多高光谱遥感找矿模式与典型案例.

多/高光谱遥感找矿模式与典型案例中国国土资源过航空物探遥感中心2011.10王润生遥感地质找矿信息地质背景、成矿环境（条件）、成矿作用形迹成矿地质背景：大地构造背景区域成矿区带成矿地质条件：矿源层、赋矿地层“带”成矿母岩、热动力：岩体（隐伏）、火山机构“环”控矿、导矿、容矿构造“线”构造岩块“块”矿化作用形迹：矿化蚀变“色”后期剥蚀、破坏信息成矿理论、类比、求异多/高光谱遥感地质找矿模式五要素遥感找矿模式（于学政、杨日红）“线”—控矿、导矿、容矿等构造信息“环”—火山机构、侵入体等信息“带”—矿源层信息“块”—构造岩块信息“色”—色块、色晕、色斑、色带等热液蚀变信息矿源场-成矿节-遥感异常找矿模式（赵福岳）矿源场—矿源层、成矿母岩、控矿导矿构造等成矿节—矿源场各要素的空间展布和空间组合型式遥感异常—色调异常、线、环构造、蚀变组合分带多元数据找矿预测蚀变作用：岩石、矿物受到热液、地表水、海水以及其他作用的影响下，产生适合新的物理—化学条件下新的矿物或矿物组合的过程（地球科学大辞典）。围岩蚀变、风化、变质围岩蚀变：成矿过程中的热液作用与一定类型的热液矿床相联系，并能反映热液矿床形成过程的物理化学条件及矿床的成因。蚀变带：矽卡岩化、云英岩化、绢英岩化、青盘岩化、蛇纹石化、阳起石化、叶蜡石化、明矾石化、绢云母化、绿泥石化、绿帘石化、高岭石化、粘土化、泥化、碳酸盐化、赤铁矿化、石膏化这些蚀变带和主要蚀变矿物都能被遥感所探测。围岩蚀变和蚀变矿物铁、锰等过渡元素的氧化物和氢氧化物含OH-、H2O的矿物部分层状硅酸盐、粘土矿物碳酸盐部分水合硫酸盐在反射光谱上都有独特的光谱特征（吸收谱带）多光谱：色调异常、用图像处理方法提取高光谱：根据光谱特征直接识别矿物遥感蚀变异常、蚀变矿物是找矿更直接的标志围岩蚀变和蚀变矿物图像识别图像分类：将特征空间划分为互不交叠的区域目标或异常检测：检测和区分与环境或背景存特征差异的物体光谱识别：根据地物光谱特征（特征谱带等）直接识别地物、地物组分多/高光谱地物探测多光谱蚀变信息提取主成分分析(K-L变换)对于MSS、TM等遥感图像，第一主分量往往是各原始波段的加权和，反映的是地物总的辐射亮度。其它主分量是不同波段的加权差值图像，反映了地物不同波谱段的波谱差异，往往包含某些地质体的特征波谱信息。几种有用的TM和ETM波段选择主成分分析：TM1、4/3、TM5、TM7作主成分分析，区分蚀变和未蚀变岩石。比值TM4/3的作用是利用植被发育状况信息(植被指数)区分植被和蚀变岩TM1、TM3、TM4、TM5的主成分分析，增强铁氧化物信息。TM1、TM4、TM5、TM7的主成分分析，提取含羟基矿物信息。TM1、TM3、TM4、TM5、TM7的主成分分析，区分高岭石-伊利石、石膏等不同的粘土矿物。多光谱蚀变信息提取2、比值彩色合成图像：TM5/7（红）、TM3/1（绿）、TM3/4（兰）TM5/7：含羟基矿物、水合硫酸盐和碳酸盐矿物；TM3/1；识别褐铁矿化；TM3/4：区分植被与热液蚀变异常赤铁矿和针铁矿化呈绿至青色；黄钾铁钒黄至白色；含羟基矿物：水和硫酸盐和碳酸盐化岩石呈品红色；植被橙红色TM5/4（红）、TM4/3（绿）、TM5/7（兰）TM5/4（R）、TM3/1（G）、TM7/5（B）3、“归一化差值矿物指数”：TM（3-1）/（3+1），褐铁矿化(氧化铁)指数；TM（5-4）/（5+4），氧化亚铁矿物指数；TM（5-7）/（5+7），含羟基矿物指数。