基于ASTER数据双湖赞宗错地区蚀变异常研究

尤孟，李志军，何珊，赵润东，欧俊，郭奇奇，何子轩



基于ASTER数据双湖赞宗错地区蚀变异常研究

尤孟，李志军，何珊，赵润东，欧俊，郭奇奇，何子轩

（成都理工大学，成都 610082）

遥感技术在高海拔低覆被地区有不可替代的优势。基于ASTER数据，针对双湖赞宗错地区，利用常见矿物矿化蚀变光谱数据进行分析。结合该区域地质资料在研究区内进行遥感地质特征解译和运用主成分分析方法进行矿[3]化蚀变信息提取，综合遥感地质解译结果和蚀变信息提取结果及化探异常进行分析，圈定了5个找矿靶区，为高海拔地区矿产资源调查部署提供了依据。

遥感；蚀变提取；找矿预测；双湖赞宗错

随着我国经济的快速发展，矿产资源的消耗日益剧增，经济的发展与目前已开采矿产资源不足的矛盾日益明显。目前低海拔近地表的矿产资源日益减少，找矿逐渐由浅层找矿向深部找矿发展，找矿难度不断增加，都给找矿工作带来极大的挑战[1-2]。

图1 班戈地区地质简图

1、第四系；2、新近纪地层；3、古近纪地层；4、侏罗系地层；5、白垩系地层；6、塔仁本洋岛型玄武岩；7、侵入岩体

近年来，在班公湖-怒江成矿带地质找矿取得了重大突破，由于班怒成矿带面积较大，对于其外围及附近地区的矿产调查显得尤为重要，双湖县赞宗错地处羌唐盆地南缘，斑怒带南侧，找矿意义重大。2015~2017年，中国地质科学院矿产资源研究所在赞宗错地区开展了867 km21∶5万的地质填图和水系沉积物地球化学工作。通过先期遥感地质特征的研究，对该地区有了一个宏观性的认识，对开展进一步的工作有决定性的帮助。

ASTER是由美国和日本联合开发的高性能卫星传感器，相比Landsat卫星的TM/ETM+，光谱范围覆盖更宽，单波段范围更窄，辐射分辨率更高[3]。在西藏自治区矿产资源调查与评价研究中，通过遥感手段利用ASTER数据开展了围岩矿化蚀变的异常信息提取和研究，取得了较好效果。研究区植被覆盖度较低，适合开展大面积遥感找矿工作。

鉴于上述背景，本文选择赞宗错地区，利用ASTER卫星数据开展了线性构造、环形构造的解译及铁染、羟基蚀变信息的提取，推断了进一步找矿的重点区域。

1 研究区概况

双湖县赞宗错处于西藏自治区北部，青藏高原羌塘盆地南缘，地处羌南地体和冈底斯—念青唐古拉北缘弧盆区的结合部位，班公错—怒江缝合带由研究区的南侧通过，平均海拔3 000m。研究区范围地理坐标为32°02′~32°20′N，80°23′~80°45′E。

区内断裂构造发育，且以北西向、近东西向断裂最为发育，近南北向和北西向断裂次之，各主要地层单位之间多为断层接触。主要出露有侏罗系木嘎岗日岩群（J1-2）、上侏罗系沙木罗组（J3）、上侏罗系吐卡日组（J3）、塔仁本洋岛型玄武岩（）、下白垩系去申拉组（K1）、古近系牛堡组（E1-2）、古近系丁青湖组（E3）、新近系康托组（N）[4]（图1）。

研究区位于班公湖—怒江Cr、Fe、Cu、Mo、Au（Fe）油气成矿带之日土-改则-丁青Cr、Fe、Au、Cu成矿亚带（Ⅳ-14）内。带内已经分布有塔吉冈铜矿、赞宗错铁矿；屋索拉金矿、商旭金矿和拉青铜金矿；东巧铬铁矿、依拉山铬铁矿、切里湖铬铁矿和东风铬铁矿，明显的赞宗错地区具有相当的铜、铁矿找矿潜力。

