基于ASTER數據雙湖贊宗錯地區蝕變異常研究

尤孟，李志軍，何珊，趙潤東，歐俊，郭奇奇，何子軒

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基于ASTER數據雙湖贊宗錯地區蝕變異常研究

尤孟，李志軍，何珊，趙潤東，歐俊，郭奇奇，何子軒

（成都理工大學，成都 610082）

遙感技術在高海拔低覆被地區有不可替代的優勢。基于ASTER數據，針對雙湖贊宗錯地區，利用常見礦物礦化蝕變光譜數據進行分析。結合該區域地質資料在研究區內進行遙感地質特征解譯和運用主成分分析方法進行礦[3]化蝕變信息提取，綜合遙感地質解譯結果和蝕變信息提取結果及化探異常進行分析，圈定了5個找礦靶區，為高海拔地區礦產資源調查部署提供了依據。

遙感；蝕變提取；找礦預測；雙湖贊宗錯

隨著我國經濟的快速發展，礦產資源的消耗日益劇增，經濟的發展與目前已開采礦產資源不足的矛盾日益明顯。目前低海拔近地表的礦產資源日益減少，找礦逐漸由淺層找礦向深部找礦發展，找礦難度不斷增加，都給找礦工作帶來極大的挑戰[1-2]。

圖1 班戈地區地質簡圖

1、第四系；2、新近紀地層；3、古近紀地層；4、侏羅系地層；5、白堊系地層；6、塔仁本洋島型玄武巖；7、侵入巖體

近年來，在班公湖-怒江成礦帶地質找礦取得了重大突破，由于班怒成礦帶面積較大，對于其外圍及附近地區的礦產調查顯得尤為重要，雙湖縣贊宗錯地處羌唐盆地南緣，斑怒帶南側，找礦意義重大。2015~2017年，中國地質科學院礦產資源研究所在贊宗錯地區開展了867 km21∶5萬的地質填圖和水系沉積物地球化學工作。通過先期遙感地質特征的研究，對該地區有了一個宏觀性的認識，對開展進一步的工作有決定性的幫助。

ASTER是由美國和日本聯合開發的高性能衛星傳感器，相比Landsat衛星的TM/ETM+，光譜范圍覆蓋更寬，單波段范圍更窄，輻射分辨率更高[3]。在西藏自治區礦產資源調查與評價研究中，通過遙感手段利用ASTER數據開展了圍巖礦化蝕變的異常信息提取和研究，取得了較好效果。研究區植被覆蓋度較低，適合開展大面積遙感找礦工作。

鑒于上述背景，本文選擇贊宗錯地區，利用ASTER衛星數據開展了線性構造、環形構造的解譯及鐵染、羥基蝕變信息的提取，推斷了進一步找礦的重點區域。

1 研究區概況

雙湖縣贊宗錯處于西藏自治區北部，青藏高原羌塘盆地南緣，地處羌南地體和岡底斯—念青唐古拉北緣弧盆區的結合部位，班公錯—怒江縫合帶由研究區的南側通過，平均海拔3 000m。研究區范圍地理坐標為32°02′~32°20′N，80°23′~80°45′E。

區內斷裂構造發育，且以北西向、近東西向斷裂最為發育，近南北向和北西向斷裂次之，各主要地層單位之間多為斷層接觸。主要出露有侏羅系木嘎崗日巖群（J1-2）、上侏羅系沙木羅組（J3）、上侏羅系吐卡日組（J3）、塔仁本洋島型玄武巖（）、下白堊系去申拉組（K1）、古近系牛堡組（E1-2）、古近系丁青湖組（E3）、新近系康托組（N）[4]（圖1）。

研究區位于班公湖—怒江Cr、Fe、Cu、Mo、Au（Fe）油氣成礦帶之日土-改則-丁青Cr、Fe、Au、Cu成礦亞帶（Ⅳ-14）內。帶內已經分布有塔吉岡銅礦、贊宗錯鐵礦；屋索拉金礦、商旭金礦和拉青銅金礦；東巧鉻鐵礦、依拉山鉻鐵礦、切里湖鉻鐵礦和東風鉻鐵礦，明顯的贊宗錯地區具有相當的銅、鐵礦找礦潛力。

