江山，石紹山，時(shí)建民，姚遠(yuǎn)，王宇利

（沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所/中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧沈陽 110034）

遙感技術(shù)在礦產(chǎn)遠(yuǎn)景調(diào)查工作中的應(yīng)用
——以內(nèi)蒙古莫力達(dá)瓦旗巴彥街地區(qū)為例

江山，石紹山，時(shí)建民，姚遠(yuǎn)，王宇利

（沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所/中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧沈陽 110034）

工作區(qū)所在的大興安嶺北段地區(qū)，由于地面披覆物的影響，地質(zhì)體在遙感影像上的區(qū)分度降低，一般認(rèn)為遙感技術(shù)難以發(fā)揮作用.但是對(duì)礦調(diào)工作來說，抓住與礦產(chǎn)分布最為密切的線、環(huán)形構(gòu)造和遙感蝕變異常兩方面的內(nèi)容最為關(guān)鍵，而這兩方面的內(nèi)容受地面披覆物的影響相對(duì)較小.在巴彥街礦調(diào)項(xiàng)目中，首先對(duì)工作區(qū)進(jìn)行不同尺度的線、環(huán)形構(gòu)造解譯，運(yùn)用比值-主成分分析方法提取蝕變異常.綜合兩方面的內(nèi)容，并結(jié)合化探異常圈定了重點(diǎn)工作區(qū)，經(jīng)探槽工作驗(yàn)證，具有較好的找礦前景.

遙感解譯；蝕變提??；大興安嶺北段；莫力達(dá)瓦旗；內(nèi)蒙古

工作區(qū)所在的大興安嶺北段位于中緯度中溫帶，屬于低山丘陵地區(qū)，雨量充沛，水系發(fā)育.區(qū)內(nèi)天然露頭較少，主要被植被及殘坡積碎石層覆蓋.遙感圖像客觀、真實(shí)地記錄了地表的幾何特征和光譜特征，以及松散沉積物下面一定深度地質(zhì)體的“透視信息”，是地表景觀的綜合縮影.遙感圖像不僅記錄了巖石露頭直觀特征，還能反映地質(zhì)體之間成分、結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)、生物和人文組分等的差異，以及在當(dāng)時(shí)自然條件下各種內(nèi)外動(dòng)力綜合作用的結(jié)果，是地殼表層景觀現(xiàn)象的綜合縮影［1-2］.

前人研究表明，線、環(huán)形構(gòu)造與特定類型的礦產(chǎn)分布具有一定的相關(guān)性［3-4］，且與遙感蝕變異常直接相關(guān).礦調(diào)工作以找礦為主要目標(biāo)，因此環(huán)形構(gòu)造解譯和蝕變信息提取兩方面的內(nèi)容至關(guān)重要.

1 工作區(qū)概況

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古東部，屬于莫力達(dá)瓦達(dá)斡爾族自治旗管轄，地理坐標(biāo)位于東經(jīng)124°15′～124°30′，北緯49°10′～49°46′之間，面積約1210 km2.

工作區(qū)位于西伯利亞板塊南緣增生帶，屬于古亞洲洋與濱太平洋兩大構(gòu)造域的構(gòu)造作用疊加區(qū).中生代受環(huán)太平洋構(gòu)造域的疊加活化，陸上火山活動(dòng)頻繁.區(qū)內(nèi)發(fā)育燕山期同源演化的火山巖和侵入巖，以火山巖大面積發(fā)育為主.火山巖包含從基性、中性和酸性全套系列，并包含包括爆發(fā)相、空落相、溢流相以及次火山巖相等豐富巖相.

2 數(shù)據(jù)源選擇及遙感解譯

2.1 選擇SOSO地圖進(jìn)行區(qū)域小比例尺環(huán)形構(gòu)造初步解譯

研究區(qū)位于嫩江斷裂帶西側(cè)，周圍分布14個(gè)環(huán)形構(gòu)造.嫩江斷裂帶構(gòu)造主體為NE向斷裂，控制了光華期中酸—酸性火山巖建造以及NNE向甘河同沉積火山斷裂（圖1）［5］.從遙感影像來看，嫩江斷裂帶有明顯的色調(diào)異常.斷裂帶紋理平滑，主要表現(xiàn)為黃白色和暗紫色兩種色斑，斷裂帶兩側(cè)以翠綠色粗糙斑塊為主.其中黃白色為中酸性火山巖地層，暗紫色主要為基性火山巖，而翠綠色斑塊主要為巖體分布區(qū).可以看出，研究區(qū)受火山活動(dòng)影響明顯，北部以黃白色塊為主，南部以暗紫色色塊為主，分別代表中酸性和中基性火山巖分布區(qū).本地區(qū)環(huán)形構(gòu)造多表現(xiàn)為橢圓形，長(zhǎng)軸方向?yàn)楸蔽飨颍傮w呈北東向排列分布，與斷裂帶走向基本一致.研究區(qū)處于8個(gè)環(huán)形構(gòu)造的疊加和組合之中，其中的6個(gè)環(huán)形構(gòu)造可能與火山機(jī)構(gòu)有關(guān)，2個(gè)可能與巖體有關(guān).可以推測(cè)，研究區(qū)成礦作用可能與火山機(jī)構(gòu)或巖體有關(guān)，找礦方向?yàn)榛鹕綗嵋盒秃桶邘r型礦床.

