甘肅北山梧桐井地區(qū)遙感蝕變信息提取

王芳芳，肖滋澤

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局 張掖礦產(chǎn)勘查院，甘肅 張掖 734012）

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)大地構(gòu)造位置屬于塔里木板塊之敦煌地塊，區(qū)域經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造演化歷程，使得不同地塊、不同構(gòu)造單元的地質(zhì)體受到多期次強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)進(jìn)而使其疊加、復(fù)合、改造，并伴隨著大規(guī)模的構(gòu)造—巖漿活動(dòng)，形成了規(guī)模巨大的復(fù)合造山帶，為區(qū)域礦產(chǎn)資源的富集奠定了基礎(chǔ)。

研究區(qū)地層區(qū)劃隸屬塔里木-南疆地層大區(qū)塔南地層分區(qū)的敦煌地塊，敦煌地塊為本區(qū)塔里木板塊的主要組成部分，由于經(jīng)歷了自元古宙呂梁運(yùn)動(dòng)以來的多層次、多旋回、多階段構(gòu)造變形和多期變質(zhì)作用疊加，使地層發(fā)生剪切位移、褶皺重組，按地層發(fā)育特點(diǎn)和變形變質(zhì)程度可分為非史密斯地層和史密斯地層。研究區(qū)敦煌巖群為敦煌地塊基底巖系，經(jīng)歷了強(qiáng)烈的變形變質(zhì)作用改造，屬非史密斯地層，主要出露有古元古代敦煌巖群小西弓黑云石英片巖巖組、黃尖丘斜長角閃片巖巖組及第四系。出露巖體為華力西中期、晚期黑云母斜長花崗巖和灰色中細(xì)粒斑狀黑云二長花崗巖。

2 遙感蝕變信息提取

研究區(qū)礦化蝕變較為簡單，以褐鐵礦化、黃鐵礦化、綠泥石化和絹云母化為主，上述礦化蝕變均含有羥基（OH-）和三價(jià)鐵離子（Fe3+）離子基團(tuán)，該類離子基團(tuán)能夠在ETM遙感數(shù)據(jù)上較清晰的反映出來，為進(jìn)一步研究三價(jià)鐵離子（Fe3+）和羥基（OH-）離子基團(tuán)的分布規(guī)律奠定了基礎(chǔ)。蝕變信息的提取方法較多，作者結(jié)合前人實(shí)踐效果以及礦區(qū)地質(zhì)特征，采用掩膜+主成分分析+色度調(diào)整的方法[3]，掩膜可以去除與礦化無關(guān)的信息；主成分分析方法主要是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮和集中，將各個(gè)波段高度相關(guān)的信息進(jìn)行壓縮，并且集中到少數(shù)的幾個(gè)波段上并保證信息的完整性而信息互補(bǔ)想干圖像經(jīng)過主成分分析后，各個(gè)分量總是以某一原始特征為主，PC1反映了各波段的總體特征，經(jīng)過處理后的蝕變信息，作為一種弱信息往往包含在信息量少的第3、第4至第5分量中。據(jù)此對(duì)研究區(qū)遙感圖像開展了蝕變信息的提取[3]。

2.1 數(shù)據(jù)來源

此次研究利用2002-08-21的LE71360322002233SGS00數(shù)據(jù)，條帶號(hào)136，行編號(hào)32，云量0.27%。原始影像已進(jìn)行了幾何校正和輻射校正，在ENVI平臺(tái)上進(jìn)行鐵染、羥基蝕變信息的提取。由于研究區(qū)無陰影、積雪等影響，故不做掩膜處理技術(shù)。

2.2 羥基蝕變異常信息提取

熱液作用在圍巖的過程中，形成粘土礦物的蝕變富集地帶，蝕變?nèi)绺邘X石化、絹云母化及綠泥石化等，而這些蝕變大多含有羥基（OH-）。在ETM7波段上含羥基類礦物呈現(xiàn)為強(qiáng)吸收帶，在ETM5波段上呈現(xiàn)為強(qiáng)反射帶。針對(duì)各個(gè)波段波譜所反映的特征，選取ETM1、4、5、7波段作為主成分變換的輸入波段[4]，進(jìn)行主成分變換，變換后各波段的特征向量及特征值見表1。

表1 ETM1、4、5、7波段特征向量及特征值

分析表1，可得出以下幾點(diǎn)結(jié)論[4，5]：

（1）在PC1主成分上，四個(gè)波段值均為正，其中ETM5＞ETM1＞ETM4＞ETM7，ETM5波段貢獻(xiàn)最大?？偟恼f來，PC1主成分反映的是圖像上四個(gè)波段的信息相加，主要表現(xiàn)出亮度信息和地形信息。

（2）PC2主成分代表了ETM4波段+ETM5波段所反映的信息減去ETM1波段+ETM7波段所代表的的信息的線性變化，其中4波段與PC2呈明顯的負(fù)相關(guān)。

（3）PC3主成分反映的是ETM1波段+ETM4波段的信息減去ETM5波段+ETM7波段的信息的線性變換，1波段與PC3呈明顯的正相關(guān)，而7波段與PC3呈明顯的負(fù)相關(guān)。

（4）PC4主成分反映的是ETM4波段+ETM7波段的信息減去ETM1波段+ETM5波段的信息的線性變換，其中5波段和PC4呈明顯的負(fù)相關(guān)，1波段和PC4呈明顯的正相關(guān)。

