淺析遙感蝕變信息提取中羥基異常與鎢礦的關系

黃煒華

（甘肅省地質礦產勘查開發局第四地質礦產勘查院，甘肅 酒泉 735000）

遙感技術是通過各種傳感儀器收集地物目標所輻射以及反射的電磁波信息，經相關處理后成像，用以判斷地球資源環境的一門技術。

圍巖蝕變是在找礦過程中的一個重要標志。它主要是不同類型的熱液與其圍巖相互作用的產物，使礦物顆粒逐漸富集，進而形成礦物集合體的痕跡。熱液在運移過程中由于其物理、化學條件差異，因此形成不同的蝕變礦物，按圍巖組分，大致可以分為三類：中酸性巖的蝕變(絹云母化、鉀長石化等)、基性、超基性巖的蝕變(蛇紋石化、青磐巖化等)、石灰巖及其他碳酸鹽類的蝕變(矽卡巖化、白云巖化等)。

各類巖石表面的反射率均有所不同，因此，通過遙感衛星可以精確捕捉到不同巖石的反射率及其光譜信息，對比光譜信息庫可大致了解其礦物組分及巖石類型，并以此作為進一步指導野外礦產調查的相關依據。

1 研究區地質概況

根據中國大地構造單元劃分，研究區地處塔里木陸塊區的敦煌基底雜巖隆起，見圖1。區內主構造線總體方向為北西—南東向。區域內自寒武紀初期以來，先后經歷了兩期板塊構造體制和兩次主要的俯沖—碰撞造山作用。區內地質構造背景復雜，在其構造演化過程中有與成礦作用緊密相關的巖漿上侵、火山噴發、沉積及變質作用，為各種元素成礦提供了物源及熱源。

圖1 研究區大地構造位置圖

距紅旗山井方位300°，距離5 km處為華窯山鎢礦區，該礦區地處塔里木板塊東緣，星星峽—天倉隆起帶。地層分區屬塔里木華北地層區，阿爾金—阿拉善地層分區，敦煌—金塔小區。區內地層為敦煌巖群（AtPtD）之A、B、C三個組，第四系全新統（Qh）零星分布于溝谷與河灘中。敦煌巖群為一套淺—中級變質巖，區內主要鎢礦化點賦存于C組巖層之中。區內侵入活動頻繁，巖石類型復雜，與已知礦化點及地化異常關系密切的主要是華力西晚期的黑云二長花崗巖。區內主要構造格架為東西向或近東西向展布的斷裂構造，此外有北北西向、北北東向及北東向斷裂。重砂異常、水系沉積物綜合化探異常礦化點的展布方向多與區域性斷裂方向相同，表明該斷裂帶與礦化關系密切。

2 數據源遙感蝕變和異常及羥基異常提取流程

2.1 輻射定標處理

本次所選研究區為甘肅省玉門市紅旗山井—華窯山一帶，遙感數據選用landsat8OLI數據，結合國產ZY-3數據全色影像增加最終影像分辨率。對landsat8OLI原始數據進行輻射定標處理，以達到將無量綱數字化值（DN）轉化為常用的輻射亮度值、反射率值及溫度值等物理量，之后再根據地物反射波普特征，采用多光譜不同波段對比的方法，不但可以消除部分影像陰影，還能夠增強有些礦物蝕變信息的差異程度。

2.2 掩膜去干擾

工作區為荒漠區，目前遙感探測還處于地表探測，尤其被動遙感的電磁波對水等穿透能力較差所以干擾信息較多，數據信息抗干擾能力較差。主要干擾信息為水體、陰影及植被。

2.3 植被提取

本次植被提取方法選擇歸一化植被指數（NDVI）法。歸一化 植 被 指 數（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）計算可以將多光譜數據變換成一個單獨的圖像波段，用于顯示植被分布。較高的DNVI值預示著包含較多的綠色植被。對landsat8OLI數據進行NDVI計算，可以相對準確的提取出影像中的植被因素，后通過ENVI將提取出的植被區域生成獨立的矢量文件，以方便在后續掩膜處理中使用。

經歸一化植被指數（NDVI）計算，結果顯示調查區植被信息主要呈集合體狀、散點狀及分布。

2.4 掩膜生成

將干擾信息提取值，二值化處理；干擾信息賦予0值，其它賦予1，然后與主成分分量相乘即干擾波譜覆蓋區域則被計算機自動剔除。結合主成分圖像來看，工作區地質圖巖體未能徹底解體，因此，用不同比值圖像進行假彩色合成，以達到突出蝕變信息并加以區分的目的。后期則采取主成分分析圖像、色彩空間變換等多種影像處理方式。

