黑龙江省嫩江地区遥感蚀变信息提取与找矿预测

曹会，李青，李雨柯，韩科胤，温秋园

1.中国地质调查局牡丹江自然资源综合调查中心，黑龙江 牡丹江 157021；2.吉林省地质调查院，吉林 长春 130021

0 引言

随着遥感卫星数据空间分辨率不断提高，高分辨率的遥感影像在遥感地质研究中，既能发挥宏观、高效的优势，又能发现微观构造、矿化蚀变信息等，让地质工作者从遥感的全新角度去认识找矿工作。国产卫星GF-1号的成功发射和投入使用，提高了我国高分辨卫星数据自给能力，具有重大意义[1]。本次工作中使用综合判断法进行遥感地质解译，然后采用光谱角法及面向特征主分量选择法提取羟基异常和铁染异常区，结合解译出的地质体地质产状、接触关系、生成顺序，并追溯与成矿作用相关的地质信息，结合其它资料，圈定遥感找矿靶区。

1 地质背景

工作区位于小兴安岭西坡与松嫩平原过渡地带；大地构造位置属兴安岭—内蒙地槽褶皱区大兴安岭地槽褶皱系罕达气优地槽褶皱带罕达气断褶东、座虎滩凹陷。地质上位于晚元古代新开岭隆起与加里东期岛弧区衔接部和中生代座虎滩火山—沉积盆地西部边缘构造叠合部位；区域成矿上位于罕达气—红叶家铜、金成矿带的西南段[2]。此次研究选择嫩北、四队、坐虎1∶5万图幅区。

2 遥感数据预处理

2.1 OLI遥感数据

采用美国陆地卫星(Landsat8)2018年9月22日接收的119-26景ETM数据经过数据输入、数据融合、数据校正以及图像增强处理等，形成工作区遥感影像图。采用主成分变换融合方法，将 1，2，3，4，5，6，7 七个波段与第8波段(全色波段)进行分辨率融合，得到了研究区增强的图像。

2.2 高分一号卫星数据

高分一号卫星提供的4个多光谱波段地面分辨率为8 m，全色波段地面相元分辨率达2.5 m，对全色波段与多光谱波段进行融合处理后，可形成地面分辨率达 2 m 的彩色图像(图1)，完全可以满足1∶5万矿产地质调查要求。

图1 嫩江地区遥感影像图Fig.1 Remote sensing image of Nenjiang area

3 遥感地质解译

3.1 地质解译

首先利用OLI数据进行了区域构造格架的建立及大规模地质体的圈定，其次，利用高分一号卫星数据，对工作区进行地质构造详细解译，进一步划分区内各地质单元界线。结合已知的地质资料，在工作区内共解译出22种遥感影像单元，各单元分布及影像特征见表1，地质解译成果图见(图2)。

表1 工作区遥感影像特征一览表

续表1 工作区遥感影像特征一览表

图2 遥感地质构造解译图Fig.2 Remote sensing interpretation of geological structure1.Qhal：低河漫滩冲积层；2.Qhpal：高河漫滩冲洪积层；3.Qhpl：洪积扇堆积物；4.Qp3pal：阶地；5.E3—N2s：孙吴组；6.E3x：西山玄武岩；7.K2n：嫩江组；8.K1f：福民河组；9.K1g：甘河组10.K1j：九峰山组；11.J2kl：科洛杂岩；12.C2-P1bl：宝力高庙组；13.Pt2xk：新开岭岩群；14.ηλJ3：二长花岗岩；15.ηλC2—P1：二长花岗岩；16.λδC2—P1：花岗闪长岩；17.κγC2：碱长花岗岩；18.ζγC2：正长花岗岩；19.ζγC1：正长花岗岩；20.ηγC1：二长花岗岩；21.γδC1：花岗闪长岩；22.δ：闪长岩；23.地质界线；24.不整合地质界线；25.断裂构造；26.环形构造；27.火山口。

