就有背首及鳳凰山環(huán)形構(gòu)造。背首環(huán)是由弧形溝谷及向心狀水系構(gòu)成的雙層式環(huán)形構(gòu)造，鳳凰山環(huán)則是由放射狀水系及環(huán)形溝谷構(gòu)成的單層環(huán)形構(gòu)造。

圖3 背首及鳳凰山環(huán)形構(gòu)造解譯簡(jiǎn)圖(OLI432)Fig.3 line-loop structure interpreted from the Beisgou-Fenghuangshan area

2.3 巖漿巖及圍巖蝕變

研究區(qū)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，巖性主要是酸性-中酸性，以花崗質(zhì)侵入巖為主。巖漿巖類型有花崗斑巖、石英斑巖、輝綠巖、細(xì)晶巖(鳳凰山地區(qū))等。區(qū)內(nèi)圍巖蝕變強(qiáng)烈，主要有黃鐵礦化、鐵錳碳酸鹽化、硅化、綠泥石化、綠簾石化、白云石化、螢石化等[9]。黃鐵礦化及白云石化發(fā)育于棋梓橋組中。鐵錳碳酸鹽化常見(jiàn)于花崗斑巖或石英斑巖中。硅化發(fā)育于棋梓橋組和佘田橋組斷裂帶旁側(cè)。菱鐵礦化及鉛鋅礦化零星分布于蝕變巖中，礦化程度較低。

3 遙感數(shù)據(jù)源及數(shù)據(jù)預(yù)處理

3.1 遙感數(shù)據(jù)源

本文所采用的Landsat 8 OLI數(shù)據(jù)獲取時(shí)間為2016年3月1日，數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)LC81230422016061LGN00。Worldview-Ⅱ數(shù)據(jù)獲取時(shí)間為2019年4月1日。以上數(shù)據(jù)均無(wú)云，干擾信息較少。

3.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

預(yù)處理過(guò)程包括輻射定標(biāo)、FLAASH大氣校正、正射校正、幾何校正、裁剪與鑲嵌、圖像融合等。Landsat-8數(shù)據(jù)下載時(shí)已經(jīng)過(guò)專業(yè)部門的幾何粗校正，Worldview-Ⅱ數(shù)據(jù)則進(jìn)行全部預(yù)處理步驟。從圖4可以看出，雖然Landsat-8數(shù)據(jù)覆蓋了更大的波段范圍，但Worldview-Ⅱ影像以其較高的空間分辨率，極大地提高了地物細(xì)節(jié)的識(shí)別能力。

圖4 預(yù)處理后影像對(duì)比Fig.4 Comparison of the pre-processed imagesa.Landsat-8 OLI432；b.Worldview-Ⅱ532

4 Landsat-8蝕變異常信息提取

采用ASD光譜儀對(duì)野外采集的蝕變巖樣品進(jìn)行光譜測(cè)試，測(cè)試波長(zhǎng)范圍為0.3～2.5 μm，對(duì)比蝕變巖樣實(shí)測(cè)光譜與USGS標(biāo)準(zhǔn)波譜庫(kù)，根據(jù)實(shí)測(cè)光譜特征選擇合適波段進(jìn)行鐵染、羥基及硅化蝕變異常信息的提取。

4.1 鐵染蝕變信息提取

(1)主成分分析法(Principal Component Analysis, PCA)

