數(shù)據(jù)銅礦蝕變礦物提取辦法

1、數(shù)據(jù)銅礦蝕變礦物提取辦法     引言美國國家航空和宇宙航行局（）與日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)?。ǎ┖献鞯膶Φ赜^測衛(wèi)星于年月日發(fā)射成功。由于該衛(wèi)星所搭載的傳感器數(shù)據(jù)具有從可見光近紅外、短波紅外到熱紅外個(gè)波段，相對具有較高的光譜分辨率，特別是在短波有個(gè)波段、熱紅外有個(gè)波段，它們分別對粘土礦物、碳酸鹽和硅酸巖類礦物具有較好的識別能力。近幾年來，國內(nèi)外許多專家利用數(shù)據(jù)分別在伊朗、阿根廷、澳大利亞、巴基斯坦和贊比亞等國的銅或金成礦帶，開展了遙感蝕變信息提取技術(shù)研究與找礦應(yīng)用，在國內(nèi)多個(gè)銅、金等多金屬熱液蝕變作用相關(guān)的礦床或礦點(diǎn)遙感找礦工作中，結(jié)合地質(zhì)、化探和物探資料進(jìn)行遙感找

2、礦綜合評價(jià)，取得了很好的應(yīng)用效果。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國銅礦對外依存度長期處于高位（±）。斑巖銅礦是全球銅礦最重要的成礦類型，其產(chǎn)量占全球銅礦產(chǎn)量的以上，且多為大型特大型礦床，具有特定的蝕變組合及其分帶性，俗稱“大白菜模式”，由內(nèi)到外是：（）鉀質(zhì)蝕變帶：蝕變礦物主要為黑云母和鉀長石；（）似千枚巖化蝕變帶（絹英巖化帶）：蝕變礦物主要為石英和絹云母；（）泥質(zhì)蝕變帶：蝕變礦物主要為高嶺石、蒙脫石、明礬石和石英；（）青磐巖化帶：蝕變礦物主要為綠泥石、綠簾石和方解石。前人的研究發(fā)現(xiàn)并不是每個(gè)礦床都發(fā)育個(gè)齊全的蝕變帶，但幾乎在所有的斑巖型銅礦中均發(fā)育有以石英、絹云母為主構(gòu)成的絹英巖化帶，所有的斑巖型銅礦圍巖

3、均廣泛發(fā)育青磐巖化蝕變帶，且其強(qiáng)度、范圍與礦化的規(guī)模有直接的關(guān)系。筆者在秘魯南部開展斑巖銅礦遙感綜合調(diào)查與評價(jià)的過程中，分析了研究區(qū)斑巖銅礦蝕變帶蝕變礦物組合及其波譜特征，并以美國地質(zhì)勘查局（）的標(biāo)準(zhǔn)波譜數(shù)據(jù)庫，重建了蝕變帶主要蝕變礦物對應(yīng)數(shù)據(jù)的波譜曲線，通過建立特定波段組合的主成分分析模型，可以有效地提取出泥化絹英巖化類和青磐巖化帶蝕變礦物組合信息，為斑巖型銅礦找礦解譯建立直接標(biāo)志，在研究區(qū)取得了很好的效果。下面以秘魯南部阿里基帕省斑巖銅礦區(qū)為例，分析數(shù)據(jù)的斑巖銅礦典型蝕變礦物組合信息的提取方法。研究區(qū)成礦地質(zhì)特征秘魯南部阿雷基帕地區(qū)（圖）所屬的安第斯造山帶是世界上最重要的銅礦成礦帶，全秘魯

4、大致可以分北部、中部及南部個(gè)銅礦帶，其中以南部斑巖銅礦帶最重要。在南秘魯銅礦帶，阿雷基帕省東南部有塞羅維德（）、塞羅尼羅（）、查皮（）等個(gè)礦床，其中，秘魯塞羅維德銅礦為南秘魯銅礦帶的重要礦床，也是秘魯最大的斑巖銅礦床之一。往南不遠(yuǎn)的莫奎巴省附近約范圍內(nèi)，還有托克帕拉、夸霍內(nèi)及蓋亞維科個(gè)大型銅礦床，構(gòu)成一個(gè)大的礦田。因此，從成礦地質(zhì)條件分析，研究區(qū)具有良好的斑巖銅找礦前景。地質(zhì)構(gòu)造特征研究區(qū)出露地層有前寒武紀(jì)片麻巖，古生代沉積巖和侏羅紀(jì)火山沉積巖，第三紀(jì)早期有閃長巖，以及花崗閃長巖（呈巖基沿北方向侵入），區(qū)內(nèi)塞羅維德銅礦床即位于此巖基的東南端?；◢忛W長巖有先后兩期，此后有英安斑巖、二長斑巖、石英

