物識(shí)別限和影響因素分析

礦物識(shí)別限是指高光譜所能檢測(cè)到的礦物最低像元豐度，即像內(nèi)礦物的最小平均豐度。利用反演的礦物分布強(qiáng)度與礦物實(shí)測(cè)豐度相關(guān)分析估計(jì)高光譜礦物的識(shí)別限。結(jié)果顯示,高光譜遙感礦物填圖的靈敏度或檢出限約在5%～10%之間。一般來(lái)講，反射比比較低的暗色礦物靈敏度較低，識(shí)別限一般在8%～10%左右，如綠泥石綠簾石等；反射比比較高的淺色礦物靈敏度較高，識(shí)別限一般在5%～6%左右，如方解石等。但礦物的識(shí)別限受多種因素的影響,包括礦物在巖石中的實(shí)際含量分布范圍與背景的對(duì)比度以及數(shù)據(jù)的空間分辨率等。低空間分辨率會(huì)對(duì)礦物的像元豐度產(chǎn)生稀釋效應(yīng)。對(duì)于分布尺度較小的礦物，如細(xì)脈狀的方解石脈和細(xì)礦脈中的礦物，空間分布很不均勻的礦物，實(shí)際的識(shí)別限會(huì)顯著降低。

運(yùn)用理論分析實(shí)驗(yàn)和數(shù)字模擬相結(jié)合的方法，較系統(tǒng)地分析了大氣地面的非朗伯特性太陽(yáng)-目標(biāo)-儀器的幾何關(guān)系光譜分辨率空間分辨率信噪比等環(huán)境和技術(shù)參數(shù)對(duì)礦物識(shí)別的種類(lèi)可信度和定量化程度的影響(51,4,6)。

礦物識(shí)別限和影響因素的研究為高光譜測(cè)量的工程布置和技術(shù)指標(biāo)的選擇提供了依據(jù)。

高光譜礦物識(shí)別與礦物填圖的技術(shù)體系和工作方法大致可以分為以下步驟

1. 數(shù)據(jù)獲取：高光譜礦物識(shí)別主要利用高光譜數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以通過(guò)搭載于航空或航天平臺(tái)上的成像光譜儀測(cè)量巖石、礦物等地物的光譜特性來(lái)獲取。
2. 數(shù)據(jù)分析：在獲取了高光譜數(shù)據(jù)后，需要對(duì)其進(jìn)行處理和分析。常用的光譜匹配方法有距離法、光譜角、匹配濾波、光譜信息散度、混合調(diào)制匹配濾波等。
3. 礦物識(shí)別：通過(guò)巖石光譜識(shí)別方法，如光譜特征擬合SFF(SpectralFeatureFiting)、光譜吸收指數(shù)SAI(SpectralAbsorptionIndex)和吸收譜帶定位分析AABP(AnalysisofAbsorptionBandPositioning)等，對(duì)參考光譜進(jìn)行匹配或比較，求出它們之間的相似或差異性，從而直接識(shí)別礦物、提取巖性、蝕變、礦化等信息。
4. 礦物填圖：在完成礦物識(shí)別后，可以通過(guò)地理信息系統(tǒng)（GIS）等軟件將識(shí)別結(jié)果進(jìn)行地圖化，即礦物填圖。這個(gè)過(guò)程需要將地質(zhì)信息與遙感圖像相結(jié)合，如礦物分布、豐度等，生成可視化的礦物填圖。

高光譜礦物填圖的兩種地質(zhì)找礦應(yīng)用模式

同類(lèi)型巖石中的礦物組分,不同礦種不同成醫(yī)類(lèi)型礦床的礦物生成序列,礦物的共生和件生組合蝕變類(lèi)型和蝕變礦物組合及分帶標(biāo)型礦物等都有一定的內(nèi)在規(guī)律。在地質(zhì)找礦中，蝕變礦物組合和蝕變分帶比單一的蝕變礦物更具有指導(dǎo)和決策意父。很多情況下,并不需要逐一識(shí)別出各種單一的礦物成分,更需要的是識(shí)別出礦物的共生組合及其分帶。據(jù)此，提出了在找礦應(yīng)用中，針對(duì)不同情況可采用的兩種應(yīng)用模式l1,mI:

