玉龙斑岩铜矿带北段ASTER遥感蚀变信息提取与优选

别小娟，孙传敏，张廷斌，易桂花，郭 娜，吴 华

(1.成都理工大学旅游学院，四川 成都 610059；2.成都理工大学地球科学学院，四川 成都 610059；3.成都理工大学管理科学学院，四川 成都 610059；4.西藏自治区地质调查院，西藏 拉萨 850000)

斑岩铜矿是铜矿的主要类型，无论储量还是产量，世界铜矿的一半都来自斑岩铜矿；中国斑岩铜矿储量占42.19%，因此，斑岩型铜矿在中国也占有举足轻重的地位[1]。玉龙铜矿带是我国重要的铜矿成矿远景区带之一，同时玉龙斑岩铜(钼)矿带也是世界上三大主要斑岩铜矿带之一的特提斯-喜马拉雅成矿带的一个组成部分[2]。1966年发现的玉龙铜矿是藏东地区一个特大斑岩型铜矿床，引起了研究者的广泛关注，并在此地区开展了大量研究工作[3-5]。

斑岩铜矿通常具有明显的蚀变分带，矿床规模越大，蚀变越强，分带性越好，则矿化富集程度越高。因此，围岩蚀变，是斑岩型铜矿床重要的找矿标志[6-8]。利用遥感技术进行蚀变矿物填图、羟基和铁染异常提取等，代晶晶等[9]、胡紫豪等[10]对西藏多龙铜矿，张玉君等[11]对西藏驱龙铜矿，耿新霞等[12]对新疆西准噶尔包古图铜矿，姚佛军等[13]对江西德兴等斑岩型铜矿床进行遥感蚀变信息研究，取得较好成果。蚀变遥感异常可以作为一个与地球化学、地球物理同等重要的找矿独立参数[14]。玉龙斑岩铜矿遥感蚀变信息的研究，对于在玉龙铜矿带寻找新的铜矿床具有重要意义。相比之下，与玉龙斑岩铜矿有关的遥感蚀变信息研究的文章却少见公开发表，而玉龙大型斑岩铜矿遥感蚀变信息研究对于斑岩型铜矿的遥感研究具有重要意义。

玉龙铜矿带区域地貌类型以高山构造剥蚀地貌类型为主，构造侵蚀-溶蚀地貌、侵蚀堆积地貌及冰川地貌次之，平均海拔约4500m，相对高差较大。植被主要为高山草甸和灌木，具有一定的垂直分带性，山顶多为岩石裸露无植被覆盖，山坡多为苔藓和小灌木，河谷漫滩及阶地草类茂盛，部分地段沟谷谷底及以上斜坡地带生长有较大灌木。矿带地形起伏较大，冬季山顶有冰雪覆盖，夏季则受到云及云的阴影的影响，使得玉龙铜矿带遥感数据的获取变得困难，能够满足遥感蚀变信息提取的遥感数据较少，这可能是玉龙遥感研究较少的原因之一。

1 地质背景

玉龙铜矿带位于西藏喀喇昆仑-三江成矿省东段，南北长近400km，东西宽达30～70km。在区域构造上受劳亚大陆和冈瓦纳大陆之间的中间地块，构造线由近东西向急转为近南北向的转折部位，大地构造位置独特。矿带由特大型的玉龙、大型的马拉松多和多霞松多、中型的扎那尕和莽总等多个斑岩铜(钼)矿床(点)[15-17]。矿带出露的地层主要为上三叠统，是矿带最主要的控矿和含矿围岩。成矿斑岩矿化分带明显，主要发生钾化、硅化、绢云母化和以高岭土化为主的黏土化，次为电气石化，而且主要表现为前四种蚀变的叠加，相对而言，岩体中心硅化较强[18-19]。玉龙斑岩型铜矿床地质简图如图1所示。

1-泥盆系至石炭系；2-三叠系上统阿堵拉组；3-三叠系上统波里拉组；4-三叠系上统甲丕拉组；5-花岗闪长与石英二长斑岩；6-石英钠长斑岩；7-二长花岗斑岩；8-二长花岗斑岩铜钼矿组；9-断层

2 遥感蚀变信息提取方法

本研究选取工作范围坐标为31°10′～31°35′，97°39′～98°00′，区内有玉龙、恒星错、扎那尕、莽总等斑岩型铜(钼)矿床。本次遥感异常提取采用ASTER(2001-07-03)数据，影像上冰雪覆盖较少，有浅植被覆盖，有一定的云量，在下文中展示的异常底图均为ETM的第7波段。

获取的ASTER数据源为L1B级，对图像的处理包括Crosstalk校正、辐射定标和大气校正，然后利用地形图进行几何校正，再对云雪、阴影等信息进行去干扰处理，得到异常提取的基础数据。目前，研究遥感蚀变信息提取方法最常用的仍然是比值法和主成分分析法，根据常见蚀变矿物的实验室或野外光谱特征，选择适当的波段组合进行蚀变信息提取。

