菲律宾某铜矿区中大比例尺遥感数据处理及地质解译分析

2016-09-19石菲菲

地球 2016年2期

关键词：火山波段图像

■石菲菲

（中色地科矿产勘查股份有限公司北京100012）

菲律宾某铜矿区中大比例尺遥感数据处理及地质解译分析

■石菲菲

（中色地科矿产勘查股份有限公司北京100012）

菲律宾地区铜、铬、镍等地质矿产资源较丰富，但是该地区地质矿产业发展速度缓慢，总体地质工作程度较低，已有地质勘查资料不足。为了缩小境外勘查周期，减少勘查正本，提高找矿效率，本文在的菲律宾地区，利用TM、SPOT5遥感数据进行了正射纠正、影像配准、彩色合成、自然色彩变换、影像融合、反差增强等遥感数据处理并结合少量的地质信息进行了地质解译分析，提出了该地区的找矿方向，以最小的代价完成对该地区的初步认识，为后期工作打下了基础。

遥感数据处理遥感地质解译菲律宾

0　前言

菲律宾地区铜、铬、镍等地质矿产资源较丰富，但是该地区地质矿产业发展速度缓慢，总体地质工作程度较低，已有地质勘查资料不足。为了缩小境外勘查周期，减少勘查正本，提高找矿效率，在该地区开展工作前期，可以利用中大比例尺遥感数据处理结合少量的地质信息进行地质解译分析，以最小的代价完成对工作区的初步认识，初步判断项目的可行性，提高社会竞争优势，为后期工作打好基础。

1　采用的遥感数据

本地区主要采用TM、SPOT5两种遥感数据，其特征如下：

1.1TM数据特征

以TM为代表的Landsat类多光谱遥感数据，由于其地面覆盖范围宽，空间分辨率、光谱分辨率能满足区域地质调查及地质信息提取的要求，数据形式易于增强处理，多波段优化组合的图像信息丰富是中小比例尺区域遥感地质调查的理想数据源。

TM的各个波段各自针对着不同的探测对象和探测目的。对于地质应用而言各个波段都能提供地质构造、地形地貌信息。1、2、3、4波段能够区分岩石中铁、锰矿物和含铁、锰矿物的相对含量，尤其是第4波段对于含三价铁的矿物比较敏感，往往借此区分岩性；第5波段对绿帘石族矿物的特征谱带敏感；第6波段识别地热异常、岩石和构造的含水性，鉴别地质构造有一定的用途；第7波段对于羟基矿物等具明显的光谱吸收性。

2.2SPOT5数据特征

为了满足本次研究1/万遥感地质解译工作的精度要求，遥感数据源的空间分辨率须优于2.5米。覆盖项目工作区的高分辨率存档数据仅有SPOT-5数据，且数据质量较好，因此，本项目即选用SPOT-5数据作为遥感数据源。

2　遥感图像处理

2.1正射纠正

正射影像是指将中心投影的像片，经过纠正处理，在一定程度上限制了因地形起伏引起的投影误差和传感器等误差产生的像点位移的影像。正射影像制作，一般是通过在影像上选取一些地面控制点，并利用该影像范围内的数字高程模型（DEM）数据，对影像同时进行倾斜纠正和投影差改正，将影像重采样成正射影像。

对于SPOT-5数据首先需要进行正射纠正，DEM数据来自1/5万地形图，投影参数采用通用横向墨卡托UTM投影、WGS84坐标系。控制点选择在地形图和图像上均能正确识别和正确定位的明显地物点上，如道路交叉点、水陆交界点等，在图幅范围内均匀选取足够的控制点，采用二次多项式，使用纠正公式对影像逐点进行正射纠正，纠正误差控制0.3mm±以内。

2.2影像配准

影像配准就是指将多图像的同名影像通过几何变换实现重叠，即实现影像与影像间地理坐标及像元空间分辨率上的统一。

对于不同来源的数据，它们有着不同的空间分辨率，为了满足下一步工作的需要，必须将其转换为相同的空间分辨率，并转换到同一影像数据库。通常是将低分辨率的多光谱波段通过插值，加密到与高分辨率的全色波段一致的空间分辨率。

对于相同来源的遥感数据，一般情况下，其多光谱波段与全色波段已精确匹配，只需直接将多光谱波段插值加密到与全色波段一致的空间分辨率即可。但本次工作所采用的SPOT-5数据，多光谱波段与全色波段有一定的像元偏移，因此，除了转换相同的空间分辨率外，还要选点进行同名像元的对应运算，使二者空间位置能精确匹配。

2.3彩色合成

开展遥感地质工作，首先需要获取一幅信息量丰富、层次分明、色彩饱和度适中且含有目标地物特征信息的彩色合成图像作为基础地貌—地质图像，而遥感组合波段的选择是获得这样一幅好的彩色合成图像的关键。

