馮 博，段培新，程 旭，盧輝雄，李瑞煒，張 恩，汪 冰

(1.核工業(yè)航測(cè)遙感中心，河北 石家莊 050002；2.河北省航空探測(cè)與遙感技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 石家莊 050002；3.高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)河北應(yīng)用技術(shù)支持中心，河北 石家莊 050002；4.河北地質(zhì)大學(xué) 區(qū)域地質(zhì)與成礦作用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 石家莊 050031；5.河北地質(zhì)大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，河北 石家莊 050031)

0 引 言

高光譜遙感技術(shù)具備空間大尺度上精細(xì)探測(cè)地表礦物成分的能力，利用高光譜成像光譜儀納米級(jí)的光譜分辨率(波段寬度小于10 nm)在可見(jiàn)光—近紅外譜段(0.35～2.5 μm)識(shí)別礦物種類高達(dá)幾十種，在熱液蝕變帶識(shí)別、成礦構(gòu)造和成礦巖性識(shí)別方面展現(xiàn)出明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)[1-9]。根據(jù)傳感器的搭載方式，高光譜遙感分為航天高光譜和航空高光譜兩類，航空高光譜在空間分辨率上具有一定優(yōu)勢(shì)[10-13]，航天高光譜數(shù)據(jù)的獲取具便捷、高效、安全性，更具應(yīng)用和推廣價(jià)值。目前航天高光譜研究的數(shù)據(jù)源主要依托國(guó)外Hyperion數(shù)據(jù)，針對(duì)國(guó)內(nèi)首顆自主研發(fā)的GF-5航天高光譜數(shù)據(jù)的應(yīng)用研究尚少。李娜等[14]針對(duì)GF-5高光譜數(shù)據(jù)開(kāi)展了巖性-構(gòu)造解譯應(yīng)用，宿虎等[15]利用GF-5高光譜在阿爾金地區(qū)開(kāi)展了找礦初步應(yīng)用，連琛芹等[16]利用GF-5高光譜數(shù)據(jù)在廣東玉水銅礦開(kāi)展了蝕變信息提取研究，GF-5航天高光譜的應(yīng)用前景及效果需進(jìn)一步研究。

甘肅龍首山成礦帶是我國(guó)西北地區(qū)重要的鈾成礦帶，帶內(nèi)已發(fā)現(xiàn)芨嶺礦床、新水井礦床和革命溝礦床等多個(gè)熱液型鈾礦床[17-23]，鈾礦找礦前景大。區(qū)內(nèi)鈾礦地質(zhì)研究程度高，在該區(qū)投入了大量生產(chǎn)及科研工作，隨著近些年鈾礦勘查程度的不斷提高，單純依靠傳統(tǒng)方法實(shí)現(xiàn)找礦突破的成本和難度明顯增大。遙感新技術(shù)方法的應(yīng)用成為區(qū)內(nèi)熱點(diǎn)研究?jī)?nèi)容，張?jiān)獫枚喙庾V數(shù)據(jù)在龍首山地區(qū)開(kāi)展了斷裂構(gòu)造識(shí)別[24]，吳志春等利用TM/ETM影像在龍首山地區(qū)開(kāi)展了蝕變異常提取研究，提取出兩條堿交代蝕變巖帶[25]，郭幫杰等首次利用高光譜遙感與航磁航放數(shù)據(jù)融合在該區(qū)開(kāi)展了鈾礦控礦構(gòu)造識(shí)別[26]，葉發(fā)旺等利用航空高光譜完成區(qū)內(nèi)蝕變礦物的識(shí)別[12-13]，龍首山地區(qū)尚未開(kāi)展航天高光譜找礦應(yīng)用研究。為了深入研究和探討GF-5航天高光譜遙感技術(shù)在地質(zhì)找礦中的應(yīng)用效果和潛力，本文利用甘肅龍首山地區(qū)GF-5航天高光譜和地面波譜數(shù)據(jù)，開(kāi)展GF-5航天高光譜蝕變信息提取、鈾礦找礦研究，構(gòu)建基于GF-5航天高光譜的鈾礦找礦定位模型，為區(qū)域堿交代型鈾礦找礦提供礦化線索，也為國(guó)產(chǎn)GF-5航天高光譜遙感找礦應(yīng)用提供參考。