5、二長斑巖等小侵入體沿向構(gòu)造帶分布，隨后還有一連串的電氣石石英角礫巖筒產(chǎn)出。英安斑巖、二長斑巖及石英二長斑巖等次火山巖侵入體為主要賦礦巖石。礦體主要賦存于小侵入斑巖中，電氣石石英角礫巖筒也有部分礦體，小部分礦體產(chǎn)于早期的閃長巖、花崗閃長巖及前寒武紀(jì)片麻巖中。蝕變帶蝕變礦物特征研究區(qū)所處的銅礦成礦帶比較典型的是在含礦斑巖的中心及其深部發(fā)育鉀化蝕變帶，蝕變礦物有鉀長石、黑云母及絹云母，金屬礦物有浸染狀黃銅礦、斑銅礦、黃鐵礦及輝銅礦等。這個(gè)帶往往不含礦，或者雖含礦較富但規(guī)模不大。以秘魯塞羅維德礦床為例，最外帶是青磐巖化蝕變帶，它圍繞著石英絹云母化蝕變帶分布，范圍較大，主要蝕變礦物有綠泥石、綠簾石、方解

6、石等，還有少量絹云母、石英、硬石膏等，有的礦床還有電氣石出現(xiàn)。金屬礦物主要是黃鐵礦，因此，一般也將該帶看作黃鐵礦暈的范圍。除上述典型的蝕變分帶外，還經(jīng)常有次生泥化帶（高嶺石蒙脫石化）、次生黑云母化及硅化帶發(fā)育。另外，由于南秘魯斑巖銅礦帶地處南半球熱帶地區(qū)，氣候炎熱干燥，所以，后期的次生淋濾作用比較強(qiáng)烈，礦體大多數(shù)具有典型的垂直分帶。一般在礦體上部普遍可見有紅帽（即鐵帽，大部分由黃鐵礦或赤鐵礦被氧化淋濾而成的褐鐵礦帽）及綠帽（有銅的硫化物被淋濾氧化而成的孔雀石、硅孔雀石帶）。由于研究區(qū)具有良好的蝕變分帶及其典型的蝕變礦物組合特征，可為找礦工作提供重要線索，這也是開展蝕變礦物組合信息提取的重要前提

7、條件。蝕變礦物波譜特征分析與提取模型設(shè)計(jì)蝕變帶主要蝕變礦物波譜特征在研究數(shù)據(jù)蝕變礦物信息提取方法的過程中，利用標(biāo)準(zhǔn)波譜數(shù)據(jù)庫，重建了研究區(qū)主要蝕變礦物在衛(wèi)星數(shù)據(jù)的反射率曲線（圖），綜合分析后發(fā)現(xiàn)由絹云母、高嶺石、蒙脫石、伊利石和明礬石等組成的泥質(zhì)巖化和絹英巖化，在處有明顯吸收谷（對應(yīng)數(shù)據(jù)的），在有高反射峰，有較高反射峰等特征（圖（）。另外，由綠泥石、綠簾石和碳酸鹽化（方解石和白云石）等組成的青磐巖化蝕變礦物，在附近具有吸收谷，對應(yīng)數(shù)據(jù)（圖（），同時(shí)具有高反射峰及在相對有較高反射峰特征。另外，從鐵染蝕變礦物對應(yīng)的波譜曲線（圖（）表現(xiàn)出在對應(yīng)有相對較高反射峰和對應(yīng)為吸收谷的特征。礦物組合信息提取模

8、型設(shè)計(jì)上述綜合對比分析了研究區(qū)內(nèi)斑巖銅礦蝕變帶主要蝕變礦物在衛(wèi)星數(shù)據(jù)反射率曲線特征，同時(shí)參考前人對多光譜衛(wèi)星數(shù)據(jù)遙感蝕變異常主成分分析提取方法，發(fā)現(xiàn)構(gòu)建數(shù)據(jù)、和的波段主成分分析模型，可以提取出白（絹）云母、高嶺石、蒙脫石、明礬石和伊利石等泥化絹英巖化類蝕變礦物組合；而構(gòu)建數(shù)據(jù)、和的波段主成分分析模型，同時(shí)滿足的反射率大于的反射率（以免提取出的信息包含圖（）和（）中的蝕變礦物），可以提取出綠泥石、綠簾石和方解石等青磐巖化蝕變礦物組合。礦物組合信息提取技術(shù)方法根據(jù)上述研究所設(shè)計(jì)的礦物組合信息提取模型，利用圖像處理軟件開展了數(shù)據(jù)蝕變礦物信息提?。ㄒ妶D）。關(guān)于信息提取具體流程，前人已開展了大量的研究。

