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云南普雄多光谱遥感矿化蚀变信息提取研究

作　者: 周林立
导　师: 胡光道
学　校: 中国地质大学
专　业: 地球探测与信息技术
关键词: ASTER遥感影像蚀变异常信息提取 GIS成矿预测
分类号: P627
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

热液矿床几乎毫无例外地存在围岩蚀变。蚀变围岩的范围一般远远大于矿体,找到了蚀变围岩也往往意味着附近可能存在热液矿床,因此围岩蚀变可作为重要的找矿指标。蚀变矿物有其独特的光谱特性,这样可利用遥感快速的圈定蚀变带,再结合物化探资料进行分析,从而达到快速找矿的目的。云南个旧矿区是我国重要的锡、铜多金属矿产区,锡矿资源的开发与利用在个旧市的经济建设中占有举足轻重的地位。但历时几十年大规模的开采后,目前个旧锡矿许多矿山都面临着资源枯竭的问题,外围找矿、深部勘查、寻找新的矿点已成当务之急。横贯个旧南北的个旧断裂为将个旧锡矿分为东区、西区两个部分,东区是目前开采矿床的主要集中区,地质勘察程度高,个旧的五大矿山-马拉格、松树脚、高松、老厂卡房均分布于该区；而西区已知矿床分布较少,地质勘探开发程度低,因此是扩大矿区远景的找矿目标区。普雄矿区属个旧西区的一部分,行政设置隶属云南省建水县。距建水县城东南直线距离25千米(公路里程60千米),地理座标为东经102°58’,北纬23°。30’,面积约300平方千米。从从1954年起云南地质局下属勘察队已对该区进行了多次地质勘察工作,虽然找到了一些零星矿点,但一直没有重大发现。这说明传统的找矿方法在该区已很难有所作为,必须采用新的方法和理论,突破传统方法的局限,这样才能有所突破。本文以横向合作项目《普雄铅多金属成矿带深部隐伏矿预测》为依托；开展了遥感找矿信息提取的专题研究。主要研究了以下内容：1.研究了蚀变矿物提取的地质依据及蚀变矿物的波谱特征。论述了蚀变围岩与矿产的关系,介绍了几种主要蚀变围岩的特点及其对找矿的指导意义。从原子光谱产生机理、晶体场效应、电荷迁移等方面论述了岩矿光谱形成的物理机制,在此基础上探讨了典型蚀变矿物的光谱特征。探讨了干扰影响蚀变矿物的主要因素。2.区域成矿地质背景及其围岩蚀变特征。研究了普雄矿区所处区域的成矿地质背景,对研究区的基本情况做了简述,重点对区域地层建造、区域地质构造、区域岩浆作用及岩浆岩、区域矿产分布及特征进行了分析。最后,结合区域地质背景系统分析了研究区内围岩蚀变的类型及其分带特征,并对其与区域内矿产的关系做了探讨。3.区域遥感图像的获取及处理。主要对获取的ASTER原始数据进行了一系列的处理,包括几何校正、子区选择、辐射校正及大气校正,对研究区的ASTER遥感影像进行了统计分析,选取了最优波段进行彩色合成。4.遥感线环构造解译与提取。在运用多种方法对ASTER图像进行增强的基础上,建立了遥感图像的线性构造及环形构造的解译标志,对研究区的ASTER影像进行了线环构造的提取,并结合地质资料进行了分析。5.蚀变矿物波谱分析及遥感蚀变信息的提取。对研究区的蚀变岩石光谱进行了分析,特别分析了其对应ASTER各波段的反射或吸收特征。在去除蚀变信息提取中的干扰信息(植被、水系等)的基础上,依据蚀变矿物的波谱特征,优选了多种方法进行蚀变信息的提取,并对结果进行了比较分析。