孫永彬，王瑞軍，鄧國武，牛海威，曹秋義

(核工業(yè)航測遙感中心，石家莊 050002)

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新疆紅柳泉地區(qū)航空高光譜構(gòu)造蝕變特征分析與找礦預(yù)測

孫永彬，王瑞軍，鄧國武，牛海威，曹秋義

(核工業(yè)航測遙感中心，石家莊 050002)

利用CASI/SASI航空高光譜遙感數(shù)據(jù)，對新疆紅柳泉地區(qū)進(jìn)行了航空高光譜遙感構(gòu)造解譯，修正了部分線性構(gòu)造及環(huán)形構(gòu)造。基于航空高光譜遙感提取的蝕變信息，結(jié)合野外實地調(diào)查驗證，重點分析了研究區(qū)內(nèi)祥云金礦、盤龍溝金礦與構(gòu)造、蝕變之間的關(guān)系，結(jié)合已有的礦產(chǎn)地質(zhì)特征、航空高光譜遙感地質(zhì)特征，在該區(qū)圈定5處找礦預(yù)測區(qū)，預(yù)測礦種為構(gòu)造蝕變巖型金礦，研究成果為相同地區(qū)的成礦預(yù)測與尋找同類型礦床提供遙感依據(jù)。

紅柳泉地區(qū)；航空高光譜；構(gòu)造蝕變信息；找礦預(yù)測；新疆

0 引言

新疆紅柳泉地區(qū)位于青海省西部與新疆維吾爾自治區(qū)東南部交界處，處在阿爾金山東段紅柳泉—拉配泉一帶。區(qū)內(nèi)成礦條件良好，是尋找金銅鎳、鉻鐵、鉛鋅等多金屬礦床的有利地段。本文利用CASI/SASI航空成像高光譜遙感數(shù)據(jù)對紅柳泉地區(qū)進(jìn)行地質(zhì)構(gòu)造特征解譯研究，分析了已知礦產(chǎn)與構(gòu)造、蝕變之間的關(guān)系，總結(jié)研究區(qū)內(nèi)成礦規(guī)律，對成礦區(qū)帶、成礦體系進(jìn)行了重新認(rèn)識，在綜合分析的基礎(chǔ)上圈定了5處找礦預(yù)測區(qū)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

紅柳泉地區(qū)在大地構(gòu)造位置上橫跨敦煌地塊、阿爾金構(gòu)造帶2個一級構(gòu)造單元，阿爾金構(gòu)造帶可進(jìn)一步劃分為紅柳泉—拉配泉蛇綠構(gòu)造混雜巖帶、阿中地塊、阿南蛇綠構(gòu)造混雜巖帶3個二級構(gòu)造單元。敦煌地塊僅在研究區(qū)北部出露。

研究區(qū)出露地層包括太古宇、元古宇、古生界、中生界、新生界。其中，太古宇和元古宇片麻巖系構(gòu)成本區(qū)變質(zhì)基底，古生界和中新生界構(gòu)成蓋層。第四系廣泛分布在山前戈壁、平原沙漠、河谷及山間盆地中(圖1)。

