211172545_西藏赛北弄锡矿床遥感蚀变特征
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M ineral resources 西藏赛北弄锡矿床遥感蚀变特征
魏德贤
摘要：赛北弄锡矿属羌南-保山地块，由西沟口、西山、东坡和马部果四个矿化段组成。区内褶皱及脆、韧性断裂发育，形成良好的控岩控矿空间，成矿潜力良好。利用ETM+遥感数据提取与矿化有关的羟基与铁染蚀变异常，对西藏赛北弄矿区遥感特征进行解译总结，寻矿化现象与地质构造现象之间的关联性。
关键词：遥感蚀变异常；羟基蚀变异常提取；铁染蚀变异常提取
遥感技术的出现及发展为矿区圈定及矿预测提供了全新的技术手段，目前的研究主要包括矿化蚀变信息提取、矿物精细识别、成矿背景研究及矿预测等方面。吴一全等将波段比值法、主成分分析法和SVM相结合，在ETM+影像中提取羟基蚀变异常及铁染蚀变异常信息；张焜等首次通过比值法和主成分分析法提取国产高分辨率多光谱影像中的含铁矿物蚀变异常信息；刘成等通过混合像元线性分解模型对卧龙泉地区进行了粘土矿物的蚀变信息提取；张宗贵等从岩矿光谱特征入手，利用可见光、近红外和短波红外成像光谱数据，开展成像光谱遥感矿物识别；唐淑兰等结合PCA、多尺度分割及SVM
利用加权融合后进行地温反演，依据地表热异常识别出规硅化蚀变带。另外，利用遥感技术可以直观地获得蚀变矿物的位置、形态、范围和分布特征等信息，为进一步成矿预测提供相应的证据。
赛北弄研究区是我国西藏自治区类乌齐县重要的矿远景区，矿区内已开展了关于矿床学和矿物学的一系列研究；向天秀等通过对成矿流体、成矿温度及包裹体成分研究推定了赛北弄锡矿热水溶液主要来自于岩浆，并将矿床划定为岩浆期后气成热液高-中温充填交代型锡矿床；申屠保湧等选取矿区角砾岩型和细脉型两种锡石单矿物进行测温，指定早矿化阶段锡石的形成温度为300℃～320℃，划定矿床属于中温热液矿床；邱军强等通过对矿区地质特征、水系沉积物异常特征及重砂异常特征，进行了矿靶区圈定。作者在前人对矿区地质特征及矿化特征详细分析的基础之上，以遥感技术对蚀变信息提取，对赛北弄矿远景区进行遥感异常分析。
1 区域地质概况
赛北弄锡矿是西藏地质队在境内发现的第一个原生锡矿床，位于昌都北西类乌齐县类乌齐区南西月5km的赛北弄—马部果一带，地处青藏高原东部，三江流域中段北部，澜沧江和怒江结合带之间，大地构造位置属于羌南-保山地块，由西沟口、西山、东坡和马部果四个矿化段组成，东部与娘涌中酸性浅成脉岩发育区相连。区内主要出露前奥陶纪-中三叠世、前石炭纪、晚三叠世-中侏罗世地层；岩浆活动较弱，仅有少量岩体呈岩株、岩枝状分布。区内北西-南东向褶皱及脆、韧性断裂发育。
2 矿床地质特征
2.1 地质特征
赛北弄矿区位于长毛岭陆缘盆地，属于君达-类乌齐成矿带。区内地层相对简单，主要为上三叠统巴贡组。岩性为一套灰黑-黑岩屑的长石石英砂岩、粉砂岩、斑岩，常发育不连续粒序层理，其上部及下部含少量生物介壳灰岩，岩层见角岩化蚀变现象发育。
矿区位于羌塘-三江陆块的中生代长毛岭-左贡复向斜东北部，北澜沧江断裂带南西侧。矿区内发育两期构造：①轴向呈190°～110°的长毛岭-左贡大复向斜中的一个次级背斜及其断裂裂隙，为成矿前构造。褶皱中以低序次纵向张性断裂裂隙发育，裂隙是侵入体与热液充填的主要空间，与矿床形成关系密切，是主要的控岩控矿构造；②轴向呈近NNW-SN的褶皱及与其相关的低序次断裂、裂隙组成的主成矿期后构造。矿区内与锡矿化有关的岩浆岩活动以燕山晚期中酸性侵入岩为主，一类为隐伏的含锡花岗岩，另一类为以岩墙或岩床形式产出的浅成侵入体，主要类型为花岗闪长斑岩、闪长玢岩和白云母花岗斑岩。区内脉岩见绢云母化、黄铁矿化、钾长石化、硅化及高岭土化等蚀变现象发育。
