遥感技术在矿产远景调查工作中的应用——以内蒙古莫力达瓦旗巴彦街地区为例

江山，石绍山，时建民，姚远，王宇利

（沈阳地质矿产研究所/中国地质调查局沈阳地质调查中心，辽宁沈阳 110034）

遥感技术在矿产远景调查工作中的应用
——以内蒙古莫力达瓦旗巴彦街地区为例

江山，石绍山，时建民，姚远，王宇利

（沈阳地质矿产研究所/中国地质调查局沈阳地质调查中心，辽宁沈阳 110034）

工作区所在的大兴安岭北段地区，由于地面披覆物的影响，地质体在遥感影像上的区分度降低，一般认为遥感技术难以发挥作用.但是对矿调工作来说，抓住与矿产分布最为密切的线、环形构造和遥感蚀变异常两方面的内容最为关键，而这两方面的内容受地面披覆物的影响相对较小.在巴彦街矿调项目中，首先对工作区进行不同尺度的线、环形构造解译，运用比值-主成分分析方法提取蚀变异常.综合两方面的内容，并结合化探异常圈定了重点工作区，经探槽工作验证，具有较好的找矿前景.

遥感解译；蚀变提取；大兴安岭北段；莫力达瓦旗；内蒙古

工作区所在的大兴安岭北段位于中纬度中温带，属于低山丘陵地区，雨量充沛，水系发育.区内天然露头较少，主要被植被及残坡积碎石层覆盖.遥感图像客观、真实地记录了地表的几何特征和光谱特征，以及松散沉积物下面一定深度地质体的“透视信息”，是地表景观的综合缩影.遥感图像不仅记录了岩石露头直观特征，还能反映地质体之间成分、结构、物理性质、生物和人文组分等的差异，以及在当时自然条件下各种内外动力综合作用的结果，是地壳表层景观现象的综合缩影［1-2］.

前人研究表明，线、环形构造与特定类型的矿产分布具有一定的相关性［3-4］，且与遥感蚀变异常直接相关.矿调工作以找矿为主要目标，因此环形构造解译和蚀变信息提取两方面的内容至关重要.

1 工作区概况

研究区位于内蒙古东部，属于莫力达瓦达斡尔族自治旗管辖，地理坐标位于东经124°15′～124°30′，北纬49°10′～49°46′之间，面积约1210 km2.

工作区位于西伯利亚板块南缘增生带，属于古亚洲洋与滨太平洋两大构造域的构造作用叠加区.中生代受环太平洋构造域的叠加活化，陆上火山活动频繁.区内发育燕山期同源演化的火山岩和侵入岩，以火山岩大面积发育为主.火山岩包含从基性、中性和酸性全套系列，并包含包括爆发相、空落相、溢流相以及次火山岩相等丰富岩相.

2 数据源选择及遥感解译

2.1 选择SOSO地图进行区域小比例尺环形构造初步解译

研究区位于嫩江断裂带西侧，周围分布14个环形构造.嫩江断裂带构造主体为NE向断裂，控制了光华期中酸—酸性火山岩建造以及NNE向甘河同沉积火山断裂（图1）［5］.从遥感影像来看，嫩江断裂带有明显的色调异常.断裂带纹理平滑，主要表现为黄白色和暗紫色两种色斑，断裂带两侧以翠绿色粗糙斑块为主.其中黄白色为中酸性火山岩地层，暗紫色主要为基性火山岩，而翠绿色斑块主要为岩体分布区.可以看出，研究区受火山活动影响明显，北部以黄白色块为主，南部以暗紫色色块为主，分别代表中酸性和中基性火山岩分布区.本地区环形构造多表现为椭圆形，长轴方向为北西向，总体呈北东向排列分布，与断裂带走向基本一致.研究区处于8个环形构造的叠加和组合之中，其中的6个环形构造可能与火山机构有关，2个可能与岩体有关.可以推测，研究区成矿作用可能与火山机构或岩体有关，找矿方向为火山热液型和斑岩型矿床.

2.2 选择ASTER影像进行1∶5万遥感解译

本研究应用2000年06月28日接收的美国Terra（极地轨道环境遥感卫星）卫星上的ASTER（高级空间热辐射热反射探测仪）数据作为1∶5万遥感解译数据源.ASTER数据波谱范围为0.52～11.65 μm，包含从可见光—近红外、短波红外和热红外共计14个波段.空间分辨率可见光—近红外为15 m，短波红外为30 m，热红外为90 m［6］.另外包含2个相互独立的天底视镜（3N）与后视镜（3B）数据，用于制作立体像对.

