1.西安地质矿产勘查开发院 陕西 西安 710100 ; 2.西北有色地质勘查局物化探总队 陕西 西安 710068 ;
3.长安大学地球科学与资源学院 陕西 西安 710054
【摘要】新疆青河地区北部由于地势侵蚀切割强烈 山体坡度陡 通行困难在该区开展矿产资源开发存在很多困难。本研究以ETM+数据为基础，首先利用归一化差异水体指数（MNDWI）和归一化植被指数（NDVI）进行掩膜剔除水体和植被干扰，之后利用Crosta法提取矿化蚀变信息并对研究区内的矿化蚀变信息进行分级。结果表明所提取的蚀变信息与区内的构造和岩体关系密切，可作为该区后续野外检查和找矿的重点。
【关键字】青河 ETM+ 铁染蚀变 羟基蚀变
1. 引言
新疆青河地区位于阿尔泰山东段西南坡与准噶尔盆地东北缘交汇地带，矿产资源丰富。由于该区域北部地势侵蚀切割强烈相对高差较大，山体坡度陡通行困难，基础地质和矿产工作程度大都停留在基础调查阶段研究程度相对较低。在现有条件下采用新技术新方法对支撑优势矿产资源开发具有重要指导作用，是现阶段和今后实现科学高效找矿的重要途径[1-3]。
依据蚀变岩和蚀变带独特的光谱异常特征，运用专业化的遥感信息处理方法对其进行提取，可为地质成矿预测提供可靠的依据。已有研究表明：通过发现热液蚀变岩石指示找矿方向增加找矿概率。本研究在新疆青河地区以遥感技术为主导，通过对区内主要成矿标志的识别，综合分析后快速圈定找矿靶区为后续野外检查提供指导。
2. 研究区地质概况
研究区地层出露主要有中元古界、震旦系、泥盆系、石炭系、二叠系、侏罗系、古-新近系和第四系，岩浆岩主要为泥盆纪、石炭纪酸性侵入岩。该区已知金矿床（点）主要有科克萨依金矿、马热勒铁金矿、老山口金矿、哈腊苏铜矿、卡拉先格尔铜矿等，主要分布于研究区北部南部和西部。
研究区主要找矿标志分别为：构造标志，地层和岩体标志，物化探异常标志（物探高磁异常和Cu、Au、Ag、Hg化探异常是重要的铜、金矿找矿标志。）围岩蚀变标志（主要有钾长石化、硅化、绢云母化、绿泥石化、绿帘石化、碳酸盐化等，其中黄铁矿化糜棱岩化是金矿的重要蚀变信息。）
3. 遥感矿化蚀变信息提取
3.1 蚀变光谱特征分析
矿物的化学成分是矿物反射光谱的最主要决定因素。研究表明：在岩石反射谱带中占据主导地位的是岩石中含量较少的次要矿物（含铁矿物、蚀变矿物）中的Fe2+、Fe3+、OH-、CO32-等离子或离子基团，它们形成了反射谱的特征吸收谷[4-5]。
3.2 数据及预处理
本研究收集了覆盖研究区的ETM+遥感数据，包括两景图像，数据轨道号分别为141/27、141/28，成像日期均为2002年8月8日。图像无云雪、地物层次明显，可以满足此次研究的要求。
首先对原始遥感图像进行预处理，包括几何校正辐射校正。此外在提取蚀变遥感信息时，为了避免信息提取的干扰首先对其进行了图像掩膜处理，去除了植被及水体的干扰。其中采用归一化植被指数（NDVI= (NIR-R)/(NIR+R) R、NIR分别对应ETM+数据的3、4波段）对植被信息进行了提取；采用了归一化差异水体指数（MNDWI=(Green - MIR) / (Green + MIR)，Green、MIR分别对应ETM+数据的2、5波段）进行波段运算，对结果图像进行阈值分割，提取出了水体信息。
3.3 蚀变信息的提取
目前利用主成分分析法提取蚀变信息应用最为广泛。主成分分析（PCA）是一种去除波段之间重复冗余信息、将多波段图像压缩到比原波段更有效的少数几个转换波段的方法。利用主成分分析对多光谱遥感数据进行处理，其得到的不同主成分通常反应特定的地质意义，且不相关，即各主成分对应的地质意义有其独特性[7]。而特征主成分分析方法（Crosta法）就是通过选择特定波段进行主成分分析去除部分关系不大的波段，减少干扰因素，将遥感图像表现很微弱或不明显的蚀变信息加以提取。即 对ETM+1、ETM+3、ETM+4和ETM+5波段和ETM+1、ETM+4、ETM+5和ETM+7波段分别进行主成分分析，以此来提取铁染和羟基蚀变[6]。本文以Crosta法为主要方法，对研究区进行了铁染和羟基蚀变信息提取。
（1）铁染蚀变信息提取
根据Crosta法，通过选择ETM+1、3、4、5四个波段进行主成分分析来提取铁染蚀变信息后，可以将PC4分量作为提取铁染蚀变信息的最佳变量。主成分分析结果见表1
PC4中ETM+1、ETM+3波段所对应的特征向量因子最大，且ETM+1特征向量因子为负，与 ETM+3符号相反，这正好反映了含铁离子类矿物在ETM+1波段强烈吸收，而在ETM+3波段高反射的光谱特征。所以，可以将PC4分量作为提取铁染蚀变信息的最佳变量。
（2）羟基（碳酸根）蚀变信息提取
原理同上，选取ETM+1、4、5、7四个波段进行主成分分析，提取羟基遥感蚀变信息。可以将PC4分量作为提取羟基蚀变信息的最佳变量。主成分分析结果见表2
4. 结论
本次研究通过在新疆青河地区利用ETM+数据开展遥感矿化蚀变信息提取，得出如下结论：
（1）将蚀变信息与构造、岩体、化探等多元信息叠合，综合分析后圈定找矿靶区9处，进而开展野外检查。通过对30余处异常进行了系统检查发现，金矿化点3处、铜矿化点1处、铜多金属矿化点2处、稀有金属（铍锂）矿化点1处，证明了采用ETM+数据，结合水体和植被掩膜的Crosta法，可以在新疆阿勒泰地区类似地貌环境下提取出与找矿有关的可靠的铁染和羟基蚀变信息。
（2）根据遥感蚀变异常结合地质认识上的找矿标志，可以实现快速高效的找矿靶区圈定。
（3）在我国西部地区地质工作程度较低的情况下，加强遥感技术找矿应用具有广阔前景和实际意义，本次研究的技术方法可以为西部地区今后找矿工作提供借鉴。
参考文献
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[6].尹芳, 刘磊, 等. 新疆谢米斯台地区小岩体型矿化遥感探测[J]. 地球学报, 2014,35(5): 561-566
[7].邓书斌. ENVI遥感图像处理方法[M]. 北京:科学出版社, 131-135
论文作者:付刚,张建超,尹芳
论文发表刊物:《低碳地产》2016年13期
论文发表时间:2016/11/14
标签：遥感论文; 波段论文; 信息论文; 地质论文; 成分论文; 羟基论文; 青河论文; 《低碳地产》2016年13期论文;