(1)基于單礦物的識(shí)別模式。對(duì)單個(gè)礦物逐一識(shí)別。根據(jù)礦物的空間分布和組合型式，結(jié)合礦物的共生組合規(guī)律和工作區(qū)地質(zhì)環(huán)境與地質(zhì)條件,分析礦物分布的空間組合型式和空間變化,劃分不同的蝕變帶變質(zhì)帶巖化帶或相帶，進(jìn)行深入的地質(zhì)分析。

(2)基于組合礦物(蝕變帶)的識(shí)別模式。根據(jù)不同蝕變類(lèi)型和蝕變分帶的礦物組合,依據(jù)組合光譜特征直接識(shí)別蝕變帶,用以進(jìn)行地質(zhì)分析和礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)，圈定找礦靶區(qū)。

干早裸露區(qū)高光譜礦物填圖的基本工作方法和技術(shù)流程

通過(guò)理論分析和典型試驗(yàn),對(duì)比分析了大氣校正光譜重建礦物光譜識(shí)別端元礦物選擇及光譜解混等主要技術(shù)環(huán)節(jié)中不同處理方法或模型的應(yīng)壓條件和應(yīng)用效果,對(duì)比分析了布標(biāo)光譜同步測(cè)量地物定標(biāo)點(diǎn)光譜同步測(cè)量定標(biāo)點(diǎn)光譜非同步測(cè)量及大氣傳輸模型等4種成像光譜大氣校正和光譜重建方法的效果,總結(jié)和提出了工程實(shí)施中光譜重建應(yīng)遵循的工作準(zhǔn)則重建光譜質(zhì)量的判斷方法與判斷準(zhǔn)則3l,a1;提出了根據(jù)不同礦物選擇途徑和端元類(lèi)型擬采用的識(shí)別方法或方法組合。在此基礎(chǔ)上，總結(jié)了一套較系統(tǒng)的干旱裸露區(qū)區(qū)域成像光譜礦物填圖的基木工作方法或工作程式[31,形成的較完整的技術(shù)和應(yīng)用體系(除數(shù)據(jù)獲取外)基本能夠適應(yīng)規(guī)

模化生產(chǎn)的需要。

基于知識(shí)的礦物填圖工作策略

自然界巖石礦物的組成性狀和波譜特征非常復(fù)雜，在實(shí)際工作中，僅靠數(shù)學(xué)方法和數(shù)學(xué)模型往往難以取得較理想的識(shí)別效果。熟悉或了解工作區(qū)的地質(zhì)背景地質(zhì)環(huán)境和地質(zhì)發(fā)展歷史，掌握礦物學(xué)礦物的共生組合和礦物光譜學(xué)等方面有關(guān)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)識(shí)別目標(biāo)的確定診斷特征的選擇識(shí)別方法的應(yīng)用決策依據(jù)的建立等都具有重要的指導(dǎo)作用。據(jù)此，提出了基于地質(zhì)學(xué)礦物學(xué)和礦物物理學(xué)知識(shí)的高光譜礦物填圖的工作策略和判別決策方法。

高光譜礦物識(shí)別與礦物填圖的技術(shù)體系

在以上分析研究和應(yīng)用示范的基礎(chǔ)上，總結(jié)和提出包括數(shù)據(jù)獲取和標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品生成數(shù)據(jù)預(yù)處理大氣校正和光譜重建圖像分析礦物光譜識(shí)別礦物識(shí)別的不確定性和敏感性分析光譜識(shí)別支持系統(tǒng)、應(yīng)用分析與建模多數(shù)據(jù)的組合運(yùn)用等高光譜礦物填圖技術(shù)休系框架(圖6)。

應(yīng)用示范

區(qū)域礦物填圖

新疆土屋東一三岔口工作區(qū)面積約3000 km2位于康古爾塔格俯沖碰撞帶銅鎳鉬金成礦帶之赤湖一黃山—鏡兒泉銅鎳鉬金成礦區(qū)中。銅鎳礦床一般都賦存于復(fù)式巖體較晚期貫入的基性或超基性巖相中,都件有一定規(guī)模的圍巖蝕變。應(yīng)用建立的識(shí)別譜系和識(shí)別規(guī)則，用HyMap機(jī)載成像光譜數(shù)據(jù)填繪出蛇紋石透閃石褐鐵礦富鋁白云母貧鋁白云母蒙脫石高嶺石綠泥石綠簾石綠泥石和綠窄石組合方解石鹽堿化(石膏和芒硝)等10多種礦物，編制了全區(qū)(圖7)和標(biāo)準(zhǔn)分幅(圖8)礦物分布

