Landsat8卫星OLI遥感影像解译在云南勐海综合找矿实践中的应用研究

周 雷 邱光辉 张启生 张海亮 张超

中化地质矿山总局山东地质勘查院，山东济南，250000

研究区域位于云南省西双版纳州勐海县，地区植被茂密，地形起伏强烈，野外工作环境艰苦。本次采用美国宇航局最新发射的Landsat8卫星影像解译，尝试地、化、物、遥多手段联合找矿，在多手段圈定的找矿靶区进行槽探揭露，地表发现较大规模金矿化蚀变带，品位最高达0.68×10-6，取得了初步效果。

1 Landsat8卫星简介

Landsat8卫星由美国宇航局(NASA)和美国地质调查局(USGS)共同研发，于2013年2月发射，是美国 Landsat卫星系列的最新卫星。Landsat8卫星按极点太阳同步轨道绕地球飞行，轨道高度为705km，轨道倾角为98.2°，每98.9min绕地球转一圈，每16d覆盖地球一遍，降交点时间为当地时间上午10时至10时15分，卫星数据下行速率为 441Mbps。卫星携带了 OLI（Operational Land Imager）和 TIRS（Thermal Infrared Sensor）推扫式成像仪。Landsat8卫星数据很好的延续了 Landsat系列卫星的特点，也进行了很多改进，成像方式由原来的扫描镜式变成推扫式，波段更多、波段划分更加精细，每个图像行的像元数目也更多，卫星数据下行速率提升了3倍，由150Mbps到441Mbps。Landsat8卫星的波段信息改变如表1所示。

表1 Landsat8波段信息表Table 1 Wave band information Table of Landsat8

2 遥感图像处理

卫星图像采集于2014年2月25日3点42分，卫片的轨道号（P130，R044）。

采用ENVI5.1软件，进行几何校正，大气校正，图像增强等图像预处理。大气校正采用的方法是FLAASH大气校正，校正后的图像明显消除了大气散射的影响。

2.1 岩性构造解译【1】

采用大气校正后的假彩色合成图像RGB752，结合20万区域地质图，进行遥感地质解译（图1）。

图1 工作区遥感地质解译图Fig.1 Remote-sensing geology interpretation figure of work area

遥感图像是地表和地下的地质体的波谱特征的反映，不同的地质体具有不同的影像特征，即具有不同的几何形态、纹型结构、水系、地貌及色调特征。而同类型地质体在同一区域内有相似的影像特征；不同地质体间有可辩别的影像分界线，这些可辩别的各地质体的影像特征就构成遥感解译标志【2】。

地质解译是通过影像的色调、粗糙程度，结构特征、水系模式和发育程度、岩石的抗风化强度、层理的发育程度、地表植被等特点，对工作区内的地层、岩浆岩等进行解译和分类等。

区内沉积岩主要为三叠系凝灰岩，影像特征色调偏浅，亮度较高，纹理特征较粗糙，与其他岩性的影像特征差异明显。分布于工作区的西南角以及工作区的北部，范围接近5km2。岩性为暗灰绿、黄色中基性凝灰质砂泥岩、凝灰岩、凝灰角砾岩夹熔岩。顶部为白色酸性凝灰岩。地层倾向北东，倾角 20～37°。与上覆地层为不整合接触。

构造解译包括对褶皱、断裂等线性构造及环形构造的解译。

区域内共解译出42条线性构造，其中普查区9条。其中比较有意义的是，西北角至工作区的东南角，以总体 310°方向纵贯普查区的线性构造，地质上对应 F1断裂。断裂为勐往岩体的控制断裂，断裂的北东盘地层由老至新分布形成一单斜，并反映出北东盘是下降的，保留了火山岩盆地的特征。中部出露的小范围石炭纪地层，作为剥蚀天窗。断裂的南西盘为上升盘，为一地垒得以抬升，将勐往闪长玢岩、闪长岩、石英闪长岩、花岗闪长岩含矿岩株抬升至地表。

岩浆岩解译标志：岩浆岩或火山机构都有一定的几何形态及热晕反映。

普查区中勐往岩浆岩，影像特征明显。颜色纯净，亮度较灰暗，纹理平淡。岩体北西走向，贯穿整个工区，其中北西部隐伏存在。勐往岩体生成于燕山早期，岩石组合为闪长玢岩、闪长岩、石英闪长岩，部分花岗闪长岩。

在勐往岩体与周围沉积岩的接触部位存在很多线性构造、环形构造，结合地质查证遥感异常后，选择工区西南部，线性构造、环形构造密集发育，岩浆岩与沉积岩的接触部位，开展其他方法找矿工作。

2.2 矿化蚀变信息的提取【3】

遥感蚀变信息提取采用主成分分析法【4】，运用ENVI5.1软件主成分分析法提取矿化异常。对大气校正后的图像进行主成分分析，选取2、5、6、7波段，得到特征向量见表2，band7为+，band5为+，band6为-。PC4为羟基主分量。对PC4去反，进行密度分割，高亮区域为羟基蚀变异常强烈地段，见图2。

含-OH的羟基类特征矿物，如绿泥石、绿帘石、高岭土、云母等这类矿物造成蚀变称为羟基蚀变。结合地质情况，此区域硅化、绿泥石化等蚀变对找矿有一定的指示作用。

在图2中，普查区内，羟基蚀变主要在西南部及东南角浓集。其中工作区的西南部位，呈现宽约2km，长约5km，北西走向，条带状的羟基蚀变带。在地质上，蚀变带存在北西走向断裂，位于勐往岩体与围岩的接触地带，成矿意义重大。

