地質(zhì)構(gòu)造與遙感蝕變的相關(guān)性分析

何雅楓，何政偉,2，趙銀兵，高海洋

（1.成都理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610059；2.地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610059；3.成都理工大學(xué) 旅游與城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)院，四川 成都 610059）

地質(zhì)構(gòu)造與遙感蝕變的相關(guān)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(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610059；2.地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610059；3.成都理工大學(xué) 旅游與城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)院，四川 成都 610059）

基于云南中甸地區(qū)ETM影像數(shù)據(jù)，借助ENVI軟件進(jìn)行了蝕變異常信息提取，采用線、環(huán)構(gòu)造頻度圖統(tǒng)計(jì)方法來定量研究工作區(qū)線、環(huán)構(gòu)造與礦化蝕變信息之間的空間配置關(guān)系。結(jié)果顯示，線、環(huán)構(gòu)造交點(diǎn)高頻度區(qū)和線、環(huán)交點(diǎn)高頻度區(qū)，與蝕變信息分布最多的區(qū)域相關(guān)性良好。蝕變信息空間分布位置與大型構(gòu)造位置大致吻合，分布總體趨勢依附線、環(huán)性構(gòu)造走勢。

遙感蝕變；線性構(gòu)造；環(huán)形構(gòu)造；網(wǎng)格技術(shù)；相關(guān)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(chǎn)相關(guān)的礦化蝕變異常信息，并結(jié)合物探、化探等資料，通過分析與推理來圈定成礦遠(yuǎn)景區(qū)和找礦靶區(qū)[1]。礦化蝕變巖石信息是重要的找礦標(biāo)志，圍巖蝕變是巖漿熱液或汽水熱液使圍巖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和化學(xué)成分改變的地質(zhì)作用。絕大多數(shù)內(nèi)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(shù)倍至數(shù)十倍[2]。已有研究表明，大多數(shù)遙感影像上的線、環(huán)構(gòu)造反映的是應(yīng)力作用下的巖石形變帶、軟弱帶或應(yīng)力集中帶，常常成為導(dǎo)礦與容礦場所[3]。

本文采用云南中甸重點(diǎn)礦區(qū)范圍內(nèi)的ETM數(shù)據(jù)，運(yùn)用主成分分析法進(jìn)行蝕變提取工作，利用網(wǎng)格綜合統(tǒng)計(jì)研究區(qū)已知線、環(huán)構(gòu)造頻度，以及蝕變信息的頻度，經(jīng)過相關(guān)性分析后得出蝕變信息與線、環(huán)構(gòu)造分布之間的關(guān)系，以期為今后的找礦預(yù)測和礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)工作提供參考。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于滇、川、藏三省區(qū)交界處，地處青藏高原東南的橫斷山地，區(qū)內(nèi)地貌類型復(fù)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(qū)內(nèi)，中甸重點(diǎn)工作區(qū)包括雪雞坪、普朗、春都等幾個(gè)大型典型斑巖型銅礦床，對(duì)研究成礦條件與線環(huán)構(gòu)造之間的關(guān)系提供了便利條件。

2 技術(shù)方法與研究

2.1 遙感數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與預(yù)處理

數(shù)據(jù)采用2001年4月的Landsat ETM遙感影像圖及已有工作區(qū)的1∶20萬線環(huán)構(gòu)造解譯圖，并開展補(bǔ)充解譯。對(duì)ETM遙感數(shù)據(jù)進(jìn)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(zhuǎn)換等預(yù)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(zhì)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(gè)光譜波段中的灰度值與另一個(gè)波段圖像中對(duì)應(yīng)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(qiáng)了地物波譜特征的微小差異。主成分分析法是對(duì)多光譜空間中的信息進(jìn)行數(shù)學(xué)變換的方法, 它把給定的一組相關(guān)變量通過線性變換轉(zhuǎn)成另一組不相關(guān)的變量，從而達(dá)到去除相關(guān)、進(jìn)行特征提取和數(shù)據(jù)壓縮的目的。主成分和比值方法簡單易行，在沒有實(shí)際數(shù)據(jù)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(shù)，是對(duì)巖石進(jìn)行波譜形態(tài)識(shí)別的主要方法之一[7]。

運(yùn)用ENVI軟件，經(jīng)對(duì)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(jù)已有的地質(zhì)遙感資料，選取工作區(qū)內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造解譯結(jié)果，主要為線性構(gòu)造解譯和環(huán)形構(gòu)造解譯結(jié)果，與羥基、鐵染蝕變異常、礦點(diǎn)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(gòu)造分布圖

圖2 ETM蝕變異常信息與環(huán)形構(gòu)造分布圖

從圖1、圖2中還未能直觀看出斷層、環(huán)形構(gòu)造和蝕變信息分布之間的相關(guān)性關(guān)系，但可大致看出，一些大的斷裂構(gòu)造以及環(huán)形構(gòu)造密集區(qū)附近基本都存在蝕變信息的分布。提取的蝕變密集分布區(qū)與已知礦床中心坐標(biāo)點(diǎn)大致吻合。

2.3 頻度、密度統(tǒng)計(jì)分析

目前遙感構(gòu)造定量分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要是從遙感圖像中解譯提取的線性體的長度與頻度數(shù)據(jù)。遙感圖像中的線性體多數(shù)是構(gòu)造要素的直接反映,并主要與斷裂構(gòu)造(包括節(jié)理、斷層、斷裂帶)有關(guān), 其優(yōu)勢方位反映了區(qū)域構(gòu)造的基本格局。通過對(duì)線性體的統(tǒng)計(jì)分析,有助于掌握各類構(gòu)造的成生和空間展布規(guī)律, 為區(qū)域構(gòu)造研究提供重要依據(jù)[8]。