三波段彩色合成的组合波段优选原则是：①波段的标准偏差尽可能大；②波段间的相关系数尽可能小；③各波段均值相差不要太悬殊；④尽可能含有目标物的特征谱带的波段。

2.4自然色彩变换

由于SPOT-5影像缺乏蓝色波段，往往无法实现真正意义上的真彩色合成，故直接选用三个波段进行彩色合成，其图像色彩单调，且层次不清，因此需对其进行自然色彩变换处理，以便获取信息更丰富的图像。

自然色彩变换就是模拟自然色彩对多波段数据进行交换，变换过程中关键是近红外、红、绿这3个输入波段光谱范围的依次确定。如果这3个波段定义不够恰当，则不能生成真正的自然色彩图像。其具体做法是：依次将图像的近红外波段、红波段、绿波段作为B1、B2、B3输入波段，对输入波段按B4=（B1×B2）/4进行计算，输出波段B4，以B2、B4、B1的顺序按照RGB色彩组合输出新的影像文件。

2.5影像融合

为很好地抑制图像噪声，使地物轮廓和纹理更加清晰，地质解译精度与可靠性得到提高，需对遥感图像进行融合处理。本次工作主要运用了IHS变换，实现全色波段与多光谱波段的融合处理。首先对自然色彩变换得到的三个波段进行IHS变换（也叫正变换），得到I、H、S三个分量，然后用高分辨率的全色波段代替I分量，进行RGB反变换，得到新的彩色合成图像。新图像既保留了全色波段的高清晰度纹理特征，又具有多光谱波段的光谱信息。

2.6反差增强

由于遥感成像系统的特性、成像时的光照条件，以及像幅范围内地物间辐射差异的大小等各种原因，常常使数字图像大部分像元的亮度值集中在比较窄的动态区间，致使图像的反差较小、色调单一，难以从中区分出更多的地物信息，因此需要进行反差增强（也称反差扩展或拉伸增强），使亮度数据分布占满整个动态范围（0—255），以扩大地物间亮度差异，改善和提高图像的对比度。工作区遥感图像的反差增强采用直方图均衡化。

3　区域地质背景

菲律宾群岛属于西太平洋新生代岛弧火山岩带，区内地层以新生带地层及构造岩浆活动为主。区内广泛分布第三纪中性火山岩系，其基底地层时代为前侏罗系，分布于菲律宾群岛中部和西部局部地区。

3.1地层及火山岩系

地层及火山岩系自新到老简列如下：

1 第四纪　现代冲积层2 上新世-更新世　火山喷发岩，以安山岩、玄武岩为主，部分为英安岩、流纹岩夹海相灰岩，陆相火山碎屑岩及沉积岩3 中新世晚期　海相碎屑沉积岩，礁灰岩夹安山-玄武火山碎屑岩及熔岩4 渐新世晚期-中新世中期海相砂岩、页岩、礁灰岩，部分砾岩及煤层。含海相安山-玄武质火山碎屑岩及熔岩5 古新世-渐新世　以安山岩、英安岩及其火山碎屑为主，部分为海相砂岩、页岩及灰岩6 白垩纪-古新世　浅变质火山沉积岩系，常含细碧岩、安山岩及玄武岩，还有燧石硅质岩、深海沉积及浊流沉积岩7 前侏罗世（石炭纪）-早侏罗世长石砂岩、硬砂岩、石英岩、板岩、千枚岩、大理岩、云母片岩等

3.2构造

菲律宾群岛中央部分有一条近南北向贯穿全岛的菲律宾大断裂，自北向南，由近南北向-北西向-近南北向，即微微向西凸出的弧形，然后再折向南东沿比卡尔半岛直至棉兰老岛东部，总体呈先向西凸再向东大幅度凸出的S形，这代表了整个菲律宾的主干构造，本构造恰好穿过萨马岛与该铜矿区之间。

这条S形构造带控制了菲律宾新生代火山岩和斑岩型铜矿、火山热液型金铜矿的分布。

3.3火山岩及岩浆活动

菲律宾岛弧区火山活动早期以古新世及渐新世为主，其分布主要在东部即大断裂带的东缘；晚期以中新世及上新世为主，其分布主要在大断裂两侧，侵入岩以闪长岩为主，还有花岗闪长岩、石英二长岩和正长岩等，花岗岩几乎未见。按时代可分为两期，早期为35-60百万年，相当于至渐新世与块状硫化和含钼的斑岩铜矿有关；晚期为1.5-2.5百万年，与含金较高的斑岩铜矿有关。火山热液型金银矿与晚期中（基性）火山岩有关。超基性岩主要分布于大断裂西侧，东侧较少。