1 研究區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)特征

甘肅龍首山成礦帶位于華北板塊阿拉善隆起帶的西南緣，南接河西走廊，北鄰潮水盆地(圖1a)，是早古生代早期祁連板塊與華北板塊碰撞造山形成的陸緣隆起帶[27]，經(jīng)歷了多旋回地質(zhì)構(gòu)造演化。

1.第四系；2.新近系；3.中寒武統(tǒng)香山群；4.新元古界震旦系韓母山群；5.中元古界薊縣系墩子溝群；6.古元古界龍首山群塌馬子溝組；7.古元古界龍首山群白家咀子組；8.加里東晚期花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖；9.加里東晚期肉紅色細(xì)粒、中細(xì)粒花崗巖；10.加里東晚期肉紅色中粗粒斑狀黑云斜長(zhǎng)花崗巖；11.加里東晚期肉紅色花崗閃長(zhǎng)巖；12.加里東晚期肉紅色中粗?；◢弾r；13.加里東晚期灰白色中粗粒斑狀斜長(zhǎng)花崗巖；14.加里東晚期灰白色中粗粒花崗巖；15.加里東晚期花崗閃長(zhǎng)巖、斜長(zhǎng)花崗巖；16.加里東晚期中細(xì)粒閃長(zhǎng)巖及石英閃長(zhǎng)巖；17.加里東晚期混染閃長(zhǎng)巖；18.花崗巖脈；19.輝綠巖脈；20.石英巖脈；21.鈉交代巖；22.硅質(zhì)角礫巖；23.地質(zhì)界線；24.斷裂；25.熱液鈉交代型鈾礦床；26.熱液鈉交代型鈾礦(化)點(diǎn)；27.熱液鈉交代型鈾釷混合礦(化)點(diǎn)；28.熱液鈉交代型鈾異常點(diǎn)；29.片巖、千枚巖破碎巖型鈾礦化點(diǎn)；30.研究區(qū)范圍。圖1 龍首山成礦帶構(gòu)造位置(a)及地質(zhì)礦產(chǎn)圖(b)Fig.1 Geotectonic location (a) and geological mineral map (b) of Longshoushan metallogenic belt

龍首山地區(qū)出露下元古界龍首山巖群，龍首山巖群白家咀子組(Pt1b)巖性主要為混合巖；龍首山巖群塌馬子溝組(Pt1t)巖性主要為二云石英片巖、角閃片巖；中元古界薊縣系墩子溝群(Pt2dz)巖性主要為灰?guī)r夾千枚巖；新元古界震旦系韓母山群(Z2hm)巖性為千枚巖夾灰?guī)r；中寒武統(tǒng)香山群(2xn)巖性為變質(zhì)砂巖夾板巖、灰?guī)r；新近系(N1)巖性為磚紅色砂巖、砂礫巖(圖1b)。

龍首山地區(qū)侵入巖分布廣，主要有古元古代石英閃長(zhǎng)巖、白崗巖，新元古代鎂鐵-超鎂鐵巖，加里東期閃長(zhǎng)巖、似斑狀花崗巖、中粗粒花崗巖、堿性巖、鈉長(zhǎng)巖脈及少量基性巖脈(圖1b)。

龍首山地區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育(圖1b)，受區(qū)域上祁連—龍首山構(gòu)造帶作用的影響，斷裂構(gòu)造主要呈NW、NE、近SN及近EW向分布，其中以NW向最為發(fā)育，近EW向次之，近SN向活動(dòng)最晚[21]，早期NW向斷裂控制區(qū)內(nèi)巖漿侵入活動(dòng)。

龍首山地區(qū)是我國(guó)重要的鈾礦及多金屬礦產(chǎn)聚集區(qū)，目前在龍首山成礦帶發(fā)現(xiàn)4種不同類型的5個(gè)鈾礦床，40多個(gè)礦點(diǎn)、礦化點(diǎn)和2 000多個(gè)放射性異常點(diǎn)，為一條以鈉交代型和偉晶狀白(花)崗巖型鈾礦化為特色的鈾成礦帶[21-23]，區(qū)內(nèi)鈉交代型鈾礦圍巖蝕變以鈉長(zhǎng)石化為主，伴有碳酸鹽化、絹云母化、綠泥石化、赤鐵礦化等[23]。

