基于Aster 数据的遥感蚀变信息提取——西藏珠勒地区为例

胡文泰

（成都理工大学，四川 成都 610000）

围岩蚀变作为为热液矿床成矿作用发生的重要标志之一，是有效的找矿标志[1-4],遥感技术的使用,能够在更为快速的获得更大范围的数据,较传统的地质勘查而言省时省力,尤其是在西藏地区植被稀少且基岩裸露较好的地区受到了地质工作者们的重视。多光谱卫星ASTER 数据具有14 个波段,相比较Landsat 数据而言，适合提取更多种类的蚀变信息且提取精度较高。当前遥感蚀变信息提取方法的主要有波段彩色合成、波段比值、主成分分析、光谱角﹑像元分解等。在这些方法中,主成分分析具有实现简单、速度快﹑效果好﹑稳健等优点[6-7],本文利用ASTER 数据，通过主成分分析法对研究区进行铁染蚀变与羟基蚀变信息提取，通过对研究区蚀变异常结果分析，圈定出找矿靶区，为下一步的找矿活动提供更多支持。

1 研究概况

1.1 研究区自然概况

研究区范围北纬30°10′-30°50′;东经85°29′-86°23′，研究区位于青藏高原西南部，行政区划隶属于西藏自治区革吉县（图1）。该区地形地形切割较强烈相对高差大，山峰长年积雪，发育典型的山岳冰川，具有各种类型的冰川地貌，植被覆盖范围少，基岩出露良好，沟谷及出口地区部分为第四系覆盖，十分适合开展遥感调查工作。

图1 研究区遥感影像图

1.2 研究区地质概况

研究区内出露地层为则弄群（K1z）、典中组（E1d）、年波组（E2n）、布嘎寺组(N1b)、嘎扎村组(N1g)、乌郁群（N2w），第四系洪积物冲积物洪积物（Qhal），冲积物（Qhpl）。

2 数据处理

2.1 研究数据来源

ASTER 是一个高级光学传感器，其数据的校准和处理由美日双方联合负责，1999 年12 月18 日搭载在由日本国际贸易和工业部制造的Terra 卫星，在美国的范登堡空军基地成功发射的。数据源的具体波段设置如表1 所示。

表1 ASTER 数据特征参数表

2.2 研究数据预处理

原始的ASTER 影像为传感器直接对地物辐射信息的获得，为了得到更为真实的地物反射信息需要对原始的遥感数据进行一系列的预处理工作，包括辐射定标、大气校正、去干扰处理等手段得到最终的研究区影像。

2.3 去干扰处理

为了提高蚀变矿物的准确性和可靠性，需要排除遥感图像上的非地质信息，消除对矿化蚀变的干扰。如研究区范围内的云雾、水体、冰雪、植被等地物，需要在数据进行矿物蚀变提取之前对其地物进行掩膜等处理，以获得效果较好的遥感蚀变信息。

3 矿化蚀变信息提取

3.1 蚀变信息的遥感特征

围岩蚀变是是一种重要的找矿标志，围岩蚀变在热液成矿过程中,近矿围岩与热液之间发生一系列的化学反应从而引起的岩石结构、构造和物质成分变化。围岩蚀变分布的范围比矿体要大,因此在找矿中容易发现,而且越接近矿体,围岩遭受的蚀变越发强烈, 因此它能指示地面上的矿体形态和位置,也能指示地下盲矿体的存在，因而具有重要的找矿意义。研究区是属于以岩浆岩地区,主要发育绿泥石化,绿帘石化,高岭石化,褐铁矿化与碳酸盐化等蚀变,根据研究区蚀变矿化的特点,本文主要讨论含Mg-OH、铁染、Al-OH 以及碳酸盐蚀变矿物[8]的波谱特征，见图2。

图2 典型蚀变矿物波谱曲线(来源于USGS 波谱库)

