1、2019/4/14,现代成矿预测技术,1,遥感地质找矿预测新技术方法,赖健清,2019/4/14,现代成矿预测技术,2,一、概述,自遥感技术问世以来，世界各矿业大国都十分重视发展地质调查和矿产资源的遥感勘查技术。随着计算机技术的高速发展和高分辨率遥感数据源的不断投入民用，遥感地质技术应用水平得到了较大的提高，正以崭新的面貌更加深入地应用于各个阶段的地质勘查工作。地质找矿预测一直是遥感技术应用的主要方面。利用遥感地质技术研究成矿地质条件和已知矿区、矿床影像特征，建立遥感找矿预测模型，并与地、物、化信息相复合进行以遥感信心为主的综合找矿预测。,2019/4/14,现代成矿预测技术,3,1:50万遥
2、感影像图,2019/4/14,现代成矿预测技术,4,定量提取遥感找矿信息，一直是遥感地学界所努力探索和攻关的目标。 这种找矿信息在地质找矿及资源潜力评价中具有较高的实用价值，可与化探异常、物探异常等找矿标志相媲美。,2019/4/14,现代成矿预测技术,5,矿化作用的产物，如铁的氧化物、热液蚀变岩类，是在含矿热液作用下引起原岩化学成份和物理性质发生变化的结果。因此，不同的蚀变矿物组合具有各自独特的光谱响应。,2019/4/14,现代成矿预测技术,6,二、方法、设备、资料基础,1、计算机软、硬件环境软件由微机版PCI图象处理软件系统（主要包括：IMAGEwork、PACE、GCPworks等模块
3、及基于PCI的二次开发模块）、MAPINFO、MAPgis等GIS软件和蒙泰等图文系统组成。硬件由微型计算机及外围设备组成，基本配置为：CPU P以上，内存256 M 以上，硬盘 60 G 以上，网卡 100 M 等及彩色喷墨仪等图像输出和装饰设备。,2019/4/14,现代成矿预测技术,7,2、 遥感信息源在轨运行的几十颗各国的陆地资源卫星为遥感地质工作提供了海量的数据源，其中蕴藏着大量的可供地质研究和矿产勘查使用的专题信息。工作中常用的遥感数据源主要是美国5号、7号陆地卫星的TM（7个多光谱波段，分辨率 30m）和ETM(前7个波段，分辨率 30m，第8波段为全色，分辨率 15m)数据，法
4、国的SPOT-4（4个多光谱波段，分辨率 20m，1个全色波段，分辨率 10m）数据以及中巴的CBERS-1（5个多光谱波段，分辨率 20m）数据、俄罗斯的SPIN-2（全色波段，分辨率 2m）数据等和中巴资源卫星（CBERS1）多光谱数据。,2019/4/14,现代成矿预测技术,8,三、遥感找矿信息提取技术研究,“遥感找矿信息”是指各类遥感数据源中反映地质构造、含矿地质体和岩石蚀变（与金属矿化有关的）等地质现象的遥感信息。新方法除可以进行遥感地质构造解译和定量统计分析、含矿地质体的图像解译和精细分类等常规的遥感地质工作外，主要特色是能够分门别类有针对性的定量化提取那些反映金属矿化、岩石蚀变现
5、象的遥感信息。,2019/4/14,现代成矿预测技术,9,1、技术思路与研究内容 （1）岩石（矿物）光谱特征与蚀变成矿作用的相关性研究A 建立工作区典型地段遥感图像和岩石波谱数据库，采用数理统计方法，进行岩石波谱数据和典型图像数据分析，研究蚀变岩石光谱特征，揭示波谱特征与蚀变岩矿成分因子之间的相互关系。B 通过对岩石反射波谱数据的相关分析，研究光谱各波段及不同的比值对识别不同的蚀变（矿化）信息和岩石类别所起的作用。C 基于相关分析和分类技术，对岩石波谱数据的处理，揭示试验区多种蚀变之 间共生组合的复杂关系，各类蚀变的强烈程度，以及每种蚀变与成矿作用的密切程度。 （2） 遥感“弱信息”提取模型及
