徐永利 范素英

（1、河北省地質(zhì)調(diào)查院，石家莊 050081）

（2、河北省地礦局水文工程地質(zhì)勘查院，石家莊 050021）

ETM+數(shù)據(jù)在邯邢地區(qū)蝕變遙感異常信息提取中的應(yīng)用

徐永利1范素英2

（1、河北省地質(zhì)調(diào)查院，石家莊 050081）

（2、河北省地礦局水文工程地質(zhì)勘查院，石家莊 050021）

1、引言

近礦圍巖蝕變與熱液礦床具有極高的正相關(guān)性，是熱液礦床重要的找礦標(biāo)志[1]。通常情況下，蝕變越強(qiáng)，成礦可能性越高；蝕變范圍越寬，礦化規(guī)模越大[2]。蝕變礦物在短波紅外波段具有診斷性的波譜特征，具有鑒定意義的波譜帶是由含鐵（Fe2+，F(xiàn)e3+）和羥基（0H-）、水（H20）或碳酸根（C032-）等離子或基團(tuán)產(chǎn)生的[3]。利用遙感數(shù)據(jù)的波譜信息來提取與礦化有關(guān)的蝕變異常信息已經(jīng)成為遙感找礦的重要技術(shù)手段之一。

自1972年美國成功發(fā)射第一顆陸地衛(wèi)星以來，國內(nèi)外學(xué)者對利用遙感技術(shù)進(jìn)行蝕變信息提取開展了大量的研究，提出了多種蝕變遙感異常信息提取方法，如波段比值法、主成分分析法、光譜角法、波段比值的主成分分析復(fù)合法、掩?！鞒煞址治觥惓７旨墸∕PH）法、微量信息處理法、彩色空間變換法、克羅斯塔法等[4-6]。其中波段比值法和主成分分析法比較常用。

本文以ETM+為數(shù)據(jù)源，在邯鄲和邢臺(tái)地區(qū)開展了羥基、鐵染遙感異常信息提取工作，結(jié)合以往的地質(zhì)資料和礦產(chǎn)資料，對研究區(qū)的蝕變遙感異常與礦產(chǎn)資源分布進(jìn)行綜合分析。

2、研究區(qū)地質(zhì)概況

本文研究范圍為東經(jīng)114°00′00″～115°30′00″，北緯36°00′00″～38°00′00″，涵蓋兩個(gè)1∶250000圖幅，面積約29632.54km2（圖1）。研究區(qū)位于華北陸塊，以太行山山前區(qū)域性斷裂為界跨兩個(gè)構(gòu)造單元，西部為晉中南-邢臺(tái)沉降（坳陷）區(qū)，東部為華北盆地，構(gòu)成了盆山耦合的構(gòu)造格局。區(qū)內(nèi)地層發(fā)育較齊全，出露的基底地層（變質(zhì)表殼巖系）有

本文基于ETM+數(shù)據(jù)，利用掩膜技術(shù)消除了陰影、水體、植被、白泥地的干擾，采用主成分分析和閾值分割技術(shù)對邯鄲和邢臺(tái)地區(qū)的羥基和鐵染蝕變異常信息進(jìn)行提取。經(jīng)野外驗(yàn)證，遙感提取的蝕變異常與實(shí)際情況基本吻合。

