用ASTER数据提取云南个旧西区矿化蚀变信息

用ASTER数据提取云南个旧西区矿化蚀变信息
陈小云;胡光道
【摘要】以ASTER影像为数据源、野外实测波谱数据为参考,用光谱角分类法(SAM)在个旧矿区提取矿化蚀变信息.为剔除假"异常"信息,用ASTER热红外波段的比值计算定义硅酸盐、碳酸盐和超基性岩指数作RGB合成得反应岩性信息的影像,据此确定西区重点研究区.在此区域再次用SAM提取矿化蚀变信息,结合用ASTER 短波红外数据的比值计算增强的构造信息,分析提取的重点研究区矿化蚀变信息结果,为该矿区找矿工作提供了参考.
【期刊名称】《云南地质》
【年(卷),期】2008(027)004
【总页数】7页(P502-508)
【关键词】ASTER景像;Level 1A等级;蚀变信息提取;目标区确定;云南个旧西区【作者】陈小云;胡光道
【作者单位】广州市地质调查院,广州,510440;中国地质大学数学地质与遥感地质
研究所,地质过程与矿产资源国家重点实验室,湖北,武汉,430074;中国地质大学数学地质与遥感地质研究所,地质过程与矿产资源国家重点实验室,湖北,武汉,430074【正文语种】中文
【中图分类】P627
个旧锡、铜多金属矿区位于云南省东南部，东起甲界山断裂，西至建水大马河一带，北起李海寨断裂带，南抵红河断裂带。

地理坐标为：东经102°45′～103°15′，北
纬23°10′～23°30′。

面积约1 700km2，其中西区1 100km2，东区600km2。

该地区海拔高差大，范围在200m～2 750m，西区岩体植被覆盖率高。

个旧矿区范围主要出露三叠系：东区出露中三叠统个旧组(T2g)碳酸盐类岩石；西
区与矿化相关的地层是中三叠统个旧组(T2g)和法郎组(T2f)，后者多分布在中心，个旧组略呈环形分布在外围。

研究区内围岩蚀变类型有矽卡岩化、硅化、绿泥石化、绢云母化、云英岩化、钠长石化，以及钾长石化，电气石化，黄铁矿化、碳酸盐化、铁锰矿化、赤铁矿化、褐铁矿化、角岩化、大理岩化、萤石化。

花岗岩中钾长石化、云英岩化、电气石化强烈，往往有锡、铍矿化出现，而这种蚀变强烈的岩体，与碳酸盐围岩接触带矽卡岩比较发育。

当矽卡岩中阳起石化、金云母化强烈时，一般有锡石-硫化物浸染、甚至形成富厚的锡、铜矿体，萤石化常可指示有锡的矿化，而
绿泥石化多伴随有黄铁矿，到碳酸盐化阶段锡矿化已大大减弱。

遥感蚀变信息提取中应用最广泛的是Landsat系列数据，已经有将近30年的应用历史。

而1999年12月18日由美国发射的Terra卫星上携带的
ASTER(Advanced SpaceborneThermal Emission and Reflection Radiometer)传感器，在空间分辨率和光谱分辨率上较TM/ETM+数据有较大的优势，与目前
在轨的唯一的高光谱传感器(Hyperion)相比，ASTER数据的优势主要表现在图像
幅宽上，且价格相对低廉，便于大面积开展调查工作。

2.1 遥感影像预处理
文章所采用的数据是2000年11月2日获取的ASTER影像，数据等级为
Level1A，在使用该数据进行计算之前，需对其进行的预处理，包括：几何定标、辐射定标和反射率计算、图像镶嵌以及热红外波段发射率反演。

此外，由于热红外波段数据存在较为明显的条带噪声，因而在进行发射率反演计算前还应去除原始数据在垂直方向规律出现的条带。

水平方向的条带没有垂直方向上的明显，且无规律可循，加上缺乏探测器的具体参数，暂时无法处理。

为了提高矿化蚀变信息提取的
精度，还需对研究区影像进行掩膜处理，
2.2 蚀变信息提取方法
(1)波段比值法
波段比值法是经常用来提取波谱信息的一种手段。

根据代数运算原理，当波段间差值相近但斜率不同时，反射波段与吸收波段的比值处理可增强各种岩性之间的波谱差异，抑制地形的影响，并显示出动态范围[1]。

在ASTER数据的光谱分辨率下，计算相对吸收波段深度(RBD：relative absorption-band depth)[2]的三点比值公式在探测Al-O-H，Mg-O-H和吸收强度方面很有效。

计算光谱吸收特征时，分子为吸收肩所在波段之和
(band1+band2)，分母为最接近吸收特征最小值的波段(band3)；用包络线去除
后的ASTER遥感图像进行计算能增强吸收特征[2]：
RBD=(band1+band2)/band3，定义Al-O-H的吸收波段深度RBD6为
(band5+band7)/band6；Ca，Mg-CO3吸收波段深度RBD7为
(band6+band8)/band7；Ca-CO3吸收波段深度RBD8为
(band7+band9)/band8。

