地質構造與遙感蝕變的相關性分析

何雅楓，何政偉,2，趙銀兵，高海洋

（1.成都理工大學 地球科學學院，四川 成都 610059；2.地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室，四川 成都 610059；3.成都理工大學 旅游與城鄉規劃學院，四川 成都 610059）

地質構造與遙感蝕變的相關性分析

何雅楓1，何政偉1,2，趙銀兵2,3，高海洋1

（1.成都理工大學 地球科學學院，四川 成都 610059；2.地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室，四川 成都 610059；3.成都理工大學 旅游與城鄉規劃學院，四川 成都 610059）

基于云南中甸地區ETM影像數據，借助ENVI軟件進行了蝕變異常信息提取，采用線、環構造頻度圖統計方法來定量研究工作區線、環構造與礦化蝕變信息之間的空間配置關系。結果顯示，線、環構造交點高頻度區和線、環交點高頻度區，與蝕變信息分布最多的區域相關性良好。蝕變信息空間分布位置與大型構造位置大致吻合，分布總體趨勢依附線、環性構造走勢。

遙感蝕變；線性構造；環形構造；網格技術；相關性分析

遙感找礦是通過處理和解譯各類遙感圖像，提取與礦產相關的礦化蝕變異常信息，并結合物探、化探等資料，通過分析與推理來圈定成礦遠景區和找礦靶區[1]。礦化蝕變巖石信息是重要的找礦標志，圍巖蝕變是巖漿熱液或汽水熱液使圍巖的結構、構造和化學成分改變的地質作用。絕大多數內生礦床都伴隨有圍巖的交代蝕變，且蝕變范圍是礦體范圍的數倍至數十倍[2]。已有研究表明，大多數遙感影像上的線、環構造反映的是應力作用下的巖石形變帶、軟弱帶或應力集中帶，常常成為導礦與容礦場所[3]。

本文采用云南中甸重點礦區范圍內的ETM數據，運用主成分分析法進行蝕變提取工作，利用網格綜合統計研究區已知線、環構造頻度，以及蝕變信息的頻度，經過相關性分析后得出蝕變信息與線、環構造分布之間的關系，以期為今后的找礦預測和礦產資源潛力評價工作提供參考。

1 研究區概況

研究區位于滇、川、藏三省區交界處，地處青藏高原東南的橫斷山地，區內地貌類型復雜多樣，總體上屬高原山地地貌，處于甘孜-理塘Au和中咱-香格里拉Cu-Pb-Zn新生代成礦帶上。研究區內，中甸重點工作區包括雪雞坪、普朗、春都等幾個大型典型斑巖型銅礦床，對研究成礦條件與線環構造之間的關系提供了便利條件。

2 技術方法與研究

2.1 遙感數據準備與預處理

數據采用2001年4月的Landsat ETM遙感影像圖及已有工作區的1∶20萬線環構造解譯圖，并開展補充解譯。對ETM遙感數據進行大氣校正、影像裁剪、去除干擾因素（主要是植被干擾，利用第3波段建立掩膜）、圖像拉伸、圖像741波段假彩色合成融合全色波段、投影及格式轉換等預處理操作。

2.2 羥基、鐵染蝕變信息的提取

遙感探測的是地表物質的光譜信息，因此只要有一定面積的蝕變巖石出露,就有可能測出[4]。

提取蝕變遙感異常信息的方法很多，常用的有波段比值法、主成分分析法、光譜角度匹配法以及它們的混合法[5]。波段比值處理是將一個光譜波段中的灰度值與另一個波段圖像中對應像元灰度值相除，反映了地物波譜曲線變化的斜率,從而增強了地物波譜特征的微小差異。主成分分析法是對多光譜空間中的信息進行數學變換的方法, 它把給定的一組相關變量通過線性變換轉成另一組不相關的變量，從而達到去除相關、進行特征提取和數據壓縮的目的。主成分和比值方法簡單易行，在沒有實際數據的情況下，若干擾較少，可以取得較好的蝕變信息提取效果[6]。光譜角度匹配是一種光譜匹配技術，是對巖石進行波譜形態識別的主要方法之一[7]。

運用ENVI軟件，經對比3種方法的提取效果，最終采取主成分分析法提取羥基、鐵染蝕變異常。羥基蝕變異常信息提取采取的是PCA1457，保證1、5波段為+，4、7波段為-，選擇第4主成分，k值取2。鐵染蝕變異常信息提取采取的是PCA1345，保證1、4波段為-，3、5波段為+，選擇第3主成分，k值取2。

根據已有的地質遙感資料，選取工作區內的地質構造解譯結果，主要為線性構造解譯和環形構造解譯結果，與羥基、鐵染蝕變異常、礦點信息疊加后整飾出圖（圖1、圖2）。

圖1 ETM蝕變異常信息與線性構造分布圖

圖2 ETM蝕變異常信息與環形構造分布圖

從圖1、圖2中還未能直觀看出斷層、環形構造和蝕變信息分布之間的相關性關系，但可大致看出，一些大的斷裂構造以及環形構造密集區附近基本都存在蝕變信息的分布。提取的蝕變密集分布區與已知礦床中心坐標點大致吻合。

2.3 頻度、密度統計分析

目前遙感構造定量分析的基礎數據主要是從遙感圖像中解譯提取的線性體的長度與頻度數據。遙感圖像中的線性體多數是構造要素的直接反映,并主要與斷裂構造(包括節理、斷層、斷裂帶)有關, 其優勢方位反映了區域構造的基本格局。通過對線性體的統計分析,有助于掌握各類構造的成生和空間展布規律, 為區域構造研究提供重要依據[8]。