9、本文僅對信息提取結(jié)果影響較大的關(guān)鍵點(diǎn)，包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、特征向量和閾值確定等作了簡析。數(shù)據(jù)預(yù)處理由于傳感器設(shè)計(jì)的原因，對和具有串?dāng)_現(xiàn)象，使得和反射率值升高，這里可利用數(shù)據(jù)管理與發(fā)布官網(wǎng)所提供的軟件進(jìn)行串?dāng)_校正；然后，采用大氣校正模型，完成數(shù)據(jù)大氣校正；最后，根據(jù)數(shù)據(jù)質(zhì)量和研究區(qū)地物特征，對該研究區(qū)而言主要消除邊框、植被、冰雪和水體（湖和濕地）邊緣等引起的干擾，并制作掩膜層。值得注意的是關(guān)于邊框的去除，由于傳感器可見光近紅外波長區(qū)間與短波紅外區(qū)間成像時(shí)間相差秒，結(jié)合傳感器探測器設(shè)計(jì)與衛(wèi)星飛行軌道特征，采用和的反射率等于“”，獲取邊框與黑邊干擾，作為掩膜層去除。特征向量分析構(gòu)建、和主成分分析模型，提

10、取泥化絹英巖化類蝕變礦物組合信息時(shí)，在主成分分析處理后獲取的特征向量矩陣中，找出具有和的貢獻(xiàn)系數(shù)與的貢獻(xiàn)系數(shù)符號相反，而且的貢獻(xiàn)系數(shù)絕對值相對較大的特征的主分量，作為泥化絹英巖化類蝕變礦物組合信息所在主分量；構(gòu)建、和主成分分析模型，提取青磐巖化蝕變礦物組合信息時(shí)，在獲取的特征向量矩陣中，找出具有和的貢獻(xiàn)系數(shù)與的貢獻(xiàn)系數(shù)符號相反的主分量，作為青磐巖化蝕變礦物組合信息所在主分量，同時(shí)要求滿足的反射率大于的反射率（為了去除混合圖（）和（）中的蝕變礦物）。經(jīng)過大量的試驗(yàn)表明，通常在第四主分量（）具備以上特征，進(jìn)而判定所要提取的蝕變礦物組合信息所在主分量。這里應(yīng)注意：當(dāng)蝕變礦物組合信息所在主分量和貢獻(xiàn)系

11、數(shù)符號為正時(shí)，該主分量灰度值越小代表具有蝕變礦物組合信息可能越大。閾值的確定前人在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析得出異常分級的經(jīng)驗(yàn)值，在本方法的研制過程中，也對數(shù)十景數(shù)據(jù)和百余景數(shù)據(jù)進(jìn)行了相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)采用（倍標(biāo)準(zhǔn)離差，以下類似）、和確定閾值，切割出的三級蝕變礦物組合信息，與傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)值所確定的閾值或分級標(biāo)準(zhǔn)基本一致。另外，也可以根據(jù)研究區(qū)具體實(shí)際情況，采用二級分級（小區(qū)域信息提取采用較高的兩個(gè)級別）或一級分級（大面積區(qū)域性信息提取采用最低一級）標(biāo)準(zhǔn)來編制蝕變礦物信息分布圖。應(yīng)當(dāng)注意：在進(jìn)行蝕變礦物信息所在主分量像元灰度值平均值統(tǒng)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)離差（）計(jì)算時(shí)，不要統(tǒng)計(jì)掩膜層對應(yīng)的像元。算法的應(yīng)用實(shí)例與分析在開展跨

12、區(qū)域（境外）“”計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目課題和地質(zhì)調(diào)查工作項(xiàng)目研究的過程中，運(yùn)用年的景數(shù)據(jù)（在秘魯南部阿里基帕省斑巖銅礦區(qū)進(jìn)行了應(yīng)用，利用上述技術(shù)方法分別提取了泥化絹英巖化類蝕變礦物組合和青磐巖化蝕變礦物組合信息，采用三級分級標(biāo)準(zhǔn)并以衛(wèi)星數(shù)據(jù)作為底圖分布編制了研究區(qū)蝕變帶信息分布圖（圖）。圖中顯示在已知和斑巖銅礦礦區(qū)具有很好的分級（金字塔型）泥化絹英巖化類和青磐巖化帶蝕變礦物組合信息（圖）；另外，在研究區(qū)西南部一環(huán)形構(gòu)造外圍也具有較好的分級泥化絹英巖化類蝕變礦物組合信息（圖）以研究區(qū)泥化絹英巖化類和青磐巖化蝕變礦物組合信息，結(jié)合研究區(qū)的構(gòu)造地質(zhì)與其成礦地質(zhì)特征，即近北西向和北西西向斷裂為主要控礦構(gòu)造，特別

