浅析遥感地质解译在1：5 万马莲井幅中的应用

王子赫，杨鹏刚，史 梁，李云凤

（甘肃省有色地质勘查局白银矿产勘查院，甘肃 白银 730900）

随着遥感技术和信息处理技术的迅猛发展，遥感技术凭借其区域性、宏观性、快速性及经济性等特点，越来越广泛地应用在矿产资源勘查和资源评价中。通过蚀变异常信息提取，可获取用以表征蚀变岩石（包括与蚀变矿物类似的表生沉积物）的近矿指示信息，二者结合勘查区的地质矿产资料以及物化探资料从而达到快速预测找矿远景区的目的。本文分析马莲井幅遥感地质解译、异常信息提取以及部分以往地质矿产资料，在测区内圈定了4 个遥感找矿有利区，为进一步矿产勘查工作提供了遥感依据。

1 遥感基础影像处理

1.1 遥感影像处理

马莲井幅了使用法国SPOT7 卫星数据制作基础遥感影像，使用美国Landsat-8 卫星OLI 数据开展异常信息提取。前者空间分辨率可达1.5m，融合处理后完全可以满足1∶5 万遥感制图要求，后者拥有8 个多光谱波段，空间分辨率30m，可以满足矿产远景调查中遥感异常信息提取的需求。遥感图像处理在PCI Geomatica2012 及ENVI5.1 平台上完成。图像处理流程及技术方法为：影像校正、彩色合成、影像增强、数据融合等。

1.2 地形地貌影像特征

从遥感影像可以看出，马莲井幅地形中间高两侧低，中部地区基岩裸露，北西向展布，形成高山地貌，沟壑纵横，起伏较大，影像色彩因出露岩性不同而丰富多样。两侧戈壁地貌，主要以第四系冲洪积为主，地貌平坦，色彩较为单一，冲沟浅而宽阔，多呈干沟从山体向两侧散开。西南部杰路子一带地形略高，主要出露白垩系砂砾岩，影像色彩较为单一。兰新铁路从中南部通过，其他人类活动主要集中在道路旁侧及白水泉一带。

2 地层解译

2.1 主要地层影像特征

由于不同岩性所包含的矿物不同，因其对不同波长的光谱吸收反射特征不同，造成了各自特殊的影像色彩。同时，岩性抗风化能力的差异以及不同结构特征也造成了不同特征的水系、冲沟，从而在影像上显示各自特殊的影纹特征。

马莲井幅内岩性单元解译后，依据地质资料归类为不同的地层单位。

2.2 岩性地层的分布特征

区内出露地层以中晚元古代、寒武系、石炭系、二叠系、侏罗系、白垩系以及第四系为主，中生代和古生代地层缺失较多。推测主要是因为变质程度的差异以及不同岩性夹层分布多寡所造成。测区地层岩性分布图如图1 所示。

图1 测区OLI 数据主成分分析假彩色合成影像

3 岩浆岩解译

马莲井幅内岩浆岩较为发育，主要岩浆岩解译标志如下：

γ：花岗岩、白岗岩。主要出露于测区西北部及包代圈以北的区域内，影像上呈浅灰红色，水系无规律拐折弯曲，冲沟发育且与上级水系或冲沟夹角较大，地表形成高低起伏的山地地貌。另在麒麟沟组混合岩中或其边部发育一些小的岩珠或岩脉，但与围岩界线比较隐约，参考地质资料并对比影像特征对界线进行了推测（如图2a 所示）。

γρ：花岗伟晶岩。仅在马莲井幅西部大凹圈一带小面积出露，影像显示为深灰褐色，水系弯曲，并形成多个独立的高地（如图2b 所示）。

图2 岩浆岩解译标志(左：a；右：b)

4 遥感构造解译

4.1 线性断裂构造解译

线性断裂构造在影像上的一般显示为线状特征，表现为连续或断续的直线状水系（冲沟）（如图3a 所示）、陡坎（如图3b 所示）等，或由于两侧地层岩性不同造成的色调特征、影纹特征的差异（如图3c 所示），或可见断层对地层的明显切错或形成水系的拐折。

4.2 线性断裂构造分布特征

马莲井幅内线性断裂构造比较发育，均发育于基岩出露区，主要有北西向、北东向、北东东-近东西向三组，另有少量北北东向断裂构造，它们共同构成了测区的构造格架。北西向构造是区内的主要构造，如F1、F2、F3 等，其与区域构造线方向一致，也是测区规模最大的断裂构造，对区域地层的产出有一定的控制作用，另外，北西向断裂构造近旁侧发育多条规模较小的次级层间构造，共同形成北西向断裂带。

图3 典型断裂构造影像特征（上：a；中：b；下：c）

区内主要断裂构造特征如下：

F1：区内规模最大的断裂构造，区内发育于赤山-白墩子一带，北西走向，波状。影像上断裂构造两侧色彩、影纹特征均有差异，是震旦系与青白口系、震旦系与长城系的界线。

F2：规模较大，北西走向，波状弯曲，影像上断裂两侧影纹特征差异明显，是青白口系于长城系的界线。

F3：规模中等，北西走向，近于平直，影像上两侧色彩差异明显，控制了花岗岩体的南西边界。

F4：规模中等，发育于石桩疙瘩北部，北东向平直产出，影像上显示两侧影纹特征差异明显并形成系列陡崖。该断裂改变了长城系麒麟沟组与青白口系大豁落山群产出走向，并形成二者的界线。

