基于多源遥感数据的矿物蚀变信息提取——以西藏甲玛铜多金属矿为例

吴小娟; 温静; 肖晨超; 崔振营

基于多源遥感数据的矿物蚀变信息提取——以西藏甲玛铜多金属矿为例

吴小娟^{1, 2,},
温静¹,
肖晨超¹,
崔振营³

1.
中国国土资源航空物探遥感中心, 北京 100083
2.
武汉大学遥感学院, 武汉 430027
3.
中南大学地球科学与信息物理学院, 长沙 410083

基金项目:

中国地质调查局地质调查项目"地质勘查遥感系统集成与综合应用示范" 1212011120226

详细信息

作者简介:
吴小娟(1986-), 女, 河南开封人, 博士研究生, 主要研究方向为遥感数据应用。E-mail:wuxiaojane@163.com

中图分类号: P627
计量
- 文章访问数: 273
- HTML全文浏览量: 153
- PDF下载量: 16
- 被引次数: 0
出版历程
- 收稿日期: 2014-12-10
- 刊出日期: 2015-06-01

EXTRACTION OF ALTERED MINERAL INFORMATION BASED ON MULTI-SOURCE REMOTE SENSING DATA: A CASE STUDY OF JIAMA COPPER POLYMETALLIC DEPOSIT

1.
China Aero Geophysical Survey and Remote Sensing Center for Land and Resources, Beijing 100083, China
2.
School of Remote Sensing and Information Engineering, Wuhan University, Wuhan 430027, China
3.
School of Geosciences and Info-Physics, Central South University, Changsha 410083, China

摘要

摘要: 以甲玛矿区的ETM+(TM)数据和Aster数据为数据源, 采用波段代数运算法和主成分分析法提取两种数据中的蚀变矿物信息, 然后将蚀变信息结果融合得到研究区矿物蚀变分布图。ETM+(TM)数据适合提取羟基、铁染、碳酸盐等基团(离子)信息, 为遥感找矿提供基础的技术支撑。Aster数据可以识别出更细化的蚀变矿物, 如方解石、褐铁矿、绿泥石、白云母和高岭石等。通过与研究区地质资料及前人勘探结果比对分析, 遥感矿物蚀变信息结果有效、可靠。
- ETM+(TM) /
- Aster /
- 数据预处理 /
- 蚀变信息提取 /
- 波段代数运算法 /
- 主成分分析法
Abstract: This paper extracted the altered minerals in Jiama copper polymetallic deposit by two methods: bands algebraic operation and principal component analysis with ETM+(TM) data and Aster data and got the distribution map of altered minerals by fusing alteration information.ETM+(TM) data is suitable to recognize hydroxyl group, iron and carbonate and can offer basic remote sensing technology. Aster data can extract more minerals, such as dolomite, limonite, chlorite, muscovite and kaolinite. By comparing with the geological data and actual exploration results, the extraction results of mineral alteration are effective and reliable.
- ETM+(TM) data /
- Aster data /
- extraction of alternated mineral /
- band algebraic manipulation /
- principal component analysis /

HTML全文

图 1 甲玛矿区建造构造图^[11]

1—第四系；2—楚木龙组；3—林布宗组；4—多底沟组；5—硅帽；6—花岗斑岩；7—花岗闪长斑岩；8—二长花岗斑岩；9—石英闪长玢岩；10—辉绿玢岩；11—矽卡岩；12—矿体；13—地层界线；14—角岩蚀变界线；15—正断层；16—逆断层；17—斜歪倒转背斜；18—斜歪倒转向斜

Figure 1. The Jiama mine construction structural map

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 2 各类蚀变矿物标准波谱(据USGS)

Figure 2. Standard spectral curves of alteration minerals

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 3 去除干扰前后影像对比

Figure 3. Comparison of original image and denoise image

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 4 ETM+(TM)蚀变矿物提取结果

Figure 4. Extraction results of alteration mineral based on ETM+(TM) data

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 5 几种蚀变矿物提取结果图

Figure 5. Extraction results of mineral alteration based on Aster data

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 6 ETM+(TM)数据和Aster数据蚀变信息提取结果图

