甘肅北山梧桐井地區遙感蝕變信息提取

王芳芳，肖滋澤

（甘肅省有色金屬地質勘查局 張掖礦產勘查院，甘肅 張掖 734012）

1 研究區概況

研究區大地構造位置屬于塔里木板塊之敦煌地塊，區域經歷了復雜的構造演化歷程，使得不同地塊、不同構造單元的地質體受到多期次強烈的構造運動進而使其疊加、復合、改造，并伴隨著大規模的構造—巖漿活動，形成了規模巨大的復合造山帶，為區域礦產資源的富集奠定了基礎。

研究區地層區劃隸屬塔里木-南疆地層大區塔南地層分區的敦煌地塊，敦煌地塊為本區塔里木板塊的主要組成部分，由于經歷了自元古宙呂梁運動以來的多層次、多旋回、多階段構造變形和多期變質作用疊加，使地層發生剪切位移、褶皺重組，按地層發育特點和變形變質程度可分為非史密斯地層和史密斯地層。研究區敦煌巖群為敦煌地塊基底巖系，經歷了強烈的變形變質作用改造，屬非史密斯地層，主要出露有古元古代敦煌巖群小西弓黑云石英片巖巖組、黃尖丘斜長角閃片巖巖組及第四系。出露巖體為華力西中期、晚期黑云母斜長花崗巖和灰色中細粒斑狀黑云二長花崗巖。

2 遙感蝕變信息提取

研究區礦化蝕變較為簡單，以褐鐵礦化、黃鐵礦化、綠泥石化和絹云母化為主，上述礦化蝕變均含有羥基（OH-）和三價鐵離子（Fe3+）離子基團，該類離子基團能夠在ETM遙感數據上較清晰的反映出來，為進一步研究三價鐵離子（Fe3+）和羥基（OH-）離子基團的分布規律奠定了基礎。蝕變信息的提取方法較多，作者結合前人實踐效果以及礦區地質特征，采用掩膜+主成分分析+色度調整的方法[3]，掩膜可以去除與礦化無關的信息；主成分分析方法主要是對數據進行壓縮和集中，將各個波段高度相關的信息進行壓縮，并且集中到少數的幾個波段上并保證信息的完整性而信息互補想干圖像經過主成分分析后，各個分量總是以某一原始特征為主，PC1反映了各波段的總體特征，經過處理后的蝕變信息，作為一種弱信息往往包含在信息量少的第3、第4至第5分量中。據此對研究區遙感圖像開展了蝕變信息的提取[3]。

2.1 數據來源

此次研究利用2002-08-21的LE71360322002233SGS00數據，條帶號136，行編號32，云量0.27%。原始影像已進行了幾何校正和輻射校正，在ENVI平臺上進行鐵染、羥基蝕變信息的提取。由于研究區無陰影、積雪等影響，故不做掩膜處理技術。

2.2 羥基蝕變異常信息提取

熱液作用在圍巖的過程中，形成粘土礦物的蝕變富集地帶，蝕變如高嶺石化、絹云母化及綠泥石化等，而這些蝕變大多含有羥基（OH-）。在ETM7波段上含羥基類礦物呈現為強吸收帶，在ETM5波段上呈現為強反射帶。針對各個波段波譜所反映的特征，選取ETM1、4、5、7波段作為主成分變換的輸入波段[4]，進行主成分變換，變換后各波段的特征向量及特征值見表1。

表1 ETM1、4、5、7波段特征向量及特征值

分析表1，可得出以下幾點結論[4，5]：

（1）在PC1主成分上，四個波段值均為正，其中ETM5＞ETM1＞ETM4＞ETM7，ETM5波段貢獻最大。總的說來，PC1主成分反映的是圖像上四個波段的信息相加，主要表現出亮度信息和地形信息。

（2）PC2主成分代表了ETM4波段+ETM5波段所反映的信息減去ETM1波段+ETM7波段所代表的的信息的線性變化，其中4波段與PC2呈明顯的負相關。

（3）PC3主成分反映的是ETM1波段+ETM4波段的信息減去ETM5波段+ETM7波段的信息的線性變換，1波段與PC3呈明顯的正相關，而7波段與PC3呈明顯的負相關。

（4）PC4主成分反映的是ETM4波段+ETM7波段的信息減去ETM1波段+ETM5波段的信息的線性變換，其中5波段和PC4呈明顯的負相關，1波段和PC4呈明顯的正相關。

