菲律賓某銅礦區(qū)中大比例尺遙感數據處理及地質解譯分析

■石菲菲

（中色地科礦產勘查股份有限公司北京100012）

菲律賓某銅礦區(qū)中大比例尺遙感數據處理及地質解譯分析

■石菲菲

（中色地科礦產勘查股份有限公司北京100012）

菲律賓地區(qū)銅、鉻、鎳等地質礦產資源較豐富，但是該地區(qū)地質礦產業(yè)發(fā)展速度緩慢，總體地質工作程度較低，已有地質勘查資料不足。為了縮小境外勘查周期，減少勘查正本，提高找礦效率，本文在的菲律賓地區(qū)，利用TM、SPOT5遙感數據進行了正射糾正、影像配準、彩色合成、自然色彩變換、影像融合、反差增強等遙感數據處理并結合少量的地質信息進行了地質解譯分析，提出了該地區(qū)的找礦方向，以最小的代價完成對該地區(qū)的初步認識，為后期工作打下了基礎。

遙感數據處理遙感地質解譯菲律賓

0　前言

菲律賓地區(qū)銅、鉻、鎳等地質礦產資源較豐富，但是該地區(qū)地質礦產業(yè)發(fā)展速度緩慢，總體地質工作程度較低，已有地質勘查資料不足。為了縮小境外勘查周期，減少勘查正本，提高找礦效率，在該地區(qū)開展工作前期，可以利用中大比例尺遙感數據處理結合少量的地質信息進行地質解譯分析，以最小的代價完成對工作區(qū)的初步認識，初步判斷項目的可行性，提高社會競爭優(yōu)勢，為后期工作打好基礎。

1　采用的遙感數據

本地區(qū)主要采用TM、SPOT5兩種遙感數據，其特征如下：

1.1TM數據特征

以TM為代表的Landsat類多光譜遙感數據，由于其地面覆蓋范圍寬，空間分辨率、光譜分辨率能滿足區(qū)域地質調查及地質信息提取的要求，數據形式易于增強處理，多波段優(yōu)化組合的圖像信息豐富是中小比例尺區(qū)域遙感地質調查的理想數據源。

TM的各個波段各自針對著不同的探測對象和探測目的。對于地質應用而言各個波段都能提供地質構造、地形地貌信息。1、2、3、4波段能夠區(qū)分巖石中鐵、錳礦物和含鐵、錳礦物的相對含量，尤其是第4波段對于含三價鐵的礦物比較敏感，往往借此區(qū)分巖性；第5波段對綠簾石族礦物的特征譜帶敏感；第6波段識別地熱異常、巖石和構造的含水性，鑒別地質構造有一定的用途；第7波段對于羥基礦物等具明顯的光譜吸收性。

2.2SPOT5數據特征

為了滿足本次研究1/萬遙感地質解譯工作的精度要求，遙感數據源的空間分辨率須優(yōu)于2.5米。覆蓋項目工作區(qū)的高分辨率存檔數據僅有SPOT-5數據，且數據質量較好，因此，本項目即選用SPOT-5數據作為遙感數據源。

2　遙感圖像處理

2.1正射糾正

正射影像是指將中心投影的像片，經過糾正處理，在一定程度上限制了因地形起伏引起的投影誤差和傳感器等誤差產生的像點位移的影像。正射影像制作，一般是通過在影像上選取一些地面控制點，并利用該影像范圍內的數字高程模型（DEM）數據，對影像同時進行傾斜糾正和投影差改正，將影像重采樣成正射影像。

對于SPOT-5數據首先需要進行正射糾正，DEM數據來自1/5萬地形圖，投影參數采用通用橫向墨卡托UTM投影、WGS84坐標系。控制點選擇在地形圖和圖像上均能正確識別和正確定位的明顯地物點上，如道路交叉點、水陸交界點等，在圖幅范圍內均勻選取足夠的控制點，采用二次多項式，使用糾正公式對影像逐點進行正射糾正，糾正誤差控制0.3mm±以內。

