内蒙古赤峰柴胡栏子金矿田遥感地质解译和蚀变信息提取与找矿预测

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2023.112

现代地质 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (04): 1076-1091.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2023.112

• 构造物理化学控矿机理与找矿应用 • 上一篇下一篇

内蒙古赤峰柴胡栏子金矿田遥感地质解译和蚀变信息提取与找矿预测

韩燿徽¹^,²(), 王翠芝¹(), 吴志杰², 吕古贤³, 张宝林⁴, 张启鹏⁵

1.福州大学紫金地质与矿业学院,福建福州 350108
2.龙岩学院资源工程学院,福建龙岩 364012
3.中国地质科学院地质力学研究所,北京 100081
4.中国科学院矿产资源研究重点实验室,中国科学院地质与地球物理研究所,北京 100029
5.内蒙古矿业开发有限责任公司,内蒙古呼和浩特 010020

出版日期:2024-08-10 发布日期:2024-10-16
通信作者: 王翠芝,女,博士,教授,1965年出生,主要从事矿床成矿规律与成矿预测、成因矿物学与找矿矿物学以及矿产开发利用研究。Email:wcuizhi@163.com。
作者简介:韩燿徽,男,硕士研究生,1994年出生,主要从事区域地质与矿山地质工程工作。Email: 1624509970@qq.com。
基金资助:
内蒙古自治区地质勘查基金管理中心科研项目“内蒙古自治区赤峰市柴胡栏子地区典型矿田构造岩相测量与成矿规律研究”([2019]科研-02);校企合作项目“绢云母红外光谱特征的制约因素研究”(BM-2019-08)

Remote Sensing Geological Interpretation, Alteration Information Extraction, and Mineral Prospecting Prediction in the Chaihulanzi Gold Field, Chifeng, Inner Mongolia

HAN Yaohui¹^,²(), WANG Cuizhi¹(), WU Zhijie², LÜ Guxian³, ZHANG Baolin⁴, ZHANG Qipeng⁵

1. Zijin School of Geology and Mining, Fuzhou University, Fuzhou,Fujian 350108,China
2. Department of Resources Engineering, Longyan University, Longyan, Fujian 364012,China
3. Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100081,China
4. Key Laboratory of Mineral Resources, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences,Beijing 100029,China
5. Inner Mongolia Mining Development Co., Ltd., Huhhot, Inner Mongolia 010020, China

Published:2024-08-10 Online:2024-10-16

摘要/Abstract

摘要：

内蒙古柴胡栏子金矿田位于赤峰—朝阳金成矿带的最西北侧,是我国重要的黄金产地,但其自然条件恶劣,遥感地质研究程度较低,对于最主要的控矿因素(地层、构造、岩浆岩)分布特征以及与本区金成矿相关的围岩蚀变信息研究相对较少,利用遥感技术对该矿田进行找矿勘查具有重要意义。本文利用Landsat 8和GF-2遥感影像,结合“主成分分析+最佳指数因子”的方法组合,对柴胡栏子金矿田进行遥感地质解译。根据蚀变矿物的波谱特征,设计去除干扰信息-异常信息提取-异常分级-异常信息处理的蚀变信息提取方案,对Landsat 8和Sentinel-2A遥感影像进行蚀变信息提取;在前人区域地质、矿田地质研究的基础上,依据蚀变信息特征,结合地质解译成果圈定3个找矿靶区。研究表明,利用多源遥感卫星影像对研究区进行地质解译与蚀变信息提取,基本能够满足辅助中比例尺找矿预测及地质综合调查的需要,并提升找矿效率。研究成果对柴胡栏子金矿田未来找矿勘查具有基础性指导意义。

关键词: 柴胡栏子金矿田, 多源遥感卫星影像, 遥感解译, 蚀变信息提取, 主成分分析, 找矿预测

Abstract:

