甘肃省文县堡子坝——尚德地区ASTER蚀变信息提取研究

张苗苗，孟刚刚，周 军，王亚周

（1.长安大学地球科学与资源学院，陕西 西安 710000；2.西安时空地质矿产技术有限公司，陕西 西安 710068；3.甘肃省地矿局第一地质矿产勘查院，甘肃 天水 741020）

近年来，随着科技的进步，遥感技术在农业生产[1]、城市规划[2]、矿产勘查[3]等方面应用越来越广泛，尤其是在地质矿产勘查方面，不仅节省了人力、物力、财力，而且对矿产预测的准确度也越来越高。遥感技术对于矿产预测的核心是通过提取矿化蚀变信息，再结合地质特征、物探异常和化探异常等综合圈定找矿靶区。遥感技术提取蚀变信息的方法有波段比值法[4]、主成分分析法[5]、Crosta法[6]等。此次研究是通过ASTER数据波谱特征拟合法（SFF），得到蚀变矿物组合，排除一些伪异常，再与ETM/TM数据套合筛选异常，最终圈定找矿靶区。

1 研究区概况

本区大地构造位置处于龙门山北东向构造带，松潘～甘孜褶皱系，秦岭东西向构造带的交汇部位的文县弧形构造内。区内的岩石建造较为复杂，多期的变质作用、岩浆活动和强烈的构造运动使得该区内地质构造面貌南北差异较大[7]。

2 数据及预处理

2.1 数据特征

采用两景ASTER多光谱数据及DEM模型数据，全覆盖测区。其中堡子坝幅东部延入ASTL1A 0008300405040301010553B景（533B）， 时 相 为2000年8月30日，植 被 多，局 部 有 云；ASTL1A 0603310355370604020422B景（422B）则覆盖临江幅、尚德福，时相为2006年3月31日，植被少，测区内无云雾、积雪，数据质量良好。采用两景不同时间的ASTER数据，不仅能消除气候影响，还能形成对比。

2.2 辐射精校正

蚀变信息提取前，对ASTER多光谱进行了辐射精校正。运用回归分析，以短波红外6波段为参照，与可见光逐波段线性拟合，从而求得程辐射并从相应波段中剔除，以保证遥感蚀变异常提取的可靠性。

2.3 坐标配准

以1：25万、1：5万地形图为参考，对遥感数据进行几何校正、坐标配准，精度控制在ASTER多光谱数据可见光的一个像元左右，即约15m。坐标采用西安80坐标系。

2.4 变换除噪

蚀变信息提取前，将ASTER多光谱辐射量度转换为反射率，并进行MNF（Minimum Noise Fraction）变换除噪，以剔除干扰。

2.5 跨景镶嵌

对于覆盖测区的两景ASTER多光谱数据，各景独立进行辐射精校正、坐标配准、蚀变信息提取及分割异常，然后才进行镶嵌成图，充分考虑了各景成像时独立的大气、卫星等条件。

3 蚀变信息提取

3.1 波谱特征拟合

经过试验，对于覆盖测区的ASTER多光谱数据，波谱特征拟合（SFF）较光谱匹配滤波（MF）对含羟基、碳酸根蚀变矿物更为有效，所提取出的蚀变异常与阳山矿带已知情况较为吻合。一般情况下，去包络线可使蚀变矿物的一些特征性谱带放大，从而有利于被提取出来，但也易于因此导致一些伪异常。研究表明，区内的ASTER数据伪异常主要与地形阴影有关，次为覆盖土壤以及未完全掩模掉的植被，与提取蚀变所采用的方法本身关系不大。

