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遙感地質信息異常及其解釋

礦化蝕變遙感異常信息是指蝕變礦物巖石在反射光譜中的特征顯示,主要受巖石礦物反射光譜特征、反射光譜在應用遙感數據的波長範圍內是否有特征吸收帶、吸收帶的強弱等因素控制,而礦物巖石化學是決定礦物巖石反射光譜特征的最重要因素。因此,根據ETM7七個波段蝕變礦物吸收和反射的不同特征提取礦化蝕變遙感信息異常是可行的。研究表明,含鐵礦物和含OH-和CO2-3的礦物的吸收波段在ETM數據中有對應的波段,從ETM的不同波段可以提取與氧化鐵暈、含OH-和CO2-3的泥質和碳酸鹽礦物有關的蝕變遙感信息。

圖3-26是壹些典型巖石、礦物和植被的反射光譜曲線。工作中,ETM數據的多光譜波段主要用於提取工作區上述兩種蝕變信息。

圖3-26典型巖石礦物和植被的反射光譜曲線

1.泥化和碳酸鹽化的異常遙感信息

(壹)信息異常提取

從圖3-26可以看出,綠簾石、方解石、絹雲母等常見的蝕變礦物在7波段範圍內均有吸收,但在5波段範圍內有較高的反射。對ETM的六個頻帶執行KL變換(123457 * *)。各分量的特征值和信息量見表3-22,各分量的特征向量矩陣見表3-23。

表3-22 ETM 1,2,3,4,5,7波段KL變換各分量的特征值和信息量

表3-23 KL變換後的特征向量矩陣

從表3-22可以看出,PC1的最大信息量為87.47%,包含了變換所涉及波段的各種信息,但從特征信息方面來看,PC1不能反映某壹波段所攜帶的特殊信息。相反,具有少量信息的組件通常可以提供特征信息的反映。PC5只占0.58%的信息,但在PC5中,5帶和7帶的負載中等或較強,特征向量分別為-0.50888和0.72126,該分量中其他帶的特征向量相對較小。其中,特征向量符號的正負差是由KL變換過程中的坐標旋轉引起的,“-”特征向量的作用是降低PC圖像像素的亮度。當該分量中的中等或強負載攜帶吸收的特征信息時,如果其特征向量為正,則需要否定該分量;同樣,當這個分量中的中載或強載攜帶反射的特征信息時,如果其特征向量為負,也需要對這個分量取反。在表3-23中,PC5中頻帶5的特征向量是負的,而頻帶7的特征向量是正的。因此,PC5的反轉如下:

-PC5 =-(0.179 b 1-0.171 B2-0.335 B3+0.216 B4-0.508 b5+0.721b 7)

以這種方式,在5波段具有反射和在7波段具有吸收的泥質和碳化信息可以在圖像上顯示為高亮值。由於水體在-PC5上也用高亮值顯示,特別是金沙江和牛欄江兩岸,高亮值的出現影響了其他地區泥化和碳酸化蝕變引起的真實異常的顯示,所以減去(-PC5)和PC2,消除水體的影響。

在異常表達方面,為了使遙感異常在圖像上突出顯示,便於識別和分析,對(-PC5)和-PC2的圖像進行了平滑和PCT分級,形成最終的信息異常圖像,如圖3-27所示。

圖3-27滇東北泥質和碳酸鹽蝕變遙感異常圖

(二)信息異常的統計特征

根據圖像中異常值的特征,應用PCT將信息異常分為三個級別,即低值級別(III級)、中等等效級別(II級)和高值級別(I級)。各級異常特征的統計特征見表3-24。

表3-24泥化和碳酸鹽化遙感異常特征統計表

註:面積為1∶50000的圖像像素數,面積為1∶50000的圖像總像素數為28680840。

(3)異常分布特征

1.地貌總體分布趨勢

異常在工區的分布趨勢是北多南少,西多東少。NE向分布趨勢明顯,特別是佘玉-崇西、玉龍-會澤、雙峰海-戴埠等地區。從地貌上看,有很多山很陡的地區,也有很多高值區。壹般在盆地或地勢相對平坦的地區沒有異常分布,多為中低山區的中值或低值異常。