3.2 主成分分析（PCA）

主成分分析法通过正交变换，原始图像的各个波段中包含的信息都集中在前几个主成分中，因此新组成的图像各波段间互不相关，每个中包含的特征信息也不同[9]。

据蚀变矿物特征光谱曲线可知铁染异常矿物特征吸收位置出现在Band1 和Band3 附近, 强反射位置出现在Band4 附近, 判断特征为Band3 和Band4 符号相反, Band3 作为吸收谷符号为负,Band4 作为反射峰波段符号为正；Mg 羟基矿物反射位置在Band1 和Band4，在Band3 和Band8 为吸收位置，判断特征为Band4 和Band8 符号相反；Al羟基矿物在Band6 为强吸收Band7 为强反射，判断特征为Band6 和Band7 符号相反；碳酸岩矿物在Band8 表现为强吸收特征，在Band7、Band9 表现为强反射特征，判断特征为Band8 与Band7，Band9 符号相反。

因此选择Band1、Band2、Band3、Band4 波段；Band1、Band3、Band4、Band8 波段；Band1、Band4、Band6、Band7 波段与Band7、Band8、Band9 波段分别作为铁染异常、镁羟基异常及铝羟基异常的主成分分析波段，计算得各蚀变信息特征向量值（表2-5），选择第四主分量作为作为铁染异常与羟基异常的主成分分量，选择第二分量作为碳酸岩蚀变异常的主成分分量。

表2 ASTER 波段1，2，3，4 主成分分析特征向量值

表3 ASTER 波段1，3，4，8 主成分分析特征向量值

表4 ASTER 波段1，4，6，7 主成分分析特征向量值

表5 ASTER 波段7，8，9 主成分分析特征向量值

3.3 结果提取

文章采用主分量分析门限法划分蚀变异常等级，对前文选中的主成分分量灰度图分别进行低通滤波处理、线性拉伸增强处理、彩色等密度分割处理。根据主分量统计结果,以标准偏差为阈值,并按照2、2.5、3 倍标准偏差设立阈值(其中铁染按照1.5、2.0、2.5)[6，10]，将蚀变异常分为一，二，三这三个等级，并分别赋予不同颜色给予区分。以铁染主分量4 为底图并将蚀变信息叠加到单波段影像上，得到遥感蚀变异常信息图(图3)。

图3 蚀变信息提取靶区图

通过分析各个蚀变异常及叠加分析对蚀变信息较强及叠合较好区域进行划分出3 个成矿靶区：靶区Ⅰ、靶区Ⅱ，靶区Ⅲ。找矿靶区Ⅰ中蚀变呈现东西向分布，铁染，镁，铝羟基蚀变叠加较好并且主要为一二级蚀变，铁染及铝羟基蚀变形状呈团块状分布，镁羟基蚀变呈条带状分布，碳酸岩蚀变较为零星主要为二三级蚀变蚀变范围较小；靶区Ⅱ中蚀变在靶区中均匀分布较为集中主要为一二级蚀变信息，铁染蚀变主要集中于靶区中部及西南部，呈现为块状，且一级蚀变集中性较好，镁羟基蚀变整体分布与山脊走向呈现一致呈条带状展布，铝羟基蚀变主要为一级蚀变呈团块状；靶区Ⅲ铝羟基蚀变分布较为均匀一级蚀变主要集中于靶区中心部位呈面状分布，铁染蚀变与镁羟基蚀变套和较好主要集中在靶区西北部，其蚀变等级主要为一级蚀变分布较为集中。蚀变靶区位置都位于山顶处基岩裸露较好区域因此将其化为蚀变靶区。

4 结论

本文分析了Mg 羟基、AL 羟基、铁染、碳酸盐蚀变的矿物波谱特征采用主成分分析法（PCA）对西藏珠勒地区蚀变信息进行提取，主要提取出了Mg-OH、Al-OH、铁染以及碳酸盐蚀变矿物的蚀变异常信息；通过对于研究区蚀变异常信息的研究，圈定出三个找矿靶区以达到减小找矿工作量以及提升找矿效率的目的，以期可以为下一步的找矿活动提供更多支持。