图1 研究区所在位置环形构造解译简图Fig.1Interpreted circular structures in the study area

根据信息量最大的原则，本研究选择融合可见光波段后的Band7、Band3、Band1进行假彩色合成，作为遥感解译底图.

线性构造反映的是构造应力作用下岩石变形带、软弱带或应力集中带，可以反映一定深度的断裂构造.在遥感影像上，线性构造表现为地形地貌、色调色彩、影纹图案、植被及水系的线性变化.环形构造主要是与地质作用有关，尤其是构造作用和火山活动形成的环形构造.这些环形构造，主要是通过遥感影像的色调色彩、地形地貌、水系、影纹及综合景观等标志解译出来.根据水系网络走势、地形特点以及纹理特征等，圈定了大小环形构造共计87个，解译火山口37个，解译线性构造79条（如图2）.研究区火山口星罗棋布，互相叠加，错综复杂.解译环形构造和线性构造本身不能简单地与断裂构造或者火山机构一一对应，但是仍能在一定程度上反映断裂构造或者火山活动的密集程度.不少研究表明，特定类型的矿产与环形构造有关，且更容易出现在线性构造与环形构造互相交叉，密集发育的区域［3-4］.因此，可以推断，在线性、环形构造发育的地方，成矿可能性较大.

3 蚀变信息提取

矿床在生成、演化的全过程中，其成矿条件表现为地质演化过程中的地质异常事件，因而寻找地质异常成为预测矿床的必要条件之一.土壤、岩石、水等地球化学异常及航磁、重力、激电等地球物理异常是找矿勘探中常用独立的参数.随着遥感技术的发展，使得矿化蚀变遥感异常也逐渐成为一种具独立性找矿标志参数［7］.

围岩蚀变是在热液成矿过程中，近矿围岩与热液发生化学反应而产生的一系列物质成分和构造、结构的变化.最常见的围岩蚀变有绢云母化、绿泥石化、青磐岩化、泥化、硅化、碳酸盐化、夕卡岩化、钾长石化、钠长石化、云英岩化等.蚀变围岩与伴生矿体有着密切的成因和空间关系，蚀变岩的分布范围一般比矿体分布范围广，更易于被发现，所以是极重要的找矿标志之一.它不仅能指示盲矿体的存在，还可根据蚀变岩石的类型、特征，预测矿产的种类、矿体赋存的位置以及矿化富集的程度.

图2 研究区遥感解译图Fig.2Remote sensing interpretation of the study area

岩石蚀变信息的提取是遥感地质信息提取中一个重要的部分.近矿围岩蚀变形成的蚀变岩石与其周围的正常岩石在矿物种类、结构、颜色等方面都有差异，这些差异导致了岩石反射光谱特征的差异，并且在某些特定的光谱波段形成了特定蚀变岩石的光谱异常.光谱异常为遥感图像的异常信息提取提供了理论依据.根据遥感图像数据的异常识别，可得到近矿围岩蚀变信息或矿化高丰度值异常区信息.遥感图像蚀变信息的提取已经成为遥感找矿的一个重要方法［8］.

由Crosta等［9］提出的以特征导向的主成分分析为基础的蚀变信息提取技术，对于特定的矿化蚀变类型非常有效.在此基础上，国内很多专家也做过较为深入的研究，其中比值-主成分分析被认为在植被覆盖区提取蚀变信息效果较好［10］.本文亦采用比值-主成分分析方法，以ASTER数据为数据源，提取铁染蚀变信息和羟基信息.技术流程如图3，主要分为图像预处理、去除干扰、蚀变信息提取、异常分级以及异常筛选等5个步骤.

（1）图像预处理包括几何校正、大气校正以及图像增强处理等.

（2）去除干扰信息，包括对图像进行高端切割去除云、雪，低端切割去除阴影、水体，和去除植被信息等；

（3）蚀变信息提取采用比值-主成分分析方法.利用处理后的ASTER数据分别对1、2、3、4波段和1、3、4、8波段数据做主成分分析.选1、2、3、4波段处理结果中原始波段1、2的载荷较大且符号相反的主成分为铁化分量，通常为第4主成分，选1、3、4、8波段处理结果中原始波段4、8的载荷较大且符号相反的主成分为羟基分量，通常也为第4主成分［11-12］.

