基于多源遥感数据的矿化蚀变提取

门春晓 徐国淼 陈笑

摘要：列廷冈矿区位于高海拔地区，野外工作条件差，传统地质找矿勘探工作难以开展，因其植被稀少，有利于遥感数据提取矿化蚀变信息。本文以Aster数据为数据源，利用主成分分析法对Aster数据分别提取黄铁矿、褐铁矿等铁染蚀变矿物和绢云母等羟基蚀变矿物，得到了主成分分析特征向量矩阵以及列廷冈矿区铁染、羟基等蚀变信息分布图。

关键词：ASTER;高海拔;矿化蚀变

矿产资源是国民经济发展中不可缺少的生产要素之一，是一種具有极大开发利用价值的自然资源[1]。遥感技术的方便快捷等特点，能够提高找矿的效率[2]。陈琪等（2018）[3]利用ASTER数据，基于多元分形理论，采用能谱-面积（S-A）方法，在植被覆盖较厚的无量山变质带提取变质矿物。程三友等（2020）[4] 在青海祁曼塔格成矿区利用ASTER遥感图像，提取和分析成矿蚀变异常。连琛芹等（2021）[5]以Landsat 8 OLI数据，通过异常切割和异常过滤方法与特征向量主成分分析相结合，提取了关于矿化变化的遥感信息。魏英娟等（2021）[6]以北衙金多金属矿为研究区，选择Landsat8 OLI数据，采用主成分分析法，设计了干扰信息（植被、水体和阴影）去除—异常信息提取—异常分级—中值滤波—异常筛选的蚀变信息提取方案。王曦等（2022）[7]以Landsat8和Aster数据为数据源，利用成像光谱法和主成分分析法对青海赛什腾地区进行矿化蚀变信息的提取。然而运用遥感手段在西藏列廷冈多金属矿区进行找矿研究的报道非常少，因此本文基于Aster数据，利用主成分分析方法在列廷冈多金属矿区进行矿化蚀变信息的提取。

1    研究区概况

列廷冈的地理位置：北纬30°03′40″—30°03′08″，东经90°59′00″—91°00′53″。行政区划在西藏自治区拉萨市堆龙德庆县德庆乡境内。列廷冈矿区交通较为方便，矿区与周围乡镇有公路相连，周围乡镇去拉萨市也较为方便。经过政府的政策支持与矿区多年的经营，矿区现生产条件较好。

矿区出露地层有第四系（Q）、古近系帕拉组（E2P）和上三叠统麦龙岗群 （T3ml）[8]。矿区呈近东西向展布的单斜构造。整个列廷冈矿区中，矽卡岩节理较为发育，裂隙较为发育，裂隙密度较大;而在大理岩中，节理与裂隙发育较差。可见黄铜矿化和黄铁矿化。矿区主要受区域变质作用和接触变质作用的影响，围岩的蚀变比较发育。矽卡岩作用很强，主要分布在碳酸盐岩与花岗岩的接触带，形成如辉石矽卡岩、辉石石榴石矽卡岩和石榴石矽卡岩，这些矽卡岩是矿区的主要含矿岩石。矿石的金属矿物是磁铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿等。铜矿的金属矿物主要包括孔雀石、黄铜矿和蓝铜矿等。

2    遥感数据处理

2.1 遥感数据的选取

Aster是TERRA卫星上搭载的高级光学传感器。TERRA卫星在1999年12月发射，高度为705 km，轨道倾角为98.2±0.15°，重复周期为16天，赤道上相邻轨道间的距离为172 km，Aster传感器有可见光、近红外、短波红外和热红外等14个波段以及一个单一的后视波段，扫描范围均为60 km。ASTER数据的参数和主要应用领域见表1。2007年5月，ASTER的短波红外波段开始出现异常值与异常条纹。因此，建议如果要ASTER14波段数据，尽量选择2007年5月之前的数据，才能保证所需数据质量没问题。

本次研究采用的Aster影像景号为AST_L1T_00310292007044008_20150521180642_23458，时间为2007年10月29日，来自美国网站USGS。选择的ASTER数据为植被覆盖度低、无云层、无积雪、地表岩石裸露较好、图像地物清晰、成像质量佳的图像，符合本次研究的要求。

2.2 数据的预处理

使用最多的ASTER卫星数据是Level1产品，Level1类数据产品包括两种：Level1A（L1A）和Level1B（L1B）。L1A数据是经过重构的未经处理的仪器数据，保持了原有分辨率。L1B数据是通过对L1A参数的反演和几何重采样产生的。

Aster数据的预处理工作步骤如下：①首先，数据重采样。把近红外数据从30米重采样到15米。②分别对近红外数据、短波红外数据进行辐射定标。利用ENVI5.3中的Radiometric Correction中的Radiometric Calibration工具。③把近红外波段与短波红外波段进行波段组合。利用ENVI5.3中的layer strcking进行波段组合。④进行数据转换。要把BSQ格式转换为BIL格式。利用ENVI5.3中的convert interleave进行数据转换。⑤最后进行flaash大气校正。一般利用3、2、1进行波段组合。图1为本次研究的技术路线。