多光谱蚀变信息提取铁的氧化物、氢氧化物和硫酸盐：褐铁矿、赤铁矿、针铁矿、黄钾铁矾紫外部分的强烈吸收；波谱在TM1、2、3区间上升梯度很陡；TM4波段内(0.8-0.9μm)较强的近红外吸收带；TM3、5、7高反射，TM1、2低羟基矿物，包括粘土矿物和云母水合硫酸盐矿物(石膏和明矾石)、碳酸盐矿物(方解石和白云石)TM7波段都有较强的吸收谷，TM5高反射植被：TM2、4高反射，TM1、3、7低高光谱分辨率：精细光谱特征图像特征退居次要地位量变：提高了分辨地物本领、识别精细程度识别和分类的精度，减少不确定性质变：探测地物成分、组分、结构宏观——微观图像识别—光谱识别、图谱结合遥感技术的发展高光谱和多光谱特性比较西藏泽当地区ASTER蚀变异常闫柏琨等提取了9大类矿物或成分铁氧化物硅酸盐铁全铁、明矾石、方解/白云石绿泥/绿帘石高岭石、白云母/蒙脱二氧化硅反射光谱可见—近红外光谱区间：电子过程铁氧化物和氢氧化物短波红外—晶格分子振动的倍频和合频粘土矿物、碳酸盐、部分水合硫酸盐发射光谱中热红外光谱区间（3～40m）—分子振动基频无水硅酸盐类(架状硅酸盐、岛状硅酸盐、单链状硅酸盐）碳酸盐、硫酸盐造岩矿物：石英（SiO2）、长石、橄榄石、角闪石、辉石等谱段——全谱段矿物识别图4-21图新疆东天山土屋东—三岔口地区矿物分布图岩石成分探测——矿物填图探测层次矿物组成（蚀变矿物、造岩矿物）矿物丰度（相对含量）矿物化学成分和结构——类质同象SiO4-4、O3-2、OH-、SO4-2、CO3-2、H2O等阴离子基团Fe、Mn、Al、Mg、Na、K、Ca等金属离子矿物丰度识别HyMap反演的新疆东天山土墩矿区蛇纹石（左）、方解石（右）百分含量多/高光谱遥感地质找矿模式以蚀变异常/蚀变矿物为中心的找矿模式对异常分级、分类、解译、评价、查证，研究地质背景、成矿条件，摆出非矿异常和干扰。异常的地质评价：与已知矿床的类比异常的地质条件或地质环境分析与成矿作用密切相关的蚀变矿物—找矿矿物学蚀变矿物组合、分带—理论找矿热动力过程和热液运移时空演化分析、重建——成矿模型检测植被中毒和油气微渗漏引起的地植物异常新疆东天山地区蚀变异常与构造新疆东天山地区蚀变异常与成矿区带地质图A：已知矿床叶腊石蚀变B：新发现的叶腊石蚀变(光谱)白云石丰度变化(光谱)澳大利亚皮尔巴拉地区叶蜡石蚀变（1）发现新矿化据Bierwithetal,1999在出露差，风化物覆盖强的地区，少量残坡积物和转石可能足以提供有用的光谱信号。在皮尔巴拉，叶蜡石是与成矿有关的蚀变。CSIRO用航空光谱在该区发现多处叶蜡石分布澳大利亚皮尔巴拉叶蜡石蚀变（1）A：已知的与叶腊石蚀变有关的金矿床B：根据叶腊石蚀变发现的矿床C：叶蜡石+低铝白云母D：低温热液金矿，硅-白云母蚀变，低铝白云母+电气石E：电气石+低铝白云母澳大利亚皮尔巴拉地区据Bierwithetal,2002D：低温热液金矿，指示标志：富Mg电气石澳大利亚皮尔巴拉地区据Bierwithetal,2002电气石含量电气石成分R=tourmaline红：富MgG=whitemica(lowAl),绿：富FeB=talcMT.Owen铜/金/银矿WestermTasmania,Australia离子数钠云母白云母多硅白云母叶蜡石钠云母为近矿指示标志RickValenta2011,2金矿品位与伊利石/高岭石空间分布Fasterville矿区,Victoria(产于奥陶纪灰岩和页岩）0.00.51.01.52.02.55.0GoldIllite010203040metresKaoliniteIlliteppm0.00.51.01.52.02.55.0GoldIllite010203040metresKaoliniteIlliteppm云南普朗地区Hyperion离子数已发现14个含矿斑岩体普朗斑岩铜矿：钾化硅化带—黄铁绢英岩化带—青盘岩化带钾化、硅化、绢云母化、褐铁矿化绢云母+褐铁矿异常沿普朗河断裂和和力中全达断裂展布以其强度圈出15个找矿靶区矿物知识矿物光谱遥感数据混合像元分解矿物共生组合规则矿物识别矿物共生组合共生组合空间变化及分带成矿、地质知识矿产资源预测与地质应用综合分析两种应用模式基于单矿物识别模型工作区地质条件矿物光谱矿物共生组合规律组合光谱遥感数据蚀变带、矿化带识别成矿、地质知识资源矿产评价与地质应用综合分析混合矿物（蚀变带）识别模型矿物填图的地质分析香山铜镍矿矿物分布特征东岩体两个超铁镁相岩体。