鐵染蝕變礦物的光譜曲線主要受到鐵離子的影響，F(xiàn)e2+在0.51 μm、0.55 μm、1.1 μm吸收特征較強(qiáng)，F(xiàn)e3+在0.49 μm、0.7 μm、0.87 μm附近吸收[10]。對(duì)野外采集的鐵染蝕變巖石(圖5)進(jìn)行光譜測(cè)試，發(fā)現(xiàn)實(shí)測(cè)光譜曲線與褐鐵礦極為相似，且具有與其他典型鐵染蝕變礦物波譜曲線相似的吸收反射帶(圖6)。鐵染蝕變巖實(shí)測(cè)光譜曲線在0.45～0.58 μm、0.60～0.75 μm、0.82～1.20 μm波譜范圍為吸收谷，在0.55～0.61 μm、1.25～1.40 μm、2.02～2.15 μm附近為反射峰。根據(jù)實(shí)測(cè)光譜吸收反射特征，對(duì)Landsat-8 OLI 2、3、4、5波段數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，提取長(zhǎng)城嶺-鳳凰山地區(qū)鐵染蝕變異常信息。

圖5 野外采集鐵染蝕變巖石Fig.5 Samples with iron stain collected in field

圖6 實(shí)測(cè)鐵染蝕變礦物與典型鐵染蝕變礦物波譜對(duì)比Fig.6 Pectral comparison of the measured iron stain mineral and the typical ones

表1為OLI 2、3、4、5主成分分析特征向量統(tǒng)計(jì)結(jié)果。由于鐵染蝕變礦物波譜具有在Band 3強(qiáng)吸收，Band 2、4、5均反射的特點(diǎn)，依據(jù)Crosta異常所在組分判斷原則，OLI 3貢獻(xiàn)系數(shù)應(yīng)與OLI 2、4、5符號(hào)相反，且根據(jù)波譜吸收反射特性，OLI 3應(yīng)為負(fù)值，其余為正。從表1可以看出，PC3的OLI各波段貢獻(xiàn)情況滿足該要求，因此選擇PC3作為鐵染異常信息的指示分量。

表1 OLI 2、3、4、5主成分分析特征向量統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 1 Statistics of eigenvector of principle component analysis of ALI 1, 2, 3, 4, 5

對(duì)PC3進(jìn)行濾波、拉伸、非監(jiān)督分類和重編碼，去除干擾因素產(chǎn)生的蝕變異常后，得到鐵染蝕變異常分布圖(圖7)。從圖7a中可以看出，鐵染蝕變異常信息主要分布于研究區(qū)中部和東部，即長(zhǎng)城嶺-鳳凰山沿線及東側(cè)。鐵染蝕變高值異常集中分布在長(zhǎng)城嶺北部環(huán)形山、背首及研究區(qū)南東等處。全區(qū)鐵染蝕變異常具有沿地層走向大致分布，且受環(huán)形構(gòu)造影響的特征。研究區(qū)東部高級(jí)蝕變異常呈NE向展布，推測(cè)受到NE向斷裂的控制。在研究區(qū)北部，兩個(gè)環(huán)形構(gòu)造附近，蝕變也具有環(huán)形分布的特征。疊加地質(zhì)信息可以看出(圖7b)，已知礦點(diǎn)附近鐵染蝕變信息強(qiáng)烈，且長(zhǎng)城嶺南部礦區(qū)出露斑巖及硅化體處蝕變也較為強(qiáng)烈。以上分析表明，采用OLI 2、3、4、5波段進(jìn)行主成分分析提取的研究區(qū)鐵染異常具有受斷裂及構(gòu)造控制分布的特征，且提取結(jié)果與地質(zhì)資料吻合情況較好，證實(shí)了該方法提取鐵染蝕變信息的可行性。

圖7 Landsat-8 OLI 2、3、4、5主成分分析鐵染蝕變異常圖Fig.7 iron stain anomaly map of principle component analysis of Landsat 8 OIL 2, 3, 4, 5a.鐵染蝕變異常分布圖；b.鐵染蝕變異常疊加地質(zhì)信息圖