The Chaihulanzi gold field, situated at the northwesternmost end of the Chifeng-Chaoyang gold metallogenic belt, is an significant gold-producing region in China.However, this region faces harsh natural conditions and has seen limited geological studies using remote sensing.Research on the distribution characteristics of key ore-controlling factors (e.g., strata, structures, and igneous rocks) and alterations of host rocks related to gold mineralization remains relatively scarce.Therefore, utilizing remote sensing technology for prospecting in this ore field is of great significance.This paper uses Landsat 8 and GF-2 remote sensing images, along with the “Principal Component Analysis+Optimal Index Factor” method, to perform remote sensing geological interpretation of the Chaihulanzi gold ore field in Songshan District, Chifeng City, Inner Mongolia.Based on the spectral characteristics of altered minerals, a scheme was developed to extract alteration information from Landsat 8 and Sentinel-2A remote sensing images.The scheme involves removing interference information, extracting anomaly information, grading anomalies, and processing anomaly data.Three prospecting target areas were delineated based on previous regional geological and mining studies, integrating characteristics of alteration information with geological interpretation results.This study shows that using multi-source remote sensing satellite images for geological interpretation and extracting alteration information in the study area generally meets the requirements for medium-scale prospecting prediction and comprehensive geological surveys, significantly enhancing prospecting efficiency.The research results provide crucial fundamental guidance for future prospecting and exploration in the Chaihulanzi gold ore field.

Key words: Chaihulanzi gold ore field, multi-source remote sensing satellite imagery, remote sensing interpretation, alteration information extraction, principal component analysis, ore prospecting prediction

中图分类号:

韩燿徽, 王翠芝, 吴志杰, 吕古贤, 张宝林, 张启鹏. 内蒙古赤峰柴胡栏子金矿田遥感地质解译和蚀变信息提取与找矿预测[J]. 现代地质, 2024, 38(04): 1076-1091.

HAN Yaohui, WANG Cuizhi, WU Zhijie, LÜ Guxian, ZHANG Baolin, ZHANG Qipeng. Remote Sensing Geological Interpretation, Alteration Information Extraction, and Mineral Prospecting Prediction in the Chaihulanzi Gold Field, Chifeng, Inner Mongolia[J]. Geoscience, 2024, 38(04): 1076-1091.

图/表 14

图1 柴胡栏子金矿田地质图(修改自文献[5])

Fig.1 Geological map of Chaihulanzi gold ore field (modified from reference [5])

表1 本研究中使用的遥感数据源

Table 1 Remote sensing data used in the study

数据源	Landsat 8	Sentinel-2A	GF-2
获取时间	2021年4月 1日	2021年4月 14日	2022年4月 28日
在轨时间	2013年至今	2015年至今	2014年至今
轨道高度(km)	705	786	631
幅宽(km)	185	290	45
波段数量	10+1(全色)	13	4+1(全色)
空间分辨率(m)	10,30,100	10,20,60	0.8,3.2
主要用途	遥感地质宏观解译,综合蚀变矿物信息提取	综合蚀变矿物信息提取	遥感地质精细解译,地物识别

图2 图像预处理对比(图像区域均为柴胡栏子金矿田初头朗镇) (a)Landsat 8卫星影像(预处理前);(b) Landsat 8卫星影像(预处理后);(c) GF-2卫星影像(预处理前);(d) GF-2卫星影像(预处理后)

Fig.2 Comparison of image preprocessing (All images are from Chaihulanzi Gold Mining Area, Chutoulang Town)

表2 研究区Landsat 8遥感影像各波段间的相关系数

Table 2 Correlation coefficient between bands of Landsat 8 remote sensing images in the study area

波段	Band 1	Band 2	Band 3	Band 4	Band 5	Band 6	Band 7
Band 1	1.000000
Band 2	0.995109	1.000000
Band 3	0.971254	0.985829	1.000000
Band 4	0.952174	0.971463	0.994349	1.000000
Band 5	0.889528	0.913701	0.942378	0.949468	1.000000
Band 6	0.867117	0.895096	0.916229	0.935155	0.927404	1.000000
Band 7	0.881638	0.904209	0.932348	0.951356	0.913912	0.977820	1.000000

图3 柴胡栏子金矿田区域遥感影像图

Fig.3 Regional remote sensing image of Chaihulanzi gold ore field

图4 柴胡栏子金矿田区域遥感主成分分析图 α.安山岩;αμ.安山玢岩;β.玄武岩;γ.花岗岩;λ.流纹岩;λπ.流纹斑岩;cg.砾岩;gn.片麻岩;mb.大理岩;q.石英脉;st.凝灰岩

Fig.4 Map showing regional remote sensing principal component analysis of Chaihulanzi gold ore field

