Landsat8OLI数据在矿化蚀变信息提取中的应用——以吐拉苏地区为例

帕力旦·麦麦提，卡德丽亚·卡合热曼

（新疆大学地质与矿业工程学院，新疆乌鲁木齐830046）

Landsat8OLI数据在矿化蚀变信息提取中的应用
——以吐拉苏地区为例

帕力旦·麦麦提*1，卡德丽亚·卡合热曼2

（新疆大学地质与矿业工程学院，新疆乌鲁木齐830046）

遥感蚀变信息的提取是利用遥感手段找矿的一个重要环节，蚀变信息的提取可以为野外地质找矿提供重要靶区。以吐拉苏矿集区为例，基于围岩矿化蚀变理论，应用RS、GIS技术对Land⁃sat8OLI遥感影像数据进行辐射定标、大气校正、彩色合成、镶嵌、裁剪、掩膜（去除植被，水体干扰）等预处理。参考研究区地质图、矿产地质数据库等地学数据，结合ENVI5.1遥感图像处理软件提取研究区域内遥感蚀变信息，并划分为3个等级，为该地区的找矿工作提供参考。

Landsat8OLI；遥感数据；主成分分析；蚀变异常；新疆

传统的找矿手段在找矿中的地位至关重要，而遥感技术在地质领域的应用（地质构造、围岩蚀变等宏观地质信息的提取）可以作为传统找矿手段的有力补充。遥感蚀变信息是蚀变岩(带)在遥感影像反映出来的一种综合光谱信息。在热液作用的影响下，使矿物结构、化学成分和构造发生变化的岩石，由于它们经常见于热液矿床的周围，故称为蚀变围岩。

围岩蚀变信息是重要的找矿标志，围岩的剧烈而较大范围的蚀变常常与大矿及富矿石的生成互为隶属，大型特大型内生热液矿床一般均有强烈且较大范围的围岩蚀变，分布广泛。因而对遥感影像中波谱响应特征及提取方法的研究已成为主要的找矿手段。

1983年,刘燕君使用MSS磁带,选择角闪斜长片麻岩、磁铁石英岩以及常见的植被为3种目标地物，成功增强了矿化蚀变异常信息[1]，1997年,马建文提出了TM掩膜+主成分变换+分类识别提取矿产弱信息方法,2000年，刘素红、马建文等利用Gram-schmidt投影方法在高山区提取了TM数据中的含矿蚀变带信息[2]。本文利用吐拉苏地区的Landsat8OLI、DEM影像数据，结合前人资料，采用遥感信息提取技术进行蚀变信息的提取，为在找矿前景好、自然条件差的新疆西天山地区快速识别与预测具有战略意义的成矿远景区提供一定的帮助。

1 研究区概况

研究区地理位置上位于西天山北段，研究区总共面积约1650km2。该研究区位于中国新疆天山造山带西北部。由于该地区地处天山巨型金成矿带内,南北分别为伊犁盆地和准噶尔盆地,西有穆龙套金矿代表的南天山成矿带。吐拉苏地区有大型金矿(阿希金矿)和多个矿化区,被认为是具有巨大成矿潜力的地区。研究区位于博罗科努早古生代岛弧的西段部分，区域构造线为北西西—南东东向。其北缘以科古琴山南坡大断裂为界与赛里木地块毗邻，南缘以伊犁盆地北缘断裂为界与伊犁晚古生代裂谷相连。研究区内岩浆岩包括早古生代火山活动和晚古生代火山—侵入活动2大构造岩浆旋回产物；岩浆活动始于中奥陶世而结束于晚石炭世。其中，早古生代时期仅表现在中奥陶统和上志留统中发育有火山；晚古生代时期，岩浆活动仅限于石炭纪，火山岩广布，侵入岩体发育，如图1所示。

2 遥感数据处理

2.1 遥感数据选取

OLI陆地成像仪包括9个波段，多光谱分辨率30m，全色波段15m，成像宽幅为185km×185km。为了避免大气吸收特征，OLI对波段进行了重新调整，比较大的调整是Band5(0.845～0.885μm)，排除了0.825μm处水汽吸收特征；OLI全色波段Band8波段范围较窄，这种方式可以在全色图像上更好区分植被和无植被特征，2个新增的波段：蓝色波段(band1;0.433～0.453μm)短波红外波段(band9;1.360～1.390μm)如表1所示。

表1 OLI数据介绍图

2.2 遥感数据预处理

本文利用Landsat8OLI遥感影像数据进行蚀变异常信息的提取。首先对影像数据进行辐射定标、FLAASH大气校正、数据裁剪、镶嵌等预处理。蚀变信息在影像中表现为弱信息，容易受云植被、河流、湖泊、冰川等强信息的干扰，采用有效方法将这些干扰因子去除是保证矿化蚀变信息提取准确度的前提。

使用ENVI软件5.1版本中提供的模块，第一步对OLI数据进行辐射定标。辐射定标的主要目的是将不同太阳高度照射的不同日低距离的图像的象元亮度值，标准化到假设太阳顶时的象元亮度值。第二步，通过FLAASH模块对辐射定标出的结果进行大气校正，其目的是去除大气散射的影响。第三步进行遥感图像的镶嵌和裁剪工作，以及图像增强和相关拉伸处理。最终获得的研究区的遥感图。

