高麗萍

（西藏大學工學院，西藏 拉薩 850000）

鉻鐵礦是提取鉻金屬的重要礦石原料，我國的鉻鐵礦原料目前主要依賴進口，國內自主開采主要集中在西藏雅魯藏布江縫合帶羅布莎礦區(qū)，為典型的阿爾卑斯式豆莢狀鉻鐵礦。東波超鎂鐵巖體為典型的蛇綠巖地幔橄欖巖，巖性特征與羅布莎巖體類似，礦體可能產于方輝橄欖巖中，周圍有純橄巖伴生或者直接產于純橄巖中，目前已在地幔橄欖巖中發(fā)現塊狀礦石和浸染狀礦石[1]，具有較大的找礦前景。

遙感技術以其宏觀性、多尺度、全方位的優(yōu)點，廣泛應用于礦物蝕變信息提取、巖性解譯、構造解譯，地質填圖，礦產預測中。近年來，TM/ETM/OLI，ASTER，SPOT，IKONOS 和Hyperion 等中、高空間分辨率和高光譜分辨率遙感數據越來越多地被應用。張玉君(2003 年)總結了“去干擾異常主分量門限化技術”用于Landsat ETM 遙感數據蝕變異常信息的提取，成為礦產調查工作中的必備方法。遙感技術在巖性解譯方面也逐漸發(fā)展，李培軍等[2]和黃照強等[3]對比了野外實測波譜和巖礦波譜庫，通過光譜角分類法對蛇綠巖信息進行提取，并取得了較好效果。別小娟[4]等分別采用光譜角分類法SAM 和波譜特征擬合法進行對比分析。

1 研究區(qū)域概況和數據源

研究區(qū)域東波超鎂鐵巖體位于西藏自治區(qū)阿里地區(qū)札達縣，范圍為79°58′～80°23′E，30°50′～31°12′。海拔約4700m，屬于高原亞寒帶干旱氣候，氣溫低，降水干濕季分明，集中在7-8 月，年平均降水量不到200 毫米，氣壓低，空氣稀薄，日照時間長，太陽輻射強。巖體位于雅魯藏布江縫合帶西段，是印度板塊與拉薩板塊之間，新特提斯洋與陸地構造帶巖石圈撞擊后的殘余[1]。東波巖體顯示為近北西走向的梨形或近似等軸狀巖體如圖1 所示，部分巖體被新生代剝蝕物沉積覆蓋。與白堊紀沉積巖和火山巖以斷層接觸，為一個超鎂鐵巖體。研究巖體總構造線為NW-SE 走向，巖石成分主要由地幔橄欖巖組成，包括高鎂的方輝橄欖巖（約占巖體總面積的70%～80%）、純橄巖（約占巖體總面積的5%～10%）和含鋁的二輝橄欖巖，地表出露有一些塊狀鉻鐵礦點。

圖1 東波蛇綠巖地質簡圖（據2011 年，楊經綏）

此次研究采用Landsat OLI 遙感衛(wèi)星影像數據和美國地質調查局（USGS）的巖礦波譜庫數據。OLI 傳感器包括9 個Band，其中多光譜波段空間分辨率為30 米，全色波段空間分辨率為 15 米，Band 4、3、2 進行真彩色合成可用于地物識別，短波紅外6、7 波段可用于礦物的目視識別提取。美國地質調查局波譜庫，根據地物對不同波段的反射特性，光譜曲線為0.2-3.0μm（可見光），1.5-6.0μm（近紅外），5.0-25μm（短波紅外）和25-150μm（熱紅外）4 類波段，其中包含地物以礦物波譜為主。

2 蝕變礦物信息提取

研究區(qū)內的主要蝕變異常類型為蛇紋石化、綠泥石化和碳酸鹽化等，可分為含OH-離子的蛇紋石和綠泥石與含Fe2+和Fe3+的磁鐵礦和橄欖石兩類來提取。文章使用OLI 衛(wèi)星圖像數據采用PCA 主成分分析法提取羥基和鐵染蝕變異常信息。