(2)比值+主成分分析法

比值法是根據(jù)蝕變礦物的波譜吸收反射特征，將吸收與反射譜段的反射率進(jìn)行比值運(yùn)算，從而增強(qiáng)地物之間對(duì)比度，進(jìn)行蝕變信息提取的方法。比值+主成分分析法即通過(guò)將比值法與主成分分析法進(jìn)行結(jié)合，即將主成分分析中的某一個(gè)波段用兩個(gè)特征波段的比值來(lái)代替，提取蝕變信息的方法。根據(jù)鐵染蝕變礦物波譜(圖6)特征，選擇OLI3與OLI2波段進(jìn)行比值運(yùn)算，并將OLI2波段替換為比值波段，再進(jìn)行主成分分析，提取鐵染蝕變信息。

表2為OLI 3/2、3、4、5主成分分析特征向量統(tǒng)計(jì)結(jié)果。根據(jù)比值后的貢獻(xiàn)系數(shù)應(yīng)為負(fù)值，其余波段不變的原則，選擇PC4進(jìn)行取反，提取鐵染蝕變信息。

表2 OLI 3/2、3、4、5主成分分析特征向量統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 2 Statistics of eigenvector of principle component analysis of OIL 3/2, 3, 4, 5

比值+主成分分析法提取鐵染蝕變異常信息相對(duì)于單獨(dú)的主成分分析法具有更好的效果。高值異常更加集中在已知礦點(diǎn)周圍(圖8a)，與地質(zhì)信息更加吻合(圖8b)。研究區(qū)南東部及背首、鳳凰山環(huán)形構(gòu)造處蝕變異常的等級(jí)得到提高，且在長(zhǎng)城嶺礦區(qū)西側(cè)二三級(jí)蝕變異常增多。

圖8 Landsat-8 OLI 3/2、3、4、5比值+主成分分析鐵染蝕變異常圖Fig.8 Iron stain map of principle component analysis of Landsat 8 OLI 3/2, 3, 4, 5a.鐵染蝕變異常分布圖；b.鐵染蝕變異常疊加地質(zhì)信息圖

4.2 羥基蝕變信息提取

(1)主成分分析法

羥基蝕變礦物的光譜曲線主要受到羥基離子影響，羥基離子伸縮振動(dòng)與晶格振動(dòng)一般出現(xiàn)在2.1～2.5 μm附近，其中在2.2～2.4 μm處吸收最強(qiáng)，是最典型的吸收帶[11]。對(duì)野外采集羥基巖石樣品(圖9)進(jìn)行光譜測(cè)試，發(fā)現(xiàn)實(shí)測(cè)羥基巖樣光譜中羥基離子在1.4 μm、1.9 μm、2.2～2.4 μm具有極為明顯的吸收特征，與典型含羥基礦物(白云石、方解石、綠泥石、綠簾石等)吸收譜段吻合(圖10)。根據(jù)野外采集的羥基蝕變的圍巖樣品所測(cè)光譜，羥基類礦物在0.35～0.52 μm、1.4～1.9 μm附近為反射帶，在0.84～1.15 μm、2.2～2.4 μm范圍內(nèi)為吸收帶，因此選擇OLI 2、5、6、7進(jìn)行波段組合進(jìn)行主成分分析來(lái)提取羥基異常。

圖9 野外采集羥基蝕變巖石Fig.9 The altered rock samples with hydroxyl collected from field

圖10 實(shí)測(cè)羥基蝕變礦物與典型羥基蝕變礦物波譜對(duì)比Fig.10 Spectral comparison of the measured alteration mineral hydoxyl and the the typical ones

表3為OLI 2、5、6、7主成分分析特征向量統(tǒng)計(jì)結(jié)果?；趯?shí)測(cè)羥基礦物波譜0.35～0.52 μm、1.4～1.9 μm附近反射，0.84～1.15 μm、2.2～2.4 μm范圍吸收的特點(diǎn)，并根據(jù)Crosta異常所在組分判斷原則，OLI2、OLI6的貢獻(xiàn)系數(shù)應(yīng)與OLI5、OLI7貢獻(xiàn)系數(shù)符號(hào)相反，且OLI2、OLI6符號(hào)為正，OLI5、OLI7符號(hào)為負(fù)。根據(jù)主成分分析特征向量統(tǒng)計(jì)結(jié)果，選擇PC3作為羥基蝕變信息的指示分量。