2.3 干扰信息的去除

干扰的去除应根据地物在不同波段下不同的波谱特征而选择不同的处理方法。其目的在于有效提取蚀变信息。本文以选用ENVI5.1提供的掩膜模块对研究区的水体和植被信息进行掩膜处理，从而去除对蚀变提取的影响。

3 研究区蚀变信息提取分析

矿物在不同条件下，反射出来的波普有一定的特征。然而，通过矿物反应出来的特征和所反射出来的波谱特征以及吸收谱带特点，总结出来的结果是：矿物在反射光谱特征中的主导因素不是矿物所包含的主要因素所决定，而是主要由岩石中为数不多的次要矿物决定。造岩矿物在可见光——近红外光谱产生反射谱带，但通过研究发现所产生的反射谱带没有鉴定意义。本文所提出的蚀变异常信息有铁染异常和羟基异常。

含铁矿物若主要吸收谱带位于TM4和TM1波段，那么该类岩石中含量较少的是多量的是Fe2+，含量较多的是Fe3+。TM3波段的电磁波跟该类岩石的反射波长相当长，那么该类岩石中若含大量的Fe2+、而含量较少的元素是Fe3+。羟基的吸收谱带主要在2.2μm，2.3μm的波长中含羟基（OH-）产生、其主要原因在于OH-在2.2～2.3μm附近存在羟基带——强吸收谷水，所产生的羟基带，使该波普产生低值。然而波普带产生的低值印象波段，使得TM5产生高值。对于含碳酸根矿物（CO32-）在1.9μm、2.0μm、2.16μm三处波普带特征较弱的。吸收特征明显的波普带主要在1.9～2.55μm，然而，碳酸根谱带较强的主要在2.35μm和2.55μm两个波长处。对于(H2O)水矿物来说，其主要的波普特征吸收带反应较明显的是在1.4μm和1.9μm处。矿物反射波普特征如图2所示。

图2 反射率对比图

铁染、羟基蚀变信息的提取：遥感探测的是地表物质的光谱信息，因此只要有一定面积的蚀变岩石出露,就有可能测出[4]。提取蚀变遥感异常信息的方法很多，常用的有波段比值法、主成分分析法、光谱角度匹配法以及它们的混合法[5]。

运用ENVI5.1软件，采用主成分分析法提取铁染、羟基异常信息。铁染蚀变异常信息提取采用PCA2456，判断准则是：该分量的特征向量，其OLI4系数应与OLI2及OLI5的系数符号相反，用OLI2、OLI4、OLI5、OLI6等4个波段进行主成分分析。

羟基蚀变异常信息提取采用PCA2567，判断准则是：该分量的特征向量，其OLI6系数应与OLI7及OLI5的系数符号相反，用OLI2、OLI5、OLI6、OLI7等4个波段进行主成分分析。利用OLI2、OLI4、OLI5、OLI6波段进行主成分分析，得到的向量矩阵如表2和表3所示。 羟基（OH-）结果图如图3所示，铁染蚀变(Fe2+)的结果如图4所示。

表2 OLI2，OLI4，OLI5，OLI6主成分分析向量矩阵

表3 OLI2、OLI5、OLI6、OLI7主成分分析向量矩阵

图3 羟基异常信息提取结果图

图4 铁异常信息提取结果图

4 野外验证

经过野外实地验证，发现在上述处理所得的蚀变信息异常区内，有已知的矿床与提取的蚀变信息相吻合。

5 结语

遥感异常信息提取要考虑蚀变遥感异常与已知矿床、矿(化)点的吻合性,与区域成矿规律、成矿特征的吻合性。本文以RS和GIS技术为基础，对遥感影像进行相关处理，始终把干扰信息的去除作为增强蚀变异常信息的重要手段。结合前人资料以及已知矿点的分析，获得了较为满意的结果。遥感技术找矿还需与其他学科进行结合，优势互补，可以获得多快好省的找矿效果。

[1]刘燕君.遥感找矿原理和方法[M].北京:冶金工业出版社，1991.

[2]刘素红,马建文,蔺启忠.通过Gram-schmidt投影方法在高山区提取TM数据中含矿蚀变带信息[J].地质与勘探,2000,36 (5):62-65.

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[4]张玉君,曾朝铭,陈薇.ETM+(TM)蚀变遥感异常提取方法研究与应用——方法选择和技术流程[J].国土资源遥感,2003, 56(2):44-49

[5]张廷斌,唐菊兴,黄丁发.矿化蚀变信息提取的TM/ETM+遥感影像模式[J].遥感信息,2009（2）:47-51.

[6]朱骏.植被干扰区蚀变信息遥感提取方法研究[D].浙江大学, 2012. [7]冯聪.内蒙古白乃庙地区矿化蚀变信息提取及成矿预测[D].中国地质大学（北京）,2006.

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1004-5716(2016)12-0160-04

2016-02-26

2016-02-27

帕力旦·麦麦提（1990-），女（维吾尔族），新疆库尔勒人，新疆大学地质与矿业工程学院在读硕士研究生，研究方向：造山带、火山岩与成矿。