在第四主成分的絕對(duì)值最大的是ETM5和ETM7波段，而正負(fù)相反，因此，選擇PC4來提取泥化蝕變遙感信息。

泥化蝕變信息提取的窗口采用5×5，濾波后，對(duì)圖像進(jìn)行密度分割，提取的異常信息見圖1。

圖1 羥基遙感異常圖

從羥基蝕變信息圖可以看出，異常主要分布在研究區(qū)的中南部，其中沿中部斷裂帶內(nèi)的地層及巖體內(nèi)分布有多處高值級(jí)遙感異常，且由西向東呈濃集現(xiàn)象，這些異常位置出露主要地層為敦煌巖群華窯山高鋁片巖組、混合巖組，局部見綠泥石化、綠簾石化，加里東晚期石英閃長巖穿插與地層中，異常區(qū)內(nèi)近東西向構(gòu)造發(fā)育，局部北東向構(gòu)造后期剪切；該異常西側(cè)主要為地層-巖體性異常，東側(cè)主要為構(gòu)造性異常，對(duì)后續(xù)構(gòu)造解譯及地質(zhì)填圖有指導(dǎo)意義。在研究區(qū)南部分布有大范圍高-中值級(jí)遙感蝕變異常，異常整體呈帶狀北西西向展布，濃集中心明顯，位置處于加里東晚期花崗閃長巖中，很好的反映了巖體的邊界及巖體內(nèi)局部構(gòu)造蝕變分布特征。

2.3 鐵然蝕變異常信息提取

鐵的氧化物，如褐鐵礦化在其ETM3表現(xiàn)為強(qiáng)反射，在ETM1、ETM2和ETM4表現(xiàn)為不同程度的相對(duì)吸收特征。針對(duì)各個(gè)波段波譜所反映的特征，選取ETM1、3、4、5這4個(gè)波段作為組合波段做主成分分析[6，7],變換后各波段的特征向量及特征值見表2。

表2 ETM1、3、4、5波段特征向量及特征值

分析表2，可得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）在PC1主成分上，四個(gè)波段均為正值，ETM5＞ETM1＞ETM4＞ETM3，總體說來，PC1主成分反映的是圖像上四個(gè)波段的信息相加，主要表現(xiàn)出亮度信息和地形信息。

（2）PC2主成分反映的是4波段與PC2呈明顯的負(fù)相關(guān)。

（3）PC3主成分反映的是5波段與PC3呈明顯的負(fù)相關(guān)。

（4）PC4主成分反映的是1波段和PC4呈明顯的負(fù)相關(guān)，3波段和PC4呈明顯的正相關(guān)。

一般來說，含鐵礦物的波普特性能夠被ETM1波段吸收，但ETM3波段具有較強(qiáng)的反射特性。因此，可以選擇PC4作為含鐵蝕變信息的提取因子。經(jīng)過遙感數(shù)據(jù)濾波處理及對(duì)圖像密度分割處理后，提取的異常信息見圖2。

圖2 鐵染遙感異常圖

從鐵染蝕變信息圖可以看出，研究區(qū)西北角零散分布有中低值級(jí)遙感異常，北部巖體內(nèi)多處見散落無規(guī)則低值異常分布，其中，沿敦煌巖群華窯山組第三巖性段見多處高值級(jí)異常（研究區(qū)中部），異常由西向東逐漸濃集，異常所在位置主要出露敦煌巖群華窯山組二云片巖組，主要受地層控制，屬于地層性異常，對(duì)于地質(zhì)找礦具有一定參考意義。

綜上所述，研究區(qū)遙感蝕變信息提取對(duì)本區(qū)構(gòu)造研究、地質(zhì)填圖及找礦均具有相當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)意義，從遙感蝕變信息異常圖上可以發(fā)現(xiàn)，羥基蝕變異常主要分布在研究區(qū)中部和南部，而鐵染異常主要分布在研究區(qū)中部，在平面上呈現(xiàn)出北西—南北向或者近東西向帶狀展布的特征，也意味著鐵染異常受斷裂破碎帶或者地層控制明顯。

通常情況，一級(jí)異常一般反應(yīng)的是區(qū)域大斷裂與次級(jí)斷裂破碎帶的交匯部位，該部位往往是熱液礦床良好的儲(chǔ)閉空間。對(duì)研究區(qū)遙感異常分析可知，研究區(qū)所獲得的蝕變信息與熱液型礦床具有較高的耦合性，因此，本文所采用的數(shù)據(jù)提取方法是可靠的。

3 結(jié)論

（1）傳統(tǒng)的地質(zhì)找礦方法結(jié)合現(xiàn)代化遙感技術(shù)，能夠根據(jù)異常下限閾值設(shè)置快速的識(shí)別出與成礦關(guān)系密切的蝕變異常信息，進(jìn)而指導(dǎo)找礦工作。本文結(jié)果顯示，蝕變異常具北西—南北向或者近東西向帶狀展布的特征，與區(qū)域斷裂展布方向及空間位置耦合程度高，說明本文的研究成果有助于尋找熱液型礦產(chǎn)。

（2）研究區(qū)羥基異常與鐵染異常具有一定的重合性，且重合區(qū)域具有一定規(guī)模，在空間上重合區(qū)域與已知的礦點(diǎn)具有較好的耦合程度，因此，多為“礦化型異?！保軌蜉^為直觀的反映礦化區(qū)泥化、褐鐵礦化等蝕變，是研究構(gòu)造—熱液的重要標(biāo)志，對(duì)尋找熱液型礦床意義重大。