4　 1　/5　万遥感地质解译

4.1解译依据

本次1/5万遥感地质构造解译主要在ETM741三波段彩色合成图像上进行。北纬10°30′以北解译参考了搜集到的地质图，地层进行了简化处理，北纬10°3′0以南采用与此区类比延伸的办法处理，地层未细分。解译草图中地质体代号用中国地层习惯用的规则，改用时代+地方名称标注。

4.2解译的初步认识

解译区内除局部出露前古近系片岩组成的基底外，大面积出露的是古近系砂泥岩、灰岩及煤层，其中白垩系-古新统马兰加群（E1m）含大量玄武安山质火山碎屑岩及熔岩。新近系以碎屑岩为主，夹生物碎屑灰岩薄层或透镜体。西部沿海岸分布大片上新统-更新统块状珊瑚灰岩是该区最新的浅海相沉积。

图1　改区及外围TM遥感解译地质图

岩浆侵入岩，南部阿特拉斯铜矿区含矿闪长岩-石英闪长斑岩岩体可能因露天开采已形成很大的采坑，从采坑外形看，含铜岩体应受近东西-北东东向断裂与北东向断裂复合部位控制，由铜矿采坑向北东方向延伸处于同一北东向断裂带上有两个疑似侵入体的影像，出现在北东向与北西向断裂交汇的结点上，可能是二个闪长岩体。区内尚有蛇纹石化橄榄岩（∑）和安山岩、安山玢岩小岩体出露，但影像特征不明显，难以识别。

区内断裂构造显示为清晰的线性影像，南部以北东向-北西向断裂为主，二者交织成菱形网格。其次为近东西向断裂，有从南到北等距分布的趋势。北部以北东向、北西向与近南北向断裂为主，三组断裂在Kansi附近相交汇心形成断裂密集地段，并有一类似火山机构的小环形构造出现，可能为火山机构或爆破岩筒，见图1。

此外，在阿特拉斯采坑北面有一直径约2km的环形构造，推测为隐伏岩体。图幅东一处北东向与北西向断裂交汇处有同心环状构造，外环直径1.6km，内环直径0.8km，内环中心有从中小圆环向外辐射的小断裂，很像火山机构或爆破岩筒。

5　 1　/万遥感地质解译及说明

5.1基岩影像特征

本区主要基岩有以下几种（见图2）：

①渐新统巴耶组E2b

主要为块状灰岩，影像特征为浅棕黄色斑块状，较周围亮度较高。

②古近系-白垩系古新统马兰加群E1m

为含灰岩碎屑沉积岩、玄武安山质火山碎屑岩及熔岩，分布于图像的北部和西部，多与E2b不整合接触分布，影像亮度比渐新统巴耶组略深。

③前白垩系腾罗布片岩AnKt

以黑云母、绿泥石为主，含少量钠长石、角闪石、绿帘石，分布于图幅东南部，影像特征略带浅粉红色。

图2　该区某铜矿区SPOT5影像图

5.2构造影像特征

本区构造表现为断裂构造，主要有三组，见该矿区构造纲要图（图3）。

①北东向断裂分布于图幅西北部，为最早发育断裂。

②近南北向断裂有三条，主要分布于图幅中和西部，为中期发育断裂。

③北西向遍及全区，大致呈等距状分布，且延伸较长，交叉于北东向和近南北向断裂，为后期发育断裂。

三组断裂在该区附近相交汇聚形成断裂密集地段，并有一类似火山机构的环形构造出现，可能为火山机构或爆破岩筒。另外在图幅的南部分布三个疑似火山口。

图3　该区构造纲要图

6　成矿与找矿方向分析

本区西南35km已知有大型斑岩铜矿一处。该处矿床与交错构造发育的断裂带关系密切，据此分析本矿区中部三组断裂在相交汇心形成的断裂密集地段的火山机构环形机构，以及南部三个类似次火山机构的环形构造为成矿有利地段，可能存在有斑岩矿化及热液脉状Au、Ag矿化，值得进一步研究。

N1火山机构位于图幅北部，该处主体为中-上新世的安山至玄武岩质次火山岩，因为它已切穿E2b地层，岩体大致呈等轴状次圆形，直径长轴呈NW向近500米，短轴呈NE向约450米，外围有一稍大环形断裂构造，面积较大，长轴NW向约1300米，短轴NW向约950米，见图4。该火山机构受NW、NNW断裂控制，在这一火山机构范围内，可见不同方向的放射状断裂6条，机构主体次火山岩外侧蚀变环明显，此处可能为斑岩铜矿发育地段。应加强对这一地段的地表勘查，并采用十字架剖面进行化探取样，样距20米，每个样重250g，粉碎后送检Cu、Pb、Zn、Au、Ag、As、Mo等元素分析，注意岩体及蚀变带的岩石种类和含矿性，然后再考虑使用300-500米的钻机，打十字架勘查剖面，确定矿化深度作出储量评估。