圖。系統(tǒng)野外查證結(jié)果表明，礦物識(shí)別率(含量達(dá)到識(shí)別限以上地點(diǎn)被識(shí)別出的比率)為82%,識(shí)別準(zhǔn)確率(被識(shí)別出的地點(diǎn)的確存在該礦物的比率)達(dá)90%以上。

對(duì)填圖結(jié)果的地質(zhì)分析和野外查證發(fā)現(xiàn),呈帶狀片狀或團(tuán)塊狀，沿構(gòu)造線(xiàn)方向大片展布的白云母綠泥石綠簾石及方解石等單一礦物或一兩種礦物組合，一般都是區(qū)域變質(zhì)作用的產(chǎn)物；蛇紋石和透閃石可用以圈定超基性巖；散布在巖體邊緣接觸帶斷裂帶附近，呈小板塊狀細(xì)條紋狀透晶體狀或星點(diǎn)狀出現(xiàn)的蛇紋石透閃石與其他蝕變礦物的組合分布，往往是成礦作用的反映，指示著礦床、礦點(diǎn)或礦化的分布，是找礦的有利地段。據(jù)此，提出了若干找礦有利地段靶區(qū)和找礦有利部位。

典型礦區(qū)成礦與找礦模型

在河北崇禮工作區(qū)，根據(jù)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的礦床都與堿性雜巖體有關(guān)的特點(diǎn)，以已知礦區(qū)蝕變堿性雜巖體的波譜為參照，通過(guò)對(duì)工作區(qū)MAIS成像光譜數(shù)據(jù)的處理和識(shí)別，采用光譜匹配方法，圈出了12個(gè)金礦化蝕變異常。對(duì)其中的7個(gè)異常點(diǎn)進(jìn)行野外檢查，都見(jiàn)到了與金礦化密切相關(guān)的石英脈，在石英脈或圍巖中都發(fā)育不同程度的鉀長(zhǎng)石化硅化綠簾石化綠泥石化黃鐵礦化以及褐鐵礦化等蝕變。特別是西溝窯東西溝處兩金礦化異常點(diǎn)鉀長(zhǎng)石化硅化強(qiáng)烈，硫化物十分發(fā)育，經(jīng)采揀塊樣化驗(yàn)分析,西溝窯東溝含金0.68g/t銀348g/t鉛15.88%;西溝窯西溝含金4.9 g/t銀50g/t鉛286%.6]。利用Hyperion航天成像光譜數(shù)據(jù)，在西藏驅(qū)龍斑巖銅礦遠(yuǎn)景區(qū)填繪了高A?絹云母低A1絹云母、

與斑巖銅礦床典型成礦模型(圖10左)對(duì)比認(rèn)為，絹云母高嶺石及綠泥石的分布對(duì)應(yīng)于云英巖化、粘土化和青盤(pán)巖化帶。由此建立了工作區(qū)斑巖銅礦高光譜遙感找礦模型(圖10右),發(fā)現(xiàn)了多處與已知礦區(qū)礦物組合特征非常相似的礦化異常和若干較小的蝕變分布區(qū)，經(jīng)分析評(píng)價(jià)和地面查證，圈定找礦靶

區(qū)3處2.m),每處都為其后的勘探工作所證實(shí)。從圖9、10可見(jiàn),高A1絹云母分布于礦床的北部邊緣巖體的接觸帶上。根據(jù)成因礦物學(xué)的理論，低溫高壓條件有利于鋁離子在六次配位中替代其他陽(yáng)離子,高A1絹云母形成于相對(duì)低溫高壓環(huán)境中，其在巖體的接觸帶上集中分布可能反映出成礦巖漿沿接觸帶上升過(guò)程中,在較淺部位溫度降低后而產(chǎn)出，或是多期熱液作用的結(jié)果。