2 数据源简介

ASTER是一台安装在Terra卫星上的先进的多光谱成像仪，其扫描幅宽均为60km，包括了从可见光到热红外共3个谱段14个光谱通道，几乎覆盖了光学遥感所有大气窗口的谱段，拥有光学传感器较高的光谱分辨率和空间分辨率，相对于其他数据源，ASTER数据较高的光谱分辨率更有利于蚀变矿物信息的提取[5]。该次研究使用了DPRA201512140001中的两景影像，卫星遥感影像图像清晰，质量良好。基于ENVI 5.0平台，对Fe2+、Fe3+、铁氧化物、高岭土、绿泥石、绢云母等多种矿物及组合进行蚀变提取。

表1 各类干扰地物的去除方法

3 图像预处理

在ASTER数据中用于蚀变提取可见光/近红外波段以及短波红外这两个大的波段。但由于两个波段的分辨率不同，所以需要重采样可见光波段，然后把可见光/近红外波1-3段及短波红外波段按4-9波段顺序组合起来，使他们统一为30 m的空间分辨率。

由于采用的是ASTER L1B数据，需利用ENVI平台的FLAASH大气校正模块中对影像进行大气校正。在进行FLAASH大气校正之前，首先需要进行传感器定标，然后再进行辐射亮度单位转换，最后进行储存数序调整（Basic tools-convert data)使得影像从BSQ转换为BIL格式。大气校正的目的是消除大气和光照等因素的影响，还原地表地物的真实反射率，使对矿化蚀变的提取更加准确。本次研究采用ENVI中的FLAASH大气校正。

图2 研究区主要蚀变矿物USGS光谱曲线

研究区处于青藏高原高海拔地区云量较少，植被覆盖度低。但植被、水体、阴影等因素会对提取的矿物蚀变造成干扰，出现大量的伪信息；因此需利用掩膜技术对研究区干扰地物进行剔除。针对不同的干扰地物，通过波段运算可以较完整的进行提取（表1）[5]。

最后需通过公式（Basic tools-band math)，将去植被、水体、第四系、阴影的掩膜综合起来，形成最终的综合掩膜。利用综合掩膜对图像进行处理。

4 蚀变异常提取方案

4.1 遥感蚀变特征分析

班戈赞宗错蚀变矿物主要有褐铁矿、磁铁矿、绿泥石、高岭石等，从多光谱遥感可以提取的蚀变类型可划分为铁染、Al羟基矿物、Mg羟基矿物。铁染蚀变异常类型主要有Fe2+和Fe3+，主要包括赤铁矿、针铁矿、磁铁矿等；Al羟基矿物主要包括高岭土、绢云母等；Mg羟基矿物主要包括绿泥石、绿帘石等[6]。含Al羟基矿物其特征吸收谱带在2.165~2.215μm之间，特征反射谱带在2.225~2.30μm之间。含Mg羟基矿物其特征反射谱带在2.35μm附近，典型吸收谱段在2.30μm附近。含三价铁离子矿物在0.35μm和0.87μm附近出现显著的吸收峰，其中赤铁矿、针铁矿的特征反射谱段分别为0.75μm、1.35μm、2.1μm,而黄钾铁巩的特征反射谱段则较多分别为 0.75μm、1.92μm、2.35μm、2.72μm。含碳酸根离子矿物（如方解石、菱镁矿、白云石、菱铁矿等）具有多个吸收谱带，其中最为明显的特征反射谱段出现在2.3μm附近[7]（图2）。

多光谱遥感矿化蚀变信息提取的方法很多，如主成分分析法（Principal Component Analysis，PCA）、比值法（Ratios Method，RM）和光谱角法（Spectral Angle Mapper，SAM）等[8]。本文选取主成分分析法对矿化蚀变进行提取，主成分分析法是根据蚀变矿物的光谱特性，选取4个特征波段换算出它们的特征向量，从而扩大该类型蚀变信息特征，有利于对研究区该类型蚀变信息的提取。