褐铁矿化物的光谱谱形在短波红外波段波形无吸收特征，但在可见光波段，其光谱曲线的斜率出现由高到低的变化，反映了三价铁含量高的特征。

定义Fe3+吸收特征：band2/band1。

在热红外波段范围的大气窗口(8-12μm)，与Si-O和C-O对应的二氧化硅、硅酸
盐和碳酸盐矿物显示出强烈的波谱特征。

根据发射率波谱特征分析，可定义如下指数[3]：碳酸盐指数CI为D13/D14，Di为ASTER数据第i波段的发射率值。

CI
值越高，方解石或白云石的可能性越大；石英指数QI为(D11×D11)/(D10×D12)，QI的高值对应于石英质岩，其低值对应于碱性长石(如钾长石)和硫酸盐岩(如石膏)；铁镁质指数MI[4]为D12/(D13×CI3)，MI和硅酸盐岩中的SiO2含量呈负相关，也就是说超基性岩对应的MI值高，从长英质岩到石英质岩，相应的MI值依次降
低。

(2)光谱角填图法
光谱角填图分类(SpectralAngleMapping，简称SAM)是一种监督分类技术。

该
算法是将图像波谱直接同参考波谱匹配的一种交互式分类方法，是一种比较图像波谱与地物波谱或波谱库中地物波谱的自动分类方法[5]。

SAM以实验室/野外测量
的标准光谱或从图像上提取的已知点的平均光谱为参考，将图像中每一像元矢量与参考光谱矢量求广义夹角，夹角越小相似度越大。

结合野外采集的光谱数据(使用美国Analytical Spectral Devices，Inc公司FieldSpecFR-3型便携式野外光谱仪)，对整个研究区用光谱角填图法提取电气石化、钾长石化、绿泥石化、方解石化、白云石化及褐铁矿化蚀变信息，结果如图1所示。

观察蚀变信息分布情况得知：用SAM方法提取到的蚀变信息主要集中在个旧东区老厂一带的尾矿坝、马拉格矿田、松树脚矿田、卡房矿田，西区的白显锰矿以及陡岩锡矿附近，还有少量散布在牛屎坡附近，与已发现的大中型矿点基本吻合。

然而这些区域已被充分开发，地表状况受到人为因素影响很大，比如尾矿的堆积必将导致其在遥感影像上表现为强烈的蚀变信息，从而压制了一些微弱的找矿信息。

个旧市区由于城区建设，地表多为建筑物和水泥路面，地面反射率偏高，导致大面积的假异常出现。

第三系砂砾岩层、第四系洪积层含有大量Fe3+，分布相对集中，影像上有强烈的反映，也是一主要干扰信息。

假如将相似性夹角设得过大，虽然能包含微弱信息，但同时也增加了不少干扰，很难区分出真异常和假异常信息。

所以在提取微弱信息之前应该考虑用其它方法确定其所在区域，缩小研究范围，确定感兴趣区，以便更有针对性地获取“异常”。

中三叠统个旧组(T2g)广泛分布于个旧东区、西区南端和北端，以碳酸盐岩为主。

东区集中分布大量大中型矿床；而西区已发现的多为小型矿点，多数分布在法郎组，目前西区发现具有规模的矿床仅有陡岩锡多金属原生矿床。

因此，在西区寻找和东
区具有相似地质情况的区域将有助于缩小勘查范围。

图2所示影像假彩色RGB合成用到的波段依次为定义指数QI(R)、CI(G)和MI(B)，这三个波段的数据值范围已被拉伸到0～255。

该影像表现了岩性的信息，图中蓝色框所圈区域为个旧组示意范围。

从影像上观察，西区中同为个旧组的地区在图像上显示出不同颜色，反映岩性上存在一定差异，其中唯有位于个旧断裂以西、牛坝塃断裂(图中梨花寨)以东区域和东区有着极强的相似性，因此选定该区域为重点研究区，进行进一步详细的研究比对。

根据以上对热红外波段数据分析所确定的范围，在可见光-短波红外影像上截取相
应的重点研究区域。

由于在此重点区域中的微弱信息难以提取，而现在所选定范围的整体背景值不高，再次使用SAM方法时可以通过分析分类结果的rule图像选
取稍大的阈值。

该区以往地质工作程度较低，发现的褶皱、断裂构造较少，区内目前发现的矿(化)点(图2中圆点)并不多，通过已有资料尚难以验证用SAM方法提
取的矿化蚀变信息结果。

此区地质构造比较复杂，通过对影像的数字处理变换，可增强其断裂构造信息，这里用定义RBD8、RBD7和Fe3+吸收指数作为RGB合成波段，用以增强碳酸盐岩和铁化信息，得到结果如图3所示。

北东向的线性构造a、北西向的线性构造b
和近南北向的线性构造c与d四条线性构造近似组成一个三角形，且其中两条几
乎完全平行。

在该地区东北角和中东部提取到的矿化蚀变信息主要受东区矿田的影响。

中部零星分布于个旧断裂和线性构造c之间的矿化蚀变有钾长石、褐铁矿和
电气石，其中褐铁矿化基本分布在与个旧断裂平行的线上，电气石化，钾长石化分布在与d平行的线上(图4中用虚线标出)。

在此地区的西北角和西南部出现了较多褐铁矿化的信息，且都位于河流附近，可能是由第三系砂砾岩层造成。

基于以上对提取出的矿化蚀变信息分析，可将主要蚀变区域定在个旧断裂与线性构造c之间，这个地区受外界干扰小，错综复杂的构造也为矿化蚀变过程提供了有利条件，若今
后有进一步开展地质工作的机会，希望能将此区域作为勘查重点，挖掘更为丰富的信息。

【相关文献】
[1]赵荣椿, 赵忠明等. 数字图像处理导论[M]. 西安: 西北工业大学出版社, 1995.
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