3.2 构造遥感调查

(1)断裂构造：工作区内的断裂构造相对较发育，并且以北东向和北西向为主，北北东向次之，其它方向断裂不发育。

(2)环形构造：区内的环形构造比较发育，共解译出32个环形构造，它们在遥感图像上主要表现为环形山脊、环形冲沟、环状色调异常等。最大的环形构造直径约15 km，小者不足300 m，一般多为1～6 km。从空间分布看，工作区内的环形构造多分布在断裂构造附近，并具有成群分布特点，构成一些环形构造群。在工作区内最大的环形构造内部有7条北东向断裂、两条北北东向断裂和两条北西向断裂通过，环形构造的南部边缘有10个环形构造集中分布；在F9断裂和F10断裂之间，有两个环形构造呈母子式分布；F22断裂附近，两个环形构造呈串珠状分布；F29断裂上，两个环形构造呈北北东向串珠状分布；F30断裂及附近，三个环形构造相对集中；沿F25断裂，三个环形构造相互切割。

(3)火山构造：在工作区西北部解译出16个火山口，它们在遥感图像上显示为环形山包，个别者显示为马蹄形山脊，并且主要集中于工作区东北部。

3.3 矿化蚀变信息提取

以OLI 1-8波段多光谱数据为基础资料，采用“光谱角法”及“面向特征主分量选择法”(克罗斯塔技术)相结合方法，对工作区分三级进行羟基异常和铁染异常提取。

首先选取图像中B4/B2及B6/B7均大于1的地区作为样区提取B1-B8八个波段的光谱曲线，以与该曲线光谱角小于3°的区域作为遥感异常提取区，然后利用该数据的B2、B5、B6、B7四个波段进行主成分分析，利用第四主成分分三级提取羟基异常，利用该数据的B2、B4、B5、B6四个波段进行主成分分析，利用第四主成分分三级提取铁染异常[3-5]。

(1)羟基异常分布特征：从羟基异常图(图3)可以看出，区内的羟基异常主要分布在工作区中东部及东南角，并与断裂构造及环形构造关系密切，工作区最大环形构造中部，北东向断裂相对集中区，羟基异常高度集中。大环形构造南部边缘的环形构造集中区，羟基异常发育，F10、F16、F17断裂附近的两个环形构造附近，羟基异常集中分布。F21、F22断裂附近的两个环形构造分布区，羟基异常集中分布，认为上述羟基异常可能与矿化蚀变有关，属矿化引起的异常。其它地区有羟基异常零星分布，属非矿化异常。

图3 嫩江地区羟基异常分布图Fig.3 Distribution of hydroxyl anomaly in Nenjiang area

(2)铁染异常分布特征：区内的铁染异常(图4)主要分布于工作区中东部及东南角，与羟基异常分布位置相近，属矿化蚀变引起的异常。工作区北部白垩纪火山岩分布区，铁染异常相对发育，其分布规律不明显，且与断裂构造及环形构造无空间关系，应为非矿化异常。

图4 嫩江地区铁染异常分布图Fig.4 Distribution of iron anomaly in Nenjiang area

4 遥感综合找矿预测

根据遥感解译的断裂构造、环形构造以及遥感异常蚀变信息等遥感综合信息，在工作区内共圈出5处遥感信息异常区(图5)，各信息异常区位置、预测面积及预测依据见表2。

图5 嫩江地区遥感信息异常图Fig.5 Anomaly map of remote sensing information in Nenjiang area1.地质界线;2.不整合地质界线;3.断裂构造;4.环形构造;5.火山口;6.小断裂;7.遥感信息异常区;8.一级羟基异常;9.二级羟基异常;10.三级羟基异常;11.一级铁染异常;12.二级铁染异常;13.三级铁染异常。

表2 遥感信息异常预测表

5 结论

利用OLI遥感数据进行区域成矿地质背景解译分析，大致查清了该区地层、岩性、构造等空间展布信息，同时利用其多光谱特点，对工作区进行羟基异常和铁染异常提取工作。在此基础上利用高分一号卫星数据，对工作区进行地质构造详细解译，确定区内断裂构造规模、性质、形成顺序，进一步划分区内各地质单元界线，确定地质体地质产状、接触关系、生成顺序；结合蚀变信息提取结果，圈定遥感找矿靶区，缩小找矿范围。中、高分辨率遥感数据结合解译，提高解译精度，更能发挥遥感在地质找矿中的作用。