2.2 選擇ASTER影像進(jìn)行1∶5萬遙感解譯

本研究應(yīng)用2000年06月28日接收的美國(guó)Terra（極地軌道環(huán)境遙感衛(wèi)星）衛(wèi)星上的ASTER（高級(jí)空間熱輻射熱反射探測(cè)儀）數(shù)據(jù)作為1∶5萬遙感解譯數(shù)據(jù)源.ASTER數(shù)據(jù)波譜范圍為0.52～11.65 μm，包含從可見光—近紅外、短波紅外和熱紅外共計(jì)14個(gè)波段.空間分辨率可見光—近紅外為15 m，短波紅外為30 m，熱紅外為90 m［6］.另外包含2個(gè)相互獨(dú)立的天底視鏡（3N）與后視鏡（3B）數(shù)據(jù)，用于制作立體像對(duì).

圖1 研究區(qū)所在位置環(huán)形構(gòu)造解譯簡(jiǎn)圖Fig.1Interpreted circular structures in the study area

根據(jù)信息量最大的原則，本研究選擇融合可見光波段后的Band7、Band3、Band1進(jìn)行假彩色合成，作為遙感解譯底圖.

線性構(gòu)造反映的是構(gòu)造應(yīng)力作用下巖石變形帶、軟弱帶或應(yīng)力集中帶，可以反映一定深度的斷裂構(gòu)造.在遙感影像上，線性構(gòu)造表現(xiàn)為地形地貌、色調(diào)色彩、影紋圖案、植被及水系的線性變化.環(huán)形構(gòu)造主要是與地質(zhì)作用有關(guān)，尤其是構(gòu)造作用和火山活動(dòng)形成的環(huán)形構(gòu)造.這些環(huán)形構(gòu)造，主要是通過遙感影像的色調(diào)色彩、地形地貌、水系、影紋及綜合景觀等標(biāo)志解譯出來.根據(jù)水系網(wǎng)絡(luò)走勢(shì)、地形特點(diǎn)以及紋理特征等，圈定了大小環(huán)形構(gòu)造共計(jì)87個(gè)，解譯火山口37個(gè)，解譯線性構(gòu)造79條（如圖2）.研究區(qū)火山口星羅棋布，互相疊加，錯(cuò)綜復(fù)雜.解譯環(huán)形構(gòu)造和線性構(gòu)造本身不能簡(jiǎn)單地與斷裂構(gòu)造或者火山機(jī)構(gòu)一一對(duì)應(yīng)，但是仍能在一定程度上反映斷裂構(gòu)造或者火山活動(dòng)的密集程度.不少研究表明，特定類型的礦產(chǎn)與環(huán)形構(gòu)造有關(guān)，且更容易出現(xiàn)在線性構(gòu)造與環(huán)形構(gòu)造互相交叉，密集發(fā)育的區(qū)域［3-4］.因此，可以推斷，在線性、環(huán)形構(gòu)造發(fā)育的地方，成礦可能性較大.

3 蝕變信息提取

礦床在生成、演化的全過程中，其成礦條件表現(xiàn)為地質(zhì)演化過程中的地質(zhì)異常事件，因而尋找地質(zhì)異常成為預(yù)測(cè)礦床的必要條件之一.土壤、巖石、水等地球化學(xué)異常及航磁、重力、激電等地球物理異常是找礦勘探中常用獨(dú)立的參數(shù).隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，使得礦化蝕變遙感異常也逐漸成為一種具獨(dú)立性找礦標(biāo)志參數(shù)［7］.

圍巖蝕變是在熱液成礦過程中，近礦圍巖與熱液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的一系列物質(zhì)成分和構(gòu)造、結(jié)構(gòu)的變化.最常見的圍巖蝕變有絹云母化、綠泥石化、青磐巖化、泥化、硅化、碳酸鹽化、夕卡巖化、鉀長(zhǎng)石化、鈉長(zhǎng)石化、云英巖化等.蝕變圍巖與伴生礦體有著密切的成因和空間關(guān)系，蝕變巖的分布范圍一般比礦體分布范圍廣，更易于被發(fā)現(xiàn)，所以是極重要的找礦標(biāo)志之一.它不僅能指示盲礦體的存在，還可根據(jù)蝕變巖石的類型、特征，預(yù)測(cè)礦產(chǎn)的種類、礦體賦存的位置以及礦化富集的程度.

