遙感技術在新疆西昆侖一帶非金屬礦床勘查中的應用

楊 成

（新疆工程學院礦業工程與地質學院，新疆烏魯木齊 830023）

新疆地處我國西北，擁有豐富的非金屬資源，且種類和數量多[1]，隨著我國經濟高速發展，特別是“一帶一路”戰略推進過程中“中巴經濟走廊”的重點建設，對非金屬礦的需求也愈加強烈[2]。研究區位于阿克陶縣—葉城縣一帶，位于塔里木盆地西南緣，屬于西昆侖構造帶范疇[3]。區內地質體以沉積巖為主，可見少量巖漿巖和變質巖，構造上褶皺形態殘缺不全，斷裂極其發育。本文通過對研究區內非金屬礦產進行遙感解譯和蝕變信息提取，圈定研究區內非金屬礦產有利找礦靶區，以期對該區后續找礦提供依據。

1 區域地層

研究區地層主要為新近系中新統烏恰群（N1W）、古近系、白堊系和侏羅系。

新近系中新統烏恰群（N1W）。主要分布于研究區中部，達木斯工作區東部，該地層主要巖性為灰紅色薄層狀細粒長石砂巖夾淺灰色薄—厚層狀礫巖，淺灰色厚層狀礫巖夾淺灰色薄層狀礫巖、長石砂巖透鏡體；暗灰色薄層狀細礫巖、灰紅色薄層狀鈣質細粒長石砂巖、細粒長石砂巖及灰紅色泥巖夾薄石膏層。

古近系。分布范圍較廣，不集中，主要呈條帶狀分布。巖性主要為灰紅色泥巖、粉砂質泥巖夾薄層狀細粒長石石英砂巖、鈣質長石石英砂巖、長石砂巖、粉砂巖，灰黃色含硬石膏生物碎屑泥晶灰巖，泥晶灰巖，淺灰、灰黃色厚層狀砂質介殼灰巖、介殼灰巖及生物屑鈣質細粒石英砂巖。

白堊系。巖性以肉紅色、灰白色生物屑泥晶灰巖，褐紅、細粒長石石英砂巖，夾礫巖或含礫粗砂巖，灰紫色巨厚層狀石英砂巖質粗礫巖，含礫中細粒長石石英砂巖、長石石英粉砂巖、粉砂質頁巖為主。

侏羅系。分布相對集中，主要在托云都克區分布，主要呈條帶狀分布，部分地層受斷層切割。巖性主要為紫紅、褐紅色鈣質長石石英粉砂巖、粉砂質頁巖、灰綠色細粒石英砂巖、褐灰色鈣質細粒巖屑石英砂巖和雜色質、粉砂質灰巖，淺綠色中層狀粗—中礫巖與中—薄層狀粗—細粒長石巖屑砂巖。

2 遙感特征解譯

2.1 遙感數據選取

根據任務需求，此次遙感解譯工作采用2021 年ASTER數據、2021年Landsat8數據、DEM數據和高分二號數據。通過計算機波段提取和目視解譯判讀水系、地層、斷裂等要素，并提取蝕變信息。

通過分析以上幾種數據的特點，從數據的波段數、波段范圍和經濟等方面考慮，結合國內外運用遙感技術對地質解譯及蝕變信息提取研究所使用的數據及效果作為參考[4]，最終確定ASTER、Landset8、DEM、高分二號數據作為此次調查的遙感數據源，取得了良好的遙感地質解譯效果。

2.2 蝕變信息提取

2.2.1 ASTER影像的蝕變信息特征

運用主成分分析法對ASTER 影像提取CO32-、Mg-OH、Al-OH、Fe3+遙感找礦蝕變信息。根據研究區內的圍巖蝕變類型，確定提取含CO32-離子的碳酸鹽礦物，含Mg-OH基團的含鎂礦物，含Al-OH基團的粘土礦物[4]，含Fe3+離子的含鐵物質，再根據蝕變離子或基團的礦物波譜特征，分別采用以下四種具有針對性的主成分分析法。

