張廣平 沈建海 李假?gòu)V 高昂 張宇 劉蓓蓓

（①河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局測(cè)繪地理信息院 鄭州 450006 ②河南省地質(zhì)職工學(xué)校 鄭州 450000)

TM遙感影像巖礦信息提取及構(gòu)造解譯在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用

張廣平①沈建海①李假?gòu)V①高昂②張宇①劉蓓蓓①

（①河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局測(cè)繪地理信息院 鄭州 450006 ②河南省地質(zhì)職工學(xué)校 鄭州 450000)

以新疆托里縣阿克塔木金礦勘查區(qū)為例，通過(guò)TM遙感影像數(shù)據(jù)處理及信息提取，遙感解譯，劃分了區(qū)內(nèi)地層，解譯了主要構(gòu)造和侵入巖分布情況。結(jié)合區(qū)域成礦地質(zhì)特征，圈定了找礦靶區(qū)，經(jīng)野外實(shí)地調(diào)查，在該處發(fā)現(xiàn)2處金礦化點(diǎn)。此工作方法在地質(zhì)勘查工作中起了節(jié)省時(shí)間與提高地質(zhì)填圖精度的作用。

遙感影像 信息提取 構(gòu)造解譯 地質(zhì)勘查

0 引言

國(guó)外從80年代中期開(kāi)始將遙感技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)找礦領(lǐng)域，并取得較好的進(jìn)展[1-2]。國(guó)內(nèi)則始于80年代末，2000年后該技術(shù)取得了長(zhǎng)足發(fā)展。如包安明等（1989）通過(guò)“金礦化異常遙感地質(zhì)解譯的初步嘗試”在新疆托里縣雅瑪圖一帶圈出3個(gè)找金遠(yuǎn)景區(qū)，為在瑪依勒斷裂帶尋找金礦開(kāi)辟了新的“窗口”［3］。

燕守勛等（2001）在“中國(guó)西部喀喇昆倉(cāng)明鐵蓋多金屬礦化區(qū)通過(guò)衛(wèi)星遙感勘查”發(fā)現(xiàn)了羅布蓋子溝多金屬礦化區(qū)［4］；楊金中等（2003）提出“中國(guó)西部重要成礦帶遙感找礦異常提取的方法研究”為西部重要成礦區(qū)帶遙感找礦異常提取工作的開(kāi)展提供了重要的實(shí)踐依據(jù)［5］；楊波等(2005)以鷹嘴山金礦區(qū)為例建立礦化信息提取的混合蝕變遙感模型［6］。馮雨林等（2008）利用ETM+遙感影像礦化蝕變信息的提取，結(jié)合成礦理論，經(jīng)GPS野外實(shí)地異常檢查，在遼寧省建平縣北部地區(qū)發(fā)現(xiàn)2處礦化點(diǎn)［7］。這些成果均在地質(zhì)找礦中發(fā)揮了突出作用。

本文以新疆托里縣阿克塔木金礦勘查區(qū)為例，采用遙感影像信息提取進(jìn)行地層、巖性劃分，構(gòu)造解譯，結(jié)合區(qū)域成礦規(guī)律，達(dá)到縮小找礦靶區(qū)的目的。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于托里縣廟爾溝鎮(zhèn)西南約20 km處，區(qū)內(nèi)出露地層主要為石炭系希貝庫(kù)拉斯組（C1x）和包古圖組（C1b）。希貝庫(kù)拉斯組為一套伴隨有區(qū)域火山活動(dòng)的淺?；虬肷詈－h(huán)境的濁流堆積相；包古圖組屬一套深海-半深海濁流沉積相。

大地構(gòu)造位置上處于哈薩克斯坦-準(zhǔn)噶爾板塊塘巴勒-卡拉麥里溝弧帶，為哈薩克斯坦巴爾喀什斑巖型成礦帶的東延部分，成礦區(qū)劃隸屬達(dá)拉布特-卡拉麥里鉻、金成礦亞帶，是一個(gè)重要的金礦化集中區(qū)。

區(qū)域侵入巖主要為花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、細(xì)晶閃長(zhǎng)巖和閃長(zhǎng)玢巖?；◢忛W長(zhǎng)巖以巖枝或巖株形式分布，一般面積數(shù)平方公里，巖性較均勻，細(xì)晶閃長(zhǎng)巖和閃長(zhǎng)玢巖以脈巖形式產(chǎn)出，一般較窄，但延走向長(zhǎng)短變化較大。