2.異常與巖性的關系

將泥質和碳酸鹽異常與巖性解釋圖疊加,發現異常分布主要與碳酸鹽巖有關,特別是長發洞-雙峰海的大異常,與解釋的碳酸鹽巖高度壹致。此外,在廠礦-尤魯-戴埠地區、車易-五星地區和洛覺-祖茂地區解釋的碳酸鹽巖中也出現了同樣的條帶狀異常,但在蓮峰-大山包地區、洛覺-吉覺地區和喬家-蕎麥地區的異常與解釋的火山巖有關。鄯善-龍街地區、吉覺-浪珠地區和大同場地區的異常與解釋的碎屑巖有關。小街-殷敏地區的異常與所解釋的變質巖有關。通過分析異常的分布與巖性的關系可以看出,這類異常可能出現在碳酸鹽巖、變質巖、火山巖之上的碳酸鹽暈或泥質暈中,但不排除由含水、羥基、碳酸鹽的蝕變礦物引起蝕變的可能性。

3.異常與構造格局的關系

從泥漿、碳酸鹽異常分析和主次構造疊加可以看出,在構造密集分布的地區和構造交匯的地方都有異常:在大觀-北柵-龍安-龍街壹帶的大片地區,NE向和NW向構造比較密集;玉龍-車易-五星-大海地區,NE、SN向構造密集;礦區-尤魯待補區,NE向構造密集,NE向構造與NW向構造交匯;巧家縣東部的SN-向構造帶;祖茂-羅達-斯克-吉覺地區北西向構造分布均勻;祖茂及樂紅-霍德紅地區北西向構造帶。此外,在北東向構造和SN-向構造的復合部位也有異常,主要分布在礦山廠、五星廠、羅澤河、崇西等地區。總體而言,泥質和碳酸鹽暈在NE向和近SN向的分布趨勢明顯。

4.異常與已知礦物的關系

已知礦床(點)與異常關系密切,多數礦床分布在異常內或異常周圍。結合巖相分析解釋,異常和礦物的壹般規律是碳酸鹽巖中的異常與鉛鋅礦有關,以紅尖山、龍街、五星、尤魯、熱水河、火德紅為代表。碎屑巖中的異常與銅礦有關,如分布在毛家坪水庫周圍的銅礦(點)、岔河-馬岔地區的銅礦(點)和分布在宜良縣東北部的銅礦(點)。

二是鐵暈遙感信息異常

(壹)信息異常提取

從圖3-26可以看出,二價鐵和三價鐵在4波段有吸收特性,特別是三價鐵在0.9μm有吸收帶,在5波段有反射特性;同樣,從圖中可以看出,氧化鐵蝕變礦物在0.4 ~ 0.7微米範圍內的反射率呈近似線性上升趨勢。相對而言,三價鐵礦物在3波段的反射率高於1波段。根據上述氧化鐵蝕變礦物在不同波段反射和吸收的差異,可以提取與鐵暈蝕變有關的遙感信息異常。

為了反映更多的鐵暈蝕變信息,采用比值法和KL變換法進行信息提取。

從1、3、4、5波段的單波段影像可以看出,1波段的水系和第四系沈積突出,其他地物較暗,而3、4、5波段的地貌信息清晰,3、5波段可以看到壹些與地貌無關的反射信息。因此,根據鐵暈信息在各個波段的反射和吸收的不同,可以通過比值運算提取相關信息。同時對5波段和4波段、3波段和1波段進行比值運算,比值結果圖像上的鐵暈信息以高亮度值顯示。

如前所述,KL變換可以具有壓縮信息和集中多帶信息的功能。因此,在獲得兩類鐵暈信息後,利用KL變換對鐵暈信息進行濃縮和壓縮。改造後的結果見表3-25和表3-26。

表3-25鐵暈信息KL變換分量的特征值和信息量

表3-26 KL變換後的特征向量矩陣

從轉換後的結果可以看出:

