西藏多不雜斑巖銅礦ASTER遙感蝕變異常特征

胡紫豪，唐菊興，張廷斌，吳 華，徐志忠，別小娟

西藏多不雜斑巖銅礦ASTER遙感蝕變異常特征

胡紫豪1，唐菊興2，張廷斌1，吳 華3，徐志忠4，別小娟5

(1.成都理工大學地球科學學院，成都 610059;2.中國地質科學院礦產資源研究所，北京 100037;3.西藏自治區地質調查院，拉薩 850000;4.西藏地勘局第五地質大隊，格爾木 816000;5.成都理工大學旅游與城鄉規劃學院，成都 610059)

采用ASTER數據，利用“掩模+定向主成分分析”方法提取了多不雜斑巖銅礦的遙感蝕變異常。對蝕變異常的特征、蝕變異常與地面蝕變對應關系、蝕變異常與已知礦體的關系等幾個方面進行了初步探討，認為利用ASTER數據提取的蝕變異常效果較好，為西藏自治區礦產資源潛力評價多龍銅礦預測工作區的最小預測區圈定提供了遙感依據。

遙感;蝕變異常;ASTER;多不雜斑巖銅礦

0 引言

近礦圍巖蝕變是成礦物質在逐步富集成礦過程中留下的印跡。絕大多數熱液礦床都伴隨有圍巖的交代蝕變現象，而且蝕變帶范圍常常大于礦體分布范圍的數倍至幾十倍，因此圍巖蝕變是重要的找礦標志之一。在全國礦產資源潛力評價中，利用遙感技術提取圍巖蝕變信息(遙感蝕變異常)是一項重要的工作內容，采用的基礎數據源多為TM/ETM+。

ASTER是由美國和日本聯合開發的高性能衛星傳感器，從0.52～11.6 μm共設置有14個波段，與TM/ETM+相比，光譜范圍覆蓋更寬，輻射分辨率更高。在西藏自治區礦產資源潛力評價典型礦床的研究中，遙感專題組利用ASTER數據開展了礦床圍巖蝕變的異常信息提取和研究，取得了較好效果。

1 研究區地質概況

多不雜斑巖型銅金礦是繼西藏驅龍、玉龍之后發現的又一大型斑巖型銅金礦床，位于多龍銅礦預測工作區內，大地構造位置處于班公湖—怒江結合帶北側、羌塘地塊南緣的鐵格隆構造巖漿帶中。出露的地層比較簡單，主要是中侏羅統雁石坪群、下白堊統美日切組和新近系康托組。中侏羅統雁石坪群粉砂質板巖、長石石英砂巖和安山巖、英安巖、玄武質安山巖是礦床的最重要圍巖［1－2］。基性、中 －酸性淺成侵入巖侵入到中侏羅統雁石坪群和下白堊統美日切組地層中，主要有輝長巖、輝綠玢巖、閃長巖、石英閃長巖、石英閃長玢巖和花崗閃長斑巖等，以巖株、巖脈和巖墻等形態產出。其中，出現于多不雜礦區的石英閃長玢巖和花崗斑巖主要呈巖株產出，蝕變強烈，是本礦區的主要含礦斑巖體［3－4］。銅礦體總體特征是規模大(含礦斑巖全巖礦化)、Cu品位較高(0.94%)、富 Au(0.21 g/t)［3］。礦石類型為典型的斑巖型礦石，礦石構造以細脈浸染狀構造為主，其次為角礫狀、脈狀構造，礦石礦物主要為黃銅礦、黃鐵礦、磁鐵礦、斑銅礦和輝鉬礦［1］。

多不雜斑巖銅礦含礦斑巖和圍巖有強烈的熱液蝕變。蝕變類型有鉀化、硅化、絹英巖化(絹云母化+綠泥石化+硅化)、角巖化、青盤巖化、黃鐵礦化、磁鐵礦化和粘土化等，以絹英巖化、黃鐵礦化、鉀化和硅化最為普遍且蝕變強度大，其次為青磐巖化和高嶺土化［1］。

