岩石地球化学测量

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• 遥感平台越高,视角越宽广,可以同步探测到的 地面范围就越大,容易发现地球上一些重要目标 物空间分布的宏观规律,而有些宏观规律,依靠 地面观测是难以发现或必须经长期大面积调查才 能发现的。如一帧美国的陆地卫星Landsat图像, 覆盖面积为100n mile×100n mile (185km×185km)=34 225k㎡,在5~6min内 即可扫描完成,实现对地的大面积同步观测。我 国全境仅需500余张这种图像,就可拼接成全国 卫星影像图,便于进行地学大区域宏观观察与分 析对比。
第三章 矿产勘查技术方法
• 5.光谱维特征提取方法 • 可以按照一定的准则直接从原始空间中选出—个子
空间;或者在原特征空间与新特征空间之间找到某种 映射关系。这一方法是以主成分分析为基础的改进方 法。 • 6.模型方法 • 是模拟矿物和岩石反射光谱的各种模型方法。因为 高光谱测量数据可以提供连续的光谱抽样信息,这种 细微的光谱特征使模型计算一改传统的统计模型方法 而建立起确定性模型方法。因而,模型方法可以提供 更有效和更可靠的分析结果。 • 以上各种方法均有成功的案例可以借鉴。
第三章 矿产勘查技术方法
• 4.投入相对小,综合效益高
• 在中、小比例尺地质制图时,具有精度高、速度 快、费用省的特点。遥感地质测量的费用投入与 所获取的效益,与传统的方法相比,可以大大地 节省人力、物力、财力和时间,具有很高的经济 效益和社会效益。
第三章 矿产勘查技术方法
• (二)遥感地质测量发展趋势
第三章 矿产勘查技术方法
• 六、探矿工程法
• 目前国内外对金属、非金属矿床勘查中大量采用的勘查技 术手段仍然是钻探和坑探工程,一般称之为探矿工程。
• (一)探矿工程的特点 • 探矿工程是一种主要的勘查技术手段,其最大的优点在于
可以直接验证或观察矿体,特别是坑道工程,人员可以自由 出入,对矿体进行直接的观察、取样、编录,而钻探可以通 过岩心对矿体进行取样分析。无论坑探或钻探都是一种直接 探矿方法,是其它各种方法所不能代替的,因此在矿床勘探 阶段得到最广泛的应用。
第三章 矿产勘查技术方法
• (一)遥感地质测量的特点 • 1.大面积的同步观测,视域宽广
• 在地球上,进行地质调查时,大面积同步观测所 取得的数据是最宝贵的。依靠传统的地面调查, 实施起来非常困难,工作量很大。而遥感观测则 可以为此提供最佳的获取信息的方式,并且不受 地形阻隔等限制。
第三章 矿产勘查技术方法
第三章 矿产勘查技术方法
• 2.在矿产勘查中的应用 • 各种矿产资源的形成、产出,都与一定的地质构
造条件有关,如斑岩铜矿与中酸性侵入体有关, 煤矿赋存在某些地质时代的煤系地层内。利用遥 感地质测量资料来解译、分析区域成矿地质条件; 提取某些矿床类型的遥感标志是遥感找矿的基本 出发点和理论依据。当前,遥感技术在找矿工作 中的应用可归纳为如下几个方面: • (1)利用图像上显示的与矿化有关的地物如岩 石、土壤等的波谱信息、色调异常和热辐射异常 等直接圈定靶区,为找矿指明方向。
第三章(三)
第三章 矿产勘查技术方法
• 五、遥感地质测量法
• 遥感地质测量是在航空摄影测量基础上,随着空 间技术、电子计算机技术等现代科技的迅速发展 以及地球科学发展的需要,发展形成的综合性先 进技术。遥感地质测量的理论是建立在物理学的 电磁辐射与地质体相互作用的机理基础之上的; 而技术方法则是建立在“多”技术基础之上的 .