2 遙感圖像資料來(lái)源

遙感圖像選取時(shí)，首先應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理，盡量選擇植被和冰雪覆蓋少、巖石盡可能裸露多的時(shí)相，云彩覆蓋度最好控制在10%以?xún)?nèi)，植被覆蓋度最大不能超過(guò)45%［5］。

鑒于遙感圖像的特點(diǎn)，為了充分發(fā)揮遙感技術(shù)具有宏觀性、不同空間（波譜）分辨率和時(shí)相分辨率等的優(yōu)勢(shì)，本次選取了美國(guó)陸地衛(wèi)星Landsat-7 ETM+圖像作為主要原始圖像數(shù)據(jù)，選取1993-9-20接收的Landsat-7 ETM+衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，所屬軌道號(hào)為P=145，R=028。研究區(qū)圖像的總體影像清晰，不同地物的層次感較強(qiáng)，色調(diào)對(duì)比度好，紋理細(xì)節(jié)都有清晰的顯示。影像基本沒(méi)有積云。

3 遙感圖像處理及信息提取

3.1 遙感圖像處理

遙感圖像處理軟件較多，應(yīng)用最為廣泛的主要為ERDAS、ENVI、PCI、ER Mapper等。李斯?jié)山榻B了以上4種軟件的主要功能并比較了在遙感圖像處理中應(yīng)用的特點(diǎn)：PCI更適合于影像制圖，ERDAS的數(shù)據(jù)融合效果最好，ENVI在針對(duì)像元處理的信息提取中功能最強(qiáng)大，ER Mapper對(duì)于處理高分辨率影像效果較好［8］。本文主要應(yīng)用PCI Geomatica 8.2軟件對(duì)遙感圖像進(jìn)行處理。

為了豐富圖面信息，提高監(jiān)督分類(lèi)訓(xùn)練區(qū)選擇的質(zhì)量，對(duì)原始TM圖像進(jìn)行了增強(qiáng)處理，包括線性增強(qiáng)、均衡化增強(qiáng)以及假彩色合成處理。研究表明，在本區(qū)采用均衡化增強(qiáng)可有效改變圖像灰度的分布，提高原始波段圖像的影像質(zhì)量；采用TM1（R），4（G），7（B）彩色合成方案，獲得信息反映較全的假彩色圖像，可有效用于訓(xùn)練選取。

3.2 遙感信息提取

TM遙感信息技術(shù)是航天遙感的一種，具有視域廣和信息量豐富等特點(diǎn)[9]。利用遙感技術(shù)對(duì)構(gòu)造線性體、蝕變等影像信息進(jìn)行提取和分析，有助于提高認(rèn)識(shí)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造分布特征及其找礦靶區(qū)的圈定。

多光譜的信息提取主要集中于：①色調(diào)信息提取；②紋理信息提取；③信息融合。對(duì)于色調(diào)信息提取，主要是采用一些增強(qiáng)處理，擴(kuò)大圖像中地物間的灰度差別，以突出目標(biāo)信息或改善圖像效果，提高解譯標(biāo)志的判別能力，如反差擴(kuò)展、彩色增強(qiáng)、運(yùn)算增強(qiáng)、變換增強(qiáng)等，這些傳統(tǒng)的圖像處理方法在一定程度上滿足了應(yīng)用的需要［10］。

研究區(qū)侵入巖體（花崗閃長(zhǎng)巖）為冷侵入，蝕變較弱，主要蝕變?yōu)槿豕杌?、角巖化，該區(qū)蝕變信息提取效果不佳。作者采取構(gòu)造信息提取與區(qū)域成礦規(guī)律（區(qū)域金礦床與中酸性小巖體有關(guān)，金礦體多分布在中酸性小巖體內(nèi)、外接觸帶中）相結(jié)合，圈定成礦遠(yuǎn)景區(qū)。

3.3 遙感地質(zhì)解譯

通過(guò)遙感地質(zhì)解譯（圖1）先從宏觀上對(duì)工作區(qū)地質(zhì)特征進(jìn)行了解，在地質(zhì)勘查工作中有助于提高地質(zhì)填圖質(zhì)量和縮小找礦靶區(qū)。本次處理影像圖片色調(diào)反差較大，紋理清晰，線性構(gòu)造易識(shí)別。

（1）巖性解譯

侵入巖：工作區(qū)侵入巖主要為中酸性侵入體，影像特征明顯，解譯標(biāo)志清晰，主要巖性為海西期花崗閃長(zhǎng)巖。

侵入巖體為暗灰白－亮白色，呈啞鈴狀。巖體影象特征北部與圍巖差別不大，邊界較模糊，與圍巖在色調(diào)上呈漸變關(guān)系，剝蝕較淺；巖體南部呈亮白色，南側(cè)邊界線平直，與圍巖呈斷層接觸；北側(cè)及其他邊界為波狀彎曲，是侵入接觸。侵入巖影紋呈斑團(tuán)狀。地貌上為正地形，植被不發(fā)育。

