TM遙感影像巖礦信息提取及構造解譯在地質勘查中的應用

張廣平 沈建海 李假廣 高昂 張宇 劉蓓蓓

（①河南省地質礦產勘查開發(fā)局測繪地理信息院 鄭州 450006 ②河南省地質職工學校 鄭州 450000)

TM遙感影像巖礦信息提取及構造解譯在地質勘查中的應用

張廣平①沈建海①李假廣①高昂②張宇①劉蓓蓓①

（①河南省地質礦產勘查開發(fā)局測繪地理信息院 鄭州 450006 ②河南省地質職工學校 鄭州 450000)

以新疆托里縣阿克塔木金礦勘查區(qū)為例，通過TM遙感影像數據處理及信息提取，遙感解譯，劃分了區(qū)內地層，解譯了主要構造和侵入巖分布情況。結合區(qū)域成礦地質特征，圈定了找礦靶區(qū)，經野外實地調查，在該處發(fā)現2處金礦化點。此工作方法在地質勘查工作中起了節(jié)省時間與提高地質填圖精度的作用。

遙感影像 信息提取 構造解譯 地質勘查

0 引言

國外從80年代中期開始將遙感技術應用于地質找礦領域，并取得較好的進展[1-2]。國內則始于80年代末，2000年后該技術取得了長足發(fā)展。如包安明等（1989）通過“金礦化異常遙感地質解譯的初步嘗試”在新疆托里縣雅瑪圖一帶圈出3個找金遠景區(qū)，為在瑪依勒斷裂帶尋找金礦開辟了新的“窗口”［3］。

燕守勛等（2001）在“中國西部喀喇昆倉明鐵蓋多金屬礦化區(qū)通過衛(wèi)星遙感勘查”發(fā)現了羅布蓋子溝多金屬礦化區(qū)［4］；楊金中等（2003）提出“中國西部重要成礦帶遙感找礦異常提取的方法研究”為西部重要成礦區(qū)帶遙感找礦異常提取工作的開展提供了重要的實踐依據［5］；楊波等(2005)以鷹嘴山金礦區(qū)為例建立礦化信息提取的混合蝕變遙感模型［6］。馮雨林等（2008）利用ETM+遙感影像礦化蝕變信息的提取，結合成礦理論，經GPS野外實地異常檢查，在遼寧省建平縣北部地區(qū)發(fā)現2處礦化點［7］。這些成果均在地質找礦中發(fā)揮了突出作用。

本文以新疆托里縣阿克塔木金礦勘查區(qū)為例，采用遙感影像信息提取進行地層、巖性劃分，構造解譯，結合區(qū)域成礦規(guī)律，達到縮小找礦靶區(qū)的目的。

1 區(qū)域地質背景

研究區(qū)位于托里縣廟爾溝鎮(zhèn)西南約20 km處，區(qū)內出露地層主要為石炭系希貝庫拉斯組（C1x）和包古圖組（C1b）。希貝庫拉斯組為一套伴隨有區(qū)域火山活動的淺海或半深海環(huán)境的濁流堆積相；包古圖組屬一套深海-半深海濁流沉積相。

大地構造位置上處于哈薩克斯坦-準噶爾板塊塘巴勒-卡拉麥里溝弧帶，為哈薩克斯坦巴爾喀什斑巖型成礦帶的東延部分，成礦區(qū)劃隸屬達拉布特-卡拉麥里鉻、金成礦亞帶，是一個重要的金礦化集中區(qū)。

區(qū)域侵入巖主要為花崗巖、花崗閃長巖、細晶閃長巖和閃長玢巖。花崗閃長巖以巖枝或巖株形式分布，一般面積數平方公里，巖性較均勻，細晶閃長巖和閃長玢巖以脈巖形式產出，一般較窄，但延走向長短變化較大。

2 遙感圖像資料來源

遙感圖像選取時，首先應進行預處理，盡量選擇植被和冰雪覆蓋少、巖石盡可能裸露多的時相，云彩覆蓋度最好控制在10%以內，植被覆蓋度最大不能超過45%［5］。

鑒于遙感圖像的特點，為了充分發(fā)揮遙感技術具有宏觀性、不同空間（波譜）分辨率和時相分辨率等的優(yōu)勢，本次選取了美國陸地衛(wèi)星Landsat-7 ETM+圖像作為主要原始圖像數據，選取1993-9-20接收的Landsat-7 ETM+衛(wèi)星遙感數據，所屬軌道號為P=145，R=028。研究區(qū)圖像的總體影像清晰，不同地物的層次感較強，色調對比度好，紋理細節(jié)都有清晰的顯示。影像基本沒有積云。

