淺析遙感地質解譯在1：5 萬馬蓮井幅中的應用

王子赫，楊鵬剛，史 梁，李云鳳

（甘肅省有色地質勘查局白銀礦產勘查院，甘肅 白銀 730900）

隨著遙感技術和信息處理技術的迅猛發展，遙感技術憑借其區域性、宏觀性、快速性及經濟性等特點，越來越廣泛地應用在礦產資源勘查和資源評價中。通過蝕變異常信息提取，可獲取用以表征蝕變巖石（包括與蝕變礦物類似的表生沉積物）的近礦指示信息，二者結合勘查區的地質礦產資料以及物化探資料從而達到快速預測找礦遠景區的目的。本文分析馬蓮井幅遙感地質解譯、異常信息提取以及部分以往地質礦產資料，在測區內圈定了4 個遙感找礦有利區，為進一步礦產勘查工作提供了遙感依據。

1 遙感基礎影像處理

1.1 遙感影像處理

馬蓮井幅了使用法國SPOT7 衛星數據制作基礎遙感影像，使用美國Landsat-8 衛星OLI 數據開展異常信息提取。前者空間分辨率可達1.5m，融合處理后完全可以滿足1∶5 萬遙感制圖要求，后者擁有8 個多光譜波段，空間分辨率30m，可以滿足礦產遠景調查中遙感異常信息提取的需求。遙感圖像處理在PCI Geomatica2012 及ENVI5.1 平臺上完成。圖像處理流程及技術方法為：影像校正、彩色合成、影像增強、數據融合等。

1.2 地形地貌影像特征

從遙感影像可以看出，馬蓮井幅地形中間高兩側低，中部地區基巖裸露，北西向展布，形成高山地貌，溝壑縱橫，起伏較大，影像色彩因出露巖性不同而豐富多樣。兩側戈壁地貌，主要以第四系沖洪積為主，地貌平坦，色彩較為單一，沖溝淺而寬闊，多呈干溝從山體向兩側散開。西南部杰路子一帶地形略高，主要出露白堊系砂礫巖，影像色彩較為單一。蘭新鐵路從中南部通過，其他人類活動主要集中在道路旁側及白水泉一帶。

2 地層解譯

2.1 主要地層影像特征

由于不同巖性所包含的礦物不同，因其對不同波長的光譜吸收反射特征不同，造成了各自特殊的影像色彩。同時，巖性抗風化能力的差異以及不同結構特征也造成了不同特征的水系、沖溝，從而在影像上顯示各自特殊的影紋特征。

馬蓮井幅內巖性單元解譯后，依據地質資料歸類為不同的地層單位。

2.2 巖性地層的分布特征

區內出露地層以中晚元古代、寒武系、石炭系、二疊系、侏羅系、白堊系以及第四系為主，中生代和古生代地層缺失較多。推測主要是因為變質程度的差異以及不同巖性夾層分布多寡所造成。測區地層巖性分布圖如圖1 所示。

圖1 測區OLI 數據主成分分析假彩色合成影像

3 巖漿巖解譯

馬蓮井幅內巖漿巖較為發育，主要巖漿巖解譯標志如下：

γ：花崗巖、白崗巖。主要出露于測區西北部及包代圈以北的區域內，影像上呈淺灰紅色，水系無規律拐折彎曲，沖溝發育且與上級水系或沖溝夾角較大，地表形成高低起伏的山地地貌。另在麒麟溝組混合巖中或其邊部發育一些小的巖珠或巖脈，但與圍巖界線比較隱約，參考地質資料并對比影像特征對界線進行了推測（如圖2a 所示）。

γρ：花崗偉晶巖。僅在馬蓮井幅西部大凹圈一帶小面積出露，影像顯示為深灰褐色，水系彎曲，并形成多個獨立的高地（如圖2b 所示）。

圖2 巖漿巖解譯標志(左：a；右：b)

4 遙感構造解譯

4.1 線性斷裂構造解譯

線性斷裂構造在影像上的一般顯示為線狀特征，表現為連續或斷續的直線狀水系（沖溝）（如圖3a 所示）、陡坎（如圖3b 所示）等，或由于兩側地層巖性不同造成的色調特征、影紋特征的差異（如圖3c 所示），或可見斷層對地層的明顯切錯或形成水系的拐折。

4.2 線性斷裂構造分布特征

馬蓮井幅內線性斷裂構造比較發育，均發育于基巖出露區，主要有北西向、北東向、北東東-近東西向三組，另有少量北北東向斷裂構造，它們共同構成了測區的構造格架。北西向構造是區內的主要構造，如F1、F2、F3 等，其與區域構造線方向一致，也是測區規模最大的斷裂構造，對區域地層的產出有一定的控制作用，另外，北西向斷裂構造近旁側發育多條規模較小的次級層間構造，共同形成北西向斷裂帶。

圖3 典型斷裂構造影像特征（上：a；中：b；下：c）

區內主要斷裂構造特征如下：

F1：區內規模最大的斷裂構造，區內發育于赤山-白墩子一帶，北西走向，波狀。影像上斷裂構造兩側色彩、影紋特征均有差異，是震旦系與青白口系、震旦系與長城系的界線。

F2：規模較大，北西走向，波狀彎曲，影像上斷裂兩側影紋特征差異明顯，是青白口系于長城系的界線。

F3：規模中等，北西走向，近于平直，影像上兩側色彩差異明顯，控制了花崗巖體的南西邊界。

F4：規模中等，發育于石樁疙瘩北部，北東向平直產出，影像上顯示兩側影紋特征差異明顯并形成系列陡崖。該斷裂改變了長城系麒麟溝組與青白口系大豁落山群產出走向，并形成二者的界線。