地層：通過(guò)對(duì)工區(qū)影象的色調(diào)、影紋結(jié)構(gòu)、形態(tài)、水系、地勢(shì)、植被等的分析，主要解譯出以下巖性組：下石炭統(tǒng)希貝庫(kù)拉斯組（C1x）和包古圖組（C1b）。希貝庫(kù)拉斯組影像為棕色，呈類(lèi)似斜“U”字形分布在西南和東北部，其中西南部出露面積較大，中西部與包古圖組呈斷層接觸，巖性主要為灰－深灰色塊狀、局部中厚層狀細(xì)－粗粒凝灰質(zhì)巖屑長(zhǎng)石砂巖，部分含礫，偶夾灰黑色泥質(zhì)或硅質(zhì)粉砂巖。包古圖組影像呈淺藍(lán)－紫色，呈北西向展布，向東南收斂，巖性主要為灰黑色厚層至塊狀硅質(zhì)粉砂巖類(lèi)，局部夾灰、灰黑色細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖薄層及硅質(zhì)巖等。

（2）構(gòu)造解譯

①褶皺構(gòu)造。調(diào)查區(qū)東、東南部的地層中出現(xiàn)有水系、山體結(jié)構(gòu)形態(tài)上呈半圓形、弧形、圓弧尖端向東南頂突的影象特征（紫色影象），初步解譯疑是受北東部廟爾溝巖體侵入擠壓影響形成的褶皺或是隱伏褶曲。

②斷層構(gòu)造。斷裂在遙感圖像上具有平直或略有彎曲的線性影像特征。線狀、帶狀色調(diào)異常，不同地層地貌單元直線型分界，直線型河流、山脊呈直角狀或銳角狀的急轉(zhuǎn)彎，地下水溢出帶或泉水呈直線狀分布等均是斷裂構(gòu)造的解譯標(biāo)志［11］。研究區(qū)內(nèi)部分?jǐn)嗔褬?gòu)造解譯情況見(jiàn)圖1。

圖1

4 野外調(diào)查成果

根據(jù)遙感地質(zhì)解譯結(jié)合區(qū)域地質(zhì)成礦規(guī)律，利用GPS定位儀指引，開(kāi)展遙感解譯的主要斷裂構(gòu)造與巖體內(nèi)外接觸帶的實(shí)地查證工作。通過(guò)實(shí)地調(diào)查，本次在花崗閃長(zhǎng)巖體內(nèi)接觸帶發(fā)現(xiàn)2處含金石英脈帶。

5 結(jié)論

（1）通過(guò)TM影像遙感信息提取，在阿克塔木金礦勘查區(qū)劃分了下石炭統(tǒng)希貝庫(kù)拉斯組（C1x）、包古圖組（C1b）地層界線和侵入巖分布范圍，并圈定了找礦靶區(qū)。

（2）通過(guò)TM影像遙感解譯，確定了勘查區(qū)內(nèi)主要斷裂構(gòu)造有3組，主要為近東西向（F1、F2）、北西向（F5、F6、F7）和北東向（F3、F4）。

（3）遙感技術(shù)在野外地質(zhì)勘查中具有一定的指導(dǎo)性和優(yōu)越性，但也存在局限性（如：探測(cè)深部礦產(chǎn)等），在地質(zhì)勘查工作中該技術(shù)要想用好用足還需與其它學(xué)科進(jìn)行結(jié)合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，才能獲得更佳的找礦效果。

總之，TM遙感影像信息提取在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用越來(lái)越廣，尤其在新疆等基巖裸露區(qū)域采用效果較好。

［1］Clark R N,Roush T L.1984.Reflectance spectroscopy:quantitative analysis techniques for remote sensing applications.Journal of Geophysical Research,89(B7):6329～6340.

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［3］包安明,吳中瑩.金礦化異常遙感地質(zhì)解譯的初步嘗試—以新疆托里雅瑪圖地區(qū)為例［J］.干旱區(qū)地理，1989，12(4)：48～53.

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［9］甘甫平,王潤(rùn)生,馬藹乃，等.光譜遙感巖礦識(shí)別基礎(chǔ)與技術(shù)研究進(jìn)展［J］.遙感技術(shù)與應(yīng)用,2002,17(3):140-147.

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收稿：2014-02-27