2.2 矿化特征
赛北弄地区矿化从空间上主要集中在四个地段：Ⅰ矿化段-西沟口北坡：Sn、Cu矿化发育在角岩化砂岩
及石英闪长玢岩中，但未形成工业矿体；Ⅲ矿化段-西山：花岗闪长斑岩中发育含Sn、W褐铁矿的电气石石英脉，砂板岩中同样可见Sn、W、Ag等元素富集；Ⅱ-Ⅳ矿化段-东坡及马部果周围：富含Sn、W、Ag 等元素的矿体以充填交代方式产出在砂板岩中，其中Sn元素可达工业矿体品位。矿石构造主要为细脉、细网脉及浸染状构造，见晶洞发育。
2.3 矿石特征
赛北弄锡矿床围岩蚀变具有一定分带性，但矿区、矿石、矿物成分较为简单，以细脉-细网脉浸染状锡石矿物为主，见黄铁矿、菱铁矿、方铅矿、黄铜矿等。脉石矿物见石英，电气石、方解
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石、绿泥石、钠长石、白云母等。
3 遥感蚀变信息提取
ETM+遥感数据能较清晰的反映矿区黄铁矿化、钾长石化、绿泥石化及绢云母化等矿化蚀变中含有的羧基（OH-）和三价铁离子（Fe3+）离子基团，为进一步研究矿物蚀变分布规律奠定良好基础。
作者拟采用掩膜+主成分分析+度调整的方法，对矿区进行蚀变信息提取。通过掩膜处理，可以有选择地将干扰信息像元进行去除，保留包含蚀变信息的地质体像元；主成分分析法可将众多原始变量线性拟合为少量主分量，尽可能多的保留原始变量信息，从而对矿区的矿化及蚀变信息等内在规律进行提取、简化、解译，从而对矿区的蚀变分布范围进行圈定，探究矿区蚀变分布规律。
3.1 数据来源
本次研究获取不同时段的两景遥感影像进行综合分析，以期获取更有利的遥感蚀变信息，从而进一步地进行地质特征解译及指导矿工作。本次遥感解译工作数据获取为地理空间数据云（Geospatial Data Cloud）网站免费下载获取，选取两景Landsat-7 ETM+数据，数据影像质量优良，一景影像号为LE71340382000134SGS00，成像时间为2000年5月13日，云量为0.8%；另一景影像号为LE71340392002043BKT00，成像时间为2002年2月12号，云量为44.55%。
3.2 数据预处理
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本次研究利用ENVI（The Environment for Visualizing Images）软件对ETM+数据影像进行预处理工
作，包括：几何校正、辐射定标、大气校正、图像镶嵌及图像裁剪、去除地物干扰等工作。ENVI软件中的radiometric calibration工具可以对影像进行辐射定标，大气校正则是基于ENVI软件中的FLAASH模块进行校正处理，然后通过影像镶嵌与裁剪，对两景影像进行处理，最终得到研究区遥感影像图。
公历是农历还是阳历3.2.1 几何校正
遥感图像的几何误差可归结为系统误差和非系统误差两类。系统误差主要是由自身原因引起的，往往已经对有关的资料进行了修正；而不是由大量的误差引起的，例如轨道高度误差、姿态误差、地球曲率误差、大气折射率和地形变化等，都会导致卫星图像的误差。几何修正的目的，就是纠正这种不符合体系的误差。
焊不锈钢通过对图像进行几何修正，可以获得与图像相同尺寸的地表坐标，并具有地表的位置。研究是区地处高纬度的险峻地区，地表变化对该区的地形变化有很大的作用。为实现图像与有关的地质数据的一致性，本文采用ENVI软件中的Image Registration Workflow程序实现对遥感图像进行几何修正。每个图形都有20个以上的控制点，并且围绕着整个画面均匀地排列。所选择的控制点位置平均偏差应小于1个像素。在保持几何修正的基础上，尽量减少对原始光谱的影响。