2 遙感蝕變異常提取

2.1 數據源及提取方法

2.1.1 數據源

本次研究采用ASTER的AST00226PRDAT0124和AST00160PRDAT024兩景圖像數據分別提取遙感羥基異常和遙感鐵染異常信息，數據獲取日期分別為2009－01－02和2006－11－25，產品級別為L1B級，已經過輻射校正和幾何糾正。ASTER數據在光譜覆蓋范圍和空間分辨率等方面均優于TM/ETM+，可以提供15 m(可見光—近紅外)、30 m(短波紅外)以及90 m(熱紅外)3種空間分辨率數據(表1)。

表1 ASTER和TM/ETM+波段設置對比Tab.1 Comparison of the bands between ASTER and TM/ETM+

研究區的ASTER圖像無云，植被稀疏，能滿足蝕變信息提取的要求(圖1)。

圖1 研究區ASTER7(R)3(G)1(B)假彩色合成圖像Fig.1 Pseudo － color composite image of ASTER7(R)3(G)1(B)in study area

2.1.2 遙感蝕變異常提取方法

根據研究區蝕變礦物組合并結合ASTER傳感器光譜響應特征，在可見光—短波紅外光譜區間，主要識別羥基礦物和含Fe3+礦物。圖2為研究區主要蝕變礦物的USGS(United States Geological Survey，美國地質調查局)實驗室光譜曲線。

圖2 研究區主要蝕變礦物USGS波譜曲線Fig.2 USGS spectral plots of the main alteration minerals in study area

由圖2可以看出，羥基礦物在短波紅外(SWIR)光譜區間產生吸收特征譜帶，高嶺土、伊利石等含Al羥基標志吸收谷在2.2 μm 附近，對應ASTER5，6波段;綠泥石等含Mg羥基在2.3 μm附近產生標志吸收谷，對應ASTER8波段;由此可見，羥基礦物特征譜帶的精確位置取決于與OH－相連的金屬離子［5］。鐵在氧化環境下多以含Fe3+礦物形式存在，如褐鐵礦、赤鐵礦、針鐵礦及黃鉀鐵礬等，其分別在0.5 μm 和 0.9 μm 處出現吸收特征，對應 ASTER1，3波段。

對遙感蝕變異常的提取方法，很多學者都進行過相關研究［6－10］。本次工作借鑒全國礦產資源潛力評價遙感異常提取技術流程，基于ENVI 4.4遙感影像處理系統，采用“掩模+定向主成分分析”的方法，以“景”為單位開展了研究區遙感羥基與鐵染異常信息的提取(其中主要對河流、第四系等干擾因素進行了“掩模”處理，以排除非礦化信息的干擾)。

2.2 羥基異常提取

ASTER數據在短波紅外波段擁有更高的光譜分辨率，這使得識別不同類型的含羥基蝕變礦物成為可能。在利用ASTER不同波段組合的數據進行主成分分析、提取不同的含羥基蝕變礦物方面已有過不少的研究，例如毛曉長等［11］和楊佳佳等［12］等利用ASTER1，4，6，7波段提取高嶺石化、絹云母化等蝕變信息;叢麗娟等［5］和耿新霞等［13］等利用ASTER1，3，4，8波段提取黑云母化、綠泥石化等蝕變信息;呂鳳軍等［14］和黃照強等［15］等利用ASTER 1，3，4，5(6)波段提取方解石、白云石等碳酸鹽化的蝕變信息。本文則分別采用ASTER1，3，4，5(6)波段，ASTER1，3，4，8 波段和 ASTER1，4，6，7 波段3 種波段組合的主成分分析方案提取了研究區含羥基蝕變信息。通過與已知地面蝕變信息的對比認為，采用ASTER1，3，4，8波段主成分分析提取的蝕變信息效果較好。