蝕變遙感異常、ETM+數(shù)據(jù)、邯鄲和邢臺(tái)地區(qū)新太古代贊皇巖群、古元古代官都巖組和甘陶河群等變質(zhì)地層，其中新太古代贊皇巖群為區(qū)內(nèi)最為古老的一套變質(zhì)表殼巖組合，也是區(qū)內(nèi)沉積變質(zhì)型鐵礦的主要賦存地層，具有幔源性質(zhì)的基性火山巖和淺海環(huán)境富鎂碳酸鹽巖和陸源碎屑巖沉積，火山—沉積旋迴性特征明顯，其變質(zhì)程度達(dá)角閃巖相，多以捕虜體或殘留體的形式存在于新太古代變質(zhì)深成巖體中。古元古代官都巖組為一套陸內(nèi)拗陷槽或裂谷活動(dòng)帶的火山—沉積地層，變質(zhì)程度達(dá)高綠片巖相，其形成應(yīng)屬板內(nèi)主動(dòng)裂谷的構(gòu)造環(huán)境，具有洋殼性質(zhì)。古元古代甘陶河群為區(qū)內(nèi)陸相火山熱液型銅礦、鉛鋅礦的主要賦存地層，為一套碎屑巖夾基性火山巖的沉積建造，變質(zhì)程度低綠片巖相。沉積蓋層主要有中元古界長城系、古生界寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系、中生界三疊系、白堊系、新生界古近系、新近系、第四系。其中中元古界長城系為一套海相-濱海相碎屑巖，下部以碎屑巖沉積為主，中上部為碎屑巖與碳酸鹽巖互層。早古生界寒武系-奧陶系為一套陸表海以碳酸鹽巖類為主及少量泥砂質(zhì)沉積建造。晚古生界的石炭-二疊系為區(qū)內(nèi)主要的含煤地層，沉積環(huán)境由濱海沼澤-淺海相、海陸交互相、海陸過渡相逐漸過渡到內(nèi)陸盆地相沉積。中生界的三疊系主要為河流相紅色泥沙巖層，白堊系主要為一套堿性火山碎屑沉積巖及熔巖沉積，為典型的陸相火山巖。

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)和火山作用較強(qiáng)，侵入巖和火山巖分布較廣，其中新太古代侵入巖（變質(zhì)深成巖）從早-中期—中期—晚期，由幔源型—?dú)め＿^渡型—?dú)ぴ葱停缮钤础獪\源，巖性從基性—中酸性—酸性的演化過程；新太古代火山巖為中基性—中酸性火山巖沉積—火山建造，主要巖石類型為變粒巖類和斜長角閃巖類。古元古代變質(zhì)侵入巖（許亭變質(zhì)斑狀花崗巖）屬于高鉀鈣堿性系列，侵位于新太古代贊皇巖群和古元古代官都巖組等變質(zhì)表殼巖中，多呈巖基、小巖珠、巖枝狀產(chǎn)出；古元古代火山巖分為兩期，一是官都期火山巖，為一套以海底火山噴溢形式為主的基性火山巖堆積，二是甘陶河期火山巖，為板內(nèi)拉張環(huán)境形成的基性火山巖沉積建造。中生代侵入巖極不發(fā)育，僅以巖株（巖枝）出露，其侵入于寒武—奧陶紀(jì)地層中，為燕山期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物；中生-新生代火山巖僅在邢臺(tái)地區(qū)的干子垴高地出露，在東部平原深覆蓋區(qū)的幾個(gè)凹陷區(qū)也有分布，為板內(nèi)陸相火山噴發(fā)產(chǎn)物。

研究區(qū)位于我國東部重要的成礦帶，區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，是河北省重要的鐵、煤礦產(chǎn)資源基地。主要礦種有煤、鐵、銅、鉛鋅、鋁土等，本次工作初步統(tǒng)計(jì)了各礦種主要礦床及礦（化）點(diǎn)計(jì)392處。

3、數(shù)據(jù)源及預(yù)處理

（1）遙感數(shù)據(jù)源

Landsat-7衛(wèi)星的ETM+數(shù)據(jù)共有8個(gè)波段，覆蓋了從可見光到紅外的不同波長范圍。其中第7波段為短波外波段，是專為地質(zhì)調(diào)查追加的波段，包含了粘土化蝕變礦物吸收谷（2.2μm附近）和碳酸鹽化蝕變礦物吸收谷（2.35μm），對巖石、特定礦物反應(yīng)敏感。因此，ETM+數(shù)據(jù)是進(jìn)行蝕變遙感異常信息提取的主要數(shù)據(jù)源。本文使用的是2001年5月的ETM+數(shù)據(jù)。

