基于波譜特征的基性、超基性巖遙感影像增強方法研究

趙福生，邢青春

（河北省煤田地質局水文地質隊，河北 邯鄲 056200）

基性、超基性巖多沿深大斷裂分布，受其斷裂帶特征的控制，常常形成透鏡狀、脈狀、等不規則狀礦體分布。斷裂帶出露該類型基性、超基性的脈巖正是鉻、鎳、鈷、鉑族金屬和金剛石等礦產的重要找礦標志[1,2]。

在1：25萬康西瓦幅（J44C004001）地質圖東部托滿一帶、北昆侖晚古生代巖漿弧帶下石炭統他龍群及寒武系－奧陶系西合休巖組中分布有數條純橄巖、輝巖巖脈（本文統稱基性、超基性巖脈），并且在該圖幅外圍西部庫地一帶已發現規模較大的庫地蛇綠巖鉻鐵礦床（韓芳林等，2002；李軍等，2012）。

由于北昆侖晚古生代巖漿弧帶于位于西昆侖山腹地，海拔在4000m～6000m左右，自然環境極其惡劣等原因，致使該區野外地質研究程度相對較低[3]。本文利用ASTER遙感數據增強基性、超基性巖遙感圖像，為進一步了解該區基性、超基性巖分布特征，從而更好的來指導尋找與基性、超基性巖有關的鉻、鎳、鈷、鉑族金屬、金剛石等礦產提供了有利依據。

1 基性、超基性巖波譜特征及增強

大多數基性、超基性巖多為超鎂、鐵質巖。富含鐵、鎂質的礦物在熱液交代作用下可以形成各種蛇紋石、綠泥石等富含鎂羥基基團的蝕變礦物，這些蝕變礦物在2000nm～2500nm波長區間具有診斷性波譜特征[4]。ASTER數據在2000nm～2500nm波長區間波譜有5個波段，能夠區分含有鋁羥基、鎂羥基、碳酸根基團的蝕變礦物,孫中慶等(1994)、黃照強等（2010）利用遙感技術增強工作區的超基性巖和硅酸鹽。

同時，現有蝕變遙感異常提取研究成果表明（耿新霞等,2008呂鳳軍等，2009；Cudahy等,2000,李淼等，2011），利用ASTER遙感數據不僅可以提取硅酸鹽巖、鐵氧化物、黃鉀鐵礬中的鐵離子信息，而且也能夠提取綠泥石等富含鎂羥基基團信息[5]。

1.1 基性、超基性巖波譜特征

以1：25萬康西瓦幅（J44E004001）地質圖中基性、超基性巖脈分布為指引，在ASTER遙感影像中提取影像特征相對明顯的基性、超基性巖脈處ASTER遙感數據波譜曲線。

在基性、超基性巖的ASTER遙感數據波譜曲線中，7波段的反射率略高于6波段和8波段的反射率，2波段的反射率大于1波段的反射率，3波段的反射率大于4波段的反射率（圖1）。

圖1 基性、超基性巖ASTER遙感影像波譜曲線圖

基性、超基性巖的ASTER遙感數據波譜曲線的上述特征為利用比值方法增強基性、超基性巖提供了理論依據。

1.2 基性、超基性巖遙感影像增強

由于基性、超基性巖脈中鐵、鎂質礦物含量較高，可能形成綠泥石等含鎂羥基的蝕變礦物。根據基性、超基性中鐵、鎂質礦物含量高及可能形成含鎂羥基基團和三價鐵離子蝕變礦物的特點[6,7]，并結合ASTER遙感數據的鐵染、鎂羥基基團蝕變遙感異常提方法，參考基性、超基性巖的ASTER遙感數據波譜曲線特征，應用比值方法增強基性、超基性巖中鐵離子、鎂羥基基團信息，進而增強基性、超基性巖信息。具體過程如下：

（1）對編號為AST00176PRDAT0111的ASTER數據進行大氣正、相對正射校正；

（2）根據基性、超基性ASTER遙感數據波譜曲線特征，設計b3/b4、b2/b1增強基性、超基性巖中的鐵離子信息，（b6+b8）/b7增強基性、超基性巖中的鎂羥基基團信息；

（3）把增強處理的b3/b4、b2/b1、（b6+b8）/b7三個分量分別賦予R、G、B三個顏色分量，經2%線性拉伸后，得到基性、超基性增強遙感影像圖。

2 結論與問題探討

2.1 結論

結合該區現有地質資料，基性、超基性巖脈在ASTER遙感數據波段2、波段3、波段1（RGB）彩色成合影像中呈灰白色色調，空間上表現為長軸方向為北西西向的透鏡體狀展布，與背景色調反差較小，可識別程度差。除1條基性、超基性巖脈能夠較模糊的識別出來外，其余基性、超基性巖脈無法識別（圖2）。

利用比值方法增強后，基性、超基性巖在增強后的影像中呈深藍色色調，空間呈長軸方向為北西西向的透鏡體狀展布，與背景色調反差大、邊界清晰，可解譯程度極高（圖3）。根據增強后的ASTER遙感影像，并結合工作區其他資料，該區共解譯出基性、超基性巖脈6條。

圖2 新疆西昆侖山地區ASTER遙感數據321（RGB）彩色合成影像圖

圖3 新疆西昆侖山地區ASTER遙感數據比值增強影像圖

2.2 問題討論

由于工區惡劣的自然環境條件所限制，目前在圖幅區域內已確定2條基性、超基性巖脈。本文依據基性、超基性巖遙感影像波譜曲線特征，增強該區基性、超基性巖脈，除1條脈與現有地質資料吻合較好外，其余基性、超基性巖脈均無法確定。

但是根據基性、超基性巖脈遙感影像增強結果，在該區共解譯出基性、超基性巖脈6條。今后在該區開展野外地質工作時，應主要勘探已解譯的6條巖脈，來驗證該遙感增強解譯方法的可靠性。

[1]Cudahy T J,Wilson J,Hewson R,et al.Mapping porphyry-skarn alteration at Yerington,Nevada,using airborne hyperspectral VNIR-SWIR-TIR imaging data[M].2001.

[2]耿新霞,楊建民,張玉君,等.ASTER數據在淺覆蓋區蝕變遙感異常信息提取中的應用—以新疆西準噶爾包古圖斑巖銅礦巖體為例[J].地質論評,2008,54(2)：184-191.

[3]韓芳林,崔建堂,計文化,等.西昆侖其曼于特蛇綠混雜巖的發現及其地質意義[J].地質通報,2002,21(z2)：573-578.

[4]黃照強,趙珍梅,閆東川,等.基于熱紅外遙感數據的西藏岡底斯東段巖性識別[J].地質與勘探,2010,46(6)：1092-1098.

[5]李軍,陳強,等.庫地鉻鐵礦地質特征及西昆侖北蛇綠巖帶鉻鐵礦成礦遠景探討[J].新疆地質,2012,30(3)：304-306.

[6]李淼淼,邢立新,潘軍,等.組合分析蝕變信息提取方法研究[J].遙感技術與應用,2011,26(3)：303-308.

[7]呂鳳軍,郝躍生,石靜,等.ASTER遙感數據蝕變遙感異常提取研究[J].地球學報,2009,30(2)：271-276.