2 數據源簡介

ASTER是一臺安裝在Terra衛星上的先進的多光譜成像儀，其掃描幅寬均為60km，包括了從可見光到熱紅外共3個譜段14個光譜通道，幾乎覆蓋了光學遙感所有大氣窗口的譜段，擁有光學傳感器較高的光譜分辨率和空間分辨率，相對于其他數據源，ASTER數據較高的光譜分辨率更有利于蝕變礦物信息的提取[5]。該次研究使用了DPRA201512140001中的兩景影像，衛星遙感影像圖像清晰，質量良好。基于ENVI 5.0平臺，對Fe2+、Fe3+、鐵氧化物、高嶺土、綠泥石、絹云母等多種礦物及組合進行蝕變提取。

表1 各類干擾地物的去除方法

3 圖像預處理

在ASTER數據中用于蝕變提取可見光/近紅外波段以及短波紅外這兩個大的波段。但由于兩個波段的分辨率不同，所以需要重采樣可見光波段，然后把可見光/近紅外波1-3段及短波紅外波段按4-9波段順序組合起來，使他們統一為30 m的空間分辨率。

由于采用的是ASTER L1B數據，需利用ENVI平臺的FLAASH大氣校正模塊中對影像進行大氣校正。在進行FLAASH大氣校正之前，首先需要進行傳感器定標，然后再進行輻射亮度單位轉換，最后進行儲存數序調整（Basic tools-convert data)使得影像從BSQ轉換為BIL格式。大氣校正的目的是消除大氣和光照等因素的影響，還原地表地物的真實反射率，使對礦化蝕變的提取更加準確。本次研究采用ENVI中的FLAASH大氣校正。

圖2 研究區主要蝕變礦物USGS光譜曲線

研究區處于青藏高原高海拔地區云量較少，植被覆蓋度低。但植被、水體、陰影等因素會對提取的礦物蝕變造成干擾，出現大量的偽信息；因此需利用掩膜技術對研究區干擾地物進行剔除。針對不同的干擾地物，通過波段運算可以較完整的進行提取（表1）[5]。

最后需通過公式（Basic tools-band math)，將去植被、水體、第四系、陰影的掩膜綜合起來，形成最終的綜合掩膜。利用綜合掩膜對圖像進行處理。

4 蝕變異常提取方案

4.1 遙感蝕變特征分析

班戈贊宗錯蝕變礦物主要有褐鐵礦、磁鐵礦、綠泥石、高嶺石等，從多光譜遙感可以提取的蝕變類型可劃分為鐵染、Al羥基礦物、Mg羥基礦物。鐵染蝕變異常類型主要有Fe2+和Fe3+，主要包括赤鐵礦、針鐵礦、磁鐵礦等；Al羥基礦物主要包括高嶺土、絹云母等；Mg羥基礦物主要包括綠泥石、綠簾石等[6]。含Al羥基礦物其特征吸收譜帶在2.165~2.215μm之間，特征反射譜帶在2.225~2.30μm之間。含Mg羥基礦物其特征反射譜帶在2.35μm附近，典型吸收譜段在2.30μm附近。含三價鐵離子礦物在0.35μm和0.87μm附近出現顯著的吸收峰，其中赤鐵礦、針鐵礦的特征反射譜段分別為0.75μm、1.35μm、2.1μm,而黃鉀鐵鞏的特征反射譜段則較多分別為 0.75μm、1.92μm、2.35μm、2.72μm。含碳酸根離子礦物（如方解石、菱鎂礦、白云石、菱鐵礦等）具有多個吸收譜帶，其中最為明顯的特征反射譜段出現在2.3μm附近[7]（圖2）。

多光譜遙感礦化蝕變信息提取的方法很多，如主成分分析法（Principal Component Analysis，PCA）、比值法（Ratios Method，RM）和光譜角法（Spectral Angle Mapper，SAM）等[8]。本文選取主成分分析法對礦化蝕變進行提取，主成分分析法是根據蝕變礦物的光譜特性，選取4個特征波段換算出它們的特征向量，從而擴大該類型蝕變信息特征，有利于對研究區該類型蝕變信息的提取。