3    Aster数据蚀变异常提取

3.1.1 铁染蚀变信息提取

Aster数据显示在Band1和Band3有弱的吸收谷，在Band2和Band4有高的反射峰，因此选择Aster数据的Band1、Band2、Band3和Band4来提取铁矿化蚀变。铁染蚀变特征向量矩阵（表2）的分析表明，PC4对Aster3的特征系数为正，而对Aster2和Aster4的特征系数为负，特征向量的符号需要取反得正。选择PC4作为提取Fe2+（Fe3+）离子基团蚀变的主分量。图2为列廷冈矿区铁染蚀变信息分布图。

3.1.2 Mg羟基蚀变信息提取

代表Mg-OH基团的典型矿物如绿泥石、叶腊石、方解石等在Band1和Band8有强吸收谷，Band4有高反射峰，因此选择Band1、Band3、Band4和Band8四个波段进行Mg-OH蚀变的提取，进行主成分转换，构建特征向量矩阵。使用Crosta判定规则确定Mg-OH的主成分。对Mg-OH的主成分分析的特征向量矩阵（表3）的分析表明，PC4对波段3和波段8的特征系数为正，PC4对波段4的特征系数为负，因此，PC4适合作为提取Mg-OH的主成分。图3为列廷冈矿区Mg羟基蚀变信息分布图。

3.1.3 Al羟基蚀变信息提取

Al-OH的蚀变矿物在Band6处显示吸收谷，在Band4和Band7处显示反射峰。因此，根据Aster数据，选择Band3、Band4、Band6和Band7这四个波段进行主成分變换，建立特征向量矩阵，提取Al-OH基团蚀变。对Al-OH的主成分分析的特征向量矩阵（表4）的分析表明，PC4对Band6的特征系数为负，而Band4和Band7的特征系数为正。因此，选择PC4作为提取Al-OH基团蚀变的主要成分。图4为列廷冈矿区Al羟基蚀变信息分布图。

4    结论与讨论

本次研究针对高海拔地区的矿区列廷冈开展了一系列工作，本次研究利用ASTER数据，采用主成分分析法，对列廷冈矿区进行了铁染蚀变提取和羟基蚀变提取，得到了列廷冈矿区铁染、Mg-OH、Al-OH蚀变信息分布图。对于铁染蚀变提取，采用1、2、3、4这四个波段;对于Mg-OH蚀变信息提取，采用1、3、4、8四个波段;对于Al-OH蚀变信息提取，采用3、4、6、7四个波段进行主成分分析，得到主成分分析特征向量矩阵，以及各自的蚀变信息分布图。

以上是本文运用ASTER数据进行矿化蚀变信息提取时，利用主成分分析法得到的结论。在研究的过程中仍然存在不足之处，需要进一步研究完善。

（1）研究区海拔较高，开展野外跋涉工作难度较大，室内解译工作划定的一些地层仍需野外验证才能确定。蚀变信息的提取受同物异谱、异物同谱的影响，出现了一些有争议的蚀变信息，下一阶段的工作计划是有效地去除这些干扰信息，提高提取矿化蚀变信息的准确性。

（2）蚀变信息的提取是在ENVI软件中提供的光谱库的帮助下进行的。由于没有获得现场样品的实际光谱曲线，所以蚀变工作只是一个相对基础的提取，下一步的工作是获得更多的有效测量数据，以获得更准确的蚀变信息。

参考文献

[1] 陈析璆.基于多源遥感数据的蚀变提取与应用[D].北京：中国地质大学，2009.

[2] 唐菊兴.西藏玉龙斑岩铜（钼）矿成矿作用与矿床定位预测研究[D].成都：成都理工大学，2003.

[3] 陈琪.云南普朗斑岩型铜矿矿化遥感蚀变弱信息提取及其指示意义[D].长春：吉林大学，2020.

[4] 程三友，杨兴科，于恒彬，等.基于ASTER数据的矿化蚀变遥感异常提取技术方法：在青海祁漫塔格成矿带虎头崖矿区的应用[J].地质力学学报，2020，26（3）：432-442.

[5] 连琛芹，李成元，刘永新.内蒙古扎嘎乌苏地区遥感矿化蚀变信息提取研究[J].新疆地质，2021，39（3）：510-513.

[6] 魏英娟，刘欢.北衙金矿床遥感矿化蚀变信息提取及找矿预测[J].自然资源遥感，2021，33（3）：156-163.

[7] 王曦，程三友，林海星，等.基于Aster和Landsat8数据在青海赛什腾地区蚀变信息提取研究[J].地质论评，2022，68（1）：262-280.

[8] 彭昭银，吴夏涛，刘路全.藏南列廷冈铁铜矿地质特征及找矿远景[J].云南地质，2015，34（2）：219-224.