提取異常信息，OLI 6/8 可以增強CO23+和OH-蝕變信息；Fe3+異常的礦物一般在0.55μm 附近有吸收特征，利用OLI4/2 可以增強鐵氧化物類蝕變；Fe2+在1.1μm 處強吸收，可以使用OLI 6/5 增強亞鐵礦物類蝕變。含OH-的礦物一般在2.2μm～2.3μm 存在強吸收特征，AI-OH吸收特征在2.2μm，Mg-OH 吸收特征在2.3μm 波長處。

遙感衛(wèi)星圖像上的OH-異常信息主要表現在Band 6、7 兩個波段，Band 7 為吸收谷，Band 6 波段反射值較高，因此Band 6 的DN 值高于Band 7；鐵氧化物在可見光波長的反射值較為敏感，因此選擇Band 2 參與OH-提取的主成分變換；最終選擇經過衛(wèi)星圖像預處理校正后的Band 2、Band 5、Band 6、Band 7 四個波段進行PCA 主成分分析，其結果影像特征向量統(tǒng)計分析見表1。

表1 PCA（2567）特征向量統(tǒng)計表

從表1 中可見PC4 變量中Band5 與Band6 符號相反，且與Band7 符號相同，且Band6、Band7 載荷因子大，因此把第四主成分作為主成分分量做密度分割，以異常強度的方差σ 作為尺度，進行量化分級，通過“均值+N×標準方差”中N 的調整，進行密度分割為三個異常等級（圖2）。

圖2 羥基異常分級圖

遙感衛(wèi)星圖像上的鐵離子異常信息主要表現在可見光波段，Band 2 與Band 5 為特征的吸收谷，Band 4為鐵離子反射波段，有較高的波段反射值，導致Band 4的亮度高于Band 2、5，且特征向量符號應該是相反的。為排除OH-或CO23+離子信息的干擾，因此去除Band 7。鐵氧化物在可見光波長的反射值較為敏感，因此選擇經過衛(wèi)星圖像預處理校正后的Band 2、Band 4、Band 5、Band 6 進行鐵染異常信息提取的PCA 主成分變換，其特征向量統(tǒng)計見表2。

表2 PCA（2456）特征向量統(tǒng)計表

從表2 中可見PC4 變量中Band4 與Band2、Band5符號相反，且與Band6 符號相同，因此把第四主成分作為主成分分量做密度分割，劃分為3 個異常等級（圖3）。

圖3 鐵染異常分級圖

3 巖性信息提取

本文采用美國地質調查局（USGS）的巖礦波譜庫數據作為參考，首先，遙感影像預處理后進行MNF 變換進行噪聲消除；然后將波譜庫中的純橄巖（圖4a）、橄欖巖（圖4c）波譜曲線進行波譜重采樣，如圖4b 所示為純橄巖重采樣后數據，圖4d 為橄欖巖重采樣后數據，使之具有與OLI 影像一致的波長范圍(可見光-近紅外、短波紅外)。

圖4 相關巖石反射波譜曲線

采用光譜角制圖(Spectral Angle Mapper, SAM)方法種通過已有的光譜曲線，估計樣本與混合像素中像素光譜之間的相似性，來匹配地物進行相關巖性和礦物成分的識別和制圖。由圖5 可知，與已知地質簡圖作比較，光譜角分類方法得出的分級結果與地質圖橄欖巖范圍有較好的一致性。

圖5 橄欖巖巖性解譯結果圖

4 結論

4.1 使用Landsat OLI 數據進行羥基異常信息提取，能夠一定的反應出研究區(qū)域的蛇紋石化現象，異常信息集中分布在研究區(qū)域巖體的東南側，有一定的指示作用。

4.2 鐵染異常信息提取表現不明顯，對研究區(qū)域示礦有較小的作用。因此可結合遙感影像增強技術等，有待進一步的研究。

4.3 使用光譜角分類方法提取巖性信息效果顯著，提取區(qū)域與地質圖橄欖巖分布范圍有良好的一致性，對巖性的判斷有極佳的指示作用，可用于地質填圖和礦產預測。