Question

遥感地质信息异常及解译

Answer 1

矿化蚀变遥感信息异常是指蚀变的矿物岩石在反射波谱上的特征显示，主要受岩石矿物的反射波谱的特点、反射波谱在所应用的遥感数据各波段波长范围内有无特征吸收谱带、吸收谱带的强弱等因素所控制，而矿物岩石化学是决定矿物岩石反射波谱特征的最重要的因素。因此，依据蚀变矿物在ETM7个波段上的吸收与反射的不同特征来提取矿化蚀变的遥感信息异常是可行的。研究表明，含铁矿物及含OH^-、CO^2-₃的矿物吸收谱带在ETM数据中有对应波段，可以从ETM的不同波段提取与氧化铁晕及含OH^-、CO^2-₃的泥化、碳酸盐化矿物有关的蚀变遥感信息。

图3-26是一些典型岩石矿物及植被的反射波谱曲线。工作中主要使用ETM数据的多光谱波段在工作区进行了上述两种蚀变信息的提取实验。

图3-26 典型岩石矿物及植被的反射波谱曲线

一、泥化、碳酸盐化遥感信息异常

(一)信息异常提取

由图3-26可以看出，绿帘石、方解石、绢云母等常见的蚀变矿物在7波段范围内均由吸收谷，而在5波段具有相对的高反射。对ETM的123457共6个波段进行KL变换，其各分量的特征值及信息量如表3-22，各分量的特征向量矩阵如表3-23。

表3-22 ETM1、2、3、4、5、7波段KL变换各分量特征值及信息量

表3-23 KL变换后特征向量矩阵

从表3-22中可以看出，PC1的信息量最大为87.47%，它包含了所有参与变换波段的各种信息，但从特征信息方面而言，PC1不能反映某一个波段所携带的特殊信息。相反，信息量小的分量往往能提供特征信息的反映。PC5只占有0.58%的信息量，但在PC5中5波段和7波段具有中或强的负载，特征向量分别为-0.50888和0.72126，并且在此分量中其他波段的特征向量都相对较小。其中特征向量符号的正负差别是KL变换过程中坐标旋转所产生的，“-”号特征向量的作用是减小PC图像的像元亮度，当这个分量中的中或强负载所携带的为吸收的特征信息时，若其特征向量为正，则需要对此分量求反;同样，当这个分量中的中或强负载所携带的为反射的特征信息时，若其特征向量为负，也需要对此分量求反。表3-23中，PC5中5波段的特征向量为负，而7波段的特征向量为正，因此，对PC5求反，如下式:

-PC5=-(0.179B1-0.171B2-0.335B3+0.216B4-0.508B5+0.721B7)

这样图像上可以将在5波段有反射、7波段有吸收的泥化、碳酸盐化信息以高亮值显示。由于水体在-PC5上也以高亮值显示，特别是在金沙江、牛栏江等水系的两侧，高亮值的出现影响其他区域由于泥化、碳酸盐化蚀变而引起的真正异常的显示，用(-PC5)与PC2作减法运算，消除水体影响。

在异常表达上，为了使遥感异常在图像上突出显示，易于识别与分析，对(-PC5)、-PC2的图像进行平滑滤波和PCT分级，形成最终的信息异常图像，如图3-27。

图3-27 滇东北地区泥化、碳酸盐化蚀变遥感异常图

(二)信息异常统计特征

根据图像上异常值的特征，应用PCT进行分级，对信息异常分为三个级别，即低值级(Ⅲ级)、中等值级(Ⅱ级)、高值级(Ⅰ级)。各级别异常特征统计特征如表3-24所示。

表3-24 泥化、碳酸盐化遥感异常特征统计表

注:面积为1∶5万图像上像元数目，1∶5万图像总像元数目为28680840。

(三)异常分布特征

1.地貌上的总体分布趋势

异常在工作区内分布趋势是北多南少、西多东少。NE向展布趋势明显，特别在洒渔-崇溪、玉龙-会泽、双凤海-待补等地区尤为明显。从地貌上看，山势陡峻的区域分布异常多，高值区也多。盆地或地势比较平坦的区域，一般没有异常分布，中低山区多为中值级或低值级异常。