（4）异常分级.首先对异常强度进行统计，以均值加n倍方差进行异常分割，采用3δ、2.5δ、2δ分别赋予三级异常.然后以3×3算子对异常分量进行中值滤波，去掉噪声［11］.

（5）异常筛选.根据地形、地质资料进行筛选，将遥感找矿异常从遥感异常中遴选出来，提高了遥感找矿异常信息的可信度.

图3 比值-主成分分析技术流程Fig.3Flow chart of ratio-principal components analysis

铁染蚀变异常提取结果如图4，羟基蚀变异常提取结果如图5.从提取结果来看，铁染异常在水系区域、玄武岩地区以及花岗岩地区大片存在.除此之外，在酸性火山岩地区有一定的分布，具有较好的指示意义.羟基异常剔除水系中存在的异常，主要考虑地形较高区域异常.

4 重点工作区圈定

将蚀变信息提取结果、遥感解译结果和1∶5万水系化探组合异常图叠加分析（如图6），发现化探组合异常区与遥感蚀变异常区套合较好，且与环形构造和线性构造的分布关系密切.根据化探和遥感综合信息圈定了7个检查区.经过探槽工程揭露，发现多处矿化蚀变带，1处宽度约3 m的金钼矿脉，具有一定的找矿前景.

5 问题与讨论

（1）区域上环形构造的形成原因有待深入研究，其与形状以及排列方式是否对应特定的地质环境，值得进一步探索.

（2）蚀变异常是相对于背景区而言的.不同成矿带、不同岩性和不同地貌景观等之间光谱特征值差异较大，具有不同背景值.因此，遥感异常提取工作应在综合分析区域成矿条件和遥感异常可提取程度的基础上，进行分区提取.

图4 铁染蚀变异常图Fig.4Fe alteration anomaly

图5 羟基蚀变异常图Fig.5OH alteration anomaly

图6 遥感化探综合评价图Fig.6Comprehensive evaluation of remote sensing and geochemistry

（3）植被覆盖是遥感技术应用的最大障碍，需要从进一步研究地物成像机理、不同数据源、多学科交叉等不同角度寻求突破.

［1］朱亮璞，承继成，潘德扬，等.遥感图象地质解译教程［M］.北京：地质出版社,1981:83—96.

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［3］李廷祺.岩浆期后矿床的成矿原理与环形构造成矿［J］.国土资源遥感,1998（4）:54—58.

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［5］万初霞，王佰义，张杰，等.嫩江断裂带的主要特征及其初步认识［J］.黑龙江国土资源,2010,4.

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APPLICATION OF REMOTE SENSING TECHNOLOGY IN MINERAL PROSPECTING: A Case Study of Bayanjie Area in Inner Mongolia

JIANG Shan,SHI Shao-shan,SHI Jian-min,YAO Yuan,WANG Yu-li
（Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources,CGS,Shenyang 110034,China）

Due to heavy coverage in the northern Daxinganling region,it is difficult to discriminate the geological bodies on the remote sensing images.The remote sensing technique is commonly considered helpless.However,for mineral prospecting work,the key is to collect the information related with mineralization,such as linear or circular structures and alteration anomalies,which are less affected by the ground coverage.Based on the mineral survey in Bayanjie area,the linear/circular structures in different scales are interpreted first,and then the alteration anomalies are extracted with ratiosprincipal component analysis.On this basis,integrating geochemical anomalies,the key areas for further study are delineated.The exploring prospect is verified by trench analysis.

remote sensing interpretation;extraction of alteration anomaly;northern Daxinganling;Molidawa County; Inner Mongolia

1671-1947（2015）01-0057-06

P627

A

2014－02－20；

2014-10-28.编辑：李兰英．

中国地质调查局“黑龙江瓦拉干车站-塔丰农场地区矿产远景调查”项目（编号：12120113055000）资助

江山（1985—），男，硕士研究生，工程师，从事遥感地质和矿产地质工作，通信地址辽宁省沈阳市皇姑区黄河北大街280号，E-mail// 356664057@qq.com