圖2 研究區(qū)遙感解譯圖Fig.2Remote sensing interpretation of the study area

巖石蝕變信息的提取是遙感地質(zhì)信息提取中一個(gè)重要的部分.近礦圍巖蝕變形成的蝕變巖石與其周圍的正常巖石在礦物種類、結(jié)構(gòu)、顏色等方面都有差異，這些差異導(dǎo)致了巖石反射光譜特征的差異，并且在某些特定的光譜波段形成了特定蝕變巖石的光譜異常.光譜異常為遙感圖像的異常信息提取提供了理論依據(jù).根據(jù)遙感圖像數(shù)據(jù)的異常識(shí)別，可得到近礦圍巖蝕變信息或礦化高豐度值異常區(qū)信息.遙感圖像蝕變信息的提取已經(jīng)成為遙感找礦的一個(gè)重要方法［8］.

由Crosta等［9］提出的以特征導(dǎo)向的主成分分析為基礎(chǔ)的蝕變信息提取技術(shù)，對(duì)于特定的礦化蝕變類型非常有效.在此基礎(chǔ)上，國(guó)內(nèi)很多專家也做過較為深入的研究，其中比值-主成分分析被認(rèn)為在植被覆蓋區(qū)提取蝕變信息效果較好［10］.本文亦采用比值-主成分分析方法，以ASTER數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，提取鐵染蝕變信息和羥基信息.技術(shù)流程如圖3，主要分為圖像預(yù)處理、去除干擾、蝕變信息提取、異常分級(jí)以及異常篩選等5個(gè)步驟.

（1）圖像預(yù)處理包括幾何校正、大氣校正以及圖像增強(qiáng)處理等.

（2）去除干擾信息，包括對(duì)圖像進(jìn)行高端切割去除云、雪，低端切割去除陰影、水體，和去除植被信息等；

（3）蝕變信息提取采用比值-主成分分析方法.利用處理后的ASTER數(shù)據(jù)分別對(duì)1、2、3、4波段和1、3、4、8波段數(shù)據(jù)做主成分分析.選1、2、3、4波段處理結(jié)果中原始波段1、2的載荷較大且符號(hào)相反的主成分為鐵化分量，通常為第4主成分，選1、3、4、8波段處理結(jié)果中原始波段4、8的載荷較大且符號(hào)相反的主成分為羥基分量，通常也為第4主成分［11-12］.

（4）異常分級(jí).首先對(duì)異常強(qiáng)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以均值加n倍方差進(jìn)行異常分割，采用3δ、2.5δ、2δ分別賦予三級(jí)異常.然后以3×3算子對(duì)異常分量進(jìn)行中值濾波，去掉噪聲［11］.

（5）異常篩選.根據(jù)地形、地質(zhì)資料進(jìn)行篩選，將遙感找礦異常從遙感異常中遴選出來，提高了遙感找礦異常信息的可信度.

圖3 比值-主成分分析技術(shù)流程Fig.3Flow chart of ratio-principal components analysis

鐵染蝕變異常提取結(jié)果如圖4，羥基蝕變異常提取結(jié)果如圖5.從提取結(jié)果來看，鐵染異常在水系區(qū)域、玄武巖地區(qū)以及花崗巖地區(qū)大片存在.除此之外，在酸性火山巖地區(qū)有一定的分布，具有較好的指示意義.羥基異常剔除水系中存在的異常，主要考慮地形較高區(qū)域異常.

4 重點(diǎn)工作區(qū)圈定

將蝕變信息提取結(jié)果、遙感解譯結(jié)果和1∶5萬水系化探組合異常圖疊加分析（如圖6），發(fā)現(xiàn)化探組合異常區(qū)與遙感蝕變異常區(qū)套合較好，且與環(huán)形構(gòu)造和線性構(gòu)造的分布關(guān)系密切.根據(jù)化探和遙感綜合信息圈定了7個(gè)檢查區(qū).經(jīng)過探槽工程揭露，發(fā)現(xiàn)多處礦化蝕變帶，1處寬度約3 m的金鉬礦脈，具有一定的找礦前景.

5 問題與討論

（1）區(qū)域上環(huán)形構(gòu)造的形成原因有待深入研究，其與形狀以及排列方式是否對(duì)應(yīng)特定的地質(zhì)環(huán)境，值得進(jìn)一步探索.

（2）蝕變異常是相對(duì)于背景區(qū)而言的.不同成礦帶、不同巖性和不同地貌景觀等之間光譜特征值差異較大，具有不同背景值.因此，遙感異常提取工作應(yīng)在綜合分析區(qū)域成礦條件和遙感異常可提取程度的基礎(chǔ)上，進(jìn)行分區(qū)提取.