3.2 矿化蚀变组合

测区包含著名的阳山金矿带，成矿与下泥盆统板岩带、剪切带的构造蚀变以及中酸性侵入岩、岩浆热液活动等关系密切。区域上，南部的震旦系变碎屑岩、碳酸岩以及青白口系变碎屑岩、糜棱岩等也有含金石英脉，铜矿点亦较多。显而易见，测区是寻找与板岩带、中酸性岩脉有关的金矿以及热液成因石英脉型或蚀变岩型金矿的重要地段，也不应忽视与中酸性浅成岩有关的铜、金矿化，故选择常见的绢云母、高岭土、绿泥石、绿帘石为主要蚀变矿物，且它们在短波红外均有鲜明的诊断性特征谱带（图1a）。

此外，褐铁矿、孔雀石形成于表生条件下，往往与原生金属矿物关系密切，二者均色彩鲜艳，在可见光、短波红外都显示出一定的特征谱带，因而其异常与上面含羟基蚀变矿物异常的叠合可能更具地质或找矿意义。

3.3 结果分析

对本项目的两景ASTER多光谱数据进行波谱特征拟合（SFF）蚀变信息提取，采用可见光-近红外至短波红外区间9个波段，遥感异常（≥μ+3σ）波谱曲线特征见图1b和图1c。

图1 蚀变矿物波谱曲线

覆盖堡子坝幅西部的533B景所提取出的绿泥石、绿帘石异常波谱曲线（图1b）与JPL（Jet Propulsion Laboratory）光谱库对应波谱曲线（图1a）较为相似，这些异常主要分布于堡子坝幅西南部的泥盆系、志留系浅变质岩中，与区内SWW-NEE向的剪切带较为一致，应该是热液大范围活动的反映。绢云母、高岭土在短波红外的诊断性吸收特征也较明确（图1b），但波谷偏大，且均缺乏发卡状细部特征，综合来看，许多组云母异常与地形阴影有关，高岭土则与第四系土壤关系密切，应为伪异常或次生成因。孔雀石化或碳酸盐化在短波红外的诊断性吸收特征不明显，但总体曲线形态良好，且主要分布于剪切带附近，仅少量由地形阴影引起，有一定参考意义。褐铁矿波谱曲线变异大，在测区范围内数量不多，仅具参考意义。

堡子坝幅东部、临江幅、尚德幅均落入422B景，绿帘石、绢云母、高岭土、孔雀石或碳酸盐化等蚀变异常波谱曲线形态良好（图1c）。但是，在2.4μm附近绢云母、高岭土缺乏小吸收谷，孔雀石或碳酸盐化则缺乏小反射峰，且在2.2μm附近绢云母的发卡状弯曲也不明显。绿泥石在2.3μm附近的强吸收有较好地体现（图1c），却在可见光至近红外范围下弯稍偏大。总体而言，依据波谱曲线特征，除褐铁矿曲线形态变异过大外，其他蚀变矿物异常均有一定参考价值。

4 找矿靶区、靶位及主要特征

4.1 靶位选取的综合原则

主要遵循如下一些原则，经综合考虑选取：

（1）排除伪异常：选取靶位时首先注意避开明显由第三系、第四系松散沉积物或风化剥蚀物引起的伪异常以及由未掩模掉的植被、水系、湿地等引起的伪异常，同时考虑地形、阴影等对遥感异常的干扰。

（2）注重地质背景：已知矿带（包括矿床、矿点外围）、剪切带，以及构造蚀变带、可能的中酸性小岩体内外接触带、岩脉附近以及一些次级小断裂接合部、不同岩层接触部位等为成矿有利地段，位于这些部位的一些遥感异常会优先选择为靶位，以提示野外人员检查。

（3）不同遥感异常套合：ETM/TM遥感异常、ASTER遥感异常与不同传感器有关，而ETM/TM含羟基异常、三价铁染以及ASTER的绿泥石、绢云母等异常则为不同提取手段获得的信息，当一些不同的遥感异常套合、伴随或局部聚集时，所反映的热液蚀变存在可能性增大，并且具备一定规模，会考虑选取靶位。

（4）多元信息叠合：区域化探异常、1：5万化探异常，尤其是综合异常，往往是存在矿化的反映，与化探异常套合，尤其位于化探异常上方较高部位或蚀源区的遥感异常，是圈定找矿靶位的重要部位。