3 遙感圖像處理及信息提取

3.1 遙感圖像處理

遙感圖像處理軟件較多，應用最為廣泛的主要為ERDAS、ENVI、PCI、ER Mapper等。李斯?jié)山榻B了以上4種軟件的主要功能并比較了在遙感圖像處理中應用的特點：PCI更適合于影像制圖，ERDAS的數據融合效果最好，ENVI在針對像元處理的信息提取中功能最強大，ER Mapper對于處理高分辨率影像效果較好［8］。本文主要應用PCI Geomatica 8.2軟件對遙感圖像進行處理。

為了豐富圖面信息，提高監(jiān)督分類訓練區(qū)選擇的質量，對原始TM圖像進行了增強處理，包括線性增強、均衡化增強以及假彩色合成處理。研究表明，在本區(qū)采用均衡化增強可有效改變圖像灰度的分布，提高原始波段圖像的影像質量；采用TM1（R），4（G），7（B）彩色合成方案，獲得信息反映較全的假彩色圖像，可有效用于訓練選取。

3.2 遙感信息提取

TM遙感信息技術是航天遙感的一種，具有視域廣和信息量豐富等特點[9]。利用遙感技術對構造線性體、蝕變等影像信息進行提取和分析，有助于提高認識區(qū)域地質構造分布特征及其找礦靶區(qū)的圈定。

多光譜的信息提取主要集中于：①色調信息提取；②紋理信息提取；③信息融合。對于色調信息提取，主要是采用一些增強處理，擴大圖像中地物間的灰度差別，以突出目標信息或改善圖像效果，提高解譯標志的判別能力，如反差擴展、彩色增強、運算增強、變換增強等，這些傳統的圖像處理方法在一定程度上滿足了應用的需要［10］。

研究區(qū)侵入巖體（花崗閃長巖）為冷侵入，蝕變較弱，主要蝕變?yōu)槿豕杌⒔菐r化，該區(qū)蝕變信息提取效果不佳。作者采取構造信息提取與區(qū)域成礦規(guī)律（區(qū)域金礦床與中酸性小巖體有關，金礦體多分布在中酸性小巖體內、外接觸帶中）相結合，圈定成礦遠景區(qū)。

3.3 遙感地質解譯

通過遙感地質解譯（圖1）先從宏觀上對工作區(qū)地質特征進行了解，在地質勘查工作中有助于提高地質填圖質量和縮小找礦靶區(qū)。本次處理影像圖片色調反差較大，紋理清晰，線性構造易識別。

（1）巖性解譯

侵入巖：工作區(qū)侵入巖主要為中酸性侵入體，影像特征明顯，解譯標志清晰，主要巖性為海西期花崗閃長巖。

侵入巖體為暗灰白－亮白色，呈啞鈴狀。巖體影象特征北部與圍巖差別不大，邊界較模糊，與圍巖在色調上呈漸變關系，剝蝕較淺；巖體南部呈亮白色，南側邊界線平直，與圍巖呈斷層接觸；北側及其他邊界為波狀彎曲，是侵入接觸。侵入巖影紋呈斑團狀。地貌上為正地形，植被不發(fā)育。

地層：通過對工區(qū)影象的色調、影紋結構、形態(tài)、水系、地勢、植被等的分析，主要解譯出以下巖性組：下石炭統希貝庫拉斯組（C1x）和包古圖組（C1b）。希貝庫拉斯組影像為棕色，呈類似斜“U”字形分布在西南和東北部，其中西南部出露面積較大，中西部與包古圖組呈斷層接觸，巖性主要為灰－深灰色塊狀、局部中厚層狀細－粗粒凝灰質巖屑長石砂巖，部分含礫，偶夾灰黑色泥質或硅質粉砂巖。包古圖組影像呈淺藍－紫色，呈北西向展布，向東南收斂，巖性主要為灰黑色厚層至塊狀硅質粉砂巖類，局部夾灰、灰黑色細砂巖、泥質粉砂巖薄層及硅質巖等。

