基于波谱特征的基性、超基性岩遥感影像增强方法研究

赵福生，邢青春

（河北省煤田地质局水文地质队，河北 邯郸 056200）

基性、超基性岩多沿深大断裂分布，受其断裂带特征的控制，常常形成透镜状、脉状、等不规则状矿体分布。断裂带出露该类型基性、超基性的脉岩正是铬、镍、钴、铂族金属和金刚石等矿产的重要找矿标志[1,2]。

在1：25万康西瓦幅（J44C004001）地质图东部托满一带、北昆仑晚古生代岩浆弧带下石炭统他龙群及寒武系－奥陶系西合休岩组中分布有数条纯橄岩、辉岩岩脉（本文统称基性、超基性岩脉），并且在该图幅外围西部库地一带已发现规模较大的库地蛇绿岩铬铁矿床（韩芳林等，2002；李军等，2012）。

由于北昆仑晚古生代岩浆弧带于位于西昆仑山腹地，海拔在4000m～6000m左右，自然环境极其恶劣等原因，致使该区野外地质研究程度相对较低[3]。本文利用ASTER遥感数据增强基性、超基性岩遥感图像，为进一步了解该区基性、超基性岩分布特征，从而更好的来指导寻找与基性、超基性岩有关的铬、镍、钴、铂族金属、金刚石等矿产提供了有利依据。

1 基性、超基性岩波谱特征及增强

大多数基性、超基性岩多为超镁、铁质岩。富含铁、镁质的矿物在热液交代作用下可以形成各种蛇纹石、绿泥石等富含镁羟基基团的蚀变矿物，这些蚀变矿物在2000nm～2500nm波长区间具有诊断性波谱特征[4]。ASTER数据在2000nm～2500nm波长区间波谱有5个波段，能够区分含有铝羟基、镁羟基、碳酸根基团的蚀变矿物,孙中庆等(1994)、黄照强等（2010）利用遥感技术增强工作区的超基性岩和硅酸盐。

同时，现有蚀变遥感异常提取研究成果表明（耿新霞等,2008吕凤军等，2009；Cudahy等,2000,李淼等，2011），利用ASTER遥感数据不仅可以提取硅酸盐岩、铁氧化物、黄钾铁矾中的铁离子信息，而且也能够提取绿泥石等富含镁羟基基团信息[5]。

1.1 基性、超基性岩波谱特征

以1：25万康西瓦幅（J44E004001）地质图中基性、超基性岩脉分布为指引，在ASTER遥感影像中提取影像特征相对明显的基性、超基性岩脉处ASTER遥感数据波谱曲线。

在基性、超基性岩的ASTER遥感数据波谱曲线中，7波段的反射率略高于6波段和8波段的反射率，2波段的反射率大于1波段的反射率，3波段的反射率大于4波段的反射率（图1）。

图1 基性、超基性岩ASTER遥感影像波谱曲线图

基性、超基性岩的ASTER遥感数据波谱曲线的上述特征为利用比值方法增强基性、超基性岩提供了理论依据。

1.2 基性、超基性岩遥感影像增强

由于基性、超基性岩脉中铁、镁质矿物含量较高，可能形成绿泥石等含镁羟基的蚀变矿物。根据基性、超基性中铁、镁质矿物含量高及可能形成含镁羟基基团和三价铁离子蚀变矿物的特点[6,7]，并结合ASTER遥感数据的铁染、镁羟基基团蚀变遥感异常提方法，参考基性、超基性岩的ASTER遥感数据波谱曲线特征，应用比值方法增强基性、超基性岩中铁离子、镁羟基基团信息，进而增强基性、超基性岩信息。具体过程如下：

（1）对编号为AST00176PRDAT0111的ASTER数据进行大气正、相对正射校正；

（2）根据基性、超基性ASTER遥感数据波谱曲线特征，设计b3/b4、b2/b1增强基性、超基性岩中的铁离子信息，（b6+b8）/b7增强基性、超基性岩中的镁羟基基团信息；

（3）把增强处理的b3/b4、b2/b1、（b6+b8）/b7三个分量分别赋予R、G、B三个颜色分量，经2%线性拉伸后，得到基性、超基性增强遥感影像图。

2 结论与问题探讨

2.1 结论

结合该区现有地质资料，基性、超基性岩脉在ASTER遥感数据波段2、波段3、波段1（RGB）彩色成合影像中呈灰白色色调，空间上表现为长轴方向为北西西向的透镜体状展布，与背景色调反差较小，可识别程度差。除1条基性、超基性岩脉能够较模糊的识别出来外，其余基性、超基性岩脉无法识别（图2）。

利用比值方法增强后，基性、超基性岩在增强后的影像中呈深蓝色色调，空间呈长轴方向为北西西向的透镜体状展布，与背景色调反差大、边界清晰，可解译程度极高（图3）。根据增强后的ASTER遥感影像，并结合工作区其他资料，该区共解译出基性、超基性岩脉6条。

图2 新疆西昆仑山地区ASTER遥感数据321（RGB）彩色合成影像图

图3 新疆西昆仑山地区ASTER遥感数据比值增强影像图

2.2 问题讨论

由于工区恶劣的自然环境条件所限制，目前在图幅区域内已确定2条基性、超基性岩脉。本文依据基性、超基性岩遥感影像波谱曲线特征，增强该区基性、超基性岩脉，除1条脉与现有地质资料吻合较好外，其余基性、超基性岩脉均无法确定。

但是根据基性、超基性岩脉遥感影像增强结果，在该区共解译出基性、超基性岩脉6条。今后在该区开展野外地质工作时，应主要勘探已解译的6条岩脉，来验证该遥感增强解译方法的可靠性。

[1]Cudahy T J,Wilson J,Hewson R,et al.Mapping porphyry-skarn alteration at Yerington,Nevada,using airborne hyperspectral VNIR-SWIR-TIR imaging data[M].2001.

[2]耿新霞,杨建民,张玉君,等.ASTER数据在浅覆盖区蚀变遥感异常信息提取中的应用—以新疆西准噶尔包古图斑岩铜矿岩体为例[J].地质论评,2008,54(2)：184-191.

[3]韩芳林,崔建堂,计文化,等.西昆仑其曼于特蛇绿混杂岩的发现及其地质意义[J].地质通报,2002,21(z2)：573-578.

[4]黄照强,赵珍梅,闫东川,等.基于热红外遥感数据的西藏冈底斯东段岩性识别[J].地质与勘探,2010,46(6)：1092-1098.

[5]李军,陈强,等.库地铬铁矿地质特征及西昆仑北蛇绿岩带铬铁矿成矿远景探讨[J].新疆地质,2012,30(3)：304-306.

[6]李淼淼,邢立新,潘军,等.组合分析蚀变信息提取方法研究[J].遥感技术与应用,2011,26(3)：303-308.

[7]吕凤军,郝跃生,石静,等.ASTER遥感数据蚀变遥感异常提取研究[J].地球学报,2009,30(2)：271-276.