以統計斷層、環形構造、線環構造交點、環形構造交點、線環構造交點頻度為基礎，與蝕變信息頻度進行相關性分析，研究其蝕變信息與構造之間的空間配置關系。首先以2 km為采樣間隔，在ArcGIS軟件中對研究區的斷層構造解譯以及蝕變異常信息進行網格劃分，并統計每個網格中斷層、斷層交點、環形構造、環形構造交點、線環構造交點、蝕變信息出現的頻率，并將統計后數據的零值全部刪除[9]。根據統計結果，轉化為插值基本單位點文件，由于采樣點較密，所以采用反距離權重法（IDW）進行插值計算,插值效果良好。插值后，繪制頻度圖（圖3～8）[10,11]。

從圖3、圖4可以看出，斷層頻度最高值為17次（取整），斷層交點頻度最高值為9次(取整)。對頻度的高值區進行對比分析，發現二者基本吻合，圖中東北部自北向東發育了一個斷層密集區，與解譯好的北東向斷層完全重合。

圖3 斷層頻度插值圖

圖4 斷層交點頻度插值圖

通過圖5、圖6可以看出，環形構造頻度最高值為5次（取整），環形構造交點頻度最高值為13次（取整）。圖幅中部高值區基本吻合，且解譯好的環形構造在研究區中部有環形構造高密集區。

圖5 環形構造頻度插值圖

圖6 環形構造交點頻度插值圖

從圖7和斷層解譯圖、環形構造解譯圖疊加來看，斷層和環形構造高密集區正是圖幅中的高值區。

圖7 線環交點頻度插值圖

從圖8可以看出，蝕變異常信息的頻度最高值為3 736次，蝕變異常信息的頻度高值區分布和蝕變密集區完全重合，說明插值效果良好。根據區內目前已知的普朗、雪雞坪、春都等大型斑巖型銅礦點區的位置分布，其礦區的坐標位置與區內中部提取的蝕變異常分布密集區基本疊合。

圖8 蝕變異常信息頻度插值圖

3 結果與分析

直接選取4個插值結果中具有代表性的高值區作為相關性分析的基礎數據。首先在ArcGIS中對插值柵格數據進行取整，然后將柵格數據轉化為矢量數據，對比柵格數據選出矢量數據高值區，最后將選取的矢量數據重新轉為柵格數據，高值區就選擇出來了。將高值區保存為有信息的．tif格式，加入到ENVI軟件中進行相關性分析。

根據結果所示，蝕變異常頻度高值區與環形構造交點高頻區相關性最大，相關系數為0．540 50，其次是與線環構造交點高頻區相關性較好，為0．425 18，與線性構造交點頻度相關性良好，為0．369 86，且都成正相關關系。就此說明，在本研究區內，組合團塊狀分布的蝕變異常與線、環構造交點關系密切，在異常富集區及周圍都有較為復雜的斷裂構造或環形構造，與構造分布格局相呼應。

4 結 語

通過提取區域構造特征，定量分析研究區內線性構造、環形構造與蝕變異常信息之間的關系，綜合分析后得出，在本研究區內，具有較顯著的羥基、鐵染異常區域也是目視解譯線性構造和環形構造的高密集區域，說明可根據構造的分布特征狀況，結合提取蝕變異常信息，從而達到找礦的目的。構造與蝕變異常信息的空間配置關系可作為成礦預測的標志之一，為野外調查提供進一步的引導。提取的遙感異常信息已在現有的勘探成果中得到有效驗證。由于研究區內植被覆蓋度較高，對蝕變異常信息的提取有一定的干擾，還未進行勘探的分布有蝕變異常的區域還有待進一步驗證。

[1] 張永庭,張曉東,劉自增,等．寧夏區地質構造與圍巖蝕變遙感信息提取[J]．國土資源遙感,2012(1):132-135

[2] 楊建民,張玉君,陳薇,等．ETM+蝕變遙感異常找礦方法在東天山地區的應用[J]．礦床地質,2003,22(3):278-285

[3] 趙少杰,錢建平,陳宏毅．遙感線性構造分形統計和蝕變信息提取在桂東地區金鉛鋅錫多金屬成礦預測中的應用[J]．大地構造與成礦,2011,35(3):364-371

[4] 張玉君,楊建民,陳薇．ETM+(TM)蝕變遙感異常提取方法研究與應用——地質依據和波譜前提[J]．國土資源遙感,2002,54(4):30-36

[5] 張玉君,曾朝銘,陳薇．ETM+(TM)蝕變遙感異常提取方法研究與應用——方法選擇和技術流程[J]．國土資源遙感,2003,56(2):44-49

[6] 張廷斌,唐菊興,黃丁發．礦化蝕變信息提取的TM/ETM+遙感影像模式[J]．遙感應用,2009(2):47-48

[7] 趙英時．遙感應用分析原理與方法[M]．北京:科學出版社,2003

[8] 趙不億,秦小光．遙感構造的定量分析方法[J]．地質科技情報,1988,7(1):127

[9] 李琳．福建紫金山TM遙感影像線性構造定量分析[J]． 長沙大學學報，2013,27(2):11-12

[10] 湯國安,楊昕．ArcGIS地理信息系統空間分析實驗教程[M]．北京:科學出版社,2007

[11] 鄧曉斌．基于ArcGIS兩種插值方法的比較[J]．地理空間信息,2008,6(6):86-87

P237.9

B

1672-4623（2015）02-0091-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.02.034

何雅楓，碩士，主要從事遙感及3S集成技術應用研究。

2014-02-25。

項目來源：國家自然科學基金資助項目（40972225）；高等學校博士學科點專項科研基金資助項目（20095122110003）；中國地調局資助項目（12120113095400、1212011086057)。