2.2影像配準

影像配準就是指將多圖像的同名影像通過幾何變換實現重疊，即實現影像與影像間地理坐標及像元空間分辨率上的統(tǒng)一。

對于不同來源的數據，它們有著不同的空間分辨率，為了滿足下一步工作的需要，必須將其轉換為相同的空間分辨率，并轉換到同一影像數據庫。通常是將低分辨率的多光譜波段通過插值，加密到與高分辨率的全色波段一致的空間分辨率。

對于相同來源的遙感數據，一般情況下，其多光譜波段與全色波段已精確匹配，只需直接將多光譜波段插值加密到與全色波段一致的空間分辨率即可。但本次工作所采用的SPOT-5數據，多光譜波段與全色波段有一定的像元偏移，因此，除了轉換相同的空間分辨率外，還要選點進行同名像元的對應運算，使二者空間位置能精確匹配。

2.3彩色合成

開展遙感地質工作，首先需要獲取一幅信息量豐富、層次分明、色彩飽和度適中且含有目標地物特征信息的彩色合成圖像作為基礎地貌—地質圖像，而遙感組合波段的選擇是獲得這樣一幅好的彩色合成圖像的關鍵。

三波段彩色合成的組合波段優(yōu)選原則是：①波段的標準偏差盡可能大；②波段間的相關系數盡可能小；③各波段均值相差不要太懸殊；④盡可能含有目標物的特征譜帶的波段。

2.4自然色彩變換

由于SPOT-5影像缺乏藍色波段，往往無法實現真正意義上的真彩色合成，故直接選用三個波段進行彩色合成，其圖像色彩單調，且層次不清，因此需對其進行自然色彩變換處理，以便獲取信息更豐富的圖像。

自然色彩變換就是模擬自然色彩對多波段數據進行交換，變換過程中關鍵是近紅外、紅、綠這3個輸入波段光譜范圍的依次確定。如果這3個波段定義不夠恰當，則不能生成真正的自然色彩圖像。其具體做法是：依次將圖像的近紅外波段、紅波段、綠波段作為B1、B2、B3輸入波段，對輸入波段按B4=（B1×B2）/4進行計算，輸出波段B4，以B2、B4、B1的順序按照RGB色彩組合輸出新的影像文件。

2.5影像融合

為很好地抑制圖像噪聲，使地物輪廓和紋理更加清晰，地質解譯精度與可靠性得到提高，需對遙感圖像進行融合處理。本次工作主要運用了IHS變換，實現全色波段與多光譜波段的融合處理。首先對自然色彩變換得到的三個波段進行IHS變換（也叫正變換），得到I、H、S三個分量，然后用高分辨率的全色波段代替I分量，進行RGB反變換，得到新的彩色合成圖像。新圖像既保留了全色波段的高清晰度紋理特征，又具有多光譜波段的光譜信息。

2.6反差增強

由于遙感成像系統(tǒng)的特性、成像時的光照條件，以及像幅范圍內地物間輻射差異的大小等各種原因，常常使數字圖像大部分像元的亮度值集中在比較窄的動態(tài)區(qū)間，致使圖像的反差較小、色調單一，難以從中區(qū)分出更多的地物信息，因此需要進行反差增強（也稱反差擴展或拉伸增強），使亮度數據分布占滿整個動態(tài)范圍（0—255），以擴大地物間亮度差異，改善和提高圖像的對比度。工作區(qū)遙感圖像的反差增強采用直方圖均衡化。

3　區(qū)域地質背景

菲律賓群島屬于西太平洋新生代島弧火山巖帶，區(qū)內地層以新生帶地層及構造巖漿活動為主。區(qū)內廣泛分布第三紀中性火山巖系，其基底地層時代為前侏羅系，分布于菲律賓群島中部和西部局部地區(qū)。

3.1地層及火山巖系

地層及火山巖系自新到老簡列如下：

1 第四紀 　現代沖積層2 上新世-更新世 　火山噴發(fā)巖，以安山巖、玄武巖為主，部分為英安巖、流紋巖夾海相灰?guī)r，陸相火山碎屑巖及沉積巖3 中新世晚期 　海相碎屑沉積巖，礁灰?guī)r夾安山-玄武火山碎屑巖及熔巖4 漸新世晚期-中新世中期海相砂巖、頁巖、礁灰?guī)r，部分礫巖及煤層。含海相安山-玄武質火山碎屑巖及熔巖5 古新世-漸新世 　以安山巖、英安巖及其火山碎屑為主，部分為海相砂巖、頁巖及灰?guī)r6 白堊紀-古新世 　淺變質火山沉積巖系，常含細碧巖、安山巖及玄武巖，還有燧石硅質巖、深海沉積及濁流沉積巖7 前侏羅世（石炭紀）-早侏羅世長石砂巖、硬砂巖、石英巖、板巖、千枚巖、大理巖、云母片巖等