4.2 蝕變異常提取

4.2.1 鐵染提取

針對鐵氧化物礦物的波譜曲線特征，選擇1,2,3,4波段進行主成分分析（PCA）。根據Fe3+礦物的波譜特征，鐵離子對應的1、3波段位于吸收谷，2、4波段位于反射峰。選擇構成鐵染蝕變信息的主成分的特征向量，其ASTER1與ASTER2、ASTER4系數符號相反，ASTER1與ASTER3系數符號相同的原則，判斷PC4代表鐵染信息的主成分分量，提取鐵染異常信息，在對鐵染異常圖像進行拉伸0~255之間并選擇平均值+1倍、2倍、3倍標準離差分出一、二、三級。

4.2.2 羥基提取

針對Al羥基化物礦物的波譜曲線特征，選擇1,3,4,6波段進行主成分分析（PCA）。根據Al羥基化物礦物的波譜特征，6波段為吸收谷，4波段為反射峰，選擇ASTER 1與ASTER3、ASTER6系數符號相反，ASTER1與ASTER4系數符號相同的原則，判斷代表Al羥基信息的主成分分量為PC4，提取Al羥基異常信息；針對Mg羥基化物礦物的波譜曲線特征，選擇1,3,4,8波段進行主成分分析（PCA）。根據Mg羥基化物礦物的波譜特征，8波段為吸收谷，4波段為反射峰，選擇ASTER 1與ASTER3、ASTER8系數符號相反，ASTER1與ASTER4系數符號相同的原則，判斷PC4代表Mg羥基信息的主成分分量，提取Mg羥基異常信息，在對Al羥基和Mg羥基異常圖像進行拉伸0~255之間并選擇平均值+1倍、2倍、3倍標準離差分出一、二、三級。

5 異常驗證與找礦預測

本次研究結合班戈區調項目，從遙感圖像上解譯和提取構造和蝕變信息。

5.1 成礦預測劃分依據

1）線性構造、環形構造分布

根據構造解譯的提取方法，本文通過遙感影像對研究區進行了構造解譯[9]，共解譯線性構造23條，兩個環形構造。線性構造的影像特征明顯，以直線狀色調紋理特征為主，主體上呈近EW向，少數SN向。在昂吾山體及東側山體呈交錯分布，且較為密集。

圖3 研究區鐵染和羥基蝕變分布圖

2）遙感鐵染、羥基異常分布

鐵染異常以二級異常為主。鐵染異常主要呈散點狀分布，在研究區內都有分布，主要集中于昂吾山體，在山體北部U型山脊和中部山頂，異常呈團塊狀沿山脊展布。此外在山體東側高地有一個異常濃集中心明顯的片狀鐵染異常分布。羥基類異常主要以三級異常為主，呈片狀分布，兩種羥基類異常基本相似，羥基類異常主要集中在昂吾山體中西部山谷里，在南部有一個強異常區，同樣的在山體高地處也有一個異常濃集中心。在昂吾山體東南側的由侵入巖體形成的環形構造位置，鐵染和羥基蝕變有較強的分布（圖3）。

1. 環形構造；2. 線性構造；3. 重要鐵染蝕變區；4. 重要Al羥基蝕變區；5. 重要Mg羥基蝕變區；6. 找礦遠景區；7. Ni水系沉積物異常；8. Cu水系沉積物異常；9. Cr水系沉積物異常；10. Au水系沉積物異常；11. 水系沉積物測量范圍

3）地球化學異常分布

地球化學元素異常是找礦的重要依據，通過其可以更加準確的判明是否存在礦化異常[10]，本文收集該地區已有的化探資料。在研究區中部昂吾山體位置，主要分布鉻、鈷、鎳元素異常。南部分布銅元素異常，雖然為主要成礦元素但分布范圍較小，與遙感蝕變提取結果較為吻合。金元素有較少量的小面積分布，異常濃度不高。

5.2 成礦預測

研究區蝕變異常主要集中在贊宗錯東南側及昂吾山體成疊加面積分布；測區主要發育東西向線性構造，部分與侵入巖體相交；提取的遙感蝕變異常與1∶5萬化探套和較好，且遙感異常一定程度上能指示化探異常。基于GIS平臺交互疊加，將遙感提取的三種蝕變異常，疊加化探異常、地質信息疊加分析得到綜合成礦預測圖（圖4）。

