基于ASTER数据的遥感异常信息提取

段宗恩+夏正清+王俊明

[摘要] 遥感技术优势的发挥离不开与实际矿床地质背景的结合，本文选取新疆和田上其汗东区为研究区，从遥感数据角度分析解释成矿地质过程中的蚀变现象。利用光谱分辨率较高的ASTER卫星遥感数据，结合现代成矿地质理论及搜集的区域地质资料，通过遥感短波红外波段提取热液活动相关的成矿信息，分析矿化蚀变与地层、构造、岩体、化探异常、航磁异常的关系及致异常因素，结合已知矿点地质环境分析，研究多种矿化蚀变空间分布特征与块状硫化物型矿床成矿过程的关联，优选找矿靶区，提出下一步工作建议。

[关键词] ASTER；蚀变信息提取；蚀变空间分布；成矿特征

中图分类号：P62 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）05（c）-0000-00

遥感在矿产勘查领域中的发展方向主要是数据源和数据应用方法：1、高光谱遥感技术是遥感找矿重要研究方向，特别是高空间分辨率与高光谱遥感数据融合能够充分发挥遥感技术的优势；2、后遥感应用技术：遥感技术与地球物理、化学、钻探技术融合，各学科数据、多种信息源数据综合研究分析[1]。杨自安等根据遥感和化探数据的耦合关系，对青海乌兰-都兰地区采用遥感化探信息融合处理技术，提出了HIS彩色空间变换、关联系数变换和二维相关编码系列技术方法，圈出有地质意义的综合异常[2]。

目前针对特定矿床类型的遥感成矿特征的研究相对较少，单纯的遥感蚀变信息难以解释成矿过程中的现象，遥感信息必须结合成矿地质理论才能有效地指导找矿实践[3]。本文利用短波红外光谱分辨率较高的ASTER数据，提取上其汗东区的遥感泥化异常信息（铝羟基、镁羟基），结合块状硫化物矿床的成矿过程及蚀变特征，分析矿化蚀变与地层、构造、岩体、化探异常、航磁异常的关系及致异常因素，研究多种矿化蚀变空间分布特征以及块状硫化物型矿床成矿过程中可能表现出的遥感异常，筛选出找矿条件较好的地段。

1 研究区区域概况

1.1研究区地理概况

研究区位于新疆塔里木盆地南缘，行政区划属新疆维吾尔自治区和田市民丰县管辖。研究区北距民丰县城约70公里，民丰—叶亦克公路可通行汽车，叶亦克到测区有小路相通，可供人、骆驼、马、毛驴通行。

1.2研究区区域地质

研究区大地构造位置位于塔里木地台之南，西昆仑与东昆仑交接区的北东向库牙克断裂附近。区内出露有中元古界、下古生界、上古生界泥盆系、石炭系、二叠系、中生界三叠系、侏罗系、白垩系、新生界地层，此发育有震旦-奥陶蛇绿岩和奥陶-泥盆蛇绿岩。库牙克断裂、昆仑山前断裂控制岩体分布。

石炭系阿羌岩组由一套经历了绿片岩相变质、强烈韧性剪切变形的岩石组成，岩石类型复杂，主要有绿片岩类、云母片岩、千枚岩、板岩、碳酸岩及石英岩，阿羌岩组为裂谷背景下的次稳定型被动大陆边缘到非稳定型活动大陆边缘火山弧和浅海-次深海沉积[4]。含矿岩石是由细碧岩、石英角斑岩、酸性凝灰岩、大理岩、炭质千枚岩等组成的一套火山沉积岩系，岩石多蚀变为绢云石英片岩与绿泥石英片岩[5]。

2 遥感数据分析及异常信息提取

2.1遥感数据选取

本次研究工作就使用了ASTER数据作为遥感数据源[6]。ASTER各波段都能提供丰富的地物光谱信息。其中VNTR1、3波段对铁氧化物Fe3+具有强吸收性能；VNTR2波段对铁氧化物具有相对高的反射性状；VNTR3对植物的反射较强，对含三价铁矿物比较敏感，也往往借此区分岩性，可见光范围空间分辨率15m；SWIR5、6、7、8、9对AL-OH、Mg-OH矿物和碳酸盐矿物有着强吸收性能，粘土矿物（高岭石、绢云母、黑云母、绿泥石等）、碳酸盐矿物（白云石）在短波红外能够被检测。

2.2遥感异常信息提取

异常信息提取之前对影像数据进行大气辐射校正、几何精校正。本次信息提取采用Crosta法对波段1、3、4、6做主成份分析提取Al-OH异常信息，对波段1、3、4、8做主成份分析提取Mg-OH异常信息，用二维彩色相关编码提取碳酸盐化信息。提取铝羟基、镁羟基信息的主成份分析表见表1、表2。

表1中第三主成份PC3载荷较多的波段B4、B6的信息，B6波段的光谱范围对应的是铝羟基的吸收峰，B4波段光谱范围对应的是铝羟基的反射峰，将PC3进行最优密度分割，提取Al-OH信息；表2中第三主成份PC3载荷较多的波段B4、B8的信息，B6波段的光谱范围对应的是镁羟基的吸收峰，B4波段光谱范围对应的是镁羟基的反射峰，将PC3进行最优密度分割，提取Mg-OH信息。图1，图2分别为铝羟基、镁羟基异常信息与地质信息综合图。图中白色为山顶积雪，积雪覆盖部分信息提取难度大。