2.1 比值法

比值法，是通过对影像的某两个波段的做比值运算，操作简单，且可有效减弱背景、突出目标信息，消除云雪、阴影等的影响，提取的目标地物结果较少受到干扰信息的影响。该方法计算简单，是常用的遥感蚀变信息提取的方法之一。根据主要蚀变矿物的波谱特征，采用B4/B3提取铁染类蚀变信息；采用B(6+9)/B(7+8)提取绿泥石、绿帘石、方解石等含Mg羟基类蚀变矿物信息；采用B(7+9)/B8提取碳酸盐类矿物信息；采用B(5+7)/B6提取绢云母、白云母、伊利石和蒙脱石等类蚀变矿物信息[20-21]，提取结果如图2所示。从图2的结果可以看出，比值法提取的铁染类异常较多分布在波里拉组和甲丕拉组地层，分布范围较广；三类羟基类异常在分布空间上范围较小，相互之间重叠也较少。

图2 比值法ASTER遥感蚀变信息

2.2 主成分分析法

主成分分析法是考虑到波段间存在的相关性，通过K-L变换，减少了各波段间存在的相关性对于分类的影响，根据各目标物波谱特征选择参与变换的波段。目前常采用B1、2、3、4波段提取铁染类异常，采用1、3、4、5波段提取碳酸盐化信息，1、3、4、8提取绿泥石、黑云母等蚀变信息，1、4、6、7提取高岭石、蒙脱石、伊利石、绢云母等蚀变信息[22-23]，提取结果如图3所示。

从图3(a)中可以看出，主成分分析法提取了的铁染异常，分布范围比比值法小，分布趋势基本一致；图3(b)中，提取的与比值法的相比，空间位置较为接近，但规模更大；图3(c)和图3(d)的结果较为接近，与比值法提取结果也较为接近。

除了上述比值法和主成分分析法常用的波段组合选择外，根据不同的矿物组合有不同的波段组合形式，这就造成遥感蚀变信息提取结果的多解性，不同的组合和不同的方法都会造成提取结果的变化，这对围岩蚀变信息的研究是不利的，需要寻找一种能够代表铁染类蚀变和羟基类蚀变的综合围岩蚀变信息。

2.3 波谱特征拟合(SFF)

玉龙铜矿位于斑岩体及其外围接触带内，矿床围岩蚀变也是重要的找矿信息。比值法和主成分分析法都是根据某一种或某一类波谱特征相近的矿物组合的反射和吸收波谱特征进行波段组合，矿床的围岩蚀变是多种矿物的组合，相同的蚀变矿物类型，不同的组合比重，都会影像其波谱变化。而遥感数据在获取过程中，由于受到传感器、大气传输及地物在像元中的分布等因素的影响，图像的地物光谱曲线(即使是纯净像元的光谱曲线)与实验室或野外实测的地物光谱会有较大差别，如果直接用实验室或野外实测光谱来进行岩性识别，难以取得好的效果。本文利用经过校正的ASTER图像进行最小噪声分离(minimum noise fraction，MNF)变换、纯净像元指数(pure pixel index，PPI)来提取端元波谱，结合地面已知数据识别端元波谱，得到矿床围岩蚀变的影像波谱曲线，以此作为参考波谱，采用波谱特征拟合的方法，提取遥感围岩蚀变信息。波谱特征拟合(SFF)方法是一种基于吸收特征的方法，以分形理论为思想基础，用选定的参照波谱在吸收的谱段范围内对影像中每一个像元进行吸收谷深度对比，根据吸收谷位置和深度的近似性确定该像元与参照地物的相似程度，相似程度越大，匹配值越大，用均方根误差(root mean square(RMS)error)的大小来确定该像元与该类地物的比较结果的精度。波谱特征拟合结果如图4所示。

图3 主成分分析法ASTER遥感蚀变信息

图4 玉龙铜矿带ASTER遥感围岩蚀变信息

从图4中可以看出，多数已知矿床(点)的周围都有与玉龙矿床围岩相似的蚀变信息分布，且蚀变信息明显呈北西向带状分布，这与该区域地层、断裂和已知矿(床)点的分布趋势是一致的。由于植被、地形阴影、地层岩性等因素的影响，提取的围岩蚀变信息并不都是与成矿有关的，因此需要对提取结果进行优化和筛选。

3 遥感蚀变信息优选

遥感蚀变信息研究的目的是指示有利成矿部位，而提取的遥感蚀变信息并不都与成矿相关，因此，需要对提取结果进行优选。蚀变信息优选首先需要考虑斑岩铜矿的成矿地质条件，如围岩、线环构造等，只有在成矿地质背景范围内、与斑岩铜矿有关的遥感蚀变信息才具有指示矿产存在的可能；其次根据蚀变信息的分布特征推断矿产存在或成矿的有利部位。