礦床成因的科學厘定為找礦方向提供了重要的指導意義。根據遙感蝕變及構造分布特征，圈定了5個成礦預測區：

Ⅰ號成礦預測區。位于測區北部，主要地層為侏羅統吐卡日組灰巖和砂巖，Mg羥基較為集中在內部，Al羥基和鐵染蝕變分布在外圍兩側，蝕變成面狀且強度較高；Ⅰ號區被一條斷層橫切，且在斷層北側蝕變強度較大；其東部發育Cr元素水系沉積物異常。該部位具有一定的找礦潛力。

Ⅱ號成礦預測區。位于贊宗錯東南側，出露超基性巖體，主要分布Al羥基蝕變和Mg羥基蝕變，蝕變成點簇狀，特別是出露巖體位置與蝕變異常吻合，且Cr元素水系沉積物異常發育，具有含鐵類礦物的找礦潛力。

Ⅲ號成礦預測區。位置在Ⅱ號成礦預測區東側，蝕變主要分布在侏羅統吐卡日組碳酸鹽巖及去申拉組中基性火山巖夾碎屑巖，蝕變主體呈面狀，內部主要為Al羥基蝕變，外圍主要分布Mg羥基蝕變，在碳酸鹽巖區域異常強烈。預測區西側Mg羥基和Al羥基異常有較強分布；NE向和NW向斷層交于預測區內，鐵染異常呈線狀延斷層分布；區內發育Cu元素水系沉積物異常。該區域符合矽卡巖型銅（金）礦找礦潛力。

Ⅳ號成礦預測區。位于昂吾山體木嘎崗日巖群砂巖、灰巖中，大量小型超基型巖體沿NW向斷層出露。蝕變主體為Al羥基和Mg羥基異常呈大范圍面狀分布，鐵染異常為散點狀分布于內部；區內發育Ni元素水系沉積物異常，符合含鐵類礦物的找礦潛力。

Ⅴ號成礦預測區。位置在測區東南角，地層主要為木嘎崗日巖群的灰巖，區內出露三個花崗斑巖體。蝕變呈點簇狀分布，與斑巖體疊加較好，羥基類蝕變位于內側，鐵染類蝕變位于巖體外圍；區內發育Cu元素水系沉積物異常，該預測區系巖體隆起部位及內外接觸帶具斑巖-矽卡巖型銅（金）礦找礦潛力。

經過野外地質詳查驗證，通過ASTER數據提取的蝕變信息與實際礦化點吻合較好，異常范圍較好的反映了該區域的蝕變分帶情況。

6 結論及存在問題

1）班公湖-怒江成礦帶，由于起步較晚，受自然條件的限制，在該地區的礦產勘查工作正在逐漸的開展。通過研究發現，結合實地野外驗證，發現礦化點和礦化類型和蝕變信息非常吻合，證明該種判斷遙感蝕變信息的方法在高海拔地區進行前期礦產調查是行之有效的。

2）本文根據遙感蝕變、構造及化探信息圈定了5個成礦預測區，其中Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ號成礦預測區主要尋找鐵礦；Ⅲ號和Ⅴ號成礦預測區主要尋找銅（金）礦。在雙湖地區下一步找礦工作可以結合這些重點部位進行勘察。

3）本研究所應用的為USGS波譜庫提供的礦物光譜曲線的波譜特征展開蝕變礦物的分類研究，并未測定該地區蝕變礦物的波譜曲線，所以在提取精度上會有所限制。

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Study of Alteration Information Based on ASTER Data in the Shuanghuzanzong Co Region

YOU Meng LI Zhijun HE Shan ZHAO Rundong OU Jun GUO Qiqi HE Zixuan

(Chengdu University of Technology, Chengdu 610059)

Common mineralized alteration spectral data are analyzed based on ASTER data in the Shuanghuzanzong Co region. Principal component analysis method is applied to the mineralization alteration information extraction. 5 prospecting targets are delineated based on integration of remote sensing geological interpretation results, the geochemical anomalies and alteration information extraction.

remote sensing; alteration information extraction; prospecting; Shuanghuzanzong Co region

P627

A

1006-0995（2017）03-0499-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.03.034

2017-03-05

“班公湖-怒江成礦帶銅多金屬礦資源基地調查”（DD20160026）項目資助.

尤孟（1993-），男，四川廣元人，碩士，地圖學與地理信息系統專業，研究方向：3S技術與數字國土

李志軍（1974-），男，副教授，從事礦產勘查和遙感地質教學和研究工作.