2 高光譜數(shù)據(jù)

2.1 GF-5航天高光譜數(shù)據(jù)

2.1.1 數(shù)據(jù)源

本次試驗(yàn)研究共選用12景GF-5航天高光譜數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)時(shí)相為2019年11月，高光譜數(shù)據(jù)獲取相機(jī)為AHSI(Advanced Hyperspectral Imager)高光譜相機(jī)，具備可見(jiàn)光、近紅外和短波紅外330個(gè)波段(表1)，其中可見(jiàn)光及近紅外波段有150個(gè)，平均采樣間隔為5 nm，短波紅外波段有180個(gè)，平均采樣間隔為10 nm，波段范圍為0.4～2.5 μm，空間分辨率為30 m，幅寬為60 km[16]。

表1 AHSI高光譜相機(jī)基本物理參數(shù)

2.1.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

GF-5航天高光譜數(shù)據(jù)的預(yù)處理包括波段合成及修復(fù)、輻射定標(biāo)和大氣校正，波段合成是將可見(jiàn)光及近紅外波段和短波熱紅外波段進(jìn)行合成，生成包含330個(gè)波段的源文件。針對(duì)生成的330個(gè)波段源文件進(jìn)行波段修復(fù)，采取的方法有：波段剔除，即剔除受水汽影響的波段、NIR波段與SWIR波段重疊波段、信噪比較低波段，最后保留280個(gè)波段文件；壞線修復(fù)，通過(guò)計(jì)算壞線相鄰像元均值對(duì)進(jìn)行縱向列的替代修復(fù)(圖2a、b)；去除條帶，通過(guò)采用“局部平均去條帶法”去除傳感器給影像數(shù)據(jù)造成的條紋噪聲干擾(圖2c、d)。大氣校正選用了FLAASH大氣校正模型完成GF-5高光譜數(shù)據(jù)的反射率獲取。

a. 壞線修復(fù)前；b. 壞線修復(fù)后；c. 條紋修復(fù)前；d. 條紋修復(fù)后。圖2 GF-5高光譜數(shù)據(jù)波段修復(fù)效果圖Fig.2 Effect of GF-5 hyperspectral data band restoration

2.2 地面波譜數(shù)據(jù)

2.2.1 數(shù)據(jù)源

地面波譜數(shù)據(jù)為巖礦標(biāo)本的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，測(cè)量?jī)x器為FieldSpec Pro FR 地面光譜測(cè)量?jī)x(表2)，數(shù)據(jù)在350～1 000 nm譜段的波譜分辨率為3 nm，1 000～2 500 nm譜段的波譜分辨率為10 nm；標(biāo)準(zhǔn)噪聲水平在10～8以下。

地面波譜測(cè)試采取室內(nèi)和野外結(jié)合的方法，野外測(cè)試采用手臂-探頭-測(cè)試地物相垂直測(cè)試方式，探頭離地面1.2 m，視場(chǎng)角5°，視場(chǎng)范圍0.96 m2；室內(nèi)波譜測(cè)試光源、探測(cè)器與測(cè)試樣距離40 cm，光源天頂角小于45°，探測(cè)器天頂角0°。

2.2.2 數(shù)據(jù)處理

地面波譜數(shù)據(jù)采用Pro Version5.6 軟件[28-30]進(jìn)行處理。巖礦標(biāo)本波譜曲線為20條曲線的均值，巖礦波譜特征采用包絡(luò)線消除歸一化處理方式，提取波譜吸收峰特征參數(shù)。

3 高光譜數(shù)據(jù)蝕變信息提取

根據(jù)研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)資料，該區(qū)蝕變類型有赤鐵礦化(褐鐵礦化)、硅化、碳酸鹽化、綠泥石化、鈉長(zhǎng)石化等。這些蝕變的標(biāo)志礦物大多都是含有鐵染、羥基或碳酸根的礦物，在GF-5遙感數(shù)據(jù)的波長(zhǎng)范圍上具有診斷性波譜特征，為開(kāi)展高光譜蝕變礦物信息的提取提供了理論依據(jù)。