3.1 斑岩铜矿围岩

玉龙斑岩体侵位于甘龙拉背斜的南端倾伏端，含矿斑岩为二长花岗斑岩和花岗闪长斑岩，岩体呈复式岩株状浅成-超浅成侵位于恒星错-甘龙拉背斜轴部的上三叠统地层中。上三叠统由甲丕拉组、波里拉组和阿堵拉组组成，玉龙铜矿直接侵位于波里拉组，在矿区大片分布，如图1所示。波里拉组为生物碎屑灰岩夹白云岩，甲丕拉组为紫红色砂页岩，含砾砂岩，阿堵拉组为砂页岩和粉砂岩[24-26]。结合玉龙矿带地质背景可以看出，波谱特征拟合提取的围岩蚀变信息大多分布在花岗岩和波里拉地层上，其次为甲丕拉组地层，阿堵拉地层的蚀变信息分布较少。与含矿斑岩和赋矿地层重叠的围岩蚀变信息与成矿的关系更密切。

3.2 环形构造

玉龙矿区及其外围，所出露的岩浆岩为成群分布的中酸性浅成、超浅成小型斑岩类[25]，其他矿床的含矿岩体多与中酸性岩体有关，其形成于岩浆活动相关，因此从影像上多表现为环形构造。环形构造是玉龙矿带内的重要地质现象，常由多个环形构造叠合组成，形态复杂，与斑岩铜(钼)矿床有密切的时空联系[3]。刘登忠[27](1988)将环形构造归纳为隐伏岩体型等10种类别，并总结了环形构造成矿的区域地质背景、成因类型、环体结构、规模及影像异常等标志。张廷斌等[28]在玉龙矿带利用影像纹理、结构、色调和异常表现出来的实心圆形、空心圆形，准圆形、准环形以及未封闭的弧形特征开展斑岩体的推断研究，为斑岩型铜矿资源潜力评价提供了遥感依据。在对玉龙铜矿ASTER遥感蚀变信息提取结果分析中发现，遥感异常不仅有明显的成带分布特点，而且有普遍的环形分布特征。图5中，玉龙、恒星错等矿床周围的蚀变信息呈环形分布，这与解译的环形构造吻合，因此，在环形构造周围分布的蚀变信息可能与侵入岩体或岩浆热液蚀变作用相关。

图5 玉龙铜矿带环形构造

3.3 遥感蚀变信息特征

从蚀变信息提取结果可以看出，比值法提取的异常相对集中，规模较大，但在中东部由于有浅植被覆盖，提取的异常较少，主要分布在研究区中西部岩石裸露区，且羟基异常和铁染异常重叠度高；主成分法提取的异常分布范围更广，规模相对较小，在整个研究区都有分布，能够反映出细部的蚀变信息；波谱特征拟合提取的蚀变信息综合程度高，成带和呈环状分布的特征更明显。总之，不管哪种提取方法提取的蚀变信息都表现出明显的异常环、带状分布特点。蚀变信息分布呈实心圆形、空心圆形，准圆形、准环形以及未封闭的弧形，将其推断为异常环；在走向上一致的连续的或断续的有一定规模的带状异常，将其推断为异常带。研究区内已知矿床点周围均有异常环和异常带分布，矿点多分布在异常环和异常带交切的部位。玉龙矿带遥感蚀变信息表现出来的环、带特征与遥感解译的与中酸性岩体有关的环形构造和断裂分布特征是一致的。

4 结论及建议

1)比值法和主成分分析法是常用的两种遥感蚀变信息提取的方法，对于多光谱遥感数据来说，依据矿物的波谱特征选取波段组合进行蚀变信息提取，存在多解性的问题。由于蚀变矿物的组合较为复杂，因此用波谱特征拟合法，选取玉龙典型矿床，直接用遥感数据提取围岩蚀变的影像波谱为参考波谱，提取的蚀变信息具有综合性和代表性，可获取代表了铁染类和羟基类蚀变的综合围岩蚀变信息。玉龙铜矿带内，与玉龙铜矿相似的矿(床)点较多，该方法可推广到矿带其他地区，有利于圈定成矿远景区。

2)提取的遥感蚀变信息中不可避免的包含有非矿化蚀变，可结合赋矿地层、与中酸性岩体(斑岩体)有关的环形构造和蚀变信息的环带分布特征，对蚀变信息提取结果进行优化和筛选，位于三叠系波里拉组、甲丕拉组地层、花岗斑岩体，或位于环形构造周围，环带特征明显的围岩蚀变信息，能更好的指示矿产的存在。

3)此次研究只选取了玉龙矿带核心部分区域，且有云、植被等干扰，在矿带其他区域的遥感蚀变信息是否具有相同的分布特征，对矿床是否具有指示作用，还需要选取更好的遥感数据，在方法和判别上做进一步研究。

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