表3 OLI 2、5、6、7主成分分析特征向量統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 3 Statistics of eigenvector of principle component analysi eigenvector of ALI 2, 5, 6, 7

對(duì)PC3進(jìn)行濾波、拉伸、非監(jiān)督分類和重編碼，得到羥基蝕變異常分布圖(圖11)。從圖11a中可以看出，羥基蝕變信息全區(qū)均有不同程度的分布，主要集中在長(zhǎng)城嶺南部、長(zhǎng)城嶺北部環(huán)形山及鳳凰山東北部。羥基蝕變沿NE向斷裂展布的特征相對(duì)鐵染異常稍弱，但環(huán)形構(gòu)造處蝕變依然強(qiáng)烈。蝕變高值區(qū)位于長(zhǎng)城嶺北部環(huán)形山脊線處及山體西北，以及長(zhǎng)城嶺礦區(qū)附近。長(zhǎng)城嶺北部環(huán)形山西北側(cè)蝕變異常強(qiáng)烈。經(jīng)野外驗(yàn)證及與地質(zhì)資料對(duì)比分析(圖11b)，發(fā)現(xiàn)已知礦點(diǎn)周圍提取出較為強(qiáng)烈的羥基蝕變異常信息，且長(zhǎng)城嶺礦區(qū)已知斑巖體、硅化體附近存在大量高值異常，驗(yàn)證了提取結(jié)果的準(zhǔn)確性。

圖11 Landsat-8 OLI 2、5、6、7主成分分析羥基蝕變異常圖Fig.11 Hydroxyl distribution map of principle component analysis of Landsat 8 OIL 2. 5, 6, 7a.羥基蝕變異常分布圖；b.羥基蝕變異常疊加地質(zhì)信息圖

(2)比值+主成分分析法

根據(jù)實(shí)測(cè)羥基蝕變礦物與典型羥基蝕變礦物波譜對(duì)比(圖10)特征，選擇OLI6與OLI7波段進(jìn)行比值運(yùn)算，并替換OLI7波段。根據(jù)OLI 2、5、6、6/7主成分分析特征向量統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表4)，各波段的貢獻(xiàn)系數(shù)符號(hào)依次應(yīng)為正負(fù)正負(fù)，因此選擇PC3作為提取羥基異常的主分量。

表4 OLI 2、5、6、6/7主成分分析特征向量統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 4 Statistics of eigenvector of principle component analysis of OIL 2. 5, 6, 6/7

比值+主成分分析法提取的羥基異常結(jié)果如圖12所示，與主成分分析法提取的羥基異常結(jié)果圖11相比，整體蝕變提取結(jié)果與圖11相似，已知礦體及地質(zhì)資料仍與該方法所提取的異常信息吻合。但圖12中已知礦體周圍及環(huán)形構(gòu)造處高值異常減少，長(zhǎng)城嶺礦區(qū)西部異常等級(jí)降低，長(zhǎng)城嶺南東部高值異常增多。

圖12 Landsat-8 OLI 2、5、6、6/7比值+主成分分析羥基蝕變異常圖Fig.12 Hydroxyl anomaly map of ratio+principle component analysis of LandsatIL OLI 2, 5, 6, 6/7a.羥基蝕變異常分布圖；b.羥基蝕變異常疊加地質(zhì)信息圖