方解石和白云石作為含CO32-的蝕變巖類。通過使用ASTER1、ASTER3、ASTER4 和ASTER5 做主成分分析[7]，我們能夠獲得碳酸鹽化的找礦蝕變特征信息。

含Mg-OH 的蝕變巖類為含鎂礦物等。通過使用ASTER1、ASTER3、ASTER4 和ASTER8 作主成分分析，我們可以獲取有關含鎂礦物的找礦蝕變特征信息。

高嶺土、蒙脫石、伊利石作為含Al-OH 的蝕變巖類。通過使用ASTER1、ASTER2、ASTER3 和ASTER4作為主成分分析，我們可以獲得有關粘土類礦物的找礦蝕變特征信息。

赤鐵礦和褐鐵礦作為含Fe3+蝕變巖類。通過ASTER1、ASTER2、ASTER3 和ASTER4 做主成分分析，得到含鐵礦物的蝕變特征信息。

2.2.2 CO32-異常信息

CO32-異常是尋找碳酸鹽化的蝕變巖類（如方解石、白云石等）的重要標志，在Band5波段表現出明顯的吸收特征，因此，我們采用Band1、Band3、Band4 和Band5四個波段進行主成分分析，以揭示碳酸鹽類的特征，其中PC1反映了光譜反射率信息，PC2反映光譜曲線的斜率變化，而剩余的PC3 和PC4 則分別反映了巖石和礦物信息[8]。一般來說，PC4代表了蝕變異常信息。為有效提取CO32-異常信息，根據研究分區特征向量表（見表1），判定CO32-蝕變異常分量為PC4。

表1 CO32-異常特征向量表PCA

分析特征向量，需要對研究區異常分量PC4 進行取反，方為正確的異常分量。之后，再將各自主成分分量PC4 進行5×5 中值濾波，去除孤立噪聲點，繼而對處理后的數據進行0～255線性拉伸[5]，統計計算研究區圖像基礎數據（見表2）。

從表2 可以看出，基礎數據包括最大值（Max）、最小值（Min）、平均值（Mean）、標準差（StdDev=δ），利用門限化技術進行三級分割，具體為[Mean+2δ，Mean+2.5δ]、[Mean+2.5δ，Mean+3δ]、[Mean+3δ，Max]，得到研究區三個等級的遙感蝕變異常，分級是在背景值的基礎上相對獨立、互不干擾的，所以不必考慮互相干擾性[6]，故而得到研究區CO32-分布。

2.3 Mg-OH異常信息

Mg-OH異常是尋找含鎂礦物的蝕變巖類的重要標志之一，在Band8 呈現吸收特征，選擇Band1、Band3、Band4、Band8組合波段進行主成分分析，得到四個主成分分量。研究區特征向量見表3。

表3 Mg-OH 異常特征向量表PCA

分析特征向量，需要對研究區異常分量PC3 進行取反，方為正確的異常分量。接下來，再將各自主成分分量PC3 進行5×5中值濾波，去除孤立噪聲點，然后對處理后的數據進行0-255 線性拉伸，統計計算研究區圖像基礎數據（見表4）。

表4 Mg-OH基礎數據統計表

利用門限化技術進行三級分割，具體為[Mean+2δ，Mean+2.5δ]、[Mean+2.5δ，Mean+3δ]、[Mean+3δ，Max]，得到研究區三個等級的遙感蝕變異常，故而得到研究區Mg-OH分布。

2.4 Al-OH異常信息

Al-OH 異常是尋找粘土礦物的重要標志之一，選擇Band3、Band4、Band6、Band7組合波段進行主成分分析，得到四個主成分分量。研究區特征向量表見表5。

表5 Al-OH 異常特征向量表PCA

分析特征向量，異常分量為PC4向量。接下來，對每個主成分分量PC4進行5×5中值濾波，去除孤立噪聲點，然后，對處理過的數據進行0～255 線性拉伸，并統計計算研究區圖像基礎數據見表6。

