曹 會，張廷秀，李雨柯，韓科胤，溫秋園，王海英

1.中國地質(zhì)調(diào)查局牡丹江自然資源綜合調(diào)查中心，黑龍江牡丹江157021；2.吉林省地質(zhì)調(diào)查院，吉林 長春130021；3.遼寧省北票市自然資源局，遼寧 北票122100

0 引言

遙感具有宏觀監(jiān)測，大范圍獲取數(shù)據(jù)資料；動態(tài)監(jiān)測，快速更新監(jiān)控范圍數(shù)據(jù)；技術(shù)手段多樣，可獲取海量信息；應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，經(jīng)濟效益高的特點［1］.遙感技術(shù)已經(jīng)成為地質(zhì)工作者從事地質(zhì)研究和地質(zhì)勘查不可或缺的技術(shù)手段.人們可以從遙感影像上獲取大量地質(zhì)信息，運用技術(shù)手段提取成礦信息，為地質(zhì)找礦提供依據(jù).

國內(nèi)外研究者在遙感蝕變信息提取方面提出很多方法，比如主成分分析法、光譜角法、比值法等［2-21］.為了提高遙感地質(zhì)解譯精度，本研究利用Landsat 8和SPOT－6遙感數(shù)據(jù)，在吉林市等六幅地區(qū)開展遙感地質(zhì)解譯，針對不同數(shù)據(jù)源特征采用不同方法提取遙感蝕變信息和成礦預(yù)測工作，以期為重點找礦靶區(qū)的確定提供依據(jù).

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)坐標(biāo)范圍東經(jīng)126°30′～127°00′，北緯43°30′～44°00′，共涉及6幅1∶5萬圖幅，分別是吉林市幅、天崗幅、豐滿幅、新開河屯幅、旺起屯幅和大石頭河子幅，總面積2 238 km2.研究區(qū)西北部為吉林市區(qū)，第四系較發(fā)育，因城市硬化面積較大，對遙感解譯影響較大；東南部以山區(qū)為主，植被覆蓋率較高.地勢由東南向西北逐漸降低，形成中山山區(qū)—低山丘陵區(qū)—峽谷湖泊區(qū)—河谷平原區(qū)的地貌格局.總體地形起伏較大，流水地貌和微地貌發(fā)育，對區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造揭露具有指示性意義.測區(qū)位于古亞洲構(gòu)造域與濱太平洋構(gòu)造域疊合部位，分布有不同時代火山巖、沉積巖、侵入巖，地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜.

2 數(shù)據(jù)選擇與預(yù)處理

2.1 OLI遙感數(shù)據(jù)

采用美國陸地衛(wèi)星（Landsat 8）2015年4月22日接收的117－30景ETM數(shù)據(jù)，經(jīng)過融合、校正、圖像增強等處理，形成工作區(qū)遙感影像圖.采用主成分變換融合方法，將1—7波段與第8波段（全色波段）進行分辨率融合，得到研究區(qū)增強的圖像，作為本次地質(zhì)構(gòu)造初步解譯的主要圖像，主要控制工作區(qū)區(qū)域構(gòu)造格架以及一些地質(zhì)體界線.同時利用該景數(shù)據(jù)的多光譜波段進行遙感異常提取.

2.2 SPOT－6衛(wèi)星數(shù)據(jù)

法國SPOT6衛(wèi)星數(shù)據(jù)作為本次遙感地質(zhì)解譯的主要數(shù)據(jù).對全色波段與多光譜波段進行融合處理，選擇融合后的4（R）、3（G）、1（B）波段合成圖像可形成地面分辨率為1.5 m的彩色圖像，完全可以滿足1∶5萬區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作的詳細地質(zhì)構(gòu)造解譯，包括與成礦作用相關(guān)的線、帶、環(huán)、塊、色以及與成礦相關(guān)的近礦找礦標(biāo)志解譯，圈定遙感最小找礦靶區(qū).

3 遙感地質(zhì)解譯

3.1 地層解譯

遵循由點到線到面原則.首先，從已掌握地質(zhì)情況或建立解譯標(biāo)志的區(qū)（點）出發(fā)，垂直地質(zhì)構(gòu)造走向（即沿地質(zhì)剖面）進行解譯，通過解譯掌握地層層序與變化，了解調(diào)查區(qū)域的基本地質(zhì)狀況；然后，再由線（剖面或路線）沿地質(zhì)線或線性構(gòu)造走向兩側(cè)延伸解譯，進而完成全區(qū)的遙感解譯工作.

3.2 構(gòu)造解譯

從地質(zhì)構(gòu)造遙感解譯圖上看，研究區(qū)內(nèi)的斷裂構(gòu)造及環(huán)形構(gòu)造比較發(fā)育（圖1）.