6.基于GIS平台的成矿预测。将遥感找矿作为一个独立的找矿指标，应用GIS平台将遥感构造、矿化蚀变、地质、物探、化探等成矿相关资料有机的结合起来，建立遥感成矿预测单元。经过以上研究工作得出以下结论和成果：1.本区断裂构造发育程度较高且与矿产关系密切。构造在构造形式上是以小褶皱及断裂构造为主的。构造与矿产关系密切非常,靠近龙岔河岩体的T2g中主要分布有铅锌、铁、锰、钼等矿点,这些矿点沿龙岔河岩体与个旧组灰岩接触带分布,受南岭纬向复杂构造体系所控制。受李海寨大断裂控制的次级断裂影响,靠近李海寨大断裂的九头山、畔山、大落水洞村的近东西向也集中分布有铅锌、铁、锰、钼等矿化点。2.利用遥感影像进行断裂构造的提取是有效可行的。构造在遥感影像上的标志非常明显,通过对原始遥感做适当的增强,再结合目视解译,可以快速的解译区域构造信息。这对后续地质工作的开展十分有利。3.本区围岩蚀变强烈且与矿产关系十分密切。普雄矿区的铅锌锡多金属矿床一般赋存在蚀变岩石之中,各类蚀变围岩环绕花岗岩侵入体,形成蚀变圈,超出这个范围很少发现矿床。这也意味着,一旦我们找到了相应的围岩蚀变,就有可能发现相应的矿床。4.在中等植被覆盖区利用ASTER数据也可提取到较好的蚀变异常。本研究区位于云南个旧区域,植被覆盖率较高,过去通常认为在这种情况下不适合进行蚀变信息的提取。通常在本区进行的蚀变信息提取工作表明,在中等植被区,通过对信息模型进行优化,也可以有不错的提取效果。最终提取的蚀变结果与已知大部分矿点相吻合,这也证明了在本区利用遥感蚀变信息提取进行找矿的思路是可行的。5.遥感蚀变异常可以作为一个与地质、地球化学、地球物理同等童要的找矿指标。过去,遥感信息仅仅作为地质找矿的一个辅助信息,未得到充分重视。事实上，充分发挥遥感区域覆盖范围光、调查不受自然条件限制等优点,可以大大加快找矿进程。本文的研究充分表明了这点。6.单独的遥感提取信息还需结合地质、物探、化探进行综合分析,分析后的结果才更为准确可行。本文的研究工作表明,遥感地质构造解译、矿化蚀变信息可以作为和地质、物探、化探同等重要的参数应用在矿产资源评价中,其对于矿产资源快速评价有十分重要的意义。7.在本文中结合了地质、物探、化探资料基于GIS平台利用证据权法进行了综合分析,并圈定了几个成矿远景区。①下纸厂-大黑山区域靶区：该区在深部及外围有较大的矿产资源潜力,是本区矿产资源潜力最大地区之一,应作为本区的工作重点。②落水洞-畔山一带：该区找到小型矿点、浅表矿点的可能性较大,可作为下一步工作的重点。③普家山靶区：有成矿地质条件,可进一步勘察。本次研究发现了以下问题有待后续研究解决：1.在遥感构造信息的提取前,虽然做了很多图像增强工作,但主要还是依据目视解译得到结果,这样有较强的主观性。需对遥感线环构造自动提取做进一步的研究。2.对研究区进行典型矿物波谱研究时,只对典型地物光谱做了采集,未充分考虑风化、表面颜色及岩石颗粒大小对矿物光谱的影响。在有条件的情况下，应尽量收集同种矿物的不同样本,对其做进一步的研究。3.由于ASTER波段的局限,限制了蚀变提取方法的选择。很多可以对岩矿进行准确识别的高光谱方法不能应用。在有条件的情况下,可采用高光谱数据进行进一步的研究。4.在整个遥感找矿工作流程确定的情况下,可考虑进行系统集成,开发基于GIS&RS的综合提取分析平台,使得工作流程自动化。