Figure 6. Extraction results of mineral alteration based on ETM+(TM) data and Aster data

下载: 全尺寸图片幻灯片

表 1 Landsat-7 ETM+(TM)参数

Table 1. The parameter of Landsat-7 ETM+(TM) data

通道	波长/μm	波段	地面分辨率/m	应用
1	0.45~0.52	蓝	30	海色、植被、土壤识别
2	0.52~0.60	绿	30	植被绿色反射
3	0.63~0.69	红	30	叶绿素吸收、植被识别
4	0.76~0.90	近红外	30	生物量、水面识别
5	1.55~1.75	短波红外	30	植被湿度、雪、云识别
6	10.4~12.5	热红外	60	热制图、植被热胁迫
7	2.09~2.35	短波红外	30	水热制图
8	0.45~0.52	全色波段	15	制图

下载: 导出CSV

表 2 Aster数据参数

Table 2. The parameters of Aster

光学子系统	波段	波长/μm	空间分辨率/m	辐射分辨率
可见光近红外(VNIR)	Band 1	0.52~0.60	15	NE Δρ≤0.5%
	Band 2	0.63~0.69
	Band 3	0.76~0.86
	Band 3N	0.76~0.86
短波红外(SWIR)	Band4	1.600~1.700	30	NE Δρ≤0.5%
	Band5	2.145~2.185		NE Δρ≤1.3%
	Band6	2.185~2.225		NE Δρ≤1.3%
	Band7	2.235~2.285		NE Δρ≤1.3%
	Band8	2.295~2.365		NE Δρ≤1.0%
	Band9	2.360~2.430		NE Δρ≤1.3%
热红外(TIR)	Band 10	8.125~8.475	90	NE ΔT≤0.3 K
	Band 11	8.475~8.825
	Band 12	8.925~9.275
	Band 13	10.25~10.95
	Band 14	10.95~11.65

下载: 导出CSV

表 3 羟基-铁染-碳酸盐在ETM+(TM)数据中的波谱特征

Table 3. Spectral characteristics of mineral on Landsat ETM+(TM) data

基团离子	Band 1	Band 2	Band 3	Band 4	Band 5	Band6	Band 7
羟基	反射			吸收	反射		吸收
铁染	吸收		反射	吸收	反射
碳酸盐					反射		吸收

下载: 导出CSV

表 4 羟基、铁染、碳酸盐主成分分析特征向量

Table 4. Eigenvector of principal component analysis(PCA)

蚀变矿物	波段	主成分分析特征向量载荷因子贡献值
蚀变矿物	波段	PC1	PC2	PC3	PC4
羟基	B1	0.462660	0.707850	-0.172077	0.505256
	B4	0.602425	0.078441	0.664456	-0.435235
	B5	0.636666	-0.482005	-0.591928	-0.109310
	B7	0.132990	-0.510359	0.422503	0.737115
	信息量	91.51%	7.98%	0.36%	0.15%
铁染	B1	0.416080	0.670401	0.575621	-0.214709
	B3	0.495513	0.255463	-0.380474	0.737865
	B4	0.529017	-0.045025	-0.565401	-0.631217
	B5	0.549076	-0.695179	0.451909	0.104975
	信息量	94.52%	5.14%	0.31%	0.03%
碳酸盐	B1	0.484244	0.602072	-0.201978	0.601849
	B3	0.577498	0.241061	0.592879	-0.506834
	B5	0.644576	-0.567005	-0.498904	-0.118838
	B7	0.128552	-0.507844	0.598994	0.605620
	信息量	90.51%	9.01%	0.35%	0.13%

下载: 导出CSV

表 5 羟基-铁染-碳酸盐在Aster数据中的波谱特征

Table 5. Spectral characteristics of hydroxyl group, iron and carbonate based on Aster data