图5 遥感解译地质图和遥感解译标志((a)—(c),Landsat 8卫星影像; (e)—(f),GF-2卫星影像) (a) 不同岩性地貌单元;(b) 不同色调分解处;(c) 同一方向延伸山脊线;(d) 不同岩性地貌单元;(e) 环形构造;(f) 线性沟谷

Fig.5 Remote sensing interpretation results and image interpretation example((a)-(c), Landsat 8 satellite images;(e)-(f),GF-2 satellite images)

图6 柴胡栏子金矿田三维模型图

Fig.6 Three dimensional model map of Chaihulanzi gold ore field

图7 柴胡栏子金矿田主要蚀变矿物波谱特征曲线图(数据源于USGS波谱库) (a)含羟基矿物;(b)含铁离子矿物

Fig.7 Spectrum characteristic curves of main altered minerals in Chaihulanzi gold field(data from USGS spectrum library)

表3 不同遥感影像数据含羟基矿物主成分分析特征向量矩阵

Table 3 Eigenvector matrixes of PCA results for mapping hydroxyl-bearing minerals using different remote sensing data

遥感影像	特征向量	B2	B5(B8A)	B6(B11)	B7(B12)
Landsat 8	PC1	-0.202062	-0.511884	-0.585658	-0.595106
	PC2	-0.418561	-0.690096	0.184432	0.564046
	PC3	0.389631	0.034783	-0.731846	0.558014
	PC4	0.795088	-0.240143	0.401628	-0.327759
Sentinel-2A	PC1	0.225993	0.538644	0.542974	0.603299
	PC2	0.497182	0.643627	-0.267271	-0.511840
	PC3	0.433549	-0.159561	-0.669043	0.582200
	PC4	0.716779	-0.289758	0.425424	-0.317323

表4 不同遥感影像数据铁氧化物矿物主成分分析特征向量矩阵

Table 4 Eigenvector matrixes of PCA results for mapping iron oxide minerals using different remote sensing data

遥感影像	特征向量	B2	B4	B5(B8A)	B6/B5(B11)
Landsat 8	PC1	0.295463	0.625321	0.722271	-0.000074
	PC2	0.488143	0.551068	-0.676786	0.000012
	PC3	-0.821230	0.552537	-0.241426	0.000211
	PC4	0.000189	-0.000077	0.000091	1.000000
Sentinel-2A	PC1	-0.265583	-0.547855	-0.545903	-0.575596
	PC2	-0.495959	-0.551618	0.094884	0.663882
	PC3	0.062480	0.332935	-0.830584	0.442019
	PC4	-0.824370	0.533599	0.055836	-0.180468

图8 柴胡栏子金矿田遥感影像蚀变异常提取结果 (a)Landsat 8影像的羟基异常;(b)Landsat 8影像的铁染异常;(c)Sentinel-2A影像的羟基异常;(d)Sentinel-2A影像的铁染异常

Fig.8 Remote sensing imagery-based alteration anomaly extraction results for the Chaihulanzi gold field

图9 柴胡栏子金矿田蚀变异常提取结果(a)(底图为Sentinel-2A遥感影像)和伪异常地物((b)—(g))

Fig.9 Alteration anomaly (a) (background image: Sentinel-2A satellite imagery) and pseudoanomaly in Chaihulanzi gold field ((b)- (g))

图10 柴胡栏子金矿田地质验证 (a)柴胡栏子矿区地表黄铁矿化与褐铁矿化(靶区A);(b)柴胡栏子矿区地表褐铁矿化与绢云母化(靶区A);(c)莲花山矿区地表黏土化(靶区B);(d)红花沟矿区地表褐铁矿化(靶区C);(e)红花沟矿区绿泥石化绢云母化斜长角闪片麻岩及绢云母化的正长花岗岩(靶区C);(f)红花沟矿区绿泥石、绿帘石化的闪长玢岩脉(靶区C)

Fig.10 Geological verification of Chaihulanzi gold ore field

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内蒙古赤峰柴胡栏子金矿田遥感地质解译和蚀变信息提取与找矿预测

Remote Sensing Geological Interpretation, Alteration Information Extraction, and Mineral Prospecting Prediction in the Chaihulanzi Gold Field, Chifeng, Inner Mongolia

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