4.2 蚀变异常提取

4.2.1 铁染提取

针对铁氧化物矿物的波谱曲线特征，选择1,2,3,4波段进行主成分分析（PCA）。根据Fe3+矿物的波谱特征，铁离子对应的1、3波段位于吸收谷，2、4波段位于反射峰。选择构成铁染蚀变信息的主成分的特征向量，其ASTER1与ASTER2、ASTER4系数符号相反，ASTER1与ASTER3系数符号相同的原则，判断PC4代表铁染信息的主成分分量，提取铁染异常信息，在对铁染异常图像进行拉伸0~255之间并选择平均值+1倍、2倍、3倍标准离差分出一、二、三级。

4.2.2 羟基提取

针对Al羟基化物矿物的波谱曲线特征，选择1,3,4,6波段进行主成分分析（PCA）。根据Al羟基化物矿物的波谱特征，6波段为吸收谷，4波段为反射峰，选择ASTER 1与ASTER3、ASTER6系数符号相反，ASTER1与ASTER4系数符号相同的原则，判断代表Al羟基信息的主成分分量为PC4，提取Al羟基异常信息；针对Mg羟基化物矿物的波谱曲线特征，选择1,3,4,8波段进行主成分分析（PCA）。根据Mg羟基化物矿物的波谱特征，8波段为吸收谷，4波段为反射峰，选择ASTER 1与ASTER3、ASTER8系数符号相反，ASTER1与ASTER4系数符号相同的原则，判断PC4代表Mg羟基信息的主成分分量，提取Mg羟基异常信息，在对Al羟基和Mg羟基异常图像进行拉伸0~255之间并选择平均值+1倍、2倍、3倍标准离差分出一、二、三级。

5 异常验证与找矿预测

本次研究结合班戈区调项目，从遥感图像上解译和提取构造和蚀变信息。

5.1 成矿预测划分依据

1）线性构造、环形构造分布

根据构造解译的提取方法，本文通过遥感影像对研究区进行了构造解译[9]，共解译线性构造23条，两个环形构造。线性构造的影像特征明显，以直线状色调纹理特征为主，主体上呈近EW向，少数SN向。在昂吾山体及东侧山体呈交错分布，且较为密集。

图3 研究区铁染和羟基蚀变分布图

2）遥感铁染、羟基异常分布

铁染异常以二级异常为主。铁染异常主要呈散点状分布，在研究区内都有分布，主要集中于昂吾山体，在山体北部U型山脊和中部山顶，异常呈团块状沿山脊展布。此外在山体东侧高地有一个异常浓集中心明显的片状铁染异常分布。羟基类异常主要以三级异常为主，呈片状分布，两种羟基类异常基本相似，羟基类异常主要集中在昂吾山体中西部山谷里，在南部有一个强异常区，同样的在山体高地处也有一个异常浓集中心。在昂吾山体东南侧的由侵入岩体形成的环形构造位置，铁染和羟基蚀变有较强的分布（图3）。

1. 环形构造；2. 线性构造；3. 重要铁染蚀变区；4. 重要Al羟基蚀变区；5. 重要Mg羟基蚀变区；6. 找矿远景区；7. Ni水系沉积物异常；8. Cu水系沉积物异常；9. Cr水系沉积物异常；10. Au水系沉积物异常；11. 水系沉积物测量范围

3）地球化学异常分布

地球化学元素异常是找矿的重要依据，通过其可以更加准确的判明是否存在矿化异常[10]，本文收集该地区已有的化探资料。在研究区中部昂吾山体位置，主要分布铬、钴、镍元素异常。南部分布铜元素异常，虽然为主要成矿元素但分布范围较小，与遥感蚀变提取结果较为吻合。金元素有较少量的小面积分布，异常浓度不高。

5.2 成矿预测

研究区蚀变异常主要集中在赞宗错东南侧及昂吾山体成叠加面积分布；测区主要发育东西向线性构造，部分与侵入岩体相交；提取的遥感蚀变异常与1∶5万化探套和较好，且遥感异常一定程度上能指示化探异常。基于GIS平台交互叠加，将遥感提取的三种蚀变异常，叠加化探异常、地质信息叠加分析得到综合成矿预测图（图4）。