第三章 矿产勘查技术方法
• 高光谱遥感的出现是遥感界的一场革命。其丰富的 光谱信息,使具有特殊光谱特征的地物探测成为可 能。因此有广阔的发展前景。20多年来,高光谱遥 感是以航空遥感为基础的研究发展阶段,1999年底 第一台中分辨率成像光谱仪MODIS成功地随美国 EOSAM-1平台进入轨道,以及欧空局和日本等高 光谱卫星遥感计划,使得高光谱遥感进入航天遥感 并在应用的深度上有较大的突破。
第三章 矿产勘查技术方法
• 2.信息丰富,技术先进
• 遥感地质测量是现代科技的产物,它不仅 能获得地物可见光波段的信息,而且可以 获得紫外、红外、微波等波段的信息。不 但能用摄影方式获得信息,而且还可以用 扫描方式获得信息。遥感地质测量所获得 的信息量远远超过了用常规传统技术方法 所获得的信息量,还能提供超出人们视觉 以外的大量地学信息,这无疑扩大了人们 的观测范围和感知领域,加深了对某些地 质现象的认识。
第三章 矿产勘查技术方法
• 正是通过多波(光)谱、多时相、多向成像、多向极化、 多级增强处理等技术手段来收集和分析遥感数据资料, 方能比单靠航空摄影测量获取更多的波谱的、空间的、 时间的地质信息。遥感地质测量不需要直接接触目标物, 而是从远距离、高空以至外层空间的平台上,利用可见 光、红外、微波等探测仪器,通过摄影或扫描方式,对 电磁波幅射能量的感应、传输和处理,从而识别地表目 标物。
第三章 矿产勘查技术方法
• 探矿工程特别是坑道工程,不但在矿床勘探时应用,同 时这些坑道工程在矿床开采阶段也可应用,这就要求在 设计坑探工程时要考虑到开采时应用的可能性,从而大 大降低工程费用。
• 用以确定在同一像元内不同地物光谱成分所 占的比例或非已知成分。因为不同地物光谱成 分的混合会改变波段的深度,波段的位置,宽 度,面积和吸收的程度等。这种技术采用矩阵 方程,神经元网络方法以及光谱吸收指数技术 等,求出在给定像元内各成分光谱的比例。
• 4.光谱分类技术
• 在高光谱遥感中仍然是有效的识别方法之一。 常用的有:最大似然分类法;人工神经网络分 类法;高光谱角度制图法。
第三章 矿产勘查技术方法
• 地球资源卫星(如美国的Landsat、法国的 SPOT和中国与巴西合作的CBERS)则分别以 16天、26天或4~5天对同一地区重复观测一次, 以获得一个重访周期内的某些事物的动态变化的 数据。而传统的地面调查则须大量的人力、物力, 用几年甚至几十年时间才能获得地球上大范围地 区动态变化的数据。因此,遥感大大提高了观测 的时效性。
• 从高光谱遥感数据中提取各种地质矿物成分也需要发展许多技术 方法。主要的技术方法如下:
• 1.光谱微分技术 • 是对反射光谱进行数学模拟和计算不同阶数的微分,来确定光
谱曲线的弯曲点和最大最小反射率的对应波长位置。在地质遥感 上可以确定波长位置,深度和波段宽度,以及分解重叠的吸收波 段和提取各种参数,从而达到识别矿物的目的。
• 高光谱遥感与一般遥感主要区别在于:高光谱遥感的成像光谱仪 可以分离成几十甚至数百个很窄的波段来接收信息;每个波段宽 度仅小于10nm;所有波段排列在一起能形成一条连续的完整的 光谱曲线;光谱的覆盖范围从可见光到热红外的全部电磁辐射波 谱范围。而一般的常规遥感不具备这些特点,常规遥感的传感器 多数只有几个,十几个波段;每个波段宽度大于100nm;更重 要的是这些波段在电磁波谱上不连续。例如:TM数据第三波段 为0.63~0.369μm而第四波段是0.76~0.90μm,中间 0.69~0.76μm之间完全没有数据。所有波段加起来也不可能覆盖 可见光到热红外的整个波谱范围。就第四波段而言,其宽度是 140 nm。如果换成10 nm宽的高光谱数据,TM的一个波段在高 光谱里对应14个波段,高光谱的信息量大大增加。
第三章 矿产勘查技术方法
• 高光谱遥感的出现,使得定量检测 各种矿物存在以及编制相应图件成 为可能。其原理是:
• 第一,各种岩性和矿物都有一些可 做为标志性的矿物,而这些矿物又 都各有自己的波谱特征(表3-6)。
可见-近红外
短波红外 中红外
• 表3-6 波长范围和矿物标记
波长范围
可辨别的主要矿物
• 2.光谱匹地物光谱与
参考光谱数据库比较,求得它们之间的相似或差异性,以达到识 别的目的。两种光谱曲线的相似性常用计算的交叉相关系数及绘 制交叉相关曲线图来确定。有时也采用编码匹配技术粗略识别岩 石矿物的光谱。