采用ASTER1，3，4，8波段提取羥基異常信息(主要是綠泥石化、方解石化、黑云母化的蝕變信息)。對進行掩模運算后的圖像選取ASTER1，3，4，8波段進行定向主成分分析，其特征向量見表2。

表2 ASTER1，3，4，8波段主成分分析特征向量Tab.2 PCA eigenvector statistics for ASTER1，3，4 and 8

在第三主成分(PC3)中，ASTER4波段對應的特征向量值最大(－0.977)，反映了此類羥基蝕變礦物在該波段的高反射特性。但由于該值為負值，應先對PC3進行取反處理，取反后得到的圖像可作為羥基異常圖像;再對羥基異常圖像進行低通濾波和分級處理(即首先根據“平均值+n倍標準離差”的值確定出異常下限;最后對異常值進行平均分配，確定出異常的一、二、三級)。分級的結果為:164～194為羥基三級異常，195～225為羥基二級異常，226～255為羥基一級異常。

2.3 鐵染異常提取

對進行掩模處理后的圖像選取ASTER1，2，3，4波段進行定向主成分分析，提取鐵染異常信息，其特征向量見表3。

表3 ASTER1，2，3，4波段主成分分析特征向量Tab.3 PCA eigenvector statistics for ASTER 1，2，3 and 4

根據含Fe3+礦物的波譜特征，對代表鐵染蝕變信息的主成分圖像的判斷準則為:構成該主成分的特征向量，其ASTER4的波段系數應該與ASTER1，3的波段系數反向，與ASTER2的波段系數同向。經過比較，ASTER4符合這一標準，但由于ASTER4在PC4上表現為負值，應先對PC4進行取反處理，取反后得到的圖像就可作為鐵染異常圖;再對鐵染異常圖像進行低通濾波和分級處理(首先根據“平均值+n倍標準離差”的值確定出異常下限，然后對異常值進行平均分配、確定出異常的一、二、三級)。分級的結果為:191～212為鐵染三級異常，213～234為鐵染二級異常，235～255為鐵染一級異常。

3 遙感蝕變異常特征

從總體上看，遙感羥基異常與鐵染異常絕大部分重合，鐵染異常的分布范圍較羥基異常的大;羥基異常呈斷續的團塊狀分布，鐵染異常則呈連續的帶狀分布。遙感鐵染異常與羥基異常都位于野外已知蝕變帶范圍之內，與已知蝕變帶分布范圍基本吻合。

3.1 羥基異常特征

羥基異常以三級異常為主，二級異常次之，一級異常缺失。從整體上看，羥基異常分布的平面形態呈向西開口的半圓形，半圓北部的異常最多，兩個大型的團塊狀異常呈北西向展布;半圓南部的異常少而分散，略呈北北東向展布(圖3)。

圖3 羥基蝕變異常特征Fig.3 The characteristics of hydroxyl alteration anomalies

遙感羥基異常全部落在野外調查見到的蝕變帶上，其中面積最大的團狀異常的主體落在硅化蝕變帶內，其他異常則落在了絹云母化+硅化(絹英巖化帶)蝕變帶內和鉀長石化+高嶺土化蝕變帶內;位于半圓南部呈帶狀分布的羥基異常都落在青磐巖化蝕變帶內，且異常走向與蝕變帶界線的走向基本一致;此外在區內的東北角有一面積很小的羥基異常落在絹云母化+硅化(絹英巖化帶)蝕變帶內。

3.2 鐵染異常特征

鐵染異常主要分布在礦床的中部和中南部(圖4)。鐵染異常以三級為主，二級次之，一級鐵染異常缺失。鐵染異常分布的平面形態可以分為兩部分，北部呈似“碗”狀將已知礦體圍限;南部具有與羥基異常類似的分布特點，但異常分布范圍較羥基異常大。

圖4 鐵染蝕變異常特征Fig.4 The characteristics of iron alteration anomalies

3.3 遙感異常的應用

通過對多不雜銅礦床遙感蝕變異常與野外調查見到的蝕變帶、已探明礦體的對比研究發現，已探明礦體基本上被遙感蝕變異常所圍限，類似的情況也出現在玉龍斑巖型銅礦床［16］。

