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第 1 章 绪论
1.1 选题依据及意义
1.1.1 选题依据
目前，公认的较有经济价值的铜矿矿床类型有斑岩型铜矿床和砂岩型铜矿，其中斑岩型铜矿床一般具有规模大、埋深浅、易开采等优点，已经成为世界各国重要的贵金属勘查开发对象。铜矿作为一种贵金属矿产资源，在中国处于十分紧缺的状态，近年来其对外的依赖程度维持在 70%左右，呈现出不断增高的趋势，供需矛盾仍处于十分尖锐的水平。斑岩型矿床是一种内生性金属矿床，其形成规模常常很大、品位处于中低水平。此类矿床的形成常常与中酸性岩浆的侵入有关，一般其矿体形成位置较浅。斑岩型铜矿的储量是巨大的，占全世界所有铜矿资源总储量的百分之五十以上，是资源量最大的铜矿床类型，而且常常和金、银等贵金属伴生，具有很高的经济价值，所以对它们的研究一直是国际矿床学界的热点。遥感技术，拥有空间覆盖范围广，多时相，地物信息丰富以及较为经济等特点，这些优势使其能够广泛应用于多个领域中，可以通过处理、分析遥感影像上的海量地物信息，达到探测和识别目标信息的目的（欧志海，2013）。当前，将遥感技术运用到矿产资源勘查领域已成为趋势。首先，运用遥感技术在现代成矿理论以及地质异常因素形成机理的理论指导下，对多源遥感图像数据进行，解译、处理、分析，提取出矿化蚀变异常信息并将其做为遥感矿化信息标志之一，其次结合地质要素，建立成矿模型，最后圈定成矿有利地段（张永庭等，2012）。矿化蚀变异常信息可以作为重要的找矿标志。矿化蚀变以及围岩蚀变，是岩浆或水汽热液等在地球内动力的作用下，通过岩层薄弱环节或构造与围岩接触，发生一系列的物理化学变化而产生的。当前，世界上已知的很大一部分矿床均伴有围岩接触交代作用，且围岩蚀变范围一般为矿体的数倍甚至数十倍（周树立，2010；曾文乐等，2010）。本课题数据来源于中国地质调查局综合研究工作项目，以“西南三江中南段斑岩型铜矿遥感找矿模型研究与靶区优选”项目（编号：12120113095400）为依托，首先进行了地质资料的收集与整理，然后对遥感蚀变信息提取方法进行了对比研究、并对遥感成矿预测模型进行了系统构建等工作。
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1.2 国内外研究现状
关于对岩矿蚀变信息的识别，国外学者主要采用主成分分析法、比值法、线性分析法、利用噪声分离分析法、彩色增强法、光谱角填图分析法等。Rowan L.C.et al.（1977）对美国内华达州地区的金矿区进行了波谱测量，在获.取了蚀变岩和未蚀变岩的波谱资料的基础上，对两者的波普信息进行分析研究，得出当比值为 1.6μm/2.2μm 时的比值图像具有较高的辨别度，可以将蚀变岩石和未发生蚀变的岩石识别出来。Robert W.M.et al.（1986）采用 TM5/TM7 作为比值图像将对高岭石和绢云母等羟基类岩石进行蚀变识别、填图的分析研究应用于新墨西哥州西南部的 Blue Greek 热液蚀变矿物填图项目中。Frazer S．J．和Green A．A．（1988）在 Robert W.M.等学者的基础上，提出一种比值—主成分变换法增强蚀变信息，即通过采用主成分变换模型法分析植被图像（TM4/TM3）和蚀变信息图像（TM5/TM7）两个比值图像，或将 TM1、TM5、TM7 与 TM4/3同时进行主成分分析，然后在识别区分赤铁矿、针铁矿与植被时，对相应波段作定向主成分分析。Loughlin et al.（1991）基于巴西热带雨林地区的 Landsat-5 卫星遥感数据，选取 TM1、TM3、TM4、TM5 和 TM1、TM4、TM5、TM7 可见-近红外区间的四个波段，采用主成分分析法，对研究区中含羟基和 Fe3+氧化物的蚀变矿物进行地质填图。