4.3 硅化蝕變信息提取

長(zhǎng)城嶺-鳳凰山區(qū)域地層巖性多為泥盆系灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖等，地表出露許多花崗斑巖體及硅化體。區(qū)內(nèi)硅化蝕變分布較為廣泛，主要發(fā)育在泥盆系棋梓橋組和佘田橋組中。實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，區(qū)內(nèi)巖石中石英、長(zhǎng)石含量較高，且部分巖石中石英、長(zhǎng)石等硅質(zhì)顆粒含量占比達(dá)50%以上。區(qū)內(nèi)花崗斑巖體富硅、鋁、鉀，為鈣堿性[12]；地表出露花崗斑巖中可見(jiàn)石英脈，沿?cái)嗔岩?jiàn)硅化體，沿?cái)嗔褍蓚?cè)層間破碎帶可見(jiàn)灰?guī)r角礫。

(1)主成分分析法

將野外采集硅化巖樣(圖13)所測(cè)光譜與典型硅質(zhì)礦物波譜對(duì)比分析，硅質(zhì)礦物的強(qiáng)吸收谷與含羥基礦物大體相同(圖14)。從整體來(lái)看，硅質(zhì)礦物在0.43～0.45 μm、1.45～1.90 μm反射，0.50～0.60 μm、1.20～1.50 μm、1.85～2.10 μm以及2.10～2.30 μm范圍內(nèi)吸收。根據(jù)上述特征，選擇OLI 1、3、6、7波段進(jìn)行主成分分析來(lái)提取硅化異常。

圖13 野外采集硅化蝕變巖石Fig.13 Silicification rock samples collected in field

圖14 實(shí)測(cè)硅化蝕變礦物與典型硅化蝕變礦物波譜對(duì)比Fig.14 pectral comparison of measured silicification mineral and the typical ones

表5為OLI 1、3、6、7主成分分析特征向量統(tǒng)計(jì)結(jié)果。由上述分析可知，OLI1、OLI7的貢獻(xiàn)系數(shù)應(yīng)該與OLI3、OLI6貢獻(xiàn)系數(shù)符號(hào)相反，且OLI 1、7為負(fù)，OLI 3、6為正。因此，選擇PC2作為硅化蝕變異常信息的指示分量，且需要進(jìn)行取反處理。

表5 OLI 1、3、6、7主成分分析特征向量統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 5 Statistics of eigenvector of principle component analysis of OIL 1, 3, 6, 7

主成分分析及分類重編碼后的硅化蝕變異常分布圖如圖15所示。硅化蝕變?cè)陂L(zhǎng)城嶺-鳳凰山區(qū)域內(nèi)廣泛分布(圖15a)，且主要分布于泥盆系與石炭系地層中，與地質(zhì)資料吻合。研究區(qū)南東部硅化異常強(qiáng)烈，且具有沿?cái)嗔鸭暗貙幼呦蚍植嫉奶卣?圖15b)。長(zhǎng)城嶺北環(huán)形山及鳳凰山處硅化蝕變信息同樣較為強(qiáng)烈，多分布于山脊線處。區(qū)內(nèi)已知礦體附近硅化蝕變均較為強(qiáng)烈，已知硅化體及斑巖體處提取出大量異常信息，且高值異常分布與斷裂及地層走向一致，提取結(jié)果較為準(zhǔn)確。

圖15 Landsat-8 OLI 1、3、6、7主成分分析硅化蝕變異常圖Fig.15 Silicification anomaly map of principle component analysis of Landsat-8 OIL 1, 3, 6, 7a.硅化蝕變異常分布圖；b.硅化蝕變異常疊加地質(zhì)信息圖

(2)比值+主成分分析法

選取OLI6/7代替OLI7，主成分分析后特征向量統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表6所述。根據(jù)Crosta組分原則，OLI1、OLI6/7符號(hào)應(yīng)與OLI3、OLI6相反，前者為負(fù)，后者為正。因此，選擇PC2取反提取硅化蝕變異常。

表6 OLI 1、3、6、6/7主成分分析特征向量統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 6 Statistics of eigenvector of principle component analysis of OIL 1, 3, 6, 6/7