圖1 紅柳泉地區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1 Regional geological map of Hongliuquan area1.碎石、沙土；2.風(fēng)成砂；3.碎石、沙土；4.含礫砂巖、砂質(zhì)泥巖；5.下-中侏羅統(tǒng)葉爾羌群：砂巖、礫巖；6.泥盆系泥質(zhì)粉砂巖；7.中奧陶統(tǒng)環(huán)形山組：鈣質(zhì)砂巖、灰?guī)r；8.下奧陶統(tǒng)額蘭塔格組：上部灰?guī)r，下部砂巖、鈣質(zhì)砂巖、灰?guī)r，底部紫紅色泥巖；9.青白口系小泉達(dá)坂組：石英砂巖夾灰?guī)r；10.青白口系平洼溝組：厚層狀灰?guī)r；11.青白口系冰溝南組：灰?guī)r、碎屑灰?guī)r、竹葉狀鮞狀灰?guī)r；12.青白口系亂石山組：石英砂巖、石英巖夾灰?guī)r；13.薊縣系金雁山組：鈣質(zhì)白云巖、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r；14.薊縣系木孜薩依組：灰?guī)r、鈣質(zhì)砂巖、粉砂巖、千枚巖、石英巖；15.薊縣系卓阿布拉克組：紅柱石、十字石、石榴石、石英云母等片巖；16.薊縣系斯米爾布拉克組：變質(zhì)砂巖、礫巖、灰?guī)r；17.薊縣系馬特克布拉克組：灰?guī)r、白云巖、砂巖，底部為礫巖；18.長城系貝克灘組：砂巖、灰?guī)r、硅質(zhì)巖；19.長城系扎斯勘賽河組：砂巖、灰?guī)r、火山碎屑巖；20.新太古界米蘭群：麻粒巖、片麻巖、變粒巖、混合巖；21.晚元古代花崗巖；22.晚元古代花崗巖、黑云母花崗巖；23.晚元古代花崗巖、斜長花崗巖；24.晚元古代石英閃長巖、花崗閃長巖；25.晚元古代輝綠巖；26.晚元古代輝石巖；27.晚元古代超基性巖；28.地質(zhì)界線；29.不整合界線；30.深大斷裂；31.一般斷裂；32.平移斷層；33.斷裂產(chǎn)狀

研究區(qū)地跨阿北地塊、紅柳泉—拉配泉蛇綠構(gòu)造混雜巖帶和阿中地塊。阿北地塊可分為結(jié)晶基底和變質(zhì)基底2個構(gòu)造層，結(jié)晶基底包括新太古界米蘭巖群及其變質(zhì)古侵入體兩部分，變質(zhì)基底主要是薊縣系；阿中地塊(米蘭河—金雁山地塊)介于2條構(gòu)造混雜巖帶之間，總體表現(xiàn)為一個前寒武紀(jì)隆起帶，地塊中部由阿爾金雜巖組成；紅柳泉—拉配泉蛇綠構(gòu)造混雜巖帶夾在阿北地塊與阿中地塊(米蘭河—金雁山地塊)之間，呈EW走向，寬10～40 km，由不同成因、不同時代的巖塊或巖片組成，80余個超鎂鐵質(zhì)巖體呈線狀分布于該蛇綠混雜巖帶中，共同構(gòu)成阿北蛇綠混雜巖帶。

研究區(qū)內(nèi)巖漿活動較強烈，出露面積較大。巖石類型從超基性巖到酸性巖均有出露，以酸性侵入巖為主，形成較大的巖基、巖墻、巖床、巖脈等。

2 遙感數(shù)據(jù)源的選取與預(yù)處理

數(shù)據(jù)預(yù)處理采用ITRES標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件和ENVI，ERDAS軟件，對CASI/SASI航空高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的輻射校正、幾何校正和大氣校正光譜重建。

3 航空高光譜遙感解譯構(gòu)造特征

圖2 新疆紅柳泉地區(qū)航空高光譜遙感構(gòu)造特征解譯圖Fig.2 Structural interpretation map of aerial hyperspectrum in Hongliuquan area, Xinjiang

在CASI/SASI航空高光譜遙感圖像中，表現(xiàn)較為突出的是線性影像構(gòu)造和環(huán)形影像構(gòu)造，地層、巖石及褶皺構(gòu)造的影像特征不很明顯[3]。新疆紅柳泉地區(qū)處在多個地質(zhì)構(gòu)造單元的交匯部位，經(jīng)歷了多期次的構(gòu)造活動[4]。通過CASI/SASI航空高光譜遙感影像解譯發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)的線性影像構(gòu)造十分發(fā)育，走向復(fù)雜。反映斷裂形跡的線性影像構(gòu)造以EW向、NWW向、NW向和NE向為主。整體上分為北部、中部、南部3個線性影像構(gòu)造區(qū)。其中，有3條反映主干斷裂的大型線性影像，這些線性構(gòu)造在規(guī)模和分布上均有較大差異，以NE和NWW向線性構(gòu)造為主。另外，由環(huán)形色帶、色塊或環(huán)形地貌、水系表現(xiàn)出來的環(huán)形影像構(gòu)造也十分清楚[2]。環(huán)形影像構(gòu)造主要分布在線性影像構(gòu)造交匯區(qū)域以及航空高光譜影像色調(diào)變化區(qū)域。從本區(qū)的構(gòu)造背景來看，區(qū)內(nèi)內(nèi)生金屬礦產(chǎn)與線性影像構(gòu)造關(guān)系密切，礦產(chǎn)地常常位于線性影像構(gòu)造的交匯部位(圖2)。