6、方法研究根据岩石（矿物）光谱特征的多元数据分析研究结果，选择提取蚀变信息的最优波段（变量）组合，建立不同蚀变（矿化）类型的遥感信息提取模型，并进行多种方法试验研究，设计新的方法 （3） 基于PCI图像处理软件，开发相关方法的辅助软件。,2019/4/14,现代成矿预测技术,10,2、岩石矿物光谱特征的研究 (1)遥感信息提取的岩石矿物光谱机理地物的光谱辐射特征（包括光谱反射、透射、吸收和发射）是遥感的基础，是开展地学分析、遥感地物分类和识别的主要依据。矿化蚀变遥感信息的提取，基于有关岩石矿物的光谱性状。岩石可以被看作是组成物质或矿物颗粒的集合，它的特征信息是由它的组成物质的组合性质和它们的伴生
7、特性派生出来的。岩石的光谱特征（波谱性状）与它们的成分和结构关系密切。一种岩石的光谱特征（ s ），从理论上可以表示成它的矿物颗粒的种类与比例（m） 、它的大小和形状（sh）以及空间分布或方向（s）以及空间密度（O），或致密度（P）的一个复函数f。（A.W.Siegrist等，1982） s=f(m,s,sh,O,P) 成分（m），结构（s,sh,O,P）或者二者的基本性质不同的岩石，在光谱特征的这种派生特性上也可有不同。因此，作为岩石特性标志的光谱特征可作为分辨岩石岩性的依据。电磁波与岩石表面物质发生作用，在可见光、近红外和热红外形成各自连续的光谱分布，不同物质成分的岩石形成不同的特征光谱，
8、光学遥感就是依据这些不同光谱分布表现出来的特征（能量、谱形等）来探测目标的，了解、认识了这些光谱特征，就能够利用遥感信息提取技术识别它们。,2019/4/14,现代成矿预测技术,11,（2）常见矿物的反射波谱 矿物的反射辐射是遥感地质信息的基本源。影响矿物反射波谱的主要因素是矿物化学、矿物晶体结构和矿物粒度等。矿物化学又是决定矿物反射波谱特征的最重要因素。可见光范围的波谱特征，取决于矿物中过渡金属离子的种类和含量，而中红外波段的特征谱带则决定于矿物中的阴离子基团。在目前有3个大气窗口即可见一近红外（0.41.1m）、短波红外（1.12.5m）和热红外（814m）中，矿物光谱研究表明，岩石矿物在
9、0.42.5m之间具有一系列可诊断性光谱特征信息，即金属离子的电子转移和Al-OH,Mg-OH,CO32-等分子团的振动所形成的矿物光谱吸收特征，这些特征的带宽多在1020nm之间。,2019/4/14,现代成矿预测技术,12,2019/4/14,现代成矿预测技术,13,地质上常见的蚀变矿物（组合）在陆地卫星多光谱波段中有不同的表现，以TM图像为例： 铁氧化物（包括含铁矿物），如褐铁矿、针铁矿、赤铁矿、黄铁钾钒等含大量Fe3+，也有少量Fe2+，在可见光波段0.45-0.52m（相当于TM1）和0.76-0.90m （相当于TM4）波段有强吸收带； 典型的热液蚀变矿物含羟基（OH）和含水（H2