圖3為本次GF-5高光譜數(shù)據(jù)蝕變信息提取采用的技術(shù)流程，包括標(biāo)準(zhǔn)參考光譜庫(kù)選擇、診斷光譜特征研究、光譜降維、端元提取、光譜匹配和礦物信息提取結(jié)果精度質(zhì)量驗(yàn)證等步驟。

3.1 標(biāo)準(zhǔn)參考光譜庫(kù)和診斷光譜

本文采用了USGS結(jié)合NASA波譜庫(kù)作為標(biāo)準(zhǔn)參考光譜庫(kù)。通過(guò)對(duì)常見(jiàn)蝕變礦物信息特征的識(shí)別和區(qū)分，分別獲得區(qū)內(nèi)6種蝕變礦物的診斷光譜特征位置(表3，圖4)。

3.2 端元提取和光譜匹配

本文采用最小噪聲分離變化(MNF)法對(duì)GF-5數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪和降維處理，采用了像元純度指數(shù)(Pixel Purity Index)進(jìn)行純凈端元的提取和識(shí)別?；贛NF變換與PPI純凈端元提取成果，運(yùn)用N維可視化工具，繪制各端元的波譜曲線，完成端元提取。運(yùn)用光譜角技術(shù)(SAM)進(jìn)行蝕變礦物的光譜匹配，其原理是通過(guò)計(jì)算兩個(gè)光譜之間的夾角來(lái)測(cè)量相似度，角度值越小表示像素與參考光譜之間的相似度越高[31]，獲得研究區(qū)內(nèi)蝕變礦物分布圖(圖5)。

表2 FieldSpec Pro FR波譜儀主要技術(shù)參數(shù)

圖3 航天高光譜遙感蝕變礦物信息提取方法研究流程Fig.3 Flow chart of extraction method of altered mineral information from space hyperspectral remote sensing

表3 研究區(qū)蝕變礦物信息診斷光譜特征位置

圖4 研究區(qū)蝕變礦物光譜曲線Fig.4 Spectral curves of altered minerals in the study area

3.3 端元識(shí)別結(jié)果驗(yàn)證

在研究區(qū)選取20處野外驗(yàn)證點(diǎn)(圖5)進(jìn)行端元識(shí)別準(zhǔn)確度的驗(yàn)證，對(duì)實(shí)地采集的標(biāo)本進(jìn)行波譜曲線測(cè)量，對(duì)比同一地點(diǎn)的實(shí)測(cè)波譜曲線、標(biāo)準(zhǔn)光譜曲線、GF-5數(shù)據(jù)光譜曲線(圖6)，計(jì)算光譜之間的相關(guān)系數(shù)，判斷光譜匹配的準(zhǔn)確度，采用的公式如下：

(1)

圖5 研究區(qū)診斷性光譜吸收譜帶匹配蝕變礦物信息提取成果圖Fig.5 Diagnostic spectral absorption band matching altered mineral information extraction results in the study area

在實(shí)際驗(yàn)證中，當(dāng)R>0.6時(shí)，證明兩種光譜曲線的相關(guān)度高，可判別為同一蝕變礦物。統(tǒng)計(jì)選取的20處野外驗(yàn)證點(diǎn)，地面波譜、GF-5光譜和標(biāo)準(zhǔn)波譜曲線三者的相關(guān)性R>0.6的占比達(dá)85%。

a. 鈉長(zhǎng)石化端元識(shí)別結(jié)果驗(yàn)證；b. 赤鐵礦化端元識(shí)別結(jié)果驗(yàn)證。圖6 研究區(qū)蝕變光譜曲線驗(yàn)證對(duì)比圖Fig.6 Comparison diagram of alteration spectral curve verification in the study area