3.1 主要線性影像構(gòu)造特征

(1)紅柳泉北—溝口泉北斷裂擠壓帶(F1)。斷裂擠壓帶分布在研究區(qū)北側(cè)，以EW向斜列的壓扭性斷裂和貝克灘復(fù)背斜核部為主體，以EW向斜列的壓扭性斷裂為特征。航空高光譜遙感圖像中為宏觀色調(diào)的分界線，具有負(fù)地形地貌等。從礦產(chǎn)地質(zhì)背景看，該斷裂擠壓帶包括了向斜及其伴生的扭裂、張裂、節(jié)理、片理，斷續(xù)分布的基性-超基性巖體、花崗巖體、巖脈等。斷裂擠壓帶呈舒緩波狀，延伸較遠(yuǎn)，斷裂傾向N，傾角約70°。帶中其他斷裂規(guī)模較小，且在貝克灘復(fù)背斜北翼近核部分布有多條彼此平行斜列的斷裂帶，為壓扭性，具右行扭動特點。研究區(qū)中大部分超基性巖體沿該擠壓帶呈規(guī)模不大的條帶狀、串珠狀分布。

(2)紅柳泉—拉配泉構(gòu)造混雜帶南緣斷裂(F2，F(xiàn)3)。紅柳泉南—闊什布拉克斷裂地貌上表現(xiàn)為相對負(fù)地形。航空高光譜遙感圖像上為宏觀地貌的分界線。斷裂西部的走向和傾向變化較大，東部被晚期脆性斷裂切割而呈NEE向。斷裂帶內(nèi)主要充填韌性變形基質(zhì)，且?guī)r石擠壓破碎，構(gòu)造透鏡體、片理密集，巖體發(fā)育。根據(jù)斷裂帶內(nèi)主期面理產(chǎn)狀及構(gòu)造塊體的空間形態(tài)，斷裂至少經(jīng)歷了早期韌性向北逆沖和晚期脆韌性左行走滑2期變形。研究區(qū)內(nèi)的絕大多數(shù)礦床、礦點均分布在紅柳泉—拉配泉構(gòu)造混雜帶北緣、南緣斷裂之間。

3.2 環(huán)形影像構(gòu)造特征

研究區(qū)內(nèi)環(huán)形構(gòu)造較發(fā)育，它們在空間分布上存在明顯的規(guī)律，主要分布在不同方向斷裂的交匯部位，并形成多個環(huán)形構(gòu)造群，航空高光譜遙感影像特征主要表現(xiàn)為環(huán)形沖溝、環(huán)形山脊、環(huán)形洼地以及環(huán)帶色調(diào)異常，其成因多與隱伏巖體有關(guān)[5]。研究區(qū)共解譯3個較大的環(huán)形構(gòu)造組。其中，位于研究區(qū)東北角的環(huán)形構(gòu)造系結(jié)構(gòu)簡單，由2層環(huán)形構(gòu)造組成。內(nèi)層由3個小型環(huán)形構(gòu)造連接而成，外層為1個大型環(huán)形構(gòu)造。該環(huán)形構(gòu)造系的周圍線性構(gòu)造發(fā)育，多條線性構(gòu)造切穿環(huán)形構(gòu)造；環(huán)形構(gòu)造組分布在近EW向大型構(gòu)造帶與NW向次級斷裂的交匯部位，環(huán)狀影像特征明顯，環(huán)形構(gòu)造內(nèi)發(fā)育較多的金、銅鐵等多金屬礦床，是尋找該類礦床的有利地區(qū)，礦床多分布在花崗閃長巖以及超基性巖的接觸帶附近。

4 蝕變信息提取效果

遙感礦化蝕變信息提取是基于遙感信息的物理機制和巖石礦物的光譜特征[6]。從遙感圖像中提取與圍巖蝕變礦物有關(guān)的遙感找礦信息，航空高光譜蝕變信息采用混合調(diào)制匹配濾波算法進(jìn)行礦物識別[8]，主要識別褐鐵礦化、絹云母化、綠泥石化、白云石化等，這些蝕變主要沿著斷裂發(fā)育，是尋找構(gòu)造蝕變巖型金礦床的重要信息。航空高光譜遙感礦化蝕變異常為區(qū)域找礦預(yù)測提供了重要的線索。