圖4 鐵染蝕變異常圖Fig.4Fe alteration anomaly

圖5 羥基蝕變異常圖Fig.5OH alteration anomaly

圖6 遙感化探綜合評(píng)價(jià)圖Fig.6Comprehensive evaluation of remote sensing and geochemistry

（3）植被覆蓋是遙感技術(shù)應(yīng)用的最大障礙，需要從進(jìn)一步研究地物成像機(jī)理、不同數(shù)據(jù)源、多學(xué)科交叉等不同角度尋求突破.

［1］朱亮璞，承繼成，潘德?lián)P，等.遙感圖象地質(zhì)解譯教程［M］.北京：地質(zhì)出版社,1981:83—96.

［2］丁家瑞.關(guān)于遙感技術(shù)在地質(zhì)工作中應(yīng)用的一些問題思考［J］.國(guó)土資源遙感,1996（2）:1—9.

［3］李廷祺.巖漿期后礦床的成礦原理與環(huán)形構(gòu)造成礦［J］.國(guó)土資源遙感,1998（4）:54—58.

［4］秦曉光，趙不億，李甫安.環(huán)形構(gòu)造成礦預(yù)測(cè)定量分析——以桂西北地區(qū)金礦預(yù)測(cè)為例［J］.國(guó)土資源遙感,1993（2）:54—60.

［5］萬初霞，王佰義，張杰，等.嫩江斷裂帶的主要特征及其初步認(rèn)識(shí)［J］.黑龍江國(guó)土資源,2010,4.

［6］陳江，王安建.先進(jìn)星載熱發(fā)射和反射輻射儀（ASTER）——地質(zhì)學(xué)家的最佳選擇［J］.地質(zhì)通報(bào),2006,25（5）:649—651.

［7］陳永清，趙鵬大.綜合致礦地質(zhì)異常信息提取與集成［J］.地球科學(xué)——中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào),2009,34（2）:325—335.

［8］張玉君，曾朝銘，陳薇.ETM+（TM）蝕變遙感異常提取方法研究與應(yīng)用——地質(zhì)依據(jù)和波譜前提［J］.國(guó)土資源遙感,2002,54（4）:30—36.

［9］Crosta A P,De Souza F C R,Azevedo F,et al.Targeting key alteration minerals in epithermal deposits in Patagonia,Argentina,using ASTER imageryandprincipalcomponentanalysis［J］.IntJRemoteSensing,2003, 24（21）:4233—4240.

［10］沈利霞，劉麗萍，蘇新旭，等.不同植被覆蓋率地區(qū)遙感礦化蝕變提取研究［J］.現(xiàn)代地質(zhì),2008,22（2）:293—298.

［11］張玉君，曾朝銘，陳薇.ETM+（TM）蝕變遙感異常提取方法研究與應(yīng)用——方法選擇和技術(shù)流程［J］.國(guó)土資源遙感,2003,56（2）:44—50.

［12］王潤(rùn)生，熊盛青，聶洪峰，等.遙感地質(zhì)勘查技術(shù)與應(yīng)用研究［J］.地質(zhì)學(xué)報(bào),2011,85（1）:1699—1743.

APPLICATION OF REMOTE SENSING TECHNOLOGY IN MINERAL PROSPECTING: A Case Study of Bayanjie Area in Inner Mongolia

JIANG Shan,SHI Shao-shan,SHI Jian-min,YAO Yuan,WANG Yu-li
（Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources,CGS,Shenyang 110034,China）

Due to heavy coverage in the northern Daxinganling region,it is difficult to discriminate the geological bodies on the remote sensing images.The remote sensing technique is commonly considered helpless.However,for mineral prospecting work,the key is to collect the information related with mineralization,such as linear or circular structures and alteration anomalies,which are less affected by the ground coverage.Based on the mineral survey in Bayanjie area,the linear/circular structures in different scales are interpreted first,and then the alteration anomalies are extracted with ratiosprincipal component analysis.On this basis,integrating geochemical anomalies,the key areas for further study are delineated.The exploring prospect is verified by trench analysis.

remote sensing interpretation;extraction of alteration anomaly;northern Daxinganling;Molidawa County; Inner Mongolia

1671-1947（2015）01-0057-06

P627

A

2014－02－20；

2014-10-28.編輯：李蘭英．

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局“黑龍江瓦拉干車站-塔豐農(nóng)場(chǎng)地區(qū)礦產(chǎn)遠(yuǎn)景調(diào)查”項(xiàng)目（編號(hào)：12120113055000）資助

江山（1985—），男，碩士研究生，工程師，從事遙感地質(zhì)和礦產(chǎn)地質(zhì)工作，通信地址遼寧省沈陽市皇姑區(qū)黃河北大街280號(hào)，E-mail// 356664057@qq.com