10、O）类矿物，如高岭石、绿泥石、绿帘石、蒙脱石、明矾石及云母类等，在2.2-2.3m（相当于TM7波段）附近有较强的吸收谱带，即在TM7波段产生低值，而在TM5波段有相对的高值； 碳酸盐岩蚀变矿物含碳酸根（CO2-3）类矿物，如方解石、白云石、菱铁矿、石膏等，在1.8-2.5m和2.55m附近较强吸收谱带； 硅酸盐岩类蚀变如硅化、长石化等及地温热异常，在10.4-12.5m 即TM6波段有相对的高值。这些矿物的特征谱带正是提取岩石蚀变带尤其是矿化蚀变带遥感信息的理论基础。,2019/4/14,现代成矿预测技术,14,1-磁铁矿；2-赤铁矿； 1-高岭石；2-蒙脱石；3 -角闪石；4-褐铁矿 3-
11、 绿泥石；4-方解石；5-白云石 甘肃某矿床典型含铁矿物、含OH-与碳酸根矿物的波谱曲线,反射率（%）,反射率（%）,云母及粘土矿物的特征吸收 b 典型碳酸盐矿物的波谱特征,波长（m）,波长（m）,波长（m）,波长（m）,新疆北部地区典型矿物反射光谱特征图,c 铁氧化物相氢氧化物在可见， d 一些含铁矿物在0.6-2.5m 近红外波段的反射光谱特征 波长间的反射光谱特征,反射率（%）,反射率（%）,（3）常见矿物波谱曲线,2019/4/14,现代成矿预测技术,15,3、遥感信息多层次分离提取技术模型基于遥感信息的物理机制和矿物与岩石的光波特征卫星遥感图像中的地质信息有如下特征 ： （1）一切地
12、表物体都是信息载体； （2）各种信息载体之间（同类或不同类）都可能存在信息差异。蚀变矿化信息如矿化露头、蚀变、生物地化效应信息同非蚀变岩性、土壤及正常生长植被信息之间的差异很小，在遥感图像上是一种“弱信息”。,2019/4/14,现代成矿预测技术,16,遥感“弱信息”的提取是基于这样的假设： 首先，工作区客观上应该存在蚀变矿化这样的地质成矿背景； 其次是矿化蚀变信息在遥感图像上至少有“微弱反应”。 遥感“弱信息”多层次分离提取技术模型： 把遥感原始图像（S(i，j)）看成是由目标特征信息（A(i，j)）与各种干扰信息（ nk(i,j)）叠加而成。因此，遥感“弱信息”的提取实际上是通过多层次地从
13、遥感图像中剔除“背景”信息（即干扰信息），一次次分离出“弱信息”（即目标特征信息），最后得到包含目标特征信息的估计图像（(i，j)）。,2019/4/14,现代成矿预测技术,17,最优变量集 (1),最佳分离(提取）方法 (1),最优变量集 (m),最佳分离(提取)方法 (m), nk(i,j),S(i,j),S1(i,j),Si-1(i,j), A(i,j),第 1 级信息提取模型,第 m 级信息提取模型,A(i,j),红层褪色化晕 低价铁富集晕 粘土化晕 碳酸盐化晕,nk(i,j),植被 土壤 其它干扰,S(i,j): 原始图像, A(i,j)：专题信息图像,地质分析 波谱分析 多元数据分
14、析,剔除干扰(提取信息)的最优变量组合 （集）,比值变换 主成份分析 图像掩膜 图像分类（分割） 混合总体分解 GIS技朮 其它方法,最佳分离(提取)方法,单一或综合运用,综合分析,遥感信息多层次分离提取技术模型,m级信息提取模型,A(i,j),2019/4/14,现代成矿预测技术,18,由上图的技术模型可以看出，遥感“弱信息”多层次分离提取技术的关键是解决如下几个问题：(1) 研究的矿化蚀变类型及各种蚀变（矿化）信息在遥感图像上的光谱特征。 (2) 研究非蚀变岩、植被和土壤等各种背景在遥感图像上的光谱特征。(3) 揭示蚀变（矿化）信息与背景波谱在光谱空间的的“聚类结构和可识别性”。(4) 根
