甘肅省文縣堡子壩
——尚德地區(qū)ASTER蝕變信息提取研究

張苗苗，孟剛剛，周 軍，王亞周

（1.長(zhǎng)安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西 西安 710000；2.西安時(shí)空地質(zhì)礦產(chǎn)技術(shù)有限公司，陜西 西安 710068；3.甘肅省地礦局第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 天水 741020）

近年來，隨著科技的進(jìn)步，遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[1]、城市規(guī)劃[2]、礦產(chǎn)勘查[3]等方面應(yīng)用越來越廣泛，尤其是在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查方面，不僅節(jié)省了人力、物力、財(cái)力，而且對(duì)礦產(chǎn)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度也越來越高。遙感技術(shù)對(duì)于礦產(chǎn)預(yù)測(cè)的核心是通過提取礦化蝕變信息，再結(jié)合地質(zhì)特征、物探異常和化探異常等綜合圈定找礦靶區(qū)。遙感技術(shù)提取蝕變信息的方法有波段比值法[4]、主成分分析法[5]、Crosta法[6]等。此次研究是通過ASTER數(shù)據(jù)波譜特征擬合法（SFF），得到蝕變礦物組合，排除一些偽異常，再與ETM/TM數(shù)據(jù)套合篩選異常，最終圈定找礦靶區(qū)。

1 研究區(qū)概況

本區(qū)大地構(gòu)造位置處于龍門山北東向構(gòu)造帶，松潘～甘孜褶皺系，秦嶺東西向構(gòu)造帶的交匯部位的文縣弧形構(gòu)造內(nèi)。區(qū)內(nèi)的巖石建造較為復(fù)雜，多期的變質(zhì)作用、巖漿活動(dòng)和強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使得該區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造面貌南北差異較大[7]。

2 數(shù)據(jù)及預(yù)處理

2.1 數(shù)據(jù)特征

采用兩景ASTER多光譜數(shù)據(jù)及DEM模型數(shù)據(jù)，全覆蓋測(cè)區(qū)。其中堡子壩幅東部延入ASTL1A 0008300405040301010553B景（533B）， 時(shí) 相 為2000年8月30日，植 被 多，局 部 有 云；ASTL1A 0603310355370604020422B景（422B）則覆蓋臨江幅、尚德福，時(shí)相為2006年3月31日，植被少，測(cè)區(qū)內(nèi)無(wú)云霧、積雪，數(shù)據(jù)質(zhì)量良好。采用兩景不同時(shí)間的ASTER數(shù)據(jù)，不僅能消除氣候影響，還能形成對(duì)比。

2.2 輻射精校正

蝕變信息提取前，對(duì)ASTER多光譜進(jìn)行了輻射精校正。運(yùn)用回歸分析，以短波紅外6波段為參照，與可見光逐波段線性擬合，從而求得程輻射并從相應(yīng)波段中剔除，以保證遙感蝕變異常提取的可靠性。

2.3 坐標(biāo)配準(zhǔn)

以1：25萬(wàn)、1：5萬(wàn)地形圖為參考，對(duì)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何校正、坐標(biāo)配準(zhǔn)，精度控制在ASTER多光譜數(shù)據(jù)可見光的一個(gè)像元左右，即約15m。坐標(biāo)采用西安80坐標(biāo)系。

2.4 變換除噪

蝕變信息提取前，將ASTER多光譜輻射量度轉(zhuǎn)換為反射率，并進(jìn)行MNF（Minimum Noise Fraction）變換除噪，以剔除干擾。

2.5 跨景鑲嵌

對(duì)于覆蓋測(cè)區(qū)的兩景ASTER多光譜數(shù)據(jù)，各景獨(dú)立進(jìn)行輻射精校正、坐標(biāo)配準(zhǔn)、蝕變信息提取及分割異常，然后才進(jìn)行鑲嵌成圖，充分考慮了各景成像時(shí)獨(dú)立的大氣、衛(wèi)星等條件。

3 蝕變信息提取

3.1 波譜特征擬合

經(jīng)過試驗(yàn)，對(duì)于覆蓋測(cè)區(qū)的ASTER多光譜數(shù)據(jù)，波譜特征擬合（SFF）較光譜匹配濾波（MF）對(duì)含羥基、碳酸根蝕變礦物更為有效，所提取出的蝕變異常與陽(yáng)山礦帶已知情況較為吻合。一般情況下，去包絡(luò)線可使蝕變礦物的一些特征性譜帶放大，從而有利于被提取出來，但也易于因此導(dǎo)致一些偽異常。研究表明，區(qū)內(nèi)的ASTER數(shù)據(jù)偽異常主要與地形陰影有關(guān)，次為覆蓋土壤以及未完全掩模掉的植被，與提取蝕變所采用的方法本身關(guān)系不大。