4.3 環形構造解譯

環形構造在影像上多顯示為弧形山脊或水系圍成的環形或弧形影像（如圖4 所示）。深部巖漿活動往往引起蓋層改造，色調及影紋特征發生變化，形成與巖漿活動有關的環形構造，這是分布最為廣泛的環形構造類型。

圖4 典型環形構造影像特征

4.4 環形構造分布特征

測區內共解譯環形（弧形）構造15 個(組)，直徑最大的約500m，最小的150m 左右，其中7 個環形構造以單環出現，8 個環形構造為嵌套、或相交的復合環構造。

環形構造主要發育于長城系、震旦系、薊縣系地層中，部分環形構造發育于解譯的花崗巖巖體內部或旁側。石崖圈-白墩子一帶的環形構造以及北部毛湖洞西側的環形構造大多發育在斷裂構造的交匯部位或其旁側，其產出地層多以長城系為主，推測其與巖體或隱伏巖體有關。

5 遙感異常信息提取

5.1 遙感異常信息概述

遙感異常信息是指從遙感數據中提取的、可能與成礦圍巖蝕變礦物有關的一種量化遙感找礦信息。根據多光譜遙感數據（Landsat 衛星數據或ASTER 等）的波段特征和探測能力，可提取出與金屬礦化有關的以富氧化鐵為主的鐵化蝕變遙感異常信息（即鐵染異常），與富羥基礦物為主的泥化蝕變、碳酸鹽蝕變等的遙感異常信息（即羥基異常）。

這些遙感異常信息是由二維空間連續無間隙采集的一定區域范圍內的光譜數據生成的，它不受人為因素影響，具有較高采樣密度和定位精度，而且可作為礦產資源調查中基礎性參量。但這些遙感異常信息強度主要由蝕變礦物引起的若干特征吸收光譜段變量或它們的數學變換數據大小確定，通常是“弱信息”，且常常被其他因素干擾，需要通過多種組合的數據處理方法，才能將它們增強和提取出來。

5.2 遙感異常信息提取與處理

常用的遙感異常信息提取方法是“面向特征主分量選擇法”（克羅斯塔技術）及比值的方法。

面向特征主分量選擇法其主要依據就是目標地物在遙感數據不同波段的吸收反射的差異性。其實質是在多維空間中通過移動和旋轉坐標軸的方法降低各維信息間相關性，從而壓縮信息、去除冗余、分離特征異常信息與背景信息。

面向特征主分量選擇法是根據地物的波譜特征和主成分分析后生成的特征向量矩陣中的各波段的載荷因子大小來提取目標地物信息的方法，它對PCA 特征向量載荷進行分析，以確定那個主成分更集中地反映了某個波段（或某種地物）的特征波譜信息。

該方法使用Landsat 數據進行信息提取時常采用Blue、NearIR、SWIR1、SWIR2 波段做主成分分析，增強羥基類礦物信息；采用Blue、Red、NearIR、SWIR1 做主成份分析增強氧化鐵類礦物信息。

5.3 異常地質特征分析

總體而言，不論鐵染異常還是羥基異常，大面積分布的異常往往與巖性中相關的礦物有關，而斷裂構造旁側發育的小面積帶狀異常、巖體接觸帶或地層接觸帶上發育的小面積斑塊異常等與蝕變礦物關系較為密切。找礦過程中應對上述與蝕變礦物有關的異常以及兩類異常疊加的位置給予重視。

對于具有容礦地層，發育具有熱液運移通道和礦化富集條件的斷裂構造，侵入巖發育，且有鐵染、羥基遙感異常集中發育，已經發現或者周邊具有類比的礦產信息的區域圈定為遙感找礦預測區域。

6 主要成果

1）使用空間分辨率為1.5m 的SPOT7 衛星數據制作了測區1∶5 萬遙感基礎影像，使用Landsat 8 OLI 數據開展了測區兩類遙感異常信息的提取及輔助解譯。遙感數據空間分辨率及光譜分辨率均滿足1∶5 萬制圖要求，為測區內遙感地質解譯及異常信息分布特征分析提供了依據。

2）建立了區內地層（巖性單元）、線性構造、環形構造等遙感解譯標志并編制了測區遙感地質解譯圖件。

馬蓮井幅出露地層以中晚元古代、寒武系、石炭系、二疊系、侏羅系、白堊系以及第四系為主，中生代和古生代地層缺失較多。除第四系-白堊系以外其他地層與區域構造一致，呈北西向帶狀展布。不同層位之間多以斷層或不整合接觸，地層走向大多穩定，局部受北東向、近東西向斷裂構造截切。西北部地層因巖體侵入及斷裂的影響，走向趨勢發生變化。

馬蓮井幅遙感線性斷裂構造較為發育，以北西向、北東向、北北東-近東西向為主，其中北西向是全區主要的斷裂構造，控制著部分地層的邊界。環形構造較為發育，規模均較小，部分顯示為同心環或者包容環，推測部分環形構造與深部巖漿活動或隱伏巖體有關。

3）在研究OLI 數據及遙感異常信息提取方法的基礎上，開展了鐵染異常、羥基異常信息的提取。并按照各類異常的集中區域對異常的形成原因進行了分析，分析認為大面積分布的異常多與巖性或特征礦物含量有關，但與環形構造、線性構造等相關的異常是找礦的優選地段，并需要注意兩類異常疊加出現的部位。

4）綜合分析遙感地質解譯、異常信息提取以及部分以往地質礦產資料，在測區內圈定了4 個遙感找礦有利區，為進一步礦產勘查工作提供了遙感依據。