3.2.2 辐射定标
遥感影像中所记录的光谱值与其所处物体表面的辐照强度不相符合，即所谓的辐照畸变。由于辐射畸变会造成影像的畸变，从而影响影像的使用效率和可信度，从而大大影响了辨识物体的辨识精度。所以，在今后的工作中，要对这种畸变进行辐照修正。
辐射定标技术是将地面物体的数据转化为相应的真实辐射照度，目的是建立数字量化值与其对应视场中辐射亮度值之间的定量关系，消除传感器自身误差。其方法主要有两种：绝对辐射定标和相对辐射定标。绝对辐射定标：建立DN值与实际辐射值的数学关系，获取目标地表辐射量，得到大气顶层的辐射亮度；相对辐射定标：传感器探测元件输出的DN值都应与入射辐射亮度成正比，且比例因子相同，为了校正探测元件的不均匀性，需要对原始亮度值进行归一化处理。
ENVI软件Basic Tools模组中的地球测量分析工具能够对ETM+进行辐射校准。
3.2.3 大气校正
不同波长的波段因大气衰减度而不同，因此，需要对影像进行校正，从而消除大气的影响，达到恢复目标地物真实辐射亮度值的目的，这个过程称为大气校正。进行图像预处理时可以利用ENVI的大气校正模块（FLAASH模块）对辐射定标过后的ETM+影像进行大气校正，从而消除大气、光照、地势起伏、传感器方位角等条件对辐射传输的影响，获取地面物体的实际反射信息。
3.2.4 图像镶嵌
图像镶嵌工作是遥感图像预处理的基础，目的在于得到正确范围的研究区遥感影像。图像镶嵌工作采用ENVI软件中的Mosaicking模块来完成。
3.2.5 图像裁剪
由于研究区的范围只是获取的遥感影像范围的一部分，因此，需要对研究区的ETM+影像进行裁剪，以便去除多余的数据。本次裁剪工作主要利用ENVI软件上的Basic Tools模块的Subset via ROIs工具来进行。
3.2.6 去除地物干扰
扰动地面一般指云层、雪、植被、水体、阴影和河漫滩等反射系数高的地形。研究区表现为高纬度、低温、终年有雪、局部植被覆盖的地区，具有相当多的雪、水体、阴影和植被。为了消除植被、水体等地物的影响，采用NDVI对植被进行分类和标绘，同时将NDVI<0的地区作为水体进行剔除生成综合掩膜，利
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用二值化图像掩膜的方式去除干扰因素。
3.3 线-环构造信息提取
线性构造和环形构造为成矿提供了控矿和容矿通道，线性构造往往都是热液上升、迁移、凝固和富集的场所，是十分重要的控矿构造，而地下隐伏岩体、火山喷发、岩浆侵入等地质作用在遥感影像上往往会表现为环形构造，环形构造对岩浆热液的富集有着重要的控制作用，两者对成矿带的分布范围、赋存位置等都有重要的指示意义，能够为矿床成因提供解释依据。因此，研究区域存在的内线-环构造，对于矿预测意义重大。
研究区植被覆盖较厚，遥感影像中表现为突出的植被信息，但总体海拔较高，所以冰川的分布也十分显著。区内察雅县北部的火山结构极为显著，表现为放射状水系，展布方向与区内断裂构造一致。从总体线、环构造的分布特征来看，区内断裂构造走向主要为NW-SE向，环形构造未形成规模分布，但与线性断裂具有相交的特征。研究区中部沿NW-SE向形成明显的背斜，并在研究区南部形成了一个构造盆地。不同方向线性构造的相交位置与环形构造如果具有交叉分布，可形成流体的圈闭，可形成矿床。本研究区解译结果未出现上述特征，因此，认为形成大型金属矿床的可能性比较小。
3.4 围岩蚀变异常信息提取
3.4.1 羟基蚀变异常信息提取