2.异常与岩性的关系

将泥化、碳酸盐化异常与岩性解译图叠合分析发现，异常分布主要与碳酸盐岩有关，特别是长发硐-双凤海的大片异常，与解译的碳酸盐岩吻合程度很高。另外，在解译的矿山厂—雨碌—待补一带、迤车—五星一带、洛觉—茂租一带的带状分布的碳酸盐岩上也出现同样的条带状异常，但在莲峰—大山包一带、洛觉—基觉一带、巧家—荞麦地一带出现的异常与解译的火山岩有关。杉树—龙街一带、基觉—浪珠一带、大铜厂一带出现的异常与解译的碎屑岩有关。小街—因民一带出现的异常与解译的变质岩有关。分析异常的分布与岩性的关系可以看出，这类异常可能出现在碳酸盐岩、变质岩、火山岩之上的碳酸盐化晕或泥化晕，但也不排除含水、含羟基、含碳酸根蚀变矿物引起蚀变的可能。

3.异常与构造格架的关系

由泥化、碳酸盐化异常与一、二级构造叠合分析可看出，在构造分布密集的地区、构造交汇的地区均有异常出现:大关—北闸—龙安—龙街一带的大片区域，NE向、NW向构造均比较密集;玉龙—迤车—五星—大海一带，NE向、SN向构造密集区域;矿山厂—雨碌—待补一带，NE向构造密集、NE向与NW向构造交汇的区域;巧家县东的SN向构造带;茂租—打洛—四棵—基觉一带的NW向构造均匀分布的区域;茂租、乐红—火德红一带的NW向构造带。另外，在NE向构造与SN向构造的复合部位也有异常出现，主要分布在矿山厂、五星厂、洛泽河、崇溪等地区。总体上，泥化、碳酸盐化晕的NE向和近SN向的分布趋势比较明显。

4.异常与已知矿产的关系

已知矿床(点)与异常的关系比较密切，大多数矿产地都分布于异常之中或异常周围。结合解译岩性分析，异常与矿产的一般规律为，碳酸盐岩中的异常与铅锌矿有关，铅锌矿以红尖山、龙街、五星、雨碌、热水河、火德红等为代表;碎屑岩中的异常与铜矿有关，如毛家坪水库周围分布的铜矿(点)群、岔河—麻乍一带的铜矿(点)群、彝良县北东方向分布的铜矿(点)群都可见及这类异常。

二、铁化晕遥感信息异常

(一)信息异常提取

从图3-26中可以看出，二价铁和三价铁在4波段具有吸收特征，特别是三价铁在0.9μm处具有吸收带，而在5波段具有反射特征;同样，从图中可以看出氧化铁蚀变矿物在0.4～0.7μm之间的反射率为近直线上升趋势，相对而言，三价铁矿物在3波段较1波段有高的反射率。根据以上氧化铁蚀变矿物在不同波段反射吸收的差异，可以提取与铁化晕蚀变有关的遥感信息异常。

为了反映更多的铁化晕蚀变信息，信息提取工作使用了比值方法和KL变换的方法。

从1、3、4、5波段的单波段图像来看，1波段上水系和第四系堆积物显示为高亮值，其他地物显示均比较暗，而3、4、5波段地貌信息显示清晰，3波段5波段可以看出一些与地貌无关的反射信息。因此依据铁化晕信息在各波段的反射、吸收差异作比值运算，可以提取相关信息。同时对5波段和4波段，3波段和1波段进行比值运算，比值结果图像上铁化晕信息都以高亮度值显示。

前面已经述及，KL变换可以有压缩信息，集中多波段信息的功能，因此取得两种类型的铁晕信息后，使用KL变换对铁晕信息进行集中和压缩，变换后结果见表3-25、表3-26。

表3-25 铁晕信息KL变换各分量特征值及信息量

表3-26 KL变换后特征向量矩阵

从变换后结果可以看出:

PC1=0.55300波段3/波段(1)+0.83318波段5/波段(4)