PC1=0.55300波段3/波段(1)+0.83318波段5/波段(4)

PC1占86.91%的信息,集中了波段3/波段1和波段5/波段4的大部分信息。在異常表達方面,為了使遙感異常在圖像上突出顯示,便於識別和分析,對PC1的圖像進行了平滑和PCT分級,形成最終的信息圖像(圖3-28)。

(二)異常信息的統計特征

根據圖像中異常高值區域的數值特征,應用PCT將異常信息分為三個級別:低值級別(III級)、中等等效級別(II級)和高值級別(I級)。各級異常特征的統計特征見表3-27。

圖3-28滇東北鐵蝕變遙感異常圖

表3-27鐵化暈遙感異常特征統計表

註:面積為1∶50000的圖像上的像素數,面積為1∶50000的圖像上的總像素數為28680840。

(3)異常分布特征

1.地貌總體分布趨勢

工作區異常分布零散,斑片異常主要分布在山頂相對平坦的地貌上,或中山丘陵地帶,特征為昭通-蘆山鎮-黑石頭鎮。總的來說,這類異常多為NE向的長帶和NW向的短帶,但帶狀異常多分布在高山地區。NE異常以玉龍-五星為代表,NW異常以樂紅-勒馬廠-霍德紅為代表。

2.異常與巖性的關系

大部分異常分布在解釋的碳酸鹽巖中,部分異常分布在火山巖中,少數異常分布在碎屑巖或碎屑巖與碳酸鹽巖的接觸帶中。碳酸鹽巖區以北東向的小龍洞-蘆山鎮-雙峰海鎮和黑石頭鎮為代表,為平面異常,銀廠坡-尤魯-戴埠地區為帶狀異常。以金沙廠東-大山包為代表的火山巖為NE向分布的寬帶異常。

3.異常與構造格局的關系

從異常與構造的關系來看,NE向異常帶與NE向構造關系密切,平面分布異常與NE向和NW向構造的交匯部位以及NE向和SN-向構造的復合部位關系密切。而金沙廠-大山包東部和殷敏鎮的平面異常趨勢不明顯。此外,汝箕和大海的異常與SN-向構造的分布有明顯的關系。

4.異常與已知礦物的關系

從鐵暈異常與已知礦產的分布來看,二者之間的關系並不明顯,此類異常僅在礦山廠-麒麟廠-銀廠坡、五星廠、勒馬廠等已知礦產區發現。

三。異常概述

泥質化、碳酸鹽化暈和氧化鐵暈的遙感異常大體壹致,其基本分布規律為:①兩種異常的分布基本不受地貌的明顯控制;(2)兩種異常出現在除第四系以外的其他巖性中,但與解釋的碳酸鹽巖密切相關。需要註意的是,兩種異常都分布在金沙廠-大山包地區東部的火山巖中,但綜合分析認為可能是其他幹擾信息造成的;③NE向分布的條帶狀異常與NE向構造吻合較好,平面異常的分布與NE向和NW向的交匯面積有關,NE向和SN向構造的復合部位為高值部位。此外,SN向分布的異常與SN向成束出現的構造(如海域)密切相關;④泥化和碳酸鹽化異常與已知礦物和地球化學異常密切相關,因為碳酸根離子是造成泥化和碳酸鹽化異常的主要因素,工作區鉛鋅礦產狀明顯受碳酸鹽巖控制;⑤兩種異常同時發生的地區,往往是有利成礦構造和有利成礦巖性的重疊部位,已發現多處礦床(點)。

已知礦床(點)中鐵暈、泥暈、碳酸鹽暈的遙感異常因地而異,甚至很多礦床(點)都沒見過這些異常。可能的原因有很多,比如陰影、沈積面積(點)、植被覆蓋度等。

總之,在兩類異常中,除了金沙廠-大山包地區東部的異常可以初步判斷為非蝕變異常外,其他地區的異常都具有壹定的代表性,可以代表區內泥質、碳酸鹽蝕變礦物和氧化鐵暈蝕變礦物的區域分布特征。