（2）遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理

遙感影像預(yù)處理包括大氣校正、幾何校正、圖像配準(zhǔn)、影像融合、影像鑲嵌、圖像增強(qiáng)、去除干擾等。其中去除干擾是預(yù)處理中最關(guān)鍵的步驟。

陰影、水體、植被、白泥地等地物是蝕變遙感異常信息提取的干擾信息，在蝕變信息提取之前要對其進(jìn)行去除。本文主要采用掩膜處理方法去除干擾信息。其中，陰影和水體采用（ETM7/ETM1）N）去除，白泥地利用ETM4〉N去除。

4、異常信息提取

主成分分析是一種已經(jīng)非常成熟的提取蝕變遙感異常信息的技術(shù)方法。這種方法是對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行集中和壓縮，將多光譜圖像中各個(gè)波段中高度相關(guān)的信息集中到少數(shù)幾個(gè)波段,并且盡可能保證這些波段的信息互不相干,從而達(dá)到分離和識(shí)別有關(guān)信息的目的[3]。

通常用ETM的B1、B4、B5、B7四個(gè)波段提取羥基礦化蝕變信息。羥基類礦物在B5有強(qiáng)反射峰,在B7有強(qiáng)吸收谷。對代表羥基礦化蝕變信息主分量的判斷準(zhǔn)則是∶B5特征向量與B7、B4的特征向量符號(hào)相反,而且B5、B7的絕對值要相對較大。當(dāng)B5的特征值為正，B7的特征值為負(fù)時(shí)，羥基異常位于高值區(qū)。若符號(hào)相反，需對該主分量做取反運(yùn)算[7]。一般情況下,羥基礦化蝕變信息分量主要出現(xiàn)在PC4中,偶爾也會(huì)出現(xiàn)在PC3中。

通常用ETM的B1、B3、B4、B5四個(gè)波段提取鐵染礦化蝕變信息。鐵的氧化物在B3有反射峰,在B1、B4、B5表現(xiàn)為不同程度的吸收[3]。對代表鐵染礦化蝕變信息主分量的判斷準(zhǔn)則∶B3與B1、B4的特征向量符號(hào)相反,B3一般與B5的特征向量符號(hào)相同。并且B1與B3特征值的絕對值要相對較大[1,7]。同樣情況,鐵染礦化蝕變信息分量多在PC4中,有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)在PC3中。

5、異常信息分布特征

本次蝕變遙感異常信息提取只在邯鄲和邢臺(tái)地區(qū)的西部、中西部基巖出露區(qū)進(jìn)行，東部平原第四紀(jì)分布區(qū)不做異常信息提取工作。

5.1 羥基異常

遙感羥基異常主要分布在邯鄲市峰峰鎮(zhèn)，邢臺(tái)市臨城縣、內(nèi)丘獐么鄉(xiāng)、邢臺(tái)北小莊鄉(xiāng)、邢臺(tái)南石門鎮(zhèn)、沙河白塔鎮(zhèn)，石家莊市鹿泉上寨鄉(xiāng)、井陘秀林鎮(zhèn)、贊皇院頭鎮(zhèn)，河南省安陽水冶鎮(zhèn)等地。圍巖為太古代片麻巖系、古元古代變質(zhì)巖系、寒武-奧陶系灰?guī)r、石炭-二疊系煤系地層等。以下為研究區(qū)羥基異常的典型分布區(qū)。

（1）院頭鎮(zhèn)羥基異常

位于贊皇縣西南部院頭鎮(zhèn)一帶，圍巖主要為太古代花崗質(zhì)片麻巖等，異常特征明顯，分布集中（圖2）。異常主要與巖性有關(guān)，與礦產(chǎn)關(guān)系不明。