全文目录

作者简介  5-6
摘要  6-9
ABSTRACT  9-16
第一章绪论  16-24
  1.1 引言  16-17
  1.2 选题的目的和意义  17
  1.3 遥感蚀变信息提取国内外研究现状、发展趋势及存在的问题  17-21
    1.3.1 矿化蚀变信息提取研究现状  17-20
    1.3.2 矿化蚀变信息提取的发展趋势  20
    1.3.3 存在的问题  20-21
  1.4 主要研究内容、技术路线及创新  21-24
    1.4.1 主要研究内容  21-22
    1.4.2 研究技术路线  22
    1.4.3 论文的创新之处  22-24
第二章蚀变信息提取的地质依据及波谱前提  24-34
  2.1 蚀变围岩找矿的地质依据  24-25
  2.2 岩矿光谱特征形成的物理机理  25-27
  2.3 蚀变矿物提取的波谱前提  27-32
    2.3.1 碳酸盐矿物  28-29
    2.3.2 粘土矿物  29-31
    2.3.3 含铁离子矿物  31-32
  2.4 影响蚀变矿物光谱主要因素  32-34
第三章研究区成矿地质背景  34-48
  3.1 研究区概述  34-35
  3.2 区域地层建造  35-36
  3.3 区域地质构造  36-38
  3.4 岩浆作用和岩浆岩  38-40
  3.5 区域矿产分布及成矿类型  40-44
  3.6 研究区蚀变异常特征  44-48
    3.6.1 矽卡岩化  44-46
    3.6.2 钾长石化  46
    3.6.3 钠长石化  46
    3.6.4 绢云母化  46
    3.6.5 石英电气石化  46-47
    3.6.6 绿泥石化  47
    3.6.7 铁锰矿化  47
    3.6.8 赤、褐铁铁矿化  47-48
第四章遥感数据的选择及预处理  48-60
  4.1 多光谱遥感数据源的选择  48-50
  4.2 几何校正  50-52
    4.2.1 几何校正的原理和方法  50-51
    4.2.2 研究区图像的几何校正  51-52
  4.3 子区选择  52-53
  4.4 大气校正  53-57
    4.4.1 大气校正的原理和方法  53-54
    4.4.2 基于FLASSH模块的大气校正  54-57
  4.5 ASTER影像合成波段的选择  57-60
第五章线环构造信息提取与分析  60-67
  5.1 遥感构造及其与矿产的关系  60-61
    5.1.1 线性构造  60
    5.1.2 环形构造  60
    5.1.3 线环构造与矿产的关系  60-61
  5.2 遥感构造提取方法  61-63
    5.2.1 构造信息提取的前提-遥感图像的增强处理  61-63
    5.2.2 构造信息提取的标识  63
  5.3 遥感构造信息提取  63-65
  5.4 遥感线环构造解译分析  65-67
第六章研究区蚀变信息的提取  67-94
  6.1 研究区主要蚀变矿物波谱分析  67-71
  6.2 蚀变异常信息提取中干扰信息的去除  71-75
    6.2.1 植被干扰的去除  72-74
    6.2.2 水体干扰的去除  74-75
  6.3 基于代数运算的蚀变异常提取  75-79
    6.3.1 代数运算原理  75-77
    6.3.2 基于波段比值法的蚀变信息提取  77-79
  6.4 基于主成分分析的蚀变异常提取  79-90
    6.4.1 主成份分析原理  79-83
    6.4.2 主成份分析方法中分割阀值的选取  83-85
    6.4.3 基于主成份分析法的羟基蚀变信息提取  85-89
    6.4.4 基于主成份分析法的铁染蚀变信息提取  89-90
  6.5 基于光谱角法的蚀变异常提取  90-93
    6.5.1 光谱角法原理  90-91
    6.5.2 基于光谱角的蚀变信息提取模型  91-93
  6.6 蚀变异常分布特征  93-94
第七章基于GIS的平台的多元信息分析与成矿预测  94-106
  7.1 地质成矿信息分析  94-96
    7.1.1 地层含矿性  94-95
    7.1.2 断裂构造  95-96
  7.2 地球物理异常  96-97
  7.3 地球化学异常  97-102
  7.4 综合异常分析及成矿预测  102-106
    7.4.1 预测方法  102-103
    7.4.2 普雄矿区成矿预测  103-106
第八章结论  106-108
  8.1 取得的成果  106-107
  8.2 存在的问题与下一步工作建议  107-108
致谢  108-109
参考文献  109-114

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