3.2 礦化蝕變組合

測(cè)區(qū)包含著名的陽(yáng)山金礦帶，成礦與下泥盆統(tǒng)板巖帶、剪切帶的構(gòu)造蝕變以及中酸性侵入巖、巖漿熱液活動(dòng)等關(guān)系密切。區(qū)域上，南部的震旦系變碎屑巖、碳酸巖以及青白口系變碎屑巖、糜棱巖等也有含金石英脈，銅礦點(diǎn)亦較多。顯而易見，測(cè)區(qū)是尋找與板巖帶、中酸性巖脈有關(guān)的金礦以及熱液成因石英脈型或蝕變巖型金礦的重要地段，也不應(yīng)忽視與中酸性淺成巖有關(guān)的銅、金礦化，故選擇常見的絹云母、高嶺土、綠泥石、綠簾石為主要蝕變礦物，且它們?cè)诙滩t外均有鮮明的診斷性特征譜帶（圖1a）。

此外，褐鐵礦、孔雀石形成于表生條件下，往往與原生金屬礦物關(guān)系密切，二者均色彩鮮艷，在可見光、短波紅外都顯示出一定的特征譜帶，因而其異常與上面含羥基蝕變礦物異常的疊合可能更具地質(zhì)或找礦意義。

3.3 結(jié)果分析

對(duì)本項(xiàng)目的兩景ASTER多光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行波譜特征擬合（SFF）蝕變信息提取，采用可見光-近紅外至短波紅外區(qū)間9個(gè)波段，遙感異常（≥μ+3σ）波譜曲線特征見圖1b和圖1c。

圖1 蝕變礦物波譜曲線

覆蓋堡子壩幅西部的533B景所提取出的綠泥石、綠簾石異常波譜曲線（圖1b）與JPL（Jet Propulsion Laboratory）光譜庫(kù)對(duì)應(yīng)波譜曲線（圖1a）較為相似，這些異常主要分布于堡子壩幅西南部的泥盆系、志留系淺變質(zhì)巖中，與區(qū)內(nèi)SWW-NEE向的剪切帶較為一致，應(yīng)該是熱液大范圍活動(dòng)的反映。絹云母、高嶺土在短波紅外的診斷性吸收特征也較明確（圖1b），但波谷偏大，且均缺乏發(fā)卡狀細(xì)部特征，綜合來看，許多組云母異常與地形陰影有關(guān)，高嶺土則與第四系土壤關(guān)系密切，應(yīng)為偽異常或次生成因。孔雀石化或碳酸鹽化在短波紅外的診斷性吸收特征不明顯，但總體曲線形態(tài)良好，且主要分布于剪切帶附近，僅少量由地形陰影引起，有一定參考意義。褐鐵礦波譜曲線變異大，在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)數(shù)量不多，僅具參考意義。

堡子壩幅東部、臨江幅、尚德幅均落入422B景，綠簾石、絹云母、高嶺土、孔雀石或碳酸鹽化等蝕變異常波譜曲線形態(tài)良好（圖1c）。但是，在2.4μm附近絹云母、高嶺土缺乏小吸收谷，孔雀石或碳酸鹽化則缺乏小反射峰，且在2.2μm附近絹云母的發(fā)卡狀彎曲也不明顯。綠泥石在2.3μm附近的強(qiáng)吸收有較好地體現(xiàn)（圖1c），卻在可見光至近紅外范圍下彎稍偏大。總體而言，依據(jù)波譜曲線特征，除褐鐵礦曲線形態(tài)變異過大外，其他蝕變礦物異常均有一定參考價(jià)值。

4 找礦靶區(qū)、靶位及主要特征

4.1 靶位選取的綜合原則

主要遵循如下一些原則，經(jīng)綜合考慮選取：

（1）排除偽異常：選取靶位時(shí)首先注意避開明顯由第三系、第四系松散沉積物或風(fēng)化剝蝕物引起的偽異常以及由未掩模掉的植被、水系、濕地等引起的偽異常，同時(shí)考慮地形、陰影等對(duì)遙感異常的干擾。

（2）注重地質(zhì)背景：已知礦帶（包括礦床、礦點(diǎn)外圍）、剪切帶，以及構(gòu)造蝕變帶、可能的中酸性小巖體內(nèi)外接觸帶、巖脈附近以及一些次級(jí)小斷裂接合部、不同巖層接觸部位等為成礦有利地段，位于這些部位的一些遙感異常會(huì)優(yōu)先選擇為靶位，以提示野外人員檢查。

（3）不同遙感異常套合：ETM/TM遙感異常、ASTER遙感異常與不同傳感器有關(guān)，而ETM/TM含羥基異常、三價(jià)鐵染以及ASTER的綠泥石、絹云母等異常則為不同提取手段獲得的信息，當(dāng)一些不同的遙感異常套合、伴隨或局部聚集時(shí)，所反映的熱液蝕變存在可能性增大，并且具備一定規(guī)模，會(huì)考慮選取靶位。

（4）多元信息疊合：區(qū)域化探異常、1：5萬(wàn)化探異常，尤其是綜合異常，往往是存在礦化的反映，與化探異常套合，尤其位于化探異常上方較高部位或蝕源區(qū)的遙感異常，是圈定找礦靶位的重要部位。