2.5 波譜特征擬合（SFF）

波譜特征擬合（SFF）為基于光譜庫信息或實測光譜數據與遙感數據進行對比識別礦物的常見方法，以最小二乘法逐像元擬合圖像光譜曲線與參考光譜曲線，根據RMS誤差（Root Mean Square error）大小確定擬合優度或圖像光譜曲線與參考光譜曲線的相似程度，從而分解出遙感蝕變異常。本次工作采用從JPL光譜庫選擇出的蝕變礦物曲線提取蝕變信息。

波譜特征擬合（SFF）需要對蝕變礦物波譜曲線去包絡線；大量實踐表明，去包絡線可使蝕變礦物的一些特征性譜帶放大，從而有利于被提取出來，但也易于因此導致一些偽異常。本次工作隸屬于1︰5萬地質礦產調查，以尋找合適的礦產遠景區為主要目的，發現新找礦線索十分重要，故采用較為靈敏的波譜特征擬合法。

2.6 主成分分析（PCA）

遙感圖像各波段間存有一定的相關性，為了減少相關性對分類的影響，常使用主分量分析法去相關。

目前使用較多的方法crosta法就是利用主成分分析法，該方法通過OLI2、OLI5、OLI6、OLI7等4個波段進行主成份變換（PCA），對代表羥基化物主分量的判斷準則是：構成該主分量的特征向量，其OLI6系數應與OLI7及OLI5的系數符號相反，OLI2一般與OLI6系數符號相同。依有關地物的波譜特征，羥基信息包含于符合這一判斷準則的主分量內，故此主分量可稱為羥基異常主分量。刪去OLI3、OLI4波段，是為了避免可見光波段同時參加運算，主要是為了排除鐵氧化物的干擾。

2.7 門限分割確定異常下限值

門限化技術是根據標準誤差倍數進行蝕變信息等級劃分的一種方法。該方法不僅可提取蝕變信息，亦可對所提蝕變信息的強弱等級進行劃分。

異常分級見表1，其中σ為標準離差值，以此作為劃分尺度，用2.0σ、2.5σ、3.0σ作為閾值，起到限定異常水平作用。

表1 羥基異常分級表

3 羥基異常解釋

經遙感羥基異常提取可見，紅旗山井北部地區均勻分布有羥基一級、二級、三級異常，且此類特征亦出現于華窯山一帶。

華窯山地區存在一處已探明的小型鎢礦礦點。對比羥基異常靶區范圍可以發現，該礦點為羥基一級、二級、三級異常富集處，華窯山地區的白鎢礦與該區遙感羥基蝕變異常套合較好，見圖2、3。

圖2 華窯山鎢礦區及紅旗山井地區相對位置分布圖

紅旗山井北地區據往年資料記載，并未在該處見有白鎢礦化信息，但本次遙感羥基異常提取工作顯示，該研究區與華窯山白鎢礦化點在羥基異常方面極為接近，且兩地區域地質背景亦有相近之處，其中黃色部分為羥基蝕變信息。

圖3 華窯山鎢礦區及紅旗山井羥基異常分布圖

參照遙感羥基異常所在具體位置及華窯山白鎢礦所賦存巖性，在紅旗山井北地區均勻采集化學樣5個，分析其中WO3含量，結果如表2。

表2 研究區WO3含量

據行業標準（DZ/T 0201—2002），鎢礦床地質勘查一般工業指標如下表3，通過對比紅旗山井北地區所采集化學樣品位與工業指標可以看出，該處鎢礦已達最低工業品位。

表3 研究區鎢礦床地質勘查一般指標

4 結論

（1）遙感羥基異常提取在紅旗山井地區對尋找鎢礦有著重要的指導作用，或認為羥基異常在敦煌巖群地層中雖指示多種礦物的賦存位置，但對于鎢礦的指示相對更為準確。

（2）通過遙感蝕變信息提取工作，將所提異常與已知礦點對比研究，驗證了遙感蝕變異常信息在基巖出露較好區域可以作為找礦標志。

（3）landsat8OLI遙感數據融合國產ZY-3遙感數據中的全色波段，所獲取的影像不但保留了landsat8OLI多光譜影像數據對遙感蝕變異常的識別，亦增加了最終影像數據的分辨率，為后期目視解譯各類地質體提供了有力保障。