蚀变矿物	Band 1	Band 2	Band 3	Band 4	Band 5	Band 6	Band 7	Band 8	Band 9
白云石	反射		反射	反射	微弱吸收	反射		吸收	反射
黄钾铁矾		反射	吸收	反射				反射
褐铁矿		反射	吸收	反射				吸收
钙铁榴石			吸收	反射			反射	吸收
绿泥石			吸收	反射		吸收	反射	吸收
白云母			微弱吸收	反射		吸收	反射
高岭石				反射		吸收	反射

下载: 导出CSV

表 6 几种蚀变矿物提取采用方法及对应Aster波段选择

Table 6. Bands selection based on Aster data

蚀变矿物	波段代数运算法	主成分分析法
白云石	(B6+B9)×0.5/B8	B1，B3，B4，(B5+B8)/2
绿泥石	(B5+B9)/(B7+B8)	B1，B3，B4，B8
高岭石		B1，B3，B4，B6
白云母	B5/B6	B1，B4，B6，B7
褐铁矿	B2/B1	B1，B2，B3，B4
黄钾铁矾		B1，B4，B7，B8
钙铁榴石		B1，B3，B4，(B8+ B9)/2

下载: 导出CSV

参考文献(15)

[1]	Ranjbar H, Honarmand M, Moezifar Z. Application of the crosta technique for porphyry copper alteration mapping, using ETM+(TM) data in the southern part of the Iranian volcanic sedimentary belt[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2004, 24(2): 237~243. doi: 10.1016/j.jseaes.2003.11.001
[2]	吕凤军, 邢立新, 范继璋, 等.基于蚀变信息场的遥感蚀变信息提取[J].地质与勘探, 2006, 42(2):65~68. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YGXX200604003.htm LV Feng-jun, XING Li-xin, FAN Ji-zhang, et al. Extracting alteration information of remote sensing based on alteration information field[J]. Geology and Prospecting, 2006, 42(2): 65~68. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YGXX200604003.htm
[3]	施炜, 刘建民, 王润生, 等.内蒙古东部喀喇沁旗地区金矿围岩蚀变遥感信息提取及成矿预测[J].地球学报, 2007, 28(3):291~298. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXB200703008.htm SHI Wei, LIU Jian-min, WANG Run-sheng, et al.The extraction of wall rock alteration information related to gold deposits in Harqin banner area of eastern Inner Mongolia by using ETM+(TM) remote sensing technique[J]. Acta Geoscientia Sinica, 2007, 28(3): 291~298. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXB200703008.htm
[4]	Clark R N, Swayze G A, King T V V. Imaging spectroscopy: Earth and planetary remote sensing with the USGS tetracorder and expert systems[J]. Journal of Geophysical Research, 2003, 1008(E12): 5131. doi: 10.1029/2002JE001847/abstract
[5]	唐攀科, 李永丽, 李国斌, 等.成像光谱遥感技术及其在地质中的应用[J].矿产与地质, 2006, 20(2):160~164. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KCYD200602012.htm TANG Pan-ke, LI Yong-li, LI Guo-bin, et al. Imaging spectrometry remote sensing technology and its applications in geology[J]. Mineral Resources and Geology, 2006, 20(2): 160~164. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KCYD200602012.htm
[6]	郑玉权, 禹秉熙.成像光谱仪分光技术概览[J].遥感学报, 6(1):75~80. doi: 10.11834/jrs.20020114 ZHENG Yu-quan, YU Bing-xi. Overview of spectrum-dividing technologies in imaging spectrometers[J]. Journal of Remote Sensing, 2002, 6(1): 75~80. doi: 10.11834/jrs.20020114
[7]	冯孝良, 管仕平, 牟传龙, 等.西藏甲马铜多金属矿床的岩浆热液交代成因:地质与地球化学证据[J].地质地球化学, 2001, 29(4):40~48. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DZDQ200104006.htm FENG Xiao-liang, GUAN Shi-ping, MU Chuan-long, et al. Geological characteristics and genesis of the Jiama copper polymetallic deposit in Tibet[J]. Geology Geochemistry, 2001, 29(4): 40~48. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DZDQ200104006.htm
[8]	安秀清.西藏甲玛矿区铜资源量或逾1500万t [J].矿山机械, 2010, 22(38):95. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KSJX201022051.htm AN Xiu-qing. A copper mine in Tibet Jiama resources or over 15 million t [J]. Mining Machinery, 2010, 22(38): 95. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KSJX201022051.htm