在第四主成分的絕對值最大的是ETM5和ETM7波段，而正負相反，因此，選擇PC4來提取泥化蝕變遙感信息。

泥化蝕變信息提取的窗口采用5×5，濾波后，對圖像進行密度分割，提取的異常信息見圖1。

圖1 羥基遙感異常圖

從羥基蝕變信息圖可以看出，異常主要分布在研究區的中南部，其中沿中部斷裂帶內的地層及巖體內分布有多處高值級遙感異常，且由西向東呈濃集現象，這些異常位置出露主要地層為敦煌巖群華窯山高鋁片巖組、混合巖組，局部見綠泥石化、綠簾石化，加里東晚期石英閃長巖穿插與地層中，異常區內近東西向構造發育，局部北東向構造后期剪切；該異常西側主要為地層-巖體性異常，東側主要為構造性異常，對后續構造解譯及地質填圖有指導意義。在研究區南部分布有大范圍高-中值級遙感蝕變異常，異常整體呈帶狀北西西向展布，濃集中心明顯，位置處于加里東晚期花崗閃長巖中，很好的反映了巖體的邊界及巖體內局部構造蝕變分布特征。

2.3 鐵然蝕變異常信息提取

鐵的氧化物，如褐鐵礦化在其ETM3表現為強反射，在ETM1、ETM2和ETM4表現為不同程度的相對吸收特征。針對各個波段波譜所反映的特征，選取ETM1、3、4、5這4個波段作為組合波段做主成分分析[6，7],變換后各波段的特征向量及特征值見表2。

表2 ETM1、3、4、5波段特征向量及特征值

分析表2，可得出以下幾點結論：

（1）在PC1主成分上，四個波段均為正值，ETM5＞ETM1＞ETM4＞ETM3，總體說來，PC1主成分反映的是圖像上四個波段的信息相加，主要表現出亮度信息和地形信息。

（2）PC2主成分反映的是4波段與PC2呈明顯的負相關。

（3）PC3主成分反映的是5波段與PC3呈明顯的負相關。

（4）PC4主成分反映的是1波段和PC4呈明顯的負相關，3波段和PC4呈明顯的正相關。

一般來說，含鐵礦物的波普特性能夠被ETM1波段吸收，但ETM3波段具有較強的反射特性。因此，可以選擇PC4作為含鐵蝕變信息的提取因子。經過遙感數據濾波處理及對圖像密度分割處理后，提取的異常信息見圖2。

圖2 鐵染遙感異常圖

從鐵染蝕變信息圖可以看出，研究區西北角零散分布有中低值級遙感異常，北部巖體內多處見散落無規則低值異常分布，其中，沿敦煌巖群華窯山組第三巖性段見多處高值級異常（研究區中部），異常由西向東逐漸濃集，異常所在位置主要出露敦煌巖群華窯山組二云片巖組，主要受地層控制，屬于地層性異常，對于地質找礦具有一定參考意義。

綜上所述，研究區遙感蝕變信息提取對本區構造研究、地質填圖及找礦均具有相當的指導意義，從遙感蝕變信息異常圖上可以發現，羥基蝕變異常主要分布在研究區中部和南部，而鐵染異常主要分布在研究區中部，在平面上呈現出北西—南北向或者近東西向帶狀展布的特征，也意味著鐵染異常受斷裂破碎帶或者地層控制明顯。

通常情況，一級異常一般反應的是區域大斷裂與次級斷裂破碎帶的交匯部位，該部位往往是熱液礦床良好的儲閉空間。對研究區遙感異常分析可知，研究區所獲得的蝕變信息與熱液型礦床具有較高的耦合性，因此，本文所采用的數據提取方法是可靠的。

3 結論

（1）傳統的地質找礦方法結合現代化遙感技術，能夠根據異常下限閾值設置快速的識別出與成礦關系密切的蝕變異常信息，進而指導找礦工作。本文結果顯示，蝕變異常具北西—南北向或者近東西向帶狀展布的特征，與區域斷裂展布方向及空間位置耦合程度高，說明本文的研究成果有助于尋找熱液型礦產。

（2）研究區羥基異常與鐵染異常具有一定的重合性，且重合區域具有一定規模，在空間上重合區域與已知的礦點具有較好的耦合程度，因此，多為“礦化型異?！保軌蜉^為直觀的反映礦化區泥化、褐鐵礦化等蝕變，是研究構造—熱液的重要標志，對尋找熱液型礦床意義重大。