Ma J et al.（1991），提出将多种方法进行组合，即“掩模+主成分分析+Hue 色调调整”（Masking－PCA－Hue color adjustment，MPH）对植被覆盖区的蚀变弱信息进行识别提取。Timothy et al.（2002）在研究阿拉伯努比亚干旱地区时，通过采用比值法+彩色合成法，与金矿相关的矿化蚀变异常信息被识别提取出来。Safwat Gabr et al.（2010）采用主成分分析法、光谱角填图、比值法和最小能量约束法，研究埃及东部沙漠区域的白云母、明矾石、高岭石和蒙脱石、赤铁矿、针铁矿、黄钾铁矾和褐铁矿的形成时，发现与金矿化的关系紧密的丰度以及蚀变信息具有十分紧密的关系，。Yu Let al.（2011）在该方法的基础上，做了进一步的改进，并提出将三种方法进行组合的方法，即结合掩模技术、强迫不变技术和直方图均衡化技术（Masking－Forced invariance－Histogram equalization，MFH），并选择在气候类型比较湿润、植被覆盖度较高的地区进行实验，但实验数据只涉及到了中等分辨率的 TM 遥感影像，并未对其他类型遥感影像数据的适用性做出进一步探讨。Mazlan Hashim（2011）利用主成分分析法、比值法和最小噪声分离法在伊朗东部的干旱—半干旱地区，基于ASTER 数据，对研究区的蛇绿岩套信息进行识别和提取，研究发现 ASTER 数据能够提供最佳的岩性信息的 6 个近红外波段，是经过最小噪声分离处理后的彩色合成影像（3、2、1 波段分别作为 R、G、B）。Amin Beiranvnd Pour et al.（2011）通过采用主成分分析法、最小噪声分离法和比值法，识别、获取了伊朗半干旱地区两个典型斑岩铜矿铁的氧化物、粘土矿物和硅化蚀变信息，研究表明在本区域斑岩铜矿的预查阶段，利用 ASTER 数据有效、可信的提取了蚀变信息。在对格陵兰岛地区的矿物进行填图时，Enton Bedini（2011）通过处理 ASTER 数据，识别出一处前人未曾发现的大型酸性侵入岩。Md. Bodruddoza Mia（2012）利用主成分分析法、彩色合成法、波段比值法、匹配滤波法等方法，对日本九州的 Kuju火山地区的含铁氧化物和粘土矿物信息进行了有效识别。在埃及东部沙漠地区，Reda et al.（2012）运用遥感影像数据首先提取了与金矿相关的岩性、地质构造与围岩蚀变等信息，然后采用彩色合成法、主比值法和成分分析法识别并区分花岗闪长岩及其围岩，通过光谱信息散度法和波谱角法，对绢云母化和泥化信息进行识别、提取，并经过野外的实地勘察，对遥感影像提取蚀变信息的有效性和准确性进行验证。
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第 2 章 研究区概况
2.1 自然地理概况
普朗斑岩型铜矿研究区和雪鸡坪斑岩型铜矿研究区两典型区域皆地处于西南“三江”（金沙江、澜沧江和怒江）的并流交汇地带香格里拉县城北东部。地处气候高寒的山区，地势上呈现出北高南低的特点，峡谷纵横，峰峦叠嶂，该地区的平均海拔约 3.2 千米，其中最高峰海拔 5.09 千米，最低处也有 2.520 千米，农田村舍多坐落于峡谷两岸的冲积台地之上。境内分布有 10 多条大小河流，其中研究区内以格咱河为典型河流。该地区气候的垂直变化较为显著，年平均气温在 6.6°C 左右，7 月份气温达到最高，平均气温处于 15.2°C 左右，最低气温为-2.8°C，年平均降雨量约为600mm。区内植被发育类型根据海拔的不同呈现出显著的垂直地带性，随海拔不断增高，植被覆盖越来越少，研究区内植物类型主要以乔木为主。主要植物有冷杉、高山栎、云南松、杜鹃和竹子。