4.2 遥感异常为主导的靶区特征

经叠合筛选的ETM/TM遥感异常上再套合ASTER多光谱数据波谱特征拟合（SFF）异常，依据所获蚀变信息，结合地质背景、已知矿床（矿点）等条件，综合选取了3个找矿靶区，137个靶位。下面主要依据综合遥感异常，对所选靶区总体特征进行描述：

4.2.1 靶区Ⅰ

主要位于堡子坝幅南部，东端插入临江幅，包括阳山矿带。主体为下泥盆统桥头岩组浅变质岩，外围有中、上泥盆统碳酸盐岩、页岩、砂岩，边缘有少量志留系变碎屑岩。阳山矿带地表主要为绢云母化、绿帘石化，次为碳酸盐化、绿泥石化。ETM/TM遥感异常（含羟基蚀变矿物）成斑点状、小团块状、串珠状沿阳山矿带断续分布，局部集中，一些与ASTER蚀变异常存在套合关系。

在靶区内及附近，已知矿化以外（例如探槽、民采剥露的矿化之外）的遥感蚀变异常，尤其当多种蚀变存在叠合关系时，是一种找矿线索，不限于所圈靶位，与1：5万化探异常的空间关系应视为重要的筛选因素。

4.2.2 靶区II

主要位于尚德幅北部，少量插入临江幅。主要出露震旦系、青白口系变碎屑岩、碳酸盐岩，变火山碎屑岩，SWWNEE向、SW-NE向断裂构造发育，有少量金矿点。ETM/TM含羟基蚀变矿物异常呈斑点状、串珠状，主要位于震旦系与青白口系接触带附近，受SWW-NEE向断裂控制，与之小角度相交。ASTER异常主要为绿帘石化与碳酸盐化，次为绢云母化、绿泥石化。但是，一些分布于阴坡中的碳酸盐化与一些阳坡上明显受小沟壑、小山脊控制的绿帘石异常应该为伪异常。

总体上，是一个ETM/TM蚀变异常及ASTER蚀变异常均较集中的地段，处于不同岩性单元接触带附近，断裂构造发育，已知石英脉较多，是一个寻找热液型金、铜矿化的重要区域，一些遥感蚀变异常可作为野外检查的切入点。

4.2.3 靶区III

位于尚德幅南部，地质背景主要为青白口系变碎屑岩，东北部有震旦系变火山碎屑岩，二者间存在大范围韧性剪切构造。ETM/TM含羟基蚀变矿物异常、ASTER绿帘石化与韧性剪切带关系密切，次为绢云母化、碳酸盐化，蚀变主要集中于韧性剪切构造的SE-NW向走向段，是重要找矿目标。

5 结论与建议

本文以堡子坝～尚德地区为研究区，基于ASTER遥感数据完成了蚀变信息提取，主要得出以下结论：

（1）采用两景不同时相的ASTER多光谱数据不仅方便而且可以形成对比。

（2）在使用之前要进行数据预处理，辐射精校正、坐标配准、变换除噪、跨景镶嵌等有利于剔除干扰，提高精度。

（3）研究区内的ASTER数据伪异常主要与地形阴影有关，次为覆盖土壤以及未完全掩膜掉的植被，与提取蚀变所采用的方法本身关系不大。

（4）许多绢云母异常与地形阴影有关，高岭土则与第四系土壤关系密切，应为伪异常或次生成因。

选择找矿靶区、靶位时，我们先进行ETM/TM叠合筛选蚀变异常，后与ASTER蚀变异常套合，以保证遥感综合异常的精度和准确性。除此之外，我们选择靶位也要遵循一定的原则，优先考虑一些成矿有利地段。

综上研究，遥感技术方法虽然能指导我们进一步找矿，但是也不代表出现遥感异常就一定有矿，我们仍需要传统地质以及其他的一些物化探条件来验证遥感异常，也就是多元信息叠合从而得到找矿靶区、靶位。