通過分析航空高光譜提取的蝕變信息后發(fā)現(xiàn)，蝕變信息分布具有規(guī)律性，蝕變信息與控礦構(gòu)造、已知礦(化)點在空間上有著良好的對應(yīng)關(guān)系。褐鐵礦化和絹云母化的分布趨勢基本一致，二者在大部分區(qū)域相互疊合，相關(guān)性較好。異常面積總體較小，具有成帶成區(qū)分布的特征。主要異常區(qū)沿近EW向、NWW向等斷裂帶延伸部分分布。區(qū)內(nèi)的祥云金礦床、盤龍溝金礦床、冰溝北鉻鐵礦床等均有不同程度的褐鐵礦化+絹云母化+白云石化+綠泥石化蝕變信息顯示。提取的異常區(qū)域色調(diào)符合理論推導(dǎo)，蝕變信息與遙感解譯構(gòu)造特征呈線性疊加關(guān)系，達(dá)到了預(yù)期的效果。

圖4 祥云金礦地質(zhì)剖面圖Fig.4 Geological profile of Xiangyun gold deposit1.粉砂質(zhì)泥巖；2.砂質(zhì)灰?guī)r；3.構(gòu)造蝕變帶；4.黃鐵礦化；5.硅化；6.絹云母化；7.綠泥石化；8.高嶺土化；9.褐鐵礦化；10.金礦體

5 礦床與構(gòu)造、蝕變的關(guān)系

內(nèi)生金屬礦產(chǎn)與構(gòu)造、蝕變有關(guān)，特別是受斷裂控制明顯。區(qū)內(nèi)已知礦床的空間分布受近EW向和NE向斷裂控制明顯。航空高光譜提取的蝕變組合均沿斷裂呈帶狀展布。以祥云金礦和冰溝北鉻鐵礦床為例簡述如下。

(1)祥云金礦(圖3a)。

圖5 盤龍溝金礦CASI/SASI航空高光譜遙感構(gòu)造、蝕變疊加圖Fig.5 Structure-alteration superimposed map of CASI/SASI aerial hyperspectral data of Panlonggou gold deposit

產(chǎn)于紅柳泉北—溝口泉北斷裂擠壓帶的破碎蝕變帶內(nèi)，近EW向壓扭性斷裂是祥云金礦的導(dǎo)礦和容礦構(gòu)造，控制了礦體的產(chǎn)出狀態(tài)和規(guī)模。礦體賦存層位為長城系扎斯賽河組第三巖性段，主要巖性為粉砂質(zhì)泥巖、砂質(zhì)灰?guī)r。長城系扎斯勘賽河組是一套金的豐度值較高的地層，金的富集系數(shù)分別是阿爾金和貝克灘地區(qū)的3.7倍和1.4倍[9]。野外地質(zhì)調(diào)查及實測剖面資料表明，礦床發(fā)育褐鐵礦化、硅化、絹云母化、黃鐵礦化、綠泥石化、高嶺土化(圖3b，圖4)，受近NW向斷裂控制，蝕變異常組合呈線性展布。

CASI/SASI航空高光譜遙感構(gòu)造、蝕變顯示(圖3a)，祥云金礦位于近EW向的祥云斷裂和附近NE向小斷裂的交匯部位，從航空高光譜提取的蝕變礦物組合為褐鐵礦化+絹云母化+白云石化，呈條帶狀沿近EW向斷裂展布。結(jié)合地質(zhì)資料分析，祥云金礦屬構(gòu)造蝕變巖型金礦，找礦標(biāo)志為祥云斷裂+褐鐵礦化+絹云母化+白云石化+硅化，地表的褐鐵礦化系為原生的黃鐵礦經(jīng)氧化而成[7]。

