遥感技术在安徽省庐枞地区铁矿资源预测中的应用
【摘 要】利用ETM+卫星影像数据，通过主成分分析技术及门限化技术对庐枞地区进行铁染异常蚀变信息的提取，并通过已知矿点及物化探资料，对提取出的异常信息进行对比分析。应用遥感蚀变信息对含铁矿物的良好指示作用，有效地圈定出了铁矿区的范围，为铁矿资源潜力评价提供了有效的预测要素，最终为资源量估算提供了因子。
【关键词】遥感；蚀变信息；主成分分析；铁矿资源预测
引言：
遥感找矿异常（又称遥感蚀变信息）是指从遥感数据中提取的、可能与成矿围岩蚀变矿物有关的一种量化信息。信息强度可由蚀变矿物引起的若干特征吸收光谱段变量或它们的数学变换数据大小确定。这种信息是由二维空间连续无间隙采集的一定区域范围内的光谱数据生成的，它不受人为因素影响，具有较高采样密度和定位精度，可以作为矿产资源潜力评价的基础性参量。
遥感图像上可以显示出地面上各种层状岩石、侵入体、火山岩被、岩脉、蚀变带及矿化带等地质体与各种地质作用的现象。由于地物在同一波段、同一地物在不同波段都具有不同的波谱特征，通过对不同地物在不同波段的波谱曲线进行分析，根据其特点进行相应的增强处理后，可以在遥感影像上识别并提取同类目标物[1]。因此，可以通过遥感图像的增强技术来提取各种地质体信息。
蚀变岩信息的提取是遥感地质体信息提取中的一个重要部分。在热液作用下，近矿围岩的化学成分、物质成分以及结构、构造等均遭受到不同程度的改变，甚至面目全非，围绕着矿体形成晕圈。围岩蚀变产生的 矿物相对富集，与未蚀变岩石相比产生波谱和色调、色彩异常[3，4]，这些异常导致了蚀变岩反射光谱特征的差异，并且在某些特定的光谱波段形成了特定蚀变岩石的光谱异常。光谱异常为用遥感图像的异常信息提取提供了理论依据。遥
感对蚀变岩信息的提取就是通过不同类型的遥感图像增强技术来扩大蚀变岩与非蚀变岩的间的光谱差异以便于提取所需的蚀变信息。
一、原理与方法
（一）原理
铁矿矿床区由于含有较大量的铁氧化物，这些铁氧化物在地表多成三价铁离子化合物形式存在，由于ETM+ 3波段能够区分岩石中铁、锰矿物和含铁、锰矿物的相对含量，ETM+5可识别含绿帘石族矿物的岩石，因此对ETM+1、ETM+3、ETM+4、ETM+5进行主成分分析，能够提取铁氧化物信息。
（二）方法与路线
应用遥感含铁矿物的光谱曲线特征，找出其吸收高值区与反射高值区所对应的ETM+波段，对这些波段进行主成分空间变换，找出与含铁矿物相对应的主成分特征向量，采用一定的异常分级方案找出含铁矿物蚀变异常，并结合地质、化探、物探等资料，解译出铁矿最小预测区，为最终的铁矿资源量估算提供服务。
二、蚀变信息提取
（一）数据来源
根据工作性质、内容和比例尺，遥感异常提取工作采用了高分辨率的美国陆地卫星ETM+数据。要求遥感图像一般应无云和无云影覆盖，因此选取卫星在旱季（9月- 11月份）所成的图像。此外，应用了分辨率为25m的DEM数据做地形分析。
（二）异常提取方法
在异常提取过程中，为了尽可能减少环境对异常提取影响，在异常提取前、后必须根据图像中显示的区域遥感地质、环境特征，对数据做某些必要的去干扰处理，在较大程度上清除干扰覆盖区（该区不进行异常提取）。须进行去除的干扰因素包括：图像各波段间的不重叠边、水体及阴影、居民地、云雾、高植被覆盖区等。
异常提取采用了比较成熟的克罗斯特技术，即使用1、3、4、5波段进行主成分分析，分析找出与铁染异常相关度较大的特征波段，以表1数据为例，在PC4主分中，特征向量载荷因子绝对值较大的是ETM+1和ETM+3，分别为-0.484370和0.711025，两者符号相反，而 ETM+4和ETM+5的载荷因子小，说明PC4主分所表示的信息基本上来自ETM+1和ETM+3，且ETM+3为加信息，ETM+1为减信息，符合ETM+1波段对含铁矿物有高吸收，而ETM+3波段高反射的特征。分析特征向量的相关矩阵可以得出铁染异常集中在PC4中。