圖1 研究區(qū)遙感斷裂構(gòu)造、環(huán)形構(gòu)造分布圖Fig.1 Distribution map of RS-interpreted fault and ring structures in the study area

1）斷裂構(gòu)造

此次研究初步解譯斷裂構(gòu)造41條，以北北東、北東向為主，次為北西向斷裂，其他方向斷裂不發(fā)育.北東向斷裂規(guī)模大，延伸長，影像特征明顯，主要表現(xiàn)為北東走向的大型沖溝及北東向排列的陡坎，局部可見北東向排列的斷層三角面，并對現(xiàn)代地形地貌有明顯的控制作用.北西向斷裂在遙感圖像上主要表現(xiàn)為北西走向的折線狀沖溝，北西向排列的陡坎或北西走向的洼地，局部地段控制了現(xiàn)代地形地貌，并顯示為張性斷裂特征.

2）環(huán)形構(gòu)造

區(qū)內(nèi)共解譯出17個環(huán)形構(gòu)造，它們在遙感圖象上主要表現(xiàn)為環(huán)形山脊、環(huán)形沖溝、環(huán)狀色調(diào)異常等.最大的環(huán)形構(gòu)造直徑約4 km，小者約1 km，一般為1～3 km.從空間分布看，研究區(qū)內(nèi)的環(huán)形構(gòu)造與斷裂構(gòu)造有極密切的關(guān)系，多分布在斷裂構(gòu)造附近或不同方向斷裂交匯部位，并具有成群分布特點，構(gòu)成一些環(huán)形構(gòu)造群.

4 遙感礦化蝕變信息提取

通過對研究區(qū)ETM數(shù)據(jù)進行主成分分析，得到區(qū)內(nèi)7個多光譜波段矩陣（表1）.第三主成分的B4、B5波段存在序偶，反映植被信息；第四主成分的B6與B7波段、B4與B7波段存在序偶，可用B6、B7兩個波段運算提取鐵染異常；第五主成分的B1與B4波段存在序偶，可通過B1、B4兩個波段運算提取羥基異常.

表1 研究區(qū)多光譜數(shù)據(jù)矩陣表Table 1 Multispectral band spacing array table of the study area

利用具有序偶關(guān)系并能提取遙感異常的兩個波段做散點圖.B4、B1散點圖見圖2，B6、B7散點圖見圖3.

圖2 B4/B1散點圖Fig.2 Scatter plot of B4/B1 bands

圖3 B6/B7散點圖Fig.3 Scatter plot of B6/B7 bands

通過圖2分析，B4與B1散點主要分布在對角線下方，即B4/B1小于1，礦化信息主要為Y＝X線上區(qū)域，同時B1與B4波段相關(guān)系數(shù)為0.87，呈線性正相關(guān).因此選取用比值法，（B4＋10660）/1.90B1，同時掩膜掉B4/B1小于1的區(qū)域，截取其高端值，分為三級鐵染異常.

圖3中出現(xiàn)雙橢圓，為高植被覆蓋區(qū)典型的散點圖.主橢圓分布形狀為線性分布，相關(guān)系數(shù)為0.96，說明B6與B7波段之間具有高度的線性正相關(guān)，長軸方向斜率為1.03，可采用（B6－1292）/1.03B7的比值法或利用B6、B7兩個波段進行主成分分析，取第二主成分高端值提取遙感羥基異常，分為三級羥基異常.對一級鐵染異常進行“3×3”濾波，對二、三級鐵染異常進行“5×5”濾波.

4.1 羥基異常分布特征

從遙感羥基蝕變異常圖（圖4）可以看出，區(qū)內(nèi)羥基異常主要分布在工作區(qū)中部及中北部，并且明顯與斷裂構(gòu)造和環(huán)形構(gòu)造有關(guān)，多分布于斷裂構(gòu)造附近及環(huán)形構(gòu)造集中區(qū)，應(yīng)為礦化蝕變引起.

圖4 遙感羥基蝕變異常圖Fig.4 RS-interpreted hydroxyl alteration anomaly map

研究區(qū)內(nèi)的羥基異常分布相對集中.其中一處主要集中于吉林市東側(cè)白菜溝附近的北東向斷裂帶上，異常主密度分布區(qū)多集中在豐滿礫巖及楊家溝組中，周圍為中侏羅世淺肉紅色中細粒二長花崗巖和早侏羅世灰白色斑狀花崗閃長巖大面積出露區(qū).分布區(qū)內(nèi)解譯出環(huán)形構(gòu)造4處，可能為隱伏巖體引起，因此認(rèn)為此處的羥基異?？赡芘c礦化蝕變有關(guān)，應(yīng)為礦化蝕變引起的羥基異常.另一處在松花湖南狄家溝附近羥基異常相對集中，該帶出露地層以中侏羅世灰白色中細?；◢忛W長巖為主，并且在異常分布區(qū)發(fā)育北西向局部小斷裂，認(rèn)為可能與礦化蝕變有關(guān).在松花湖周圍羥基異常較多，可能在一定程度上受到水的影響，需結(jié)合其他地質(zhì)信息綜合考慮.