（2）構造解譯

①褶皺構造。調查區(qū)東、東南部的地層中出現有水系、山體結構形態(tài)上呈半圓形、弧形、圓弧尖端向東南頂突的影象特征（紫色影象），初步解譯疑是受北東部廟爾溝巖體侵入擠壓影響形成的褶皺或是隱伏褶曲。

②斷層構造。斷裂在遙感圖像上具有平直或略有彎曲的線性影像特征。線狀、帶狀色調異常，不同地層地貌單元直線型分界，直線型河流、山脊呈直角狀或銳角狀的急轉彎，地下水溢出帶或泉水呈直線狀分布等均是斷裂構造的解譯標志［11］。研究區(qū)內部分斷裂構造解譯情況見圖1。

圖1

4 野外調查成果

根據遙感地質解譯結合區(qū)域地質成礦規(guī)律，利用GPS定位儀指引，開展遙感解譯的主要斷裂構造與巖體內外接觸帶的實地查證工作。通過實地調查，本次在花崗閃長巖體內接觸帶發(fā)現2處含金石英脈帶。

5 結論

（1）通過TM影像遙感信息提取，在阿克塔木金礦勘查區(qū)劃分了下石炭統希貝庫拉斯組（C1x）、包古圖組（C1b）地層界線和侵入巖分布范圍，并圈定了找礦靶區(qū)。

（2）通過TM影像遙感解譯，確定了勘查區(qū)內主要斷裂構造有3組，主要為近東西向（F1、F2）、北西向（F5、F6、F7）和北東向（F3、F4）。

（3）遙感技術在野外地質勘查中具有一定的指導性和優(yōu)越性，但也存在局限性（如：探測深部礦產等），在地質勘查工作中該技術要想用好用足還需與其它學科進行結合，優(yōu)勢互補，才能獲得更佳的找礦效果。

總之，TM遙感影像信息提取在區(qū)域地質調查、礦產勘查中的應用越來越廣，尤其在新疆等基巖裸露區(qū)域采用效果較好。

［1］Clark R N,Roush T L.1984.Reflectance spectroscopy:quantitative analysis techniques for remote sensing applications.Journal of Geophysical Research,89(B7):6329～6340.

［2］Adams J B,Smith M O et al.1986.Spectral mixture modeling:a new analysis of rock and soil type at the Viking Lander 1 site.Journal of Geophysical Research,91(B8):8098～9112.

［3］包安明,吳中瑩.金礦化異常遙感地質解譯的初步嘗試—以新疆托里雅瑪圖地區(qū)為例［J］.干旱區(qū)地理，1989，12(4)：48～53.

［4］燕守勛,馬建文,藺啟忠.中國西部喀喇昆倉明鐵蓋多金屬礦化區(qū)的衛(wèi)星遙感勘查[J].遙感學報，2001，5（4）：306～311.

［5］楊金中，方洪賓，張玉君，等.中國西部重要成礦帶遙感找礦異常提取的方法研究[J].國土資源謠感，2003，57(3):50-53.

［6］楊波,吳德文,陳云浩,等.礦化信息提取的混合蝕變遙感模型—以鷹嘴山金礦區(qū)為例[J].國土資源遙感，2005，63(1):20～25.

［7］馮雨林，時建民，楊利軍.ETM+遙感影像礦化蝕變信息的提取與找礦實踐[J].地質與資源，2008,17(1):69～72.

［8］李斯?jié)?ENVI,ERDAS,PCI,ER-Mapper的特點與統計分類[J].電腦知識與技術,2008,3(26).

［9］甘甫平,王潤生,馬藹乃，等.光譜遙感巖礦識別基礎與技術研究進展［J］.遙感技術與應用,2002,17(3):140-147.

［10］劉漢湖,楊武年,李佑國.遙感圖像數字處理技術在斷裂帶信息提取中的應用—以揚子地臺西南緣冕寧—西昌一帶為例［J］.地質找礦論從.2006.21（2）：133-136.

［11］陳華慧.遙感地質學［M］.北京：地質出版社，1984.177-184.

收稿：2014-02-27