矿床成因的科学厘定为找矿方向提供了重要的指导意义。根据遥感蚀变及构造分布特征，圈定了5个成矿预测区：

Ⅰ号成矿预测区。位于测区北部，主要地层为侏罗统吐卡日组灰岩和砂岩，Mg羟基较为集中在内部，Al羟基和铁染蚀变分布在外围两侧，蚀变成面状且强度较高；Ⅰ号区被一条断层横切，且在断层北侧蚀变强度较大；其东部发育Cr元素水系沉积物异常。该部位具有一定的找矿潜力。

Ⅱ号成矿预测区。位于赞宗错东南侧，出露超基性岩体，主要分布Al羟基蚀变和Mg羟基蚀变，蚀变成点簇状，特别是出露岩体位置与蚀变异常吻合，且Cr元素水系沉积物异常发育，具有含铁类矿物的找矿潜力。

Ⅲ号成矿预测区。位置在Ⅱ号成矿预测区东侧，蚀变主要分布在侏罗统吐卡日组碳酸盐岩及去申拉组中基性火山岩夹碎屑岩，蚀变主体呈面状，内部主要为Al羟基蚀变，外围主要分布Mg羟基蚀变，在碳酸盐岩区域异常强烈。预测区西侧Mg羟基和Al羟基异常有较强分布；NE向和NW向断层交于预测区内，铁染异常呈线状延断层分布；区内发育Cu元素水系沉积物异常。该区域符合矽卡岩型铜（金）矿找矿潜力。

Ⅳ号成矿预测区。位于昂吾山体木嘎岗日岩群砂岩、灰岩中，大量小型超基型岩体沿NW向断层出露。蚀变主体为Al羟基和Mg羟基异常呈大范围面状分布，铁染异常为散点状分布于内部；区内发育Ni元素水系沉积物异常，符合含铁类矿物的找矿潜力。

Ⅴ号成矿预测区。位置在测区东南角，地层主要为木嘎岗日岩群的灰岩，区内出露三个花岗斑岩体。蚀变呈点簇状分布，与斑岩体叠加较好，羟基类蚀变位于内侧，铁染类蚀变位于岩体外围；区内发育Cu元素水系沉积物异常，该预测区系岩体隆起部位及内外接触带具斑岩-矽卡岩型铜（金）矿找矿潜力。

经过野外地质详查验证，通过ASTER数据提取的蚀变信息与实际矿化点吻合较好，异常范围较好的反映了该区域的蚀变分带情况。

6 结论及存在问题

1）班公湖-怒江成矿带，由于起步较晚，受自然条件的限制，在该地区的矿产勘查工作正在逐渐的开展。通过研究发现，结合实地野外验证，发现矿化点和矿化类型和蚀变信息非常吻合，证明该种判断遥感蚀变信息的方法在高海拔地区进行前期矿产调查是行之有效的。

2）本文根据遥感蚀变、构造及化探信息圈定了5个成矿预测区，其中Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ号成矿预测区主要寻找铁矿；Ⅲ号和Ⅴ号成矿预测区主要寻找铜（金）矿。在双湖地区下一步找矿工作可以结合这些重点部位进行勘察。

3）本研究所应用的为USGS波谱库提供的矿物光谱曲线的波谱特征展开蚀变矿物的分类研究，并未测定该地区蚀变矿物的波谱曲线，所以在提取精度上会有所限制。

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Study of Alteration Information Based on ASTER Data in the Shuanghuzanzong Co Region

YOU Meng LI Zhijun HE Shan ZHAO Rundong OU Jun GUO Qiqi HE Zixuan

(Chengdu University of Technology, Chengdu 610059)

Common mineralized alteration spectral data are analyzed based on ASTER data in the Shuanghuzanzong Co region. Principal component analysis method is applied to the mineralization alteration information extraction. 5 prospecting targets are delineated based on integration of remote sensing geological interpretation results, the geochemical anomalies and alteration information extraction.

remote sensing; alteration information extraction; prospecting; Shuanghuzanzong Co region

P627

A

1006-0995（2017）03-0499-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.03.034

2017-03-05

“班公湖-怒江成矿带铜多金属矿资源基地调查”（DD20160026）项目资助.

尤孟（1993-），男，四川广元人，硕士，地图学与地理信息系统专业，研究方向：3S技术与数字国土

李志军（1974-），男，副教授，从事矿产勘查和遥感地质教学和研究工作.