比值+主成分分析及分類重編碼后的硅化蝕變異常分布圖如圖16所示。硅化蝕變異常帶狀分布特征依然明顯，環(huán)形構(gòu)造處異常面積稍有減少，但異常等級(jí)仍較高(圖16a)。已知硅化體附近蝕變等級(jí)仍較高，比值+主成分分析法蝕變異常提取結(jié)果與主成分分析法稍顯不同的是，蝕變更加集中在研究區(qū)南東部，且圖幅西側(cè)硅化異常減弱(圖16b)。

圖16 Landsat-8 OLI 1、3、6、6/7比值+主成分分析硅化蝕變異常圖Fig.16 Silicification anomaly map of ratio+principle component analysis of Landsat-8 OIL 1, 3, 6, 6/7a.硅化蝕變異常分布圖；b.硅化蝕變異常疊加地質(zhì)信息圖

5 Worldview-Ⅱ長(zhǎng)城嶺北部鐵染蝕變信息提取

長(zhǎng)城嶺鉛鋅銅銀多金屬礦區(qū)地表出露巖體較多，通過(guò)對(duì)長(zhǎng)城嶺-鳳凰山地區(qū)進(jìn)行蝕變信息提取，發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)具有較好的蝕變效果。在長(zhǎng)城嶺北部背首及鳳凰山環(huán)形構(gòu)造部位也存在鉛鋅銀銅礦點(diǎn)，鐵染蝕變異常較好，值得進(jìn)一步開(kāi)展工作。

Worldview-Ⅱ數(shù)據(jù)具有高空間分辨率、光譜范圍覆蓋廣的特點(diǎn)，比較Landsat-8數(shù)據(jù)可以更加突出地物細(xì)節(jié)。因此，基于Worldview-Ⅱ影像，分別選用2358波段主成分分析法和Band5/Band8比值法對(duì)長(zhǎng)城嶺北部背首-鳳凰山地區(qū)鐵染蝕變信息進(jìn)行提取。

圖17a為根據(jù)Worldview-Ⅱ影像提取的2358主成分分析法鐵染蝕變異常分布圖，圖17b為5/8比值法鐵染分布圖?？梢钥闯鰞煞N方法提取的鐵染異常大體相似，多數(shù)異常集中在背首環(huán)形構(gòu)造及鳳凰山北部的山脊處。背首-鳳凰山區(qū)域內(nèi)高值異常所占比重較大，一二級(jí)異常達(dá)95%以上，僅含少量三級(jí)異常。與Landsat-8影像提取結(jié)果(圖7)相比，鳳凰山周圍異常明顯增加，結(jié)果更為準(zhǔn)確。疊加化探異常資料后顯示，Sb/Au化探異常區(qū)域的蝕變提取效果較好。

圖17 Worldview-Ⅱ影像鐵染蝕變異常圖Fig.17 Iron stain anomaly map of Worldview II imagea.2358主成分分析法鐵染蝕變異常分布圖；b.5/8比值法鐵染分布圖

6 遠(yuǎn)景區(qū)圈定

根據(jù)上述方法提取的鐵染蝕變異常信息、羥基蝕變異常信息和硅化蝕變異常信息結(jié)果分析，結(jié)合地質(zhì)及化探資料，對(duì)長(zhǎng)城嶺-鳳凰山地區(qū)圈定三級(jí)四個(gè)成礦預(yù)測(cè)遠(yuǎn)景區(qū)(圖18)：南東部遠(yuǎn)景區(qū)(Ⅰ)，背首(西)遠(yuǎn)景區(qū)(Ⅱ-1)，背首(東)遠(yuǎn)景區(qū)(Ⅱ-2)，鳳凰山遠(yuǎn)景區(qū)(Ⅲ)。