（2）白塔鎮(zhèn)羥基異常

位于沙河白塔鎮(zhèn)附近，大部坐落在第四紀(jì)堆積層里，第四紀(jì)覆蓋層之下圍巖石炭-二疊系煤系地層，異常明顯，且較集中（圖3）。異常與巖性有關(guān)，含礦性不明。

（3）峰峰鎮(zhèn)羥基異常

位于邯鄲市峰峰鎮(zhèn)西鼓山余脈，圍巖為奧陶系灰?guī)r，異常明顯，且較集中（圖4）。異常與石灰?guī)r有關(guān)，主要礦產(chǎn)為石灰?guī)r礦。石灰?guī)r采礦處明顯具有羥基異常。

5.2 鐵染異常

遙感鐵染異常分布基本與羥基異常分布相同，主要分布在邯鄲市峰峰鎮(zhèn)、武安市西寺莊鄉(xiāng)，邢臺(tái)市臨城縣、內(nèi)丘獐么鄉(xiāng)、邢臺(tái)北小莊鄉(xiāng)、邢臺(tái)皇寺鎮(zhèn)、沙河白塔鎮(zhèn)，石家莊市鹿泉上寨鄉(xiāng)、井陘秀林鎮(zhèn)，河南省安陽水冶鎮(zhèn)等地。多數(shù)異常與巖性有關(guān)。圍巖主要為寒武-奧陶系灰?guī)r地層，分布集中。其次為太古代贊皇變質(zhì)雜巖、古元古代變質(zhì)巖、石炭-二疊系煤系等，分布離散。以下為研究區(qū)鐵染異常的典型分布區(qū)。

（1）皇寺鎮(zhèn)鐵染異常

位于邢臺(tái)縣皇寺鎮(zhèn)西部一帶，圍巖寒武-奧陶系灰?guī)r。植被不發(fā)育，分布集中（圖5）。異常與巖性有關(guān)。

（2）西石門鐵染異常

位于武安市北偏西，西石門一帶，圍巖為奧陶系灰?guī)r、白堊系角閃閃長巖等，侵入接觸，發(fā)育矽卡巖接觸帶，環(huán)形構(gòu)造明顯，異常分布在環(huán)內(nèi)，相對集中（圖6）。異常與礦化蝕變有關(guān)，主要礦產(chǎn)為矽卡巖形鐵礦。

（3）武安盆地鐵染異常

環(huán)武安盆地分布，圍巖主要為寒武-奧陶系灰?guī)r地層，分布集中。其次為石炭-二疊系煤系地層等。植被不發(fā)育，分布相對集中（圖7）。異常主要與巖性有關(guān)。

（4）銅冶鐵染異常

位于安陽市銅冶鎮(zhèn)西北部，圍巖為奧陶系灰?guī)r及白堊系角閃閃長巖等，侵入接觸，發(fā)育矽卡巖接觸帶，異常分布相對集中（圖8）。異常與礦化蝕變有關(guān)，主要礦產(chǎn)為矽卡巖形鐵礦。

6、結(jié)論

（1）邯鄲和邢臺(tái)地區(qū)的羥基異常和鐵染異常多數(shù)與巖性有關(guān)，有助于識(shí)別不同巖石之間的界線，對野外實(shí)地調(diào)查具有很好的指導(dǎo)作用。

（2）邯鄲和邢臺(tái)地區(qū)屬于“晉冀魯成礦區(qū)”的一部分，是我國重要鐵礦資源的分布區(qū)，礦產(chǎn)地質(zhì)勘查工作已取得了豐富的成果。利用礦化蝕變遙感信息,結(jié)合成礦地質(zhì)背景、地質(zhì)條件、化探異常等成果,為圈定成礦預(yù)測遠(yuǎn)景區(qū)提供了依據(jù)，指明了方向。

（3）本次工作在邯鄲和邢臺(tái)地區(qū)提取的羥基異常和鐵染異常的分布范圍與野外調(diào)查見到的礦化蝕變范圍基本吻合。

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徐永利（1984- ），男，河北石家莊人，工程師，主要從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究。Email：bob.0@163.com