3.2構造

菲律賓群島中央部分有一條近南北向貫穿全島的菲律賓大斷裂，自北向南，由近南北向-北西向-近南北向，即微微向西凸出的弧形，然后再折向南東沿比卡爾半島直至棉蘭老島東部，總體呈先向西凸再向東大幅度凸出的S形，這代表了整個菲律賓的主干構造，本構造恰好穿過薩馬島與該銅礦區(qū)之間。

這條S形構造帶控制了菲律賓新生代火山巖和斑巖型銅礦、火山熱液型金銅礦的分布。

3.3火山巖及巖漿活動

菲律賓島弧區(qū)火山活動早期以古新世及漸新世為主，其分布主要在東部即大斷裂帶的東緣；晚期以中新世及上新世為主，其分布主要在大斷裂兩側，侵入巖以閃長巖為主，還有花崗閃長巖、石英二長巖和正長巖等，花崗巖幾乎未見。按時代可分為兩期，早期為35-60百萬年，相當于至漸新世與塊狀硫化和含鉬的斑巖銅礦有關；晚期為1.5-2.5百萬年，與含金較高的斑巖銅礦有關。火山熱液型金銀礦與晚期中（基性）火山巖有關。超基性巖主要分布于大斷裂西側，東側較少。

4　 1　/5　萬遙感地質解譯

4.1解譯依據

本次1/5萬遙感地質構造解譯主要在ETM741三波段彩色合成圖像上進行。北緯10°30′以北解譯參考了搜集到的地質圖，地層進行了簡化處理，北緯10°3′0以南采用與此區(qū)類比延伸的辦法處理，地層未細分。解譯草圖中地質體代號用中國地層習慣用的規(guī)則，改用時代+地方名稱標注。

4.2解譯的初步認識

解譯區(qū)內除局部出露前古近系片巖組成的基底外，大面積出露的是古近系砂泥巖、灰?guī)r及煤層，其中白堊系-古新統(tǒng)馬蘭加群（E1m）含大量玄武安山質火山碎屑巖及熔巖。新近系以碎屑巖為主，夾生物碎屑灰?guī)r薄層或透鏡體。西部沿海岸分布大片上新統(tǒng)-更新統(tǒng)塊狀珊瑚灰?guī)r是該區(qū)最新的淺海相沉積。

圖1　改區(qū)及外圍TM遙感解譯地質圖

巖漿侵入巖，南部阿特拉斯銅礦區(qū)含礦閃長巖-石英閃長斑巖巖體可能因露天開采已形成很大的采坑，從采坑外形看，含銅巖體應受近東西-北東東向斷裂與北東向斷裂復合部位控制，由銅礦采坑向北東方向延伸處于同一北東向斷裂帶上有兩個疑似侵入體的影像，出現在北東向與北西向斷裂交匯的結點上，可能是二個閃長巖體。區(qū)內尚有蛇紋石化橄欖巖（∑）和安山巖、安山玢巖小巖體出露，但影像特征不明顯，難以識別。

區(qū)內斷裂構造顯示為清晰的線性影像，南部以北東向-北西向斷裂為主，二者交織成菱形網格。其次為近東西向斷裂，有從南到北等距分布的趨勢。北部以北東向、北西向與近南北向斷裂為主，三組斷裂在Kansi附近相交匯心形成斷裂密集地段，并有一類似火山機構的小環(huán)形構造出現，可能為火山機構或爆破巖筒，見圖1。

此外，在阿特拉斯采坑北面有一直徑約2km的環(huán)形構造，推測為隱伏巖體。圖幅東一處北東向與北西向斷裂交匯處有同心環(huán)狀構造，外環(huán)直徑1.6km，內環(huán)直徑0.8km，內環(huán)中心有從中小圓環(huán)向外輻射的小斷裂，很像火山機構或爆破巖筒。