13、是該方向的斷裂與其他近南北向或北東向小斷裂的交匯部位在研究區(qū)與銅礦成礦作用關(guān)系密切；另外，研究區(qū)內(nèi)斑巖銅礦床產(chǎn)出部位和大的構(gòu)造巖漿活動關(guān)系密切。再參考遙感地質(zhì)解譯成果和區(qū)域化探資料，分析獲取的線性與環(huán)形控礦構(gòu)造、礦源層與賦礦巖石、泥化絹英巖化類和青磐巖化帶蝕變礦物組合等遙感示礦信息，劃分出個(gè)斑巖銅礦預(yù)測靶區(qū)（圖），并依據(jù)分級蝕變礦物組合信息和賦礦巖石分布特征，推薦和為重點(diǎn)遙感找礦靶區(qū)，次之，而包括塞羅維德特大型斑巖銅礦床，可為已知礦床外圍找礦提供指示信息。目前，在境外開展遙感示礦信息所圈定的找礦靶區(qū)驗(yàn)證仍然是一項(xiàng)嘗試性工作。秘魯阿雷基帕地區(qū)斑巖銅礦預(yù)測靶區(qū)的驗(yàn)證工作，主要是與已有礦床和高分辨率

14、衛(wèi)星影像進(jìn)行對比驗(yàn)證。從獲取的高分辨率衛(wèi)星影像圖上顯示在已知賽羅維德礦區(qū)和查皮斑巖銅礦區(qū)（圖區(qū)，圖）具有較好的泥化絹英巖化類和青磐巖化分級蝕變礦物組合信息分布；另外，在重點(diǎn)找礦靶區(qū)中左上角環(huán)形構(gòu)造邊緣（圖區(qū)），地處環(huán)形與線性交叉構(gòu)造部位，在環(huán)形構(gòu)造邊緣已大規(guī)模的部署了地面勘探工作（圖）。驗(yàn)證結(jié)果表明，斑巖銅礦找礦可利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)提取出典型蝕變帶，即泥化絹英巖化類和青磐巖化蝕變礦物組合信息，為斑巖銅礦找礦提供重要的解譯標(biāo)志。結(jié)語斑巖銅礦區(qū)典型蝕變帶蝕變礦物的診斷性波譜特征是蝕變礦物組合信息提取的理論基礎(chǔ)。本文利用美國地質(zhì)勘查局（）的波譜數(shù)據(jù)庫，重建了斑巖銅礦典型蝕變帶主要蝕變礦物反射率在數(shù)據(jù)對應(yīng)的

15、波譜曲線，綜合分析了泥化絹英巖化類和青磐巖化蝕變礦物組合信息提取的可行性。主要結(jié)論如下：（）利用數(shù)據(jù)，和的主成分分析模型，可以提取出白（絹）云母、高嶺石、蒙脫石、明礬石和伊利石等泥化絹英巖化類蝕變礦物組合信息；構(gòu)建數(shù)據(jù)，和的主成分分析模型，同時(shí)滿足的反射率大于的反射率，可提取出綠泥石、綠簾石和方解石等青磐巖化蝕變礦物組合信息。通過與已知斑巖銅礦礦區(qū)對比和重點(diǎn)部位高分辨率衛(wèi)星影像圖驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)所提取結(jié)果具有一定的可靠性。由于全球的斑巖銅礦幾乎都發(fā)育由以石英、絹云母構(gòu)成的絹英巖化帶，所有斑巖型銅礦中均廣泛發(fā)育青磐巖化蝕變帶，可見利用該方法可以提取斑巖銅礦典型蝕變礦物組合信息，能為斑巖銅礦找礦提供重要的指示標(biāo)志。（）現(xiàn)有、等多光譜衛(wèi)星數(shù)據(jù)提取出的遙感蝕變礦物信息并非是一種定量化信息，而且其閾值主要是通過經(jīng)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)分析而確定，因此，使用者要充分認(rèn)識與理解遙感蝕變礦物信息的機(jī)理。（）關(guān)于