2.3异常信息空间分布

海拔4500米以上的山区积雪覆盖严重，影响信息提取质量。本次提取的泥化信息（铝羟基、镁羟基、碳酸盐化）主要分布在库牙克断裂带附近的变质花岗岩、变质闪长岩、基性-超基性岩，蚀变受断裂带控制。沿断裂带的基性-超基性岩镁羟基和碳酸盐化比较发育。镁羟基异常主要分布在图幅西北部的石炭系阿羌岩组上，铝羟基异常主要分布在图幅中蓟县系阿拉玛斯岩群的东北部。

3 遥感异常与区域地质综合分析

3.1上其汗铜锌型块状硫化物矿床成矿特征

研究区内上其汗铜锌矿床呈似层状产于上其汗群上部，受酸性火山岩控制，容矿岩石为石英角斑岩、石英角斑质凝灰岩。矿床近矿围岩石英角斑质凝灰岩和石英角斑岩均发生了明显蚀变，主要有硅化、绢云母化、黄铁矿化、碳酸盐化、绿泥石化和绿帘石化等，并主要发育在下盘，上盘围岩蚀变相对较弱。

3.2异常信息评述

为研究遥感异常成因及其与地质信息、物化探异常的关系，将遥感异常与地质、物化探信息做空间叠加分析，见表3。

遥感异常区域内产出镜铁矿矿化点、黄铁矿矿点和硬石膏矿点。本区硬石膏成矿作用系热液蚀变火山岩成矿，或者矽卡岩型热液交代成矿，硬石膏矿点指示该区热液活动频繁。镜铁矿作为热液蚀变的产物常见于火山口周围及火山裂隙、浅成岩体气孔的孔洞中，并且常常与青盘岩化、黄铁绢英岩化、硅化、矽卡岩化相共生。镜铁矿是在热液由封闭系统转为开放系统时，压力与温度急剧降低的条件下形成的。此外镜铁矿具有较强的磁性，航磁异常资料显示岩体区域磁化率呈高磁异常特征。

因此本次提取的遥感异常揭示了岩体及其边部构造裂隙发育、热液活动强烈的地质特征，常具有相当的可信度。根据上其汗铜锌型块状硫化物矿床的赋矿区位、围岩蚀变特征、遥感异常特征、矿点指示作用，推断库牙克断裂附近岩体及边部成矿条件较好。

4 遥感找矿靶区优选

4.1遥感找矿靶区优选

将遥感异常、航磁异常、地质信息叠加分析，制作综合成矿预测图，见图2（红色方框）。本次遥感异常主要分布在库牙克断裂中段北侧变质闪长岩和看尔晒蚀变花岗岩附近。岩体主体岩性为黑云母花岗岩，根据微量元素构造判别图投点显示该岩体为俯冲造山过程中火山弧构造环境下的产物[7]。

库牙克断裂中段北侧变质闪长岩体及其西部铝羟基和镁羟基异常都很发育且相伴生，地质上表现为多期次的热液活动，推断闪长岩中角闪石蚀变为绿泥石黑云母等，长石发生绢云母化；看尔晒花岗岩及其与上其汗组结合部镁羟基异常发育，铝羟基异常主要发育在岩体西部，铝羟基异常分布在镁羟基异常外围边部，二者呈半环状分布。看尔晒花岗岩东部与基性岩成断层接触，基性岩中镁羟基异常发育。碳酸盐化主要发育在看尔晒花岗岩南部的上其汗组、哈拉米兰河群中的小块区域。羟基异常可能是细碧岩-角斑岩岩石组合经过热液蚀变后在遥感影像上的异常表现。

由西昆仑块状硫化物矿床成矿理论、产出层位规律、遥感异常空间分布特征和矿点地质环境指示意义推断库牙克断裂附近中酸性岩体及与地层（奇自拉夫群、上其汗组）、基性岩的接触部位成矿条件有利。

4.2结论

遥感获取的主要是地表地质体的光谱信息，对探测地下地质体也是无能为力。块状硫化物矿床的蚀变主要发生在矿体的下盘，难以被遥感技术检测。只有当矿体形成之后经过构造活动改造或者岩体侵位产状有利，下盘出露地表时，蚀变异常才能在遥感影像上显示。因此通过多种手段加强断裂构造方面研究，提取的遥感异常才具有更好的解释性。另外针对成矿有利地区通过大比例尺小范围的物探工作可以快速定位矿体下部的围岩蚀变。

5 参考文献

[1] 刘德长，李志忠，王俊虎.我国遥感地质找矿的科技进步与发展前景[J].地球信息科学学报2011，13（4）：431-438.

[2] 杨自安，彭省临，刘悟辉，等.高寒山区遥感与化探综合找矿信息的提取[J].中南大学学报（自然科学版），2009，40（4）：1121-1126.

[3] 段宗恩. 西藏班公湖东部矽卡岩型多金属矿区遥感成矿特征[D].中南大学，2013.

[4] 贾群子等。西昆仑块状硫化物矿床成矿条件和成矿预测[M]。北京：地质出版社，1999

[5] 匡文龙，刘继顺，朱自强.西昆仑上其汗地区块状硫化物矿床的区域成矿条件[J].矿物岩石地球化学通报，2003，22（4）：42-46.

[6] 程博，刘少峰，杨巍然.Terra卫星ASTER数据的特点与应用[J].华东地质学报.2003，26（1）：15-17.

[7] 张振福，魏荣珠等.25万区域地质调查报告叶亦克幅[R].太原：山西省地质调查院，2003