选取西南工区范围为找矿潜力区域，进一步开展水系沉积物地球化学测量、地质测量，进一步开展大比例尺的土壤地球化学测量、大功率激电测量、槽探等工作。

表2 PCA2567主成分分析的特征向量矩阵Table 2 Eigenvector matrix for PCA2567 principal component analysis

图2 工作区遥感羟基蚀变异常图Fig.2 Alteration anomaly map of hydroxy groups for workaround remote sensing

3 地球化学

3.1 水系沉积物地球化学测量

通过1∶2.5万比例尺的水系沉积物地球化学测量，在工区的西南部和北部出现两个较好的异常浓集中心。其中Au异常如图3示，异常形态完整，具较高峰值。宽约1.2km，长约1.4km，异常面积约1.6km2，走向呈带状近南北向展布。

图3 Au水系沉积物测量地球化学图Fig.3 Geochemical chart of Au stream sediment survey

异常大部分位于勐往岩体与沉积岩地层接触带部位，处于地层、构造、岩浆岩三位一体的有利成矿地质环境中，在异常中心地带发现碳质泥岩等强构造变质作用产生的蚀变现象，与遥感解译提取出的羟基异常对应，是工区内最具多金属成矿潜力的异常。

3.2 土壤地球化学测量

在工区的西南水系异常区域，开展1∶1万土壤地球化学测量，其中Au异常如图4示。Au异常面积约0.8 km2，异常总体呈现北西走向，沿断裂及勐往岩体与沉积地层接触带分布，异常区内发现炭质千枚岩等强构造变质作用产生的黄铁矿化等蚀变现象。

图4 Au土壤测量地球化学图Fig.4 Geochemical chart of Au soil measuring

4 地球物理

在工区西南部，同时开展了1∶1万的大功率激电中梯测量，面积1km2(图5)。视极化率异常整体近南北走向，主体异常呈北北西走向，几乎纵贯该测区。在异常中部分成了东西两支，其中东支异常强度稍高，且两支异常向南都未封闭。在测量范围内，异常整体上南北长约1.2km，宽度在70～500m左右，异常区视极化率极值为3.11%，其对应的视电阻率显示为低阻，视电阻率值一般都小于 400Ω·m，异常具有低阻、高极化的特征。

在激电异常有利部位布设激电测深剖面（图6），拟断面图上以1.4%为异常下限圈定的激电异常在整条剖面上几乎都有显示，其位置与激电中梯测量及精测剖面所反映的异常位置，吻合较好。其中0～360m处的激电异常位于AB/5＞80m以下，控制范围内未封闭，向西、向下都有延伸；360～510m处的激电异常位于AB/5＞10m以下，异常向下仍有延伸；510～660m处的激电异常位于AB/5在0～130m之间，异常向东也没有封闭。该综合剖面上的激电异常规模较大，但强度不均，视极化率峰值为3.83%，位于360～510m处的激电异常处。剖面上的激电异常对应的视电阻率均显示为低阻，视电阻率值一般都小于200Ω·m，因此异常具有低阻、中高极化的特征。

图5 视极化率等值线平面图Fig.5 Isoline ichnography of apparent polarizability

图6 激电测深综合剖面Fig.6 General section of induced electrical sounding

5 槽探

在遥感羟基蚀变强烈区域，同时化探异常，激电异常成矿有利部位，进行槽探地表揭露，发现一北北西向较大规模Au蚀变带，绿泥石化、绢云母化、硅化强烈(图 7、图 8)，Au平均品位0.36×10-6，最高品位 0.68×10-6。

图7 槽探揭露出的蚀变岩石样品Fig.7 Altered rock samples revealed by trench test

图8 槽探揭露出的蚀变岩石样品Fig.8 Altered rock samples revealed by trench test

6 结束语

（1）本次采用美国Landsat8卫星OIL传感器的卫星影像遥感解译，卫星传感器性能优异，图像精确，信息丰富，影像采集的日期新，更新频率快，地物地貌未发生很大变化，色彩饱和度高，云层覆盖率低，取得了良好的效果。

（2）本次遥感与物探、化探、地质相结合，综合分析,各种手段发挥各自的应用优势，异常互相验证，弥补各自的不足。工区地处热带雨林，植被茂密，毒虫出没，施工条件相当恶劣，遥感解译高效的提供了丰富的地质信息。遥感解译多解性强，只有与地质、物化探相结合才能真正的发挥作用，应用于大比例尺找矿，应用于一线生产。

（3）本次遥感解译采用的影像分最大分辨率为15m，分辨率较小，制约了遥感解译的效果，随着卫星技术的飞速发展，传感器性能的不断提升，在国内一线找矿的生产工作中，遥感技术具有十分广阔的应用前景。

1 郗国庆. 遥感及地球物理方法在尉犁地区寻找隐伏岩体中的应用[J]化工矿产地质，2012，(34)

2 刘颖，苏世杰，郑宝军，等. 遥感技术在大狐狸山地区1：50000矿产远景调查中的应用[J]，西北地质，2010，(2)

3 徐丽华，朱恺军，陈鹏，张强. 高植被覆盖区遥感找锰矿实验研究——以桂西—滇东南的下雷—大新地区为例[J]，地质论评，2011，（1）

4 汤国安，张友顺，刘咏梅，等，遥感数字图像处理[M].北京∶科学出版社，2004∶15～28