4.2 遙感異常為主導(dǎo)的靶區(qū)特征

經(jīng)疊合篩選的ETM/TM遙感異常上再套合ASTER多光譜數(shù)據(jù)波譜特征擬合（SFF）異常，依據(jù)所獲蝕變信息，結(jié)合地質(zhì)背景、已知礦床（礦點(diǎn)）等條件，綜合選取了3個(gè)找礦靶區(qū)，137個(gè)靶位。下面主要依據(jù)綜合遙感異常，對(duì)所選靶區(qū)總體特征進(jìn)行描述：

4.2.1 靶區(qū)Ⅰ

主要位于堡子壩幅南部，東端插入臨江幅，包括陽(yáng)山礦帶。主體為下泥盆統(tǒng)橋頭巖組淺變質(zhì)巖，外圍有中、上泥盆統(tǒng)碳酸鹽巖、頁(yè)巖、砂巖，邊緣有少量志留系變碎屑巖。陽(yáng)山礦帶地表主要為絹云母化、綠簾石化，次為碳酸鹽化、綠泥石化。ETM/TM遙感異常（含羥基蝕變礦物）成斑點(diǎn)狀、小團(tuán)塊狀、串珠狀沿陽(yáng)山礦帶斷續(xù)分布，局部集中，一些與ASTER蝕變異常存在套合關(guān)系。

在靶區(qū)內(nèi)及附近，已知礦化以外（例如探槽、民采剝露的礦化之外）的遙感蝕變異常，尤其當(dāng)多種蝕變存在疊合關(guān)系時(shí)，是一種找礦線索，不限于所圈靶位，與1：5萬(wàn)化探異常的空間關(guān)系應(yīng)視為重要的篩選因素。

4.2.2 靶區(qū)II

主要位于尚德幅北部，少量插入臨江幅。主要出露震旦系、青白口系變碎屑巖、碳酸鹽巖，變火山碎屑巖，SWWNEE向、SW-NE向斷裂構(gòu)造發(fā)育，有少量金礦點(diǎn)。ETM/TM含羥基蝕變礦物異常呈斑點(diǎn)狀、串珠狀，主要位于震旦系與青白口系接觸帶附近，受SWW-NEE向斷裂控制，與之小角度相交。ASTER異常主要為綠簾石化與碳酸鹽化，次為絹云母化、綠泥石化。但是，一些分布于陰坡中的碳酸鹽化與一些陽(yáng)坡上明顯受小溝壑、小山脊控制的綠簾石異常應(yīng)該為偽異常。

總體上，是一個(gè)ETM/TM蝕變異常及ASTER蝕變異常均較集中的地段，處于不同巖性單元接觸帶附近，斷裂構(gòu)造發(fā)育，已知石英脈較多，是一個(gè)尋找熱液型金、銅礦化的重要區(qū)域，一些遙感蝕變異常可作為野外檢查的切入點(diǎn)。

4.2.3 靶區(qū)III

位于尚德幅南部，地質(zhì)背景主要為青白口系變碎屑巖，東北部有震旦系變火山碎屑巖，二者間存在大范圍韌性剪切構(gòu)造。ETM/TM含羥基蝕變礦物異常、ASTER綠簾石化與韌性剪切帶關(guān)系密切，次為絹云母化、碳酸鹽化，蝕變主要集中于韌性剪切構(gòu)造的SE-NW向走向段，是重要找礦目標(biāo)。

5 結(jié)論與建議

本文以堡子壩～尚德地區(qū)為研究區(qū)，基于ASTER遙感數(shù)據(jù)完成了蝕變信息提取，主要得出以下結(jié)論：

（1）采用兩景不同時(shí)相的ASTER多光譜數(shù)據(jù)不僅方便而且可以形成對(duì)比。

（2）在使用之前要進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，輻射精校正、坐標(biāo)配準(zhǔn)、變換除噪、跨景鑲嵌等有利于剔除干擾，提高精度。

（3）研究區(qū)內(nèi)的ASTER數(shù)據(jù)偽異常主要與地形陰影有關(guān)，次為覆蓋土壤以及未完全掩膜掉的植被，與提取蝕變所采用的方法本身關(guān)系不大。

（4）許多絹云母異常與地形陰影有關(guān)，高嶺土則與第四系土壤關(guān)系密切，應(yīng)為偽異常或次生成因。

選擇找礦靶區(qū)、靶位時(shí)，我們先進(jìn)行ETM/TM疊合篩選蝕變異常，后與ASTER蝕變異常套合，以保證遙感綜合異常的精度和準(zhǔn)確性。除此之外，我們選擇靶位也要遵循一定的原則，優(yōu)先考慮一些成礦有利地段。

綜上研究，遙感技術(shù)方法雖然能指導(dǎo)我們進(jìn)一步找礦，但是也不代表出現(xiàn)遙感異常就一定有礦，我們?nèi)孕枰獋鹘y(tǒng)地質(zhì)以及其他的一些物化探條件來驗(yàn)證遙感異常，也就是多元信息疊合從而得到找礦靶區(qū)、靶位。