[9]	宋晚郊, 胡道功, 张绪教, 等.西藏冈底斯成矿带甲马段蚀变遥感异常信息提取研究[J].地质力学学报, 2012, 18(3):319~330. http://journal.geomech.ac.cn/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20120315&journal_id=dzlxxb SONG Wan-jiao, HU Dao-gong, ZHANG Xu-jiao, et al. Research on extraction of remote sensing alteration anomalies in Jiama copper deposit in Gangdise metallogenic belt, Tibet[J]. Journal of Geomechanics, 2012, 18(3): 319~330. http://journal.geomech.ac.cn/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20120315&journal_id=dzlxxb
[10]	冷秋锋, 唐菊兴, 郑文宝, 等.甲玛斑岩矿床外围独立金矿体的发现及其地质意义[J].矿物学报, 2011, (s1):248~249. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KWXB2011S1126.htm LENG Qiu-feng, TANG Ju-xing, ZHENG Wen-bao, et al. A peripheral porphyry deposits discovered Jiama gold body and its geological significance[J]. Acta Mineralogica Sinica, 2011, (s1): 248~249. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KWXB2011S1126.htm
[11]	秦志鹏, 汪雄武, 多吉, 等.西藏甲玛中酸性侵入岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年及成矿意义[J].矿床地质, 2011, 30(2):339~348. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KCDZ201102015.htm QIN Zhi-peng, TANG Ju-xing, DUO Ji, et al. LA-ICP-MS U-Pb zircon age of intermediate-acidic intrusive rocks in Jiama of Tibet and its metallogenic significance[J]. Mineral Deposits, 2011, 30(2): 339~348. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KCDZ201102015.htm
[12]	吕凤军, 郝跃生, 石静, 等.Aster遥感数据蚀变遥感异常提取研究[J].地球学报, 2009, 30(2):271~276. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXB200902019.htm LV Feng-jun, HAO Yue-sheng, SHI Jing, et al. Alteration remote sensing anomaly extraction based on Aster remote sensing data[J]. Acta Geoscientica Sinice, 2009, 30(2): 271~276. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXB200902019.htm
[13]	张玉君, 杨建民, 陈薇.ETM+(TM)蚀变遥感异常提取方法研究与应用——地质依据和波谱前提[J].国土资源遥感, 2002, (4):30~36. doi: 10.6046/gtzyyg.2002.04.07 ZHANG Yu-jun, YANG Jian-min, CHEN Wei. A study on the method for extraction of alteration anomalies from the ETM+(TM) data and its application: Geologic basis and spectral precondition [J]. Remote Sensing for Land & Resources, 2002, (4): 30~36. doi: 10.6046/gtzyyg.2002.04.07
[14]	苏一鸣, 李向前, 朱叶飞.ETM+(TM) (TM)蚀变遥感异常提取方法在宁镇地区的应用[J].地质学刊, 2009, 33(1):84~88. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JSDZ200901025.htm SU Yi-ming, LI Xiang-qian, ZHU Ye-fei. Application of ETM+(TM) (TM) anomaly extraction method of altered remote sensing in Nanjing to Zhenjiang region[J]. Journal of Geology, 2009, 33(1): 84~88. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JSDZ200901025.htm
[15]	张志军, 甘甫平, 李贤庆, 等.基于Aster数据的蚀变矿物信息提取——以哈密黄山铜镍矿区为例[J].国土资源遥感, 2012, (2):85~91. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GTYG201202018.htm ZHANG Zhi-jun, GAN Fu-ping, LI Xian-qing, et al. The extraction of altered mineral information based on Aster data: A case study of the Huangshan copper-nichel ore district in Hami[J]. Remote Sensing for Land & Resources, 2012, (2): 85~91. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GTYG201202018.htm