基于中高分辨率数据的内蒙古...遥感找矿信息提取及找矿预测_连琛芹.pdf

第 37 卷第 1 期2023 年 2 月现代地质GEOSCIENCEVol.37No.1Feb.，2023DOI:10.19657/j.geoscience.1000 8527.2023.01.24基于中高分辨率数据的内蒙古红石山地区遥感找矿信息提取及找矿预测连琛芹1，2，封志明1，2，刘永新3，雷聪聪3(1.中国科学院 地理科学与资源研究所，北京100101;2.中国科学院大学，北京100049;3.中国地质调查局 呼和浩特自然资源综合调查中心，内蒙古 呼和浩特010010)收稿日期:2022-01-15;改回日期:2022-11-22;责任编辑:楼亚儿。基金项目:科技部第二次青藏高原综合科学考察研究项目(2019QZKK1006)。作者简介:连琛芹，男，博士研究生，1992 年出生，自然资源学专业，主要从事资源遥感研究工作。Email:lianchenqin1911 。通信作者:封志明，男，研究员，1963 年出生，自然地理学专业，主要从事资源开发与区域可持续发展的研究工作。Email:fengzm 。摘要:内蒙古红石山地区位于东天山兴安成矿带内，具有良好的成矿条件，但其位于荒漠戈壁，自然条件恶劣，基础地质研究程度低，因此利用遥感手段进行多金属找矿勘查具有重要意义。采用 OLI 数据，选择掩膜+无损线性拉伸+特征向量主成分变换+异常切割+异常滤波的方法，提取铁染、羟基等矿化异常信息;选择假彩色合成及线性拉伸，提取断裂构造信息。综合多元信息进行找矿预测，共圈定2 处找矿远景区。本次研究对其中1 处区域进行进一步重点勘查。重点勘查区域采用高分辨率 PLEIADES 数据，选择图像融合、彩色合成、直方图拉伸等方法，进一步圈定巨型石英脉体。在重点勘查区域进行野外查证，发现了多处矿化点。此次研究表明综合使用中分辨率 OLI 数据和高分辨率 PLEI-ADES 数据，可以大大提升地质找矿效率，对未来该地区进一步找矿勘查具有重要的指导意义。关键词:遥感找矿;红石山;OLI;PLEIADES;多金属矿中图分类号:P627;TP79文献标志码:A文章编号:1000 8527(2023)01 0227 06emote Sensing Prospecting Information Extraction and Mineral PredictionBased on Medium and High esolution Data in Hongshishan，Inner MongoliaLIAN Chenqin1，2，FENG Zhiming1，2，LIU Yongxin3，LEI Congcong3(1.Institute of Geographic Sciences and Natural esources esearch，Chinese Academy of Sciences，Beijing100101，China;2.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing100049，China;3.Hohhot Natural esources Comprehensive Survey Center，China Geological Survey，Hohhot，Inner Mongolia010010，China)Abstract:The Hongshishan area of Inner Mongolia is located in the East Tianshan-Xingan metallogenic beltand has good metallogenic conditions However，poor natural conditions and low level of basic geological surveyrestrict mineral exploration in this area，so it is of great significance to use remote sensing to conduct polymetal-lic prospecting OLI data were used in this study，and the mineralization anomalies such as iron stain andhydroxyl group were extracted by mask，lossless linear stretching，eigenvector principal component transforma-tion，density segmentation，anomaly filtering，while the fracture information was extracted by pseudo-color syn-thesis and linear stretching Based on the multivariate information，two target areas were delineated and one ofthem was further explored High-resolution PLEIADES data，image fusion，color synthesis，histogram stretchingand other methods were used to delineate the giant quartz veins in key exploration areas On the basis of remotesensing interpretation，the field investigation proves that there are several mineralization points in the key explo-ration area This study shows that the combination of medium-resolution OLI data and high-resolution PLEIA-DES data can greatly improve the efficiency of geological prospecting，which has important guiding significancefor further prospecting in this areaKey words:remote sensing prospecting;Hongshishan;OLI;PLEIADES;polymetallic deposit0引言遥感技术已经广泛应用于地质找矿工作中1 5。