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2.2 普朗研究区
普朗斑岩型铜钼矿床的地理位置处于滇西北迪庆藏族自治州的东部，香格里拉县城的东北方向约 36 公里。该地区的大地构造位置属于义敦岛弧带南段中甸弧，西部是近南北向的乡城-格咱深大断裂，东部为甘孜-理塘的结合部地带。三叠系图姆沟组是矿区的主要出露地层，岩性表现为一套灰色–深灰色的板岩、绢云板岩、变质砂岩夹薄层灰色灰岩、含砾绢云板岩、安山岩等岩性组合；出露的岩体主要有斑岩体和玢岩体，前者包括石英二长斑岩，花岗闪长斑岩，二后者包括石英闪长玢岩，石英闪长玢岩，二长闪长玢岩（图 2-1）。矿区蚀变分带特征明显，矿区蚀变类型由中心向外依次可划分为强硅化带、钾、硅化带、石英-绢云母化带和青磐岩化带，而铜矿的品位在最中心的强硅化带并不高，处于中间过渡地带的钾化硅化带和石英-绢云母化带的品位却很高。普朗斑岩铜矿床也显示出早期钾硅酸盐化蚀变(钾长石-黑云母化)、青磐岩化蚀变(绿帘石-绿泥石化)以及随后的长石分解蚀变(石英-绢云母-绿泥石-黏土化)，晚期长石分解蚀变强烈叠加在早期钾硅酸盐化蚀变与青磐岩化蚀变之间。钾硅酸盐化产于斑岩体中心或附近，位于蚀变分带的最内部，以发育钾长石和黑云母等含钾矿物为特征，产出形式以细脉状为主，也见少量弥漫状蚀变；青磐岩化远离斑岩体中心产出，以发育绿帘石和绿泥石等矿物为特征，产出形式以脉状和弥漫状为主；长石分解蚀变叠加在早期蚀变组合之上，以发育绢云母"石英"绿泥石"高岭土"黄铁矿及少量的硬石膏和方解石等矿物为特征，产出形式以弥漫状和脉体晕为主，也见细脉状蚀变。矿化与热液蚀变密切相关，主要发育黄铜矿“辉钼矿”黄铁矿以及磁黄铁矿等金属矿物，由细脉浸染状矿石组成的筒状矿体形成于岩体中心位置，而脉状矿体则在岩体边缘部位产出 (范玉华等，2006；王守旭等，2008)。其中，铜矿化主要发育在石英二长岩体内，闪长岩、石英闪长岩和花岗闪长岩也有部分矿化。#p#分页标题#e#
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第 3 章 遥感蚀变信息提取的理论基础和方法.........15
3.1 遥感蚀变信息提取的理论基础....15
3.1.1 蚀变信息的地质成因.........15
3.1.2 蚀变信息提取的波谱基础..........16
3.2 遥感蚀变信息提取的方法............17
3.2.1 主成分分析法............18
3.2.2 独立成分分析法........19
第 4 章 遥感数据准备及预处理......21
4.1 ASTER 数据简介及来源 ......21
4.2 遥感影像的预处理......22
4.3 ASTER 数据去除干扰 ..........25
4.3.1 常规掩膜处理............26
4.3.2 基于混合像元分解处理干扰......26
第 5 章 基于独立成分分析和主成分分析蚀变信息提取...........34
5.1 钾化带蚀变信息提取...........37
5.2 绢英岩化带蚀变信息提取............39
5.3 青磐岩化带蚀变信息提取............40
第 6 章 提取结果评价及分析
本章对第五章遥感蚀变信息提取的的结果进行分析，对比主成分分析法与独立成分分析法在中高植被覆盖区不同的去除干扰前提下各自的提取效果。对 ICA在中高植被区提取遥感蚀变信息的可行性进行了分析。