向西厚度、矿化和富集程度增大。矿物有蛇纹、方解、绿泥、绿帘和白云母。向西绿泥、绿帘石增多。中岩体出露4个超铁镁岩体，主矿体产于南部辉石、辉长岩与围岩接触带上矿物：蛇纹、绿泥、绿帘、白云母。含矿岩体及附近绿泥、绿帘白云母增多西岩体少量超铁镁岩相出露，地下有隐伏岩体。西端收缩处发现矿化，产于辉石、辉长岩接触带中。矿物以蛇纹石为主，西南缘有绿泥、绿帘和白云母零星分布蛇纹石—超铁镁岩体的分布和范围；蛇纹石、绿泥石、绿帘石组合—成矿有利区段二红洼地段北、南两岩体，深部可能相连。橄榄石普遍蛇纹石化，局部滑石化、皂石化。辉石局部滑石化。北岩体蛇纹石呈3条弧形：中弧短，强，局部有滑石—橄榄岩；外弧—橄榄辉长岩；内弧—辉长苏长岩。南岩体弱蛇纹石在东、北缘断续出现。橄榄岩相—找矿重点地段MT.Owen铜/金/银矿WestermTasmania,Australia地质解释剖面钠云母——白云母——多硅白云母——叶蜡石钠云母为近矿指示标志RickValentam201.2BigRockCandy热液交代明矾石矿床，Utah13红：高岭石化绿：低Al（长波）绢云母蓝：高Al（短波）绢云母黄：绿泥石化白星：驱龙矿区西藏驱龙斑岩铜矿区矿物识别与找矿斯特林格热液合成实验T-PH矿物分布图离子数热液系统的热液运移概念模型1、长英质：石英-绢云母2、长英质和铁镁质：钾长石-绢云母-石英3、铁镁质：钾长石-绿泥石-石英4、长英质和铁镁质：绿泥石-石英J.A.Frank,etal,2005,Geology,33(7)热液系统的热液运移地球化学蚀变指数:古火山系统Ishikawa蚀变指数绿泥石-碳酸盐-黄铁矿蚀变指数白云母蚀变指数J.A.Frank,etal,2005,Geology,33(7)热液系统的热液运移1、长英质：石英-绢云母qse2、长英质和铁镁质：fse钾长石-绢云母-石英3、铁镁质：钾长石-绿泥石-石英fcq4、长英质和铁镁质：绿泥石-石英cqJ.A.Frank,etal,2005,Geology,33(7)白云母蚀变指数PanoramaVHMS成矿体系rechargeDischargemagmaticHyperionTCudahy1998Mineralmap550CSi-richSi-poorPanoramaVHMS成矿体系Nocrackingfront330CCrackingfrontdischargedischargedischargerechargerechargerechargeVolcanicmassivesulphideandmagmatichydrothermalsystemsTomCudahy，1998RocksOceanMagMetalSulfidesHyMap遥感蚀变异常、蚀变矿物是找矿更有价值的标志假异常问题直接找矿与间接找矿地表信息与深部信息地质理论：成因矿物学和找矿矿物学、成矿流体、成矿模型岩石和矿物精细光谱特征的研究——寻找差别问题讨论和思考遥感蚀变异常、蚀变矿物是更直接、更有价值的找矿标志蚀变是热液成矿作用的组成部分，反映成矿的物理化学环境、热液性质和成分，矿物沉淀和分布规律蚀变可发生在成矿流体运移途中（头晕蚀变，通道蚀变，成矿前蚀变）、矿质沉淀期（矿晕蚀变，成矿期蚀变）、矿质卸载后（尾晕蚀变，成矿后蚀变）绝大部分内生矿床都伴有蚀变带，且远大于矿床范围特定的成矿作用常伴随特定的围岩蚀变蚀变分布模式（水平、垂直、环状）可指示矿体位置主要蚀变或蚀变矿物都能为多或高光谱遥感所检测问题讨论和思考驱龙TM异常、化探、Hyperion矿物红：高岭石化绿：低Al（长波）绢云母蓝：高Al（短波）绢云母黄：绿泥石化甲马异常分类问题矿致异常：与矿化作用有关的异常（直接、间接）、非矿地质异常：区域变质、风化、河滩、白板地等非地质异常：云、雪、水体、（植被、阴影）误差或错误：数据质量、辐射畸变、算法误差相对性和模糊性：阈值，背景—异常——共性问题问题讨论和思考直接找矿与间接找矿遥感能检测矿化作用的直接