4.3 环形构造解译

环形构造在影像上多显示为弧形山脊或水系围成的环形或弧形影像（如图4 所示）。深部岩浆活动往往引起盖层改造，色调及影纹特征发生变化，形成与岩浆活动有关的环形构造，这是分布最为广泛的环形构造类型。

图4 典型环形构造影像特征

4.4 环形构造分布特征

测区内共解译环形（弧形）构造15 个(组)，直径最大的约500m，最小的150m 左右，其中7 个环形构造以单环出现，8 个环形构造为嵌套、或相交的复合环构造。

环形构造主要发育于长城系、震旦系、蓟县系地层中，部分环形构造发育于解译的花岗岩岩体内部或旁侧。石崖圈-白墩子一带的环形构造以及北部毛湖洞西侧的环形构造大多发育在断裂构造的交汇部位或其旁侧，其产出地层多以长城系为主，推测其与岩体或隐伏岩体有关。

5 遥感异常信息提取

5.1 遥感异常信息概述

遥感异常信息是指从遥感数据中提取的、可能与成矿围岩蚀变矿物有关的一种量化遥感找矿信息。根据多光谱遥感数据（Landsat 卫星数据或ASTER 等）的波段特征和探测能力，可提取出与金属矿化有关的以富氧化铁为主的铁化蚀变遥感异常信息（即铁染异常），与富羟基矿物为主的泥化蚀变、碳酸盐蚀变等的遥感异常信息（即羟基异常）。

这些遥感异常信息是由二维空间连续无间隙采集的一定区域范围内的光谱数据生成的，它不受人为因素影响，具有较高采样密度和定位精度，而且可作为矿产资源调查中基础性参量。但这些遥感异常信息强度主要由蚀变矿物引起的若干特征吸收光谱段变量或它们的数学变换数据大小确定，通常是“弱信息”，且常常被其他因素干扰，需要通过多种组合的数据处理方法，才能将它们增强和提取出来。

5.2 遥感异常信息提取与处理

常用的遥感异常信息提取方法是“面向特征主分量选择法”（克罗斯塔技术）及比值的方法。

面向特征主分量选择法其主要依据就是目标地物在遥感数据不同波段的吸收反射的差异性。其实质是在多维空间中通过移动和旋转坐标轴的方法降低各维信息间相关性，从而压缩信息、去除冗余、分离特征异常信息与背景信息。

面向特征主分量选择法是根据地物的波谱特征和主成分分析后生成的特征向量矩阵中的各波段的载荷因子大小来提取目标地物信息的方法，它对PCA 特征向量载荷进行分析，以确定那个主成分更集中地反映了某个波段（或某种地物）的特征波谱信息。

该方法使用Landsat 数据进行信息提取时常采用Blue、NearIR、SWIR1、SWIR2 波段做主成分分析，增强羟基类矿物信息；采用Blue、Red、NearIR、SWIR1 做主成份分析增强氧化铁类矿物信息。

5.3 异常地质特征分析

总体而言，不论铁染异常还是羟基异常，大面积分布的异常往往与岩性中相关的矿物有关，而断裂构造旁侧发育的小面积带状异常、岩体接触带或地层接触带上发育的小面积斑块异常等与蚀变矿物关系较为密切。找矿过程中应对上述与蚀变矿物有关的异常以及两类异常叠加的位置给予重视。

对于具有容矿地层，发育具有热液运移通道和矿化富集条件的断裂构造，侵入岩发育，且有铁染、羟基遥感异常集中发育，已经发现或者周边具有类比的矿产信息的区域圈定为遥感找矿预测区域。

6 主要成果

1）使用空间分辨率为1.5m 的SPOT7 卫星数据制作了测区1∶5 万遥感基础影像，使用Landsat 8 OLI 数据开展了测区两类遥感异常信息的提取及辅助解译。遥感数据空间分辨率及光谱分辨率均满足1∶5 万制图要求，为测区内遥感地质解译及异常信息分布特征分析提供了依据。

2）建立了区内地层（岩性单元）、线性构造、环形构造等遥感解译标志并编制了测区遥感地质解译图件。

马莲井幅出露地层以中晚元古代、寒武系、石炭系、二叠系、侏罗系、白垩系以及第四系为主，中生代和古生代地层缺失较多。除第四系-白垩系以外其他地层与区域构造一致，呈北西向带状展布。不同层位之间多以断层或不整合接触，地层走向大多稳定，局部受北东向、近东西向断裂构造截切。西北部地层因岩体侵入及断裂的影响，走向趋势发生变化。

马莲井幅遥感线性断裂构造较为发育，以北西向、北东向、北北东-近东西向为主，其中北西向是全区主要的断裂构造，控制着部分地层的边界。环形构造较为发育，规模均较小，部分显示为同心环或者包容环，推测部分环形构造与深部岩浆活动或隐伏岩体有关。

3）在研究OLI 数据及遥感异常信息提取方法的基础上，开展了铁染异常、羟基异常信息的提取。并按照各类异常的集中区域对异常的形成原因进行了分析，分析认为大面积分布的异常多与岩性或特征矿物含量有关，但与环形构造、线性构造等相关的异常是找矿的优选地段，并需要注意两类异常叠加出现的部位。

4）综合分析遥感地质解译、异常信息提取以及部分以往地质矿产资料，在测区内圈定了4 个遥感找矿有利区，为进一步矿产勘查工作提供了遥感依据。