6.1 遥感蚀变信息提取结果
提取的普朗铜矿研究区的蚀变信息见图 6-1——图 6-6。在对 ASTER 提取的普朗斑岩型铜矿矿区遥感蚀变信息结合第 2 章的研究区遥感影像可知，主成分分析法和独立成分分析法均受到中高植被覆盖等因素的干扰，且影响较大。而矿区中下部的一块矿体主体位于裸露区，其余矿体均位于植被覆盖区阴坡。提取的钾长石化，ICA 方法提取结果几乎全部分布在植被覆盖区的阴坡，而 PCA 方法提取结果主要分布在裸露区域，少量分布在植被覆盖区边缘，提取的娟英岩化蚀变信息，ICA 方法提取结果几乎全分布在裸露区域，冰雪覆盖区基本没有分布，且分布较为集中，而 PCA 方法提取的结果大部分分布在植被覆盖区，有一部分分布在植被周围的裸露区，提取的青磐岩化蚀变信息，而 ICA 提取的信息量相比PCA 很少，且均分布在高植被覆盖区的向阳面，PCA 方法提取的结果在矿体周围较密集且蚀变强度较高，通过在未做干扰处理的中高植被区的遥感蚀变信息提取试验，结果说明无论是 ICA 还是 PCA 方法受到植被等干扰因素影响较大，而且同种方法针对提取不同的蚀变矿物信息时的影响程度是不一样的，不同种方法提取同一种矿物蚀变信息时的影响程度也是不一样的。
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结 论
研究区位于香格里拉格咱地区，地处青藏高原东南缘，是全球最为复杂的造山带之一。该地区经历了晚古生代—中生代特提斯的构造演化，又遭受新生代印度—欧亚板块碰撞和高原隆升的强烈改造，被公认是我国未来金属矿产资源最重要的接替基地之一。该地区金沙江、澜沧江和怒江及其支流呈深切河谷形态，具有山高谷深坡陡的特点，地形起伏大，高山峡谷深切割的复杂地貌制约了矿产勘查的突破。该区域海拔高度在 3-4km，气候寒冷，经济落后，交通条件差，野外工作条件艰苦，常规地质矿产勘查工作困难。遥感图像具有广阔的视域，能够真实地反映各种地质现象间的关系，为地质勘查提供先进的手段，为高寒地区提供有用的资料，在该区域地质信息的解译方面具有不可替代的优势。本文主要选择了横断山脉地区中植被覆盖的两个区域作为典型研究区：普朗研究区的地貌形态主要为大起伏高山；雪鸡坪研究区的地貌形态主要为大起伏高山、大起伏中山。本文对比分析了主成分分析法和独立成分分析法在中高植被区提取斑岩型铜矿遥感蚀变信息中的可行性。本文得到了以下结论：
（1）本文对遥感数据进行了辐射定标、大气校正等预处理。根据地貌形态和遥感影像分析了数据中干扰地物类型。本文对遥感影像进行了数据预处理、对于影像干扰去除采取了不做干扰去除，传统高端切割掩膜法干扰去除，此外针对中高植被覆盖区的研究区遥感影像，采用线性混合像元分解的原理，对混合像元进行补偿替换，消除植被等干扰信息。
（2）在普朗矿区和雪鸡坪矿区及外围植被覆盖度较高。钾长石在 8 波段存在诊断特征反射峰，在 9 波段为诊断特征吸收谷，选择 ASTER Band4，（Band6+Band7）/2，Band 8，Band 9 波段做主成分和独立成分分析；绢云母在4 波段有反射峰，在 6 波段有吸收谷，采用 ASTER Band 1，Band 3，Band 4，Band 6 波段做主成分和独立成分分析；青磐岩化蚀变矿物在 5 波段存在反射峰，8 波段存在吸收谷，选择 ASTER Band 1，Band 4，Band 5，Band 8 做主成分和独立成分分析。本文将主成分分析法与独立成分分析法进行了对比研究，两者在提取蚀变信息时各有优点，证明了独立成分分析在青磐岩化蚀变信息提取中具有一定的优势。
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参考文献（略）