PC1占有86.91%的信息量，集中了波段3/波段1和波段5/波段4的大部信息。在异常表达上，为了使遥感异常在图像上突出显示，易于识别与分析，对PC1的图像进行平滑滤波和PCT分级，形成最终的信息图像(图3-28)。

(二)异常信息统计特征

根据图像上反映异常高值区的数值特征，应用PCT进行分级，将异常信息分为三个级别:低值级(Ⅲ级)、中等值级(Ⅱ级)、高值级(Ⅰ级)。各级别异常特征统计特征如表3-27。

图3-28 滇东北地区铁化蚀变遥感异常图

表3-27 铁化晕遥感异常特征统计表

注:面积为1∶5万图像上的像元数，1∶5万图像上的总像元数28680840。

(三)异常分布特征

1.地貌上的总体分布趋势

异常在工作区内分布比较零散，成片异常主要分布在地貌上相对平缓德平顶山或桌型山顶部，或中山丘陵地带，以昭通—露山镇—黑石头镇一带为特征。在整体上，这类异常在NE向上多为长带，在NW向上多为短带出现，但带状异常的分布多在高山区域，NE向异常以玉龙—五星为代表，NW向异常以乐红—乐马厂—火德红为代表。

2.异常与岩性的关系

大多数异常分布在解译的碳酸盐岩区域，一部分异常分布在火山岩中，很少一部分分布在碎屑岩或碎屑岩与碳酸盐岩的接触带上。碳酸盐岩区内以小龙洞—露山镇—双凤海镇及黑石头镇NE方向一带为代表，为面状异常，银厂坡—雨碌—待补一带为带状异常;火山岩中以金沙厂东—大山包为代表，为一NE向分布的宽带异常。

3.异常与构造格架的关系

从异常与构造的关系来看，NE向分布的异常带与NE向构造关系比较密切，面状分布的异常与NE向、NW向构造的交汇部位及NE向与SN向构造的复合部位关系密切，但在金沙厂东—大山包一带、因民镇一带出现的面状异常这种趋势不明显。另外，鲁吉、大海一带的异常明显与SN向构造的展布有一定的关系。

4.异常与已知矿产的关系

从铁化晕异常与已知矿产的分布来看，两者的关系不很明显，仅在矿山厂—麒麟厂—银厂坡一带、五星厂一带、乐马厂一带的已知矿产地见有这类异常。

三、异常综述

泥化、碳酸盐化晕和氧化铁晕遥感异常，在总体上有一定的吻合性，它们在分布上的基本规律是:①两种异常的分布基本不具有明显受地貌控制的特征;②两种异常在解译的岩性中除第四系不出现外，在其他岩性中均有出现，但异常与解译的碳酸盐岩层关系相对密切，需要说明的是，在金沙厂东—大山包一带的火山岩中两种异常分布面积较大，但综合分析认为，可能是其他干扰信息所引起;③NE向分布的带状异常与NE向构造吻合性好，面状异常的分布与NE向、NW向交汇区域有关，NE向与SN向构造复合部位是高值出现部位，另外，SN向展布的异常与SN向成束出现的构造关系密切(如大海一带);④泥化、碳酸盐化异常与已知矿产及化探异常关系较为密切，这是因为碳酸根离子是引起泥化、碳酸盐化异常的主要因素，而铅锌矿产在工作区内明显受碳酸盐岩控制;⑤两种异常同时出现的区域往往是有利的成矿构造及有利成矿岩性的叠合部位，已发现有多处矿床(点)。

在已知矿床(点)部位上，出现的铁化晕、泥化、碳酸盐化晕遥感异常状况各地不一，甚至不少矿床(点)未见这些异常出现。其中可能的原因较多，诸如，阴影、矿床(点)的面积、植被覆盖等都可能成为影响因素。

总之，在两种异常中，除金沙厂东—大山包一带的异常可以初步判断为非蚀变异常外，其他区域分布的异常有一定的代表性，能够代表区域内泥化、碳酸盐化蚀变矿物及氧化铁晕蚀变矿物的区域分布特征。