(2)盤龍溝金礦。

位于阿爾金北緣斷裂與紅柳溝斷裂之間的NWW和NEE向兩組共軛斷裂的交匯部位，斷裂性質(zhì)為壓扭性，均為成礦前或成礦期斷裂。礦區(qū)地層整體表現(xiàn)為向N陡傾的單斜構(gòu)造，受局部構(gòu)造作用影響，部分地段巖層變形，形成褶曲構(gòu)造。

CASI/SASI航空高光譜遙感構(gòu)造、蝕變疊加顯示(圖5)，盤龍溝金礦位于NW向斷裂破碎帶中，影像特征表現(xiàn)為深色色調(diào)。從航空高光譜提取的蝕變礦物組合為褐鐵礦化+絹云母化+白云石化+綠泥石化+蛇紋石化，呈條帶狀沿近EW向斷裂展布。結(jié)合已有地質(zhì)礦產(chǎn)資料綜合分析，盤龍溝金礦為構(gòu)造蝕變巖型金礦，找礦標(biāo)志為NWW向斷裂+褐鐵

圖6 盤龍溝金礦蝕變巖的野外照片和顯微照片F(xiàn)ig.6 Field photo and microscopic photo of altered rock in Panlonggou gold deposita.野外照片；褐鐵礦化、硅化；b.野外照片；蛇紋石化；c.顯微照片；顯微片狀和纖維狀變晶結(jié)構(gòu)

預(yù)測區(qū)編號預(yù)測礦種礦床類型面積/km2航空高光譜蝕變組合預(yù)測依據(jù)YC1金構(gòu)造蝕變巖型18.01褐鐵礦化+絹云母化+綠泥石化阿爾金北緣斷裂與紅柳泉斷裂之間的NWW和NEE向斷裂共軛交匯部位控礦,并以NWW向斷裂為主,控制著元古代巖漿巖的分布,同時控礦;盤龍溝金礦產(chǎn)于次級構(gòu)造破碎蝕變巖帶中,蝕變強烈,地表蛇紋石化是找礦的重要標(biāo)志;該預(yù)測區(qū)具有金礦找礦潛力YC2金構(gòu)造蝕變巖型13.38褐鐵礦化+絹云母化+白云石化構(gòu)造活動強烈,斷裂密集,且具長期活動特點。產(chǎn)有紅柳泉北—溝口泉北大型斷裂帶,控制著金的成礦,祥云金礦及外圍的金礦化點均產(chǎn)于斷裂帶內(nèi),近EW向壓扭性斷裂是導(dǎo)礦、容礦構(gòu)造,控制礦體的形態(tài)和規(guī)模YC3金構(gòu)造蝕變巖型20.60褐鐵礦化+絹云母化+綠泥石化區(qū)內(nèi)發(fā)育有紅柳泉北—闊什布拉克斷裂,斷裂近EW向,航空高光譜提取的蝕變組合為褐鐵礦化+絹云母化+綠泥石化,野外取樣分析結(jié)果金的含量較高,局部達(dá)到邊界品位;有金的化探異常疊加于斷裂帶上,濃度分帶清晰,濃集中心明顯,是尋找構(gòu)造蝕變巖型金礦的有利地段YC4金構(gòu)造蝕變巖型64.01褐鐵礦化+絹云母化+綠泥石化+白云石化區(qū)內(nèi)發(fā)育大型紅柳泉北—溝口泉北斷裂帶,斷裂附近有環(huán)形構(gòu)造,斷裂帶近EW向,環(huán)形構(gòu)造集中分布;冰溝北金礦位于環(huán)形構(gòu)造內(nèi),且與紅柳泉北—溝口泉北斷裂帶交匯,高光譜提取蝕變礦物組合為褐鐵礦化+絹云母化+綠泥石化+白云石化YC5金構(gòu)造蝕變巖型28.65褐鐵礦化+絹云母化+綠泥石化預(yù)測區(qū)位于黃土山附近,產(chǎn)有多條近EW向、NEE向斷裂;高光譜提取的蝕變均沿斷裂發(fā)育,蝕變礦物組合為褐鐵礦化+絹云母化+綠泥石化,蝕變組合以密集、團(tuán)塊狀、強烈為主要特點;構(gòu)造為成礦提供空間,野外取樣分析表明金的含量較高,部分樣品已達(dá)邊界品位