以統(tǒng)計(jì)斷層、環(huán)形構(gòu)造、線環(huán)構(gòu)造交點(diǎn)、環(huán)形構(gòu)造交點(diǎn)、線環(huán)構(gòu)造交點(diǎn)頻度為基礎(chǔ)，與蝕變信息頻度進(jìn)行相關(guān)性分析，研究其蝕變信息與構(gòu)造之間的空間配置關(guān)系。首先以2 km為采樣間隔，在ArcGIS軟件中對(duì)研究區(qū)的斷層構(gòu)造解譯以及蝕變異常信息進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并統(tǒng)計(jì)每個(gè)網(wǎng)格中斷層、斷層交點(diǎn)、環(huán)形構(gòu)造、環(huán)形構(gòu)造交點(diǎn)、線環(huán)構(gòu)造交點(diǎn)、蝕變信息出現(xiàn)的頻率，并將統(tǒng)計(jì)后數(shù)據(jù)的零值全部刪除[9]。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，轉(zhuǎn)化為插值基本單位點(diǎn)文件，由于采樣點(diǎn)較密，所以采用反距離權(quán)重法（IDW）進(jìn)行插值計(jì)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(diǎn)頻度最高值為9次(取整)。對(duì)頻度的高值區(qū)進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)二者基本吻合，圖中東北部自北向東發(fā)育了一個(gè)斷層密集區(qū)，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(diǎn)頻度插值圖

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

圖5 環(huán)形構(gòu)造頻度插值圖

圖6 環(huán)形構(gòu)造交點(diǎn)頻度插值圖

從圖7和斷層解譯圖、環(huán)形構(gòu)造解譯圖疊加來看，斷層和環(huán)形構(gòu)造高密集區(qū)正是圖幅中的高值區(qū)。

圖7 線環(huán)交點(diǎn)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(qū)分布和蝕變密集區(qū)完全重合，說明插值效果良好。根據(jù)區(qū)內(nèi)目前已知的普朗、雪雞坪、春都等大型斑巖型銅礦點(diǎn)區(qū)的位置分布，其礦區(qū)的坐標(biāo)位置與區(qū)內(nèi)中部提取的蝕變異常分布密集區(qū)基本疊合。

圖8 蝕變異常信息頻度插值圖

3 結(jié)果與分析

直接選取4個(gè)插值結(jié)果中具有代表性的高值區(qū)作為相關(guān)性分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。首先在ArcGIS中對(duì)插值柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行取整，然后將柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為矢量數(shù)據(jù)，對(duì)比柵格數(shù)據(jù)選出矢量數(shù)據(jù)高值區(qū)，最后將選取的矢量數(shù)據(jù)重新轉(zhuǎn)為柵格數(shù)據(jù)，高值區(qū)就選擇出來了。將高值區(qū)保存為有信息的．tif格式，加入到ENVI軟件中進(jìn)行相關(guān)性分析。

根據(jù)結(jié)果所示，蝕變異常頻度高值區(qū)與環(huán)形構(gòu)造交點(diǎn)高頻區(qū)相關(guān)性最大，相關(guān)系數(shù)為0．540 50，其次是與線環(huán)構(gòu)造交點(diǎn)高頻區(qū)相關(guān)性較好，為0．425 18，與線性構(gòu)造交點(diǎn)頻度相關(guān)性良好，為0．369 86，且都成正相關(guān)關(guān)系。就此說明，在本研究區(qū)內(nèi)，組合團(tuán)塊狀分布的蝕變異常與線、環(huán)構(gòu)造交點(diǎn)關(guān)系密切，在異常富集區(qū)及周圍都有較為復(fù)雜的斷裂構(gòu)造或環(huán)形構(gòu)造，與構(gòu)造分布格局相呼應(yīng)。

4 結(jié) 語

通過提取區(qū)域構(gòu)造特征，定量分析研究區(qū)內(nèi)線性構(gòu)造、環(huán)形構(gòu)造與蝕變異常信息之間的關(guān)系，綜合分析后得出，在本研究區(qū)內(nèi)，具有較顯著的羥基、鐵染異常區(qū)域也是目視解譯線性構(gòu)造和環(huán)形構(gòu)造的高密集區(qū)域，說明可根據(jù)構(gòu)造的分布特征狀況，結(jié)合提取蝕變異常信息，從而達(dá)到找礦的目的。構(gòu)造與蝕變異常信息的空間配置關(guān)系可作為成礦預(yù)測的標(biāo)志之一，為野外調(diào)查提供進(jìn)一步的引導(dǎo)。提取的遙感異常信息已在現(xiàn)有的勘探成果中得到有效驗(yàn)證。由于研究區(qū)內(nèi)植被覆蓋度較高，對(duì)蝕變異常信息的提取有一定的干擾，還未進(jìn)行勘探的分布有蝕變異常的區(qū)域還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

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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(shù)應(yīng)用研究。

2014-02-25。

項(xiàng)目來源：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（40972225）；高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金資助項(xiàng)目（20095122110003）；中國地調(diào)局資助項(xiàng)目（12120113095400、1212011086057)。