5　 1　/萬遙感地質解譯及說明

5.1基巖影像特征

本區(qū)主要基巖有以下幾種（見圖2）：

①漸新統(tǒng)巴耶組E2b

主要為塊狀灰?guī)r，影像特征為淺棕黃色斑塊狀，較周圍亮度較高。

②古近系-白堊系古新統(tǒng)馬蘭加群E1m

為含灰?guī)r碎屑沉積巖、玄武安山質火山碎屑巖及熔巖，分布于圖像的北部和西部，多與E2b不整合接觸分布，影像亮度比漸新統(tǒng)巴耶組略深。

③前白堊系騰羅布片巖AnKt

以黑云母、綠泥石為主，含少量鈉長石、角閃石、綠簾石，分布于圖幅東南部，影像特征略帶淺粉紅色。

圖2　該區(qū)某銅礦區(qū)SPOT5影像圖

5.2構造影像特征

本區(qū)構造表現為斷裂構造，主要有三組，見該礦區(qū)構造綱要圖（圖3）。

①北東向斷裂分布于圖幅西北部，為最早發(fā)育斷裂。

②近南北向斷裂有三條，主要分布于圖幅中和西部，為中期發(fā)育斷裂。

③北西向遍及全區(qū)，大致呈等距狀分布，且延伸較長，交叉于北東向和近南北向斷裂，為后期發(fā)育斷裂。

三組斷裂在該區(qū)附近相交匯聚形成斷裂密集地段，并有一類似火山機構的環(huán)形構造出現，可能為火山機構或爆破巖筒。另外在圖幅的南部分布三個疑似火山口。

圖3　該區(qū)構造綱要圖

6　成礦與找礦方向分析

本區(qū)西南35km已知有大型斑巖銅礦一處。該處礦床與交錯構造發(fā)育的斷裂帶關系密切，據此分析本礦區(qū)中部三組斷裂在相交匯心形成的斷裂密集地段的火山機構環(huán)形機構，以及南部三個類似次火山機構的環(huán)形構造為成礦有利地段，可能存在有斑巖礦化及熱液脈狀Au、Ag礦化，值得進一步研究。

N1火山機構位于圖幅北部，該處主體為中-上新世的安山至玄武巖質次火山巖，因為它已切穿E2b地層，巖體大致呈等軸狀次圓形，直徑長軸呈NW向近500米，短軸呈NE向約450米，外圍有一稍大環(huán)形斷裂構造，面積較大，長軸NW向約1300米，短軸NW向約950米，見圖4。該火山機構受NW、NNW斷裂控制，在這一火山機構范圍內，可見不同方向的放射狀斷裂6條，機構主體次火山巖外側蝕變環(huán)明顯，此處可能為斑巖銅礦發(fā)育地段。應加強對這一地段的地表勘查，并采用十字架剖面進行化探取樣，樣距20米，每個樣重250g，粉碎后送檢Cu、Pb、Zn、Au、Ag、As、Mo等元素分析，注意巖體及蝕變帶的巖石種類和含礦性，然后再考慮使用300-500米的鉆機，打十字架勘查剖面，確定礦化深度作出儲量評估。

圖4　過N1火山口地質剖面及可能的礦化分布模式圖

N2火山機構位于圖幅西南角，該處主體亦為中-上新世安山至玄武質次火山巖，巖體呈環(huán)筒狀，直徑約250米，呈等軸狀切面，近似圓形，周圍有一不完整環(huán)形構造，有四條放射狀斷裂，外環(huán)直徑近700米，圍巖似亦有蝕變跡象，但需要做進一步的地面查證，這里規(guī)模和條件雖不如N1，但也值得注意取樣分析，查評找礦前景。

N3、N4條件較差，如有可能，也不妨做些地面查證，因為這四處次火山巖相距并不太遠。

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TP79[文獻碼]B

1000-405X（2016）-2-239-3

石菲菲（1982～），女，碩士研究生，研究方向為遙感地質與地理信息系統(tǒng)技術的應用。