礦化+絹云母化+白云石化+硅化+綠泥石化+蛇紋石化；原生黃鐵礦在地表氧化成褐鐵礦(圖6a)。地表蛇紋石化對于尋找該類型金礦床起到指示作用，肉眼觀察蛇紋巖為暗灰綠色，能辨認(rèn)的礦物有蛇紋石(裂隙面上呈黃綠色)、磁鐵礦及少量方解石，標(biāo)本具較強磁性；鏡下特征為顯微片狀變晶結(jié)構(gòu)，主要礦物為葉蛇紋石、方解石、磁鐵礦等(圖6b，圖6c)。

6 找礦預(yù)測

根據(jù)航空高光譜遙感構(gòu)造解譯分析、高光譜遙感蝕變異常提取分析、野外調(diào)查驗證成果，結(jié)合已知礦床構(gòu)造、蝕變信息特征，以現(xiàn)代成礦學(xué)理論為指導(dǎo)，分析區(qū)域成礦、控礦地質(zhì)條件和成礦規(guī)律，進(jìn)行找礦預(yù)測研究，圈定了5處遙感找礦預(yù)測區(qū)(表1，圖7)。

圖7 紅柳泉地區(qū)金礦找礦預(yù)測成果圖Fig.7 The prospecting prediction map of Hongliuquan area

7 結(jié)論

利用CASI/SASI航空高光譜遙感高分辨率數(shù)據(jù)，通過對高光譜遙感構(gòu)造解譯、礦化蝕變信息提取結(jié)果總結(jié)分析、重點對該區(qū)構(gòu)造蝕變巖型金礦與構(gòu)造、蝕變之間的關(guān)系分析，最終圈定金礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)。該研究取得了以下主要成果與認(rèn)識：

(1)CASI/SASI航空高光譜遙感數(shù)據(jù)具有較高的空間分辨率，遙感影像紋理細(xì)節(jié)清晰，有利于開展構(gòu)造解譯和蝕變信息提取。

(2)CASI/SASI航空高光譜研究表明，新疆紅柳泉地區(qū)斷裂構(gòu)造、各類蝕變信息發(fā)育，對于構(gòu)造蝕變巖型金礦的指示作用較明顯，地表蝕變信息指示作用強烈。

(3)在紅柳泉地區(qū)圈定了5個構(gòu)造蝕變巖型金礦的找礦遠(yuǎn)景區(qū)，為該區(qū)進(jìn)一步開展礦產(chǎn)資源調(diào)查工作提供了基礎(chǔ)資料和科學(xué)依據(jù)。研究認(rèn)為該區(qū)的主要找礦類型為構(gòu)造蝕變巖型金礦，同時也要重視巖體內(nèi)斷裂破碎帶中硅化脈的成礦線索[9]。

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Analysis of aerial hyperspectral characteristics and prospecting prediction of alteration and structure in Hongliuquan area, Xinjiang

SUN Yongbin, WANG Ruijun, DENG Guowu, NIU Haiwei, CAO Qiuyi

(AirborneSurveyandRemoteSensingCenterofNuclearIndustry，Shijiazhuang050002，China)

Remote sensing structural interpretation of Hongliuquan area, Xinjiang is conducted with CASI/SASI aerial hyperspectral data. Some known linear and ring structures are revised and alteration information extracted. The analysis is concentrated on relation of Xiangyun and Panlonggou gold deposits to structure and alteration. Five prospecting targets are delineated with the aerial hyperspectral geological characteristics and field check and geological characteristics of the known gold deposits. The predicted targets are potential for the altered cataclastic rock type gold deposit. The interpretation result will provide remote sensing basis for the similar areas.

Hongliuquan area; aerial hyperspectral; structure and alteration information; prospecting prediction；Xinjiang

2015-06-04； 責(zé)任編輯： 岳振歡

中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項目“航空高光譜遙感調(diào)查項目”(編號：12120113073100)資助。

孫永彬(1989—)，男，工程師，主要從事遙感地質(zhì)找礦及地球化學(xué)勘查等工作。通信地址：河北省石家莊市橋東區(qū)學(xué)府路11號，核工業(yè)航測遙感中心；郵政編碼：050002； E-mail：846575290@qq.com

10.6053/j.issn.1001-1412. 2016. 03. 014

P627；P612

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