表6 Al-OH基礎數據統計表

利用門限化技術進行三級分割，具體為[Mean+2δ，Mean+2.5δ]、[Mean+2.5δ，Mean+3δ]、[Mean+3δ，Max]，得到研究區三個等級的遙感蝕變異常，故而得到研究區Al-OH分布。

2.5 Fe3+異常信息

Fe3+異常通常通過Band1、Band2、Band3和Band4組合波段進行主成分分析，得到四個主成分分量[8]。研究區特征向量表見表7。

表7 Fe3+異常特征向量表PCA

分析特征向量，異常分量為PC4向量。之后，將各自主成分分量PC4 進行5×5 中值濾波，去除孤立噪聲點，繼而對處理后的數據進行0～255線性拉伸，統計計算研究區圖像基礎數據見表8。

表8 Fe3+基礎數據統計表

利用門限化技術進行分割，具體為[Mean+2.5δ，Mean+3δ]、[Mean+3δ，Max]，得到研究區三個等級的遙感蝕變異常，故而得到研究區Fe3+分布。

3 蝕變異常特征

區內碳酸根、羥基和鐵染蝕變異常均很發育，且其分布具有地區性，共圈出8 處碳酸根異常，4 處羥基鎂異常，5 處羥基鋁異常，4 處鐵染異常，圈定綜合異常3處。

綜合分析研究區內碳酸根、羥基鎂、羥基鋁和鐵染異常分布特征，圈定3處綜合異常，主要分布在托運都克、達木斯、許許溝等地。

3.1 1號綜合異常

異常位于同由路克—塔木一帶，區內出露地層主要為古近系阿爾塔什組、齊姆根組和卡拉塔爾組。區內主要巖性為含硬石膏生物碎屑泥晶灰巖、泥晶灰巖，中部為白色厚層狀石膏巖層。

異常呈北西—南東向長條狀展布,長24km，寬2～3.5km，面積約70km2，由1、3、4 號碳酸根異常和1、3 號羥基鋁異常組成，區內發育超大規模石膏礦帶，發育石灰巖、膏泥巖。碳酸根異常和羥基鋁異常直接可以指示粘土礦物和方解石，可作為區域內石膏礦的良好找礦標志。

3.2 2號綜合異常

異常位于達木斯炮江一帶，區內出露地層主要為石炭系和什拉甫組、卡拉烏依組、阿孜干組、塔哈奇組。區內主要巖性為中—薄層狀泥晶生物屑灰巖、泥晶灰巖。

異常呈近南北向展布,長15km，寬8～9km，面積約138km2，由6、7號碳酸根異常、5號羥基鋁異常和6、7號羥基鎂異常組成，區內有新發現達木斯炮江灰巖礦點，發育大規模石灰巖。碳酸根異常直接可以指示碳酸鹽礦物，可作為區域內石灰巖礦的良好找礦標志。

3.3 3號綜合異常

異常位于許溝東側，區內出露地層主要為石炭系阿孜干組和塔哈奇組。區內主要巖性為中—薄層狀泥晶生物屑灰巖、泥晶灰巖。

異常呈近南北向展布,長16.8km，寬5～6km，面積約100km2，由8 號碳酸根異常和4 號羥基鎂異常組成，區內有新發現阿托什魯克石灰巖礦點，發育大規模石灰巖。碳酸根異常直接可以指示碳酸鹽礦物，可作為區域內石灰巖礦的良好找礦標志。

4 結論

（1）通過研究區地質遙感解譯，經野外查證，重點建立了玄武巖、石膏、石灰巖等非金屬礦的遙感解譯標志，圈定了石膏礦、玄武巖、石灰巖有利找礦靶區。

（2）完成研究區遙感蝕變信息提取，圈出8 處碳酸根異常，4 處羥基鎂異常，5 處羥基鋁異常，4 處鐵染異常，圈定綜合異常3 處，經野外異常查證，在碳酸根異常、羥基鋁異常疊加區發現了石膏礦體，在碳酸根異常、羥基鋁異常、羥基鎂異常疊加區發現了石灰巖礦體，經野外地質找礦路線查證，新發現礦（化）點10處。