通過對遙感蝕變異常的展布特征、遙感影像特征、蝕變帶實地分布及已探明礦體特征的綜合分析，本次工作推測出3處新的找礦靶區(見圖5中的A，B，C 區)。

圖5 研究區遙感地質特征解譯及推測找礦靶區分布圖Fig.5 The map of remote sensing interpretation and prospecting targets in study area

上述3處找礦靶區的推測依據見表4。

表4 找礦靶區推測依據Tab.4 The basis for prospecting targets in study area

其中，已知礦體平面投影范圍落在A區，根據遙感異常特征推測的A區范圍比已知礦體范圍大，因地面鉆探尚未完全控制礦體，A區可為地面勘探工程的布設提供重要的指導方向;B區和C區則為多不雜銅金礦床外圍(多龍銅礦預測工作區)找礦工作縮小了找礦范圍。

4 結論

1)班公湖—怒江縫合帶是西藏的第三個重要成礦帶，由于受到自然條件的限制，目前的礦產勘查工作都是在點上進行的。通過研究發現，利用ASTER數據、采取“掩模+定向主成分分析”的方法提取的遙感蝕變異常與野外調查見到的礦化蝕變范圍基本吻合。

2)在西藏礦產資源潛力評價的工作中，本次研究提取的遙感蝕變異常為多龍銅礦預測工作區最小預測區??最小預測區指根據遙感提取的構造和礦化蝕變異常信息圈定的找礦遠景區。的圈定提供了重要的遙感依據。為進一步縮小(鎖定)找礦靶區、加快礦產資源勘查進度，建議在班—怒成礦帶全面開展基于ASTER數據的遙感蝕變異常提取掃面工作。

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［16］西藏自治區地質調查院.西藏自治區礦產資源潛力評價玉龍銅礦典型礦床遙感鐵染異常說明書［R］.拉薩:西藏自治區地質調查院，2010.

Characteristics of Remote Sensing Alternation Anomalies from ASTER in the Duobuza Porphyry Copper Deposit

HU Zi－hao1，TANG Ju －xing2，ZHANG Ting－bin1，WU Hua3，XU Zhi－zhong4，BIE Xiao－juan5
(1.College of Earth Sciences，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China;2.Institute of Mineral Resources，Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing 100037，China;3.Institute of Geological Survey of Tibet，Lhasa 850000，China;4.No.5 Geological Party of Tibet Bureau of Geology and Mineral Resources，Geermu 816000，China;5.College of Tourism and Urban and Rural Planning，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China)

Using the“mask and directed principal component analysis”approach，the authors extracted the remote sensing alternation anomalies of the Duobuza porphyry copper deposit on the basis of ASTER data.The characteristics of alteration anomalies，the correlation between alteration anomalies and surface alteration and the relationship between alteration anomalies and known ore bodies were preliminarily discussed in this paper.The results show that the alteration anomalies extracted by ASTER data are relatively satisfactory and can provide the remote sensing basis for delineation of the smallest prognostic target within the forecasting work area of the Duolong copper deposit in the mineral resource potential assessment of Tibet.

remote sensing;alternation anomaly;ASTER;Duobuza porphyry copper deposit

TP 79

A

1001－070X(2012)01－0150－05

10.6046/gtzyyg.2012.01.26

2011－02－24;

2011－05－23

中國地質調查局全國礦產資源潛力評價西藏自治區礦產資源潛力評價項目(編號:1212010813025)資助。

胡紫豪(1987－)，男，成都理工大學在讀碩士生，主要從事遙感地質方面的研究。E－mail:mr.zihao@gmail.com。

張廷斌(1978－)，男，碩士，副教授，主要從事遙感教學與研究工作。E－mail:zhangtb@cdut.edu.cn。

(責任編輯:劉心季)