4.2 鐵染異常分布特征

研究區(qū)內(nèi)的鐵染異常主要集中于北部小塘坊－卡福屯一帶、東部和平屯南側(cè)、西部巴虎屯附近、南部旺起鎮(zhèn)－摩天村一帶（圖5）.它們多與斷裂構(gòu)造或環(huán)形構(gòu)造有關(guān)，其中部分異常與羥基異常相吻合.這些異常應(yīng)與礦化蝕變有關(guān)，屬礦化蝕變引起的異常.

圖5 遙感鐵染蝕變異常圖Fig.5 RS-interpreted iron-stained alteration anomaly map

5 遙感成礦預(yù)測

根據(jù)遙感解譯的斷裂構(gòu)造、環(huán)形構(gòu)造以及遙感異常蝕變信息等綜合信息，在研究區(qū)內(nèi)共圈出6處遙感信息異常區(qū)（圖6），各異常區(qū)位置及預(yù)測依據(jù)如下.

圖6 研究區(qū)綜合遙感信息圖Fig.6 RS-interpreted integrated anomaly map of the study area

預(yù)測區(qū)Ⅰ：中心坐標(biāo)126°50′33″E，43°57′52″N，異常區(qū)面積28.63 km2.區(qū)內(nèi)的3個環(huán)形構(gòu)造呈現(xiàn)串珠狀沿北東向排列，與區(qū)內(nèi)總體構(gòu)造走向相一致.區(qū)內(nèi)發(fā)育北東向及北北東向斷裂，北西向張性小構(gòu)造.該區(qū)為遙感一至三級羥基異常集中分布區(qū).

預(yù)測區(qū)Ⅱ：中心坐標(biāo)126°44′36″E，43°51′49″N，異常區(qū)面積30.38 km2.區(qū)內(nèi)2個環(huán)形構(gòu)造呈北西向排列，同時有2個大的環(huán)形構(gòu)造切過該區(qū).發(fā)育北東向局部小斷裂和北西向局部小斷裂.遙感羥基、鐵染異常在區(qū)中零星分布.

預(yù)測區(qū)Ⅲ：中心坐標(biāo)126°39′23″E，43°50′14″N，異常區(qū)面積12.89 km2.區(qū)內(nèi)分布2個環(huán)形構(gòu)造，北西向排列，北東與北西向構(gòu)造交叉，同時發(fā)育一組北北東向構(gòu)造帶.為遙感鐵染異常高度集中區(qū)，無羥基異常.

預(yù)測區(qū)Ⅳ：中心坐標(biāo)126°37′24″E，43°36′07″N，異常區(qū)面積21.29 km2.區(qū)內(nèi)分布2個環(huán)形構(gòu)造，北西向排列，北東與北西向構(gòu)造交叉，同時發(fā)育一組北北東向構(gòu)造帶，為遙感鐵染異常高度集中區(qū)，無羥基異常.

預(yù)測區(qū)Ⅴ：中心坐標(biāo)126°45′58″E，43°35′58″N，異常區(qū)面積9.55 km2.主要分布在侏羅系花崗閃長巖內(nèi)，異常區(qū)范圍和區(qū)內(nèi)一個環(huán)形構(gòu)造基本重合，發(fā)育北西向局部小斷裂構(gòu)造.為遙感羥基異常高度集中區(qū).

預(yù)測區(qū)Ⅵ：中心坐標(biāo)126°51′04″E，43°33′53″N，異常區(qū)面積28.62 km2.區(qū)內(nèi)分布2個環(huán)形構(gòu)造，東南的環(huán)形構(gòu)造明顯晚于西北的環(huán)形構(gòu)造，北西向與北東向局部小斷裂構(gòu)成格子狀構(gòu)造.為遙感羥基異常高度集中區(qū)，零星分布鐵染異常.

6 結(jié)語

本次研究共完成1∶5萬吉林市、天崗、豐滿、新開河屯、旺起屯、大石頭河子幅遙感地質(zhì)解譯2 238 km2.通過遙感地質(zhì)解譯建立區(qū)內(nèi)地質(zhì)體遙感解譯標(biāo)志，全區(qū)解譯出影像巖石單元30個，推斷解譯出線性斷裂41條，環(huán)形構(gòu)造17處.利用遙感數(shù)據(jù)進行了礦化信息提取工作.根據(jù)遙感解譯的地質(zhì)、構(gòu)造、礦化信息提取結(jié)果，圈定出6處遙感信息異常區(qū).

遙感解譯的斷裂構(gòu)造充分發(fā)揮了遙感技術(shù)的直觀性、宏觀性、多信息源等特點，根據(jù)其影像特征可明顯見其延伸方向、斷層規(guī)模等，亦可判斷部分構(gòu)造性質(zhì)，可解譯程度高，可供野外工作直接利用.

遙感信息異常區(qū)是根據(jù)遙感蝕變礦化信息提取、遙感解譯的斷裂構(gòu)造和環(huán)形構(gòu)造相結(jié)合綜合分析圈定的，是從遙感角度圈定的成礦有利部位，可供野外找礦參考.