15、据地质成矿分析、波谱特征分析和多元数据分析选择提取蚀变信息的最优波 段（变量）组合，建立不同蚀变（矿化）类型的遥感信息提取模型。(5) 设计和开发蚀变（矿化）“弱信息”如何进行增强与提取的方法技术。,2019/4/14,现代成矿预测技术,19,技术模型还表明，多种“背景”干扰与多种蚀变类型“弱信息”干扰或（矿化）蚀变信息都需要选择一组最佳波段组合和相应的遥感信息提取模型来剔除“背景”或分离“弱信息”，甚至有时为了提取一种（矿化）蚀变类型的信息都需要选择几组波段组合变量和多种方法才能将其分离出来,2019/4/14,现代成矿预测技术,20,地质矿产资料,遥感数据（经预处理）,岩石光谱测试数据,成
16、矿地质条件分析,找矿标志及已知蚀变区确定,典型地段图像数据的数理统计分析,光谱数据分类、典型岩石光谱特征分析,蚀变（矿化）“异常信息”彩色图像化显示 （最优密度彩色分割，非监督分类、光谱角度填图）,数 据 源,遥感信息异常筛选，找矿靶区圈定及野外验证,研究不同蚀变(矿化)信息的光谱特征;非蚀变岩、植被和土壤等背景的光谱特征,图像掩膜处理，剔除 规则背景（干扰）区,掩膜处理, 获取训练区,岩石光谱特征与蚀变成矿因子的相关性研究选取不同蚀变类型的“亲和”变量集; 选取与背景相关的变量组合。,基于单比值或组合比值做图像信息增强; 基于“蚀变”变量集做主成份分析获取“蚀变”主成份; 基于“背景”变量组
17、合做主成份分析获取“背景”主成份,采用对应分析揭示蚀变信息与背景在光谱空间的“聚类结构”与可分性，以及相应的“亲和”变量集,选择最优变量组合，建立遥感信息提取模型得到新图像,通过多次剔除“背景”，逐步分离“蚀变”信息,复杂地区,复杂地区,简单地区,遥感“弱信息”提取工作流程框图,简 单 地 区,4、工作流程,2019/4/14,现代成矿预测技术,21,四、若干实例简介,2019/4/14,现代成矿预测技术,22,巴什考供、野马山、鹰咀山、琼库木库里、景忍野牛山、郭勒河、锡铁山、都兰东部、五龙沟等九个矿化集中区1:10万遥感图像处理、遥感找矿信息扫面、遥感地质调查及综合找矿预测面积约1.6万km
18、2。,各类岩石、地层在图像上清晰可辨，图像可解性极高,2019/4/14,现代成矿预测技术,23,茫崖镇、祁漫塔格山东、锡铁山、乌兰南、纳赤台等矿集区及矿区外围1:5万遥感图像处理、解译，遥感找矿信息异常提取以及综合找矿预测面积约2000 km2。,遥感找矿信息异常提取图象,遥感影像图,2019/4/14,现代成矿预测技术,24,采石沟柴水沟金铜铅锌、肯德可克金钴铋、锡铁山铅锌等矿区1:2.5万1:1万大比例尺遥感数据处理、制图、遥感找矿信息异常提取、野外查验，综合地物化找矿预测面积约 200 km2。,肯德可克矿区1：1万遥感找矿信息图,2019/4/14,现代成矿预测技术,25,异常强度由低到高，以蓝青黄红表示,与金矿体有关的铁染、粘土化和硅化等蚀变遥感信息晕,金矿化,1、遥感信息异常由“羟基图象”分离提取出来；2、红线圈为已知金矿体；3、绿线圈范围为经实地检查新发现的金矿化体或蚀变岩，吻合率100%，见矿率40%,金矿体,金矿化,金矿体,遥感找矿信息查证图,2019/4/14,现代成矿预测技术,26,锡铁山铅锌矿区等矿区1:1万1:5千大比例尺遥感数据处理、制图、遥感找矿信息异常提取,矿区1:1万遥感地质图,矿区1:1万遥感找矿信息图像,