第三章 矿产勘查技术方法
• 3.混合光谱分解技术
第三章 矿产勘查技术方法
• 3.定时、定位观测,提高观测的时效性
• 能周期性地监测地面同一目标地质体,有利于对 比分析其特点,并可以对某些地质现象(如火山 喷发)作动态分析。例如:地球同步轨道卫星可 以每半个小时对地观测一次(如FY-2气象卫 星);太阳同步轨道卫星(如NOAA气象卫星和 FY-1气象卫星)可以每天2次对同一地区进行 观测。
• 1.新的遥感波段开发与遥感器的研制。前者如毫 米波段、激光雷达和紫外波段的开发利用。后者 主要对可见光,尤其红外波段的高分辨力、窄波 段的遥感器的研制。当然还有作为遥感器的运载 工具的各种平台的研究(如航天飞机和地质专用 卫星等),以及遥感数据资料的实时传输等。
第三章 矿产勘查技术方法
• 2.快速、省廉、有效的地学信息处理、提取、分析方法, 如地理信息系统、专家系统以及新的图像增强处理方案 的开发等。
第三章 矿产勘查技术方法
• 3.高光谱遥感的应用 • 高光谱遥感是高光谱分辨率遥感(Hyperspectral Remote
Sensing)的简称。它是在电磁波谱的可见光,近红外,中红外 和热红外波段范围内,获取许多非常窄的光谱连续的影像数据的 技术(Lillesand & Kiefer2000)。其成像光谱仪可以收集到上 百个非常窄的光谱波段信息。
• 4.遥感地学机理的研究。例如遥感地学信息的传输问题, 以及一些巨大环状构造的形成机理就是一个有待深入的 问题。
第三章 矿产勘查技术方法
• (三)遥感地质测量法的应用
• 1.在基础地质工作中的应用
• 遥感图像视域宽阔,能客观真实地反映出各种地 质现象及其相互间的关系,形象地反映出区域地 质构造以及区域构造间的空间关系,为中小比例 尺地质制图和跨区域甚至全球的区域地质研究提 供了有利的条件和基础。例如近年来重新修编的 1∶400万中国构造体系图的工作、对雅鲁藏布 江深断裂的延伸和走向的研究、郯庐断裂的延伸 和走向问题的论证,都是建立在遥感地质测量基 础上的新的认识和发现的体现,解决了一些地质 学界长期争论或按常规很难解决的问题。
第三章 矿产勘查技术方法
• (2)利用解译获得的资料,分析区域成矿条件, 进行区域成矿预测。
• (3)利用数字图像处理技术,进行多波段、多 种类遥感图像的综合处理分析,增强或提取图 像上与成矿有关的信息,尤其是矿化蚀变信息, 为找矿提供依据,指明找矿方向和有利成矿的 远景地段。
• (4)利用数学地质方法,综合遥感资料、物探、 化探和地质资料,进行成矿统计预测,直接圈 定找矿远景靶区。
第三章 矿产勘查技术方法
• 第二,利用多通道的机载高光谱分辨力成像波谱仪获得 波谱曲线,与某些标志性矿物的实验室实测的典型曲线 对比,能半定量地确定标志性矿物的存在。由于AIS可 以取得多达220个波谱数值,由它测得的波谱曲线更接 近实验实测得到的曲线。
第三章 矿产勘查技术方法
• 第三,通过某些标志性矿物的检测,来达到找矿和编制分布图的 目的。
0.40~1.20μm Fe、Mn和Ni的氧化物及稀土矿物,赤铁矿、针铁 0.50~0.80μm 矿植被
1.30~2.50μm 1.47~1.82μm 1.47~1.76μm 2.16~2.24μm
2.24~2.30μm 2.30~2.40μm 2.32~2.26μm 8.00~14.0μm
氢氧化物、碳酸盐和硫酸盐 硫酸盐类——明矾石 硫酸盐类——黄钾铁矾 含Al-OH基团矿物——白云母、高岭石 ——迪开石、叶蜡石 ——蒙脱石、伊利石 含Fe-OH基团矿物——黄钾铁矾、锂皂石 含Mg-OH基团矿物——绿泥石、滑石、绿帘石 碳酸盐类——方解石、白云石、菱镁矿 硅酸盐类——石英、长石、辉石 ——橄榄石
• 3.遥感技术在地质学已开展的领域的深化和新领域的开 拓。现有应用领域的深化首先是在矿产资源勘查中的遥 感技术应用方面,向模式化、自动化和定量化方向发展, 其次是在区域构造分析,遥感地质编制图件上的应用。 在遥感技术地学应用新领域的开拓方面,深部构造的遥 感分析,包括灾害地质、城市地质等在内的(广义的) 环境地质遥感是主要内容。
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