国内外学者在利用遥感数据进行找矿勘查方面进行了大量而深入的研究，并取得了许多重要的成果6。不同的遥感数据都有其自身的优势和特点。Landsat 和 ASTE 卫星数据是地质找矿中应用最广泛的中分辨率数据，适合区域性遥感勘查。QuickBird、WorldView 及 Spot 等高分辨率卫星数据，适合大比例尺地质对象的解译和信息提取。综合使用中高分辨率遥感数据，可以最大限度地提取找矿信息，为矿产勘查提供有力支撑。内蒙古红石山地区自然条件恶劣，位于大漠戈壁，研究程度低，遥感找矿研究处于空白状态。因此利用遥感手段进行多金属找矿勘查，对本地区具有重要的意义。本文采用 OLI 数据，选择掩膜+无损线性拉伸+特征向量主成分变换+异常切割+异常滤波的方法，提取铁染、羟基等矿化异常信息;选择假彩色合成及线性拉伸，提取断裂构造信息。综合多元信息进行找矿预测，共圈定了 2 处找矿远景区，并对其中 1 处区域进行进一步重点勘查。重点勘查区采用高分辨率 PLEIA-DES 数据，选择图像融合、彩色合成、直方图拉伸等方法，进一步圈定巨型石英脉体。在重点勘查区域进行野外查证，发现了多处矿化点。此次研究获得了良好的找矿效果，表明综合使用中高分辨率遥感数据，可以大大提升本地区地质找矿效率，对未来该地区进一步找矿勘查具有重要的指导意义。1研究区概况研究区地理位置位于内蒙古自治区境内，行政区划隶属内蒙古阿拉善盟额济纳旗苏泊淖尔苏木管辖，地处中蒙边界，研究区完全位于大漠戈壁，遥感影像如图 1 所示。该区大地构造位于阴山天山东西向复杂构造带中段，处在构造带北侧近边缘部位。研究区内地层出露不全，主要以奥陶系咸水湖组为主，其次为蓟县系青白口系圆藻山群以及白垩系巴音戈壁组。除白垩系下统不整合覆于下伏地层之上外，其余各岩石地层单位之间皆为构造接触关系。区内地质构造的总体特点是，北西近东西向断裂构造为本区的主要构造，并伴随有北东向的褶皱构造。区内侵入岩广泛出露且岩石类型较多，从超基性岩到酸性岩均有出露。其中酸性岩分布广泛，出露面积大，岩石类型以二长花岗岩、花岗闪长岩为主，多以岩基、岩株产出。其次为中性岩，主要岩石类型为变质闪长岩、变质石英闪长岩、变质石英二长闪长岩，以岩株和小岩体产出。基性岩出露面积比较小，主要岩石类型有变质橄榄辉长岩、变质辉长岩，以岩株或岩瘤产出。区内的脉岩也较发育。图 1研究区遥感影像图Fig.1emote sensing image of the study area2遥感数据基本特征2.1OLI 数据Landsat 8 卫星 OLI 数据与 Landsat 7 卫星数据相比，Landsat 8 卫星数据很好地延续了 Landsat 系列卫星的一贯特点，同时 Landsat 8 的波段更多，波段划分更加精细7。Landsat 8 卫星装载了陆地成像仪(OLI)和热红外传感器(TIS)。本次使用的是 OLI 数据，该数据与 ETM 数据相比，增加了光谱范围和信噪比，具有 12 位的量化级数，因此OLI 传感器展现出了更加良好的性能8。2.2PLEIADES 数据Pleiades 1 和 Pleiades 2 相同的两颗卫星组成Pleiades 高分辨率卫星星座。两颗卫星分别于 2011822现代地质2023 年年和 2012 年先后发射，并开始获取遥感数据。Pleiades 卫星属于军民两用光学成像卫星，其最高空间分辨率已达 0.5 m。双星配合每日可实现全球的重访，可以满足不同客户的要求。该数据包含 4个多光谱波段和 1 个全色波段，空间分辨率分别为 2 m 和 0.5 m，幅宽为 20 km。PLEIADES 遥感数据凭借其高分辨率的优势，在地球科学领域的应用潜力十分巨大，但 PLEIADES 数据在地质找矿领域的应用鲜有报道。本文充分发挥 PLEIADES数据的独特优势，服务于地质找矿工作。3矿化蚀变信息提取3.1波谱特征分析通常情况下，在遥感获得的地表信息中，只要有一定强度的蚀变岩石出露，就可以在遥感影像上有所反映6。根据研究区所提供的地质矿产资料，与成矿有关的围岩蚀变主要为硅化、绿泥石化、绿帘石化、绢云母化，次为褐铁矿化、黄钾铁矾化等。这些蚀变矿物多为含有羟基和铁离子的矿物，在 Landsat 8 OLI 的波段上具有诊断性波谱特征，为遥感蚀变信息的提取提供了理论支撑。特定的波段形成了识别特定矿物的特征波谱，蚀变矿物的特征波谱是遥感蚀变信息提取的波谱前提9。在本次蚀变矿物信息提取研究中，将USGS 波谱库中的蚀变矿物波谱以 OLI 遥感数据为标准进行了波谱重采样(图 2)。根据含铁离子的蚀变矿物的波谱曲线在 OLI 影像数据的各通道对应关系可知，在 OLI 数据的 2 波段反射率很低，具有强吸收特征，在 4 波段的反射率相对 2 波段高，在第 5 波段具有吸收谷，第 6 波段具有强反射峰的诊断性波谱特征。根据含羟基的蚀变矿物的波谱曲线在 OLI 影像数据的各通道对应关系可知，在 OLI 数据的第 5 波段形成吸收谷，在第 6图 2蚀变矿物波谱曲线Fig.2Spectral curves of the altered minerals波段具