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根据对研究区域成矿地质特征的研究发现，该区发育高岭土、绿泥石、白云母等泥化与绢云母化类矿物。以上矿物主要为羟基类蚀变矿物和碳酸盐类蚀变矿物。其中，以白云母，高岭石，蒙脱石，伊利石，明矾石，绿泥石，绿帘石等为典型的蚀变岩。根据波谱曲线图，总体上Al-OH型蚀变岩主要表现为高岭石，蒙脱石，明矾石，白云母，伊利石，1.6μm处存在较弱的相对峰，2.2μm处有显著的吸收谷点，而在2.27μm处则出现一反射峰；绿泥石和绿帘石等Mg-OH型蚀变体在2.32μm处存在显著的吸收谷区，靠近2.17μm处出现一反射峰。据此，波谱特征可对遥感羟基蚀变信息提取提供一定指示意义。
矿区热液与围岩发生接触交代作用的过程中，早期生成的矿物随着物化条件的改变，发生高岭石化、绢云母化及绿泥石化等蚀变作用，形成的粘土矿物往往含有大量的羟基（OH-）。依据不同波段波谱反应的特征不同，选取ETM+1、4、5、7波段作为输入波段进行主成分变换。
从羟基蚀变异常图上来看，异常主要集中在研究区西南部，其中沿构造盆地边缘及构造断裂带内的地层及岩体内分布的羟基蚀变特征较为明显，显示出由西南向东北方向蚀变逐渐减弱的趋势；西北部见羟基蚀变异常区呈星点状零星分布，主要集中在区域内断裂带附近，推测该区域内羟基蚀变异常可能与构造断裂及构造盆地的形成有关，对后续构造解译及地质填图具有一定指示意义。
3.4.2 铁染蚀变异常信息提取
研究区矿石矿物以黄铁矿、菱铁矿、方铅矿、黄铜矿等为主。前人研究发现，铁染蚀变矿物在0.63μm～0.69μm和1.6μm～1.7μm达到顶峰时形成两个反射峰，在两峰之间0.78μm～0.86μm形成吸收谷。Fe2+吸收谱带的中心波长位于0.43μm、0.45μm、0.51μm、0.55μm、1.0μm～1.1μm，有时还出现在1.8μm～1.9μm。其中0.51μm、0.55μm和1.0μm～1.1μm的吸收比较强。Fe3+的吸收谱带位于0.4μm、0.45μm、0.49μm、0.70μm 和0.87μm中，其中0.49μm、0.70μm和0.87μm吸收特征较为明显。
总体上看，铁染蚀变矿物的光谱吸收和反射特征均覆盖了可见光—近红外波段以及短波热红外波段范围。根据矿物波普特征及工作需求，提取蚀变矿物黄铁矿、赤铁矿等铁（Fe3+）氧化物的吸收或者反射波段，其在ETM+遥感影像对应的波段为ETM+1、3、4、5。据此对该波段进行主成分变换分析。
铁染蚀变异常图上，研究区西北角零星分布高值遥感异常，西部及东北部岩体多见中低值蚀变异常分布，且有由南向北逐渐减弱的趋势。区内铁染蚀变异常主要集中在区域内构造断裂带附近，但蚀变不是十分突出，形成矿产概率较小。
综上所述，遥感蚀变异常信息提取在对研究区构造研究、蚀变地质填图等方面具有良好的指示意义。从蚀变异常图上来看，羟基蚀变主要集中在研究区西南部，沿构造盆地边缘及构造断裂带内的地层及岩体内分布的羟基蚀变特征较为明显；铁染异常主要集中在区域内构造断裂带附近，意味着铁染异常受断裂构造或地层控制明显。
4 结论
本文利用ETM+数据以加多岭矿区为研究区，研究了该区域的成矿背景、线环构造，运用主成分分析技术提取了研究区蚀变信息，得到了以下成果和认识：
（1）遥感蚀变信息提取能够快速识别与成矿关系密切的蚀变异常信息，从而进行指导矿工作。最后的倾诉
（2）研究区内羟基及铁染蚀变异常多分布在区域内构造断裂带及构造盆地附近，推测研究区矿化受构造作用影响较为强烈。
（作者单位：成都理工大学地球科学学院）
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