将遥感异常从高到低可分为1—3级，每级间的Kσ值相差0.5，Kσ值最大的为一级，次之为二级，最小的为三级。级别划分采用均（中）值+n倍标准离差切割（n=1.5—3.0）确定。
（三）区域地质背景
本研究区位于长江下游主要深断裂带。为晚侏罗世-早白垩世陆相火山喷发、堆积地区，断裂构造比较发育，岩浆活动比较频繁，形成火山岩、次火山岩、侵入岩交替出现的格局。整个火山岩盆地，西邻中—新生代强烈左旋滑动的郯庐断裂带、其东为下扬子破碎带，北靠桐柏—晓天—庐江断裂带，南受第四系覆盖。由于西部受断层切割，分布有中生代火成岩。矿产资源比较丰富，矿产资源种类繁多，以铁、硫铁矿、磷、明矾、石膏为主，铜、金、铅锌、重晶石、萤石次之。铁矿是庐枞地区优势矿种之一，也是马鞍山钢铁公司重要的原材料基底之一。
研究区继承在中三叠纪—中侏罗世内陆凹陷的基底之上，经过燕山期活动，形成了一套多旋回喷发的中碱性火山岩，总厚约3km，不整合于中侏罗统罗岭组之上，根据喷发旋回和岩石组合，盆地火山岩喷发经历了四个旋回，先后为龙门院旋回—砖桥旋回—双庙旋回—浮山旋回。各层位火山岩由老至新，由北东向南西呈轴承状向盆地中心倾斜，构造上为一北宽南窄的向斜盆地。其长轴走向北东30°— 40°，长45km，宽20余km。
本区构造活动强烈，主要有北东向、北西向、北北东向三个系统的深大断裂，不同方向的断裂构成了区内独特的网络状断裂构造体系。盆地火山机构及其派生的环状及放射断裂构造等，均为区内重要的控岩控矿构造。
（四）异常分布
分析通过以上技术手段提取出的异常分布，发现异常图元主要分布于平原、盆地、裸露地区、岩体周边、部分碎屑岩地区。从形态上看，平原盆地中异常图元多呈团块状分布，岩体周边及碎屑岩区异常图斑多呈碎块状分布，此外，深大断裂的走向位置上、背斜、向斜、构造的核部及两翼，也均见有异常图元分布，空间形态无一定规律。
三、结论
遥感铁染蚀变反映了地表含铁矿物的含量较大，通过对铁染蚀变较密集的区域进行圈定，并叠合地质图、化探异常、重磁异常等资料，最终解译出了遥感铁染综合异常区，这些区域较好的反应了铁矿的分布规律，铁染异常对铁矿的反应非常良好，指示作用极为明显，通过铁染蚀变解译出的综合镜像铁染异常作为重要要素参与了铁矿的资源量估算工作。
当然，蚀变异常目前的应用仍受到一些限制，并没有能在每种类型的铁矿的预测工作中发挥其应当发挥的作用，有一些问题仍然有待于解决：
（一）植被对蚀变信息的干扰，去除植被问题一直是庐枞地区遥感异常提取中的一个难题，时至今日，仍没有非常有效地办法去除。
（二）各类假异常信息的存在，影响遥感蚀变提取的准确率，尤其是在大面积工作中，虚假信息源组成较复杂，野外验证工作也不能点点俱到，如何有效地去除这些虚假信息，仍需要进一步的工作解决。
参考文献：
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[2]于学政，金玉声，杨日玉等. 藏东遥感地质与矿产资源[M].北京：地质出版社，2003
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作者简介：
黄燕（1984-），女，安徽桐城人，本科，助理工程师，现主要从事遥感图像处理与GIS应用研究工作。
基金项目：
安徽省国土资源科技项目“安徽省庐枞地区铜、铁等矿产遥感信息提取与识别技术研究”（编号：2011_K_11）