圖18 長(zhǎng)城嶺-鳳凰山地區(qū)成礦預(yù)測(cè)遠(yuǎn)景區(qū)Fig.18 Potential ore prediction map of Changchengling-Fenghuangshan areaa.Landsat-8 3/2、3、4、5鐵染蝕變異常圖；b.Landsat-8 2、5、6、6/7羥基蝕變異常圖；c.Landsat-8 1、3、6、6/7硅化蝕變異常圖；d.Worldview-Ⅱ 2、3、5、8鐵染蝕變異常圖

主要遠(yuǎn)景區(qū)特征如下：

南東部遠(yuǎn)景區(qū)(Ⅰ)：位于研究區(qū)南東，長(zhǎng)城嶺礦區(qū)東部。該遠(yuǎn)景區(qū)鐵染、羥基、硅化蝕變異常均極為強(qiáng)烈，并且均有沿地層走向(NE向)分布的特征。且該區(qū)域多為泥盆系灰?guī)r地層，構(gòu)造復(fù)雜，利于成礦。

背首遠(yuǎn)景區(qū)(Ⅱ)：由兩個(gè)遠(yuǎn)景區(qū)(Ⅱ-1、Ⅱ-2)組成，分別位于背首環(huán)形構(gòu)造東西兩側(cè)。背首(東)遠(yuǎn)景區(qū)(Ⅱ-2)羥基及硅化蝕變極為強(qiáng)烈，鐵染蝕變也較強(qiáng)烈。背首(西)遠(yuǎn)景區(qū)(Ⅱ-1)鐵染、羥基蝕變極為強(qiáng)烈，硅化蝕變較弱。該處遠(yuǎn)景區(qū)位于背首雙層式環(huán)形構(gòu)造兩環(huán)之間，內(nèi)部多條NE向斷裂穿過(guò)，野外見(jiàn)鐵染、白云母化、高嶺土化、綠泥石化、綠簾石化、硅化等蝕變巖，具有極好的成礦前景。

鳳凰山遠(yuǎn)景區(qū)(Ⅲ)：位于鳳凰山環(huán)形構(gòu)造西北側(cè)，Worldview-Ⅱ影像提取結(jié)果顯示該處鐵染蝕變異常信息較多，且等級(jí)較高。化探資料顯示該處具有較高的Sb/Au異常，且實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)該處新開(kāi)挖公路邊坡上可見(jiàn)細(xì)晶巖，具有較好的成礦前景。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)長(zhǎng)城嶺-鳳凰山一帶遙感影像線-環(huán)構(gòu)造解譯和巖石鐵染、羥基蝕變、硅化蝕變信息的提取，對(duì)研究區(qū)得出以下認(rèn)識(shí)：

(1)基于Landsat-8影像對(duì)長(zhǎng)城嶺-鳳凰山地區(qū)的鐵染、羥基及硅化蝕變異常信息進(jìn)行了提取，對(duì)比主成分分析法和比值+主成分分析法的提取效果，發(fā)現(xiàn)兩種方法提取物的蝕變信息大體相似，與已知礦點(diǎn)及地質(zhì)資料吻合情況較好，比值+主成分分析法具有更好的提取結(jié)果。

(2)基于Worldview-Ⅱ影像對(duì)長(zhǎng)城嶺北部背首-鳳凰山地區(qū)進(jìn)行了鐵染蝕變信息的提取，提取結(jié)果較Landsat-8影像更為精確，該區(qū)域鐵染蝕變異常較高，說(shuō)明高分辨率影像能夠顯示更多地物細(xì)節(jié)，適用于小范圍地區(qū)的高精度蝕變信息提取。

(3)圈定了長(zhǎng)城嶺南東部(Ⅰ)、背首(Ⅱ)、鳳凰山(Ⅲ) 3個(gè)成礦有利遠(yuǎn)景區(qū)，為進(jìn)一步找礦工作提供參考。

注釋：

① 盧建華. 湖南省宜章縣長(zhǎng)城嶺礦區(qū)鉛鋅銀礦普查[R]. 湖南: 湖南省有色地勘局一總隊(duì), 2007.