4 蝕變信息分布特征

圖7為龍首山地區(qū)高光譜蝕變礦物分布圖。從圖7中可以看出，龍首山地區(qū)蝕變異常呈3種形式展布：①由區(qū)域地層、巖體引起的面狀異常，主要蝕變類型有硅化、方解石化等；②受區(qū)域斷裂、脈狀巖體或巖體接觸帶控制的線狀異常，主要蝕變類型有赤鐵礦化、鈉長(zhǎng)石化、綠泥石化，蝕變礦物組合好，疊加程度高，已知礦化蝕變帶多分布于此類蝕變異常；③團(tuán)塊狀、塊狀異常，與區(qū)域構(gòu)造展布特征一致，蝕變礦物組合發(fā)育。

4.1 成礦地質(zhì)體蝕變信息分布特征

4.1.1 重要控(成)礦地層

新元古界震旦系韓母山群(Z2hm)地層內(nèi)多發(fā)育赤鐵礦化，局部發(fā)育方解石化，蝕變多呈面狀、團(tuán)塊狀分布，蝕變規(guī)模一般(圖7)。

1.第四系；2.新近系；3.中寒武統(tǒng)香山群；4.新元古界震旦系韓母山群；5.中元古界薊縣系墩子溝群；6.古元古界龍首山群塌馬子溝組；7.古元古界龍首山群白家咀子組；8.加里東晚期花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖；9.加里東晚期肉紅色細(xì)粒、中細(xì)?；◢弾r；10.加里東晚期肉紅色中粗粒斑狀黑云斜長(zhǎng)花崗巖；11.加里東晚期肉紅色花崗閃長(zhǎng)巖；12.加里東晚期肉紅色中粗?；◢弾r；13.加里東晚期灰白色中粗粒斑狀斜長(zhǎng)花崗巖；14.加里東晚期灰白色中粗?；◢弾r；15.加里東晚期花崗閃長(zhǎng)巖、斜長(zhǎng)花崗巖；16.加里東晚期中細(xì)粒閃長(zhǎng)巖及石英閃長(zhǎng)巖；17.加里東晚期混染閃長(zhǎng)巖；18.花崗巖脈；19.輝綠巖脈；20.石英巖脈；21.鈉交代巖；22.硅質(zhì)角礫巖；23.地質(zhì)界線；24.斷裂；25.硅化；26.方解石化；27.綠泥石化；28.赤鐵礦化；29.鈉長(zhǎng)石化；30.高嶺土化。圖7 龍首山地區(qū)GF-5航天高光譜蝕變礦物分布圖Fig.7 Distribution of GF-5 satellite hyperspectral altered minerals in Longshoushan area

4.1.2 重要控礦巖體

加里東期中細(xì)粒閃長(zhǎng)巖及石英閃長(zhǎng)巖內(nèi)發(fā)育赤鐵礦化、鈉長(zhǎng)石化，少量發(fā)育綠泥石化、硅化，多呈浸染狀、條帶狀、團(tuán)塊狀、星散狀分布(圖7)。加里東期肉紅色中粗粒斑狀黑云斜長(zhǎng)花崗巖內(nèi)發(fā)育赤鐵礦化、鈉長(zhǎng)石化，少量發(fā)育綠泥石化、硅化，呈星散狀分布(圖7)。巖脈多發(fā)育高嶺土化、綠泥石化等蝕變，局部發(fā)育赤鐵礦化、硅化，蝕變多呈條帶狀、浸染狀分布(圖7)。

4.2 蝕變信息空間分布特征

基于GF-5航天高光譜提取的部分蝕變礦物與成礦關(guān)系密切，對(duì)開(kāi)展蝕變帶篩選、分析蝕變礦物組合和蝕變異常、追索熱液蝕變中心和圈定找礦靶區(qū)有重要意義[23-25]。

5 找礦應(yīng)用

5.1 找礦定位模型構(gòu)建思路

根據(jù)龍首山地區(qū)航天高光譜蝕變異常信息，結(jié)合地質(zhì)背景構(gòu)建找礦定位模型，選擇典型礦床，剖析近礦和外圍蝕變礦物信息，結(jié)合成礦地質(zhì)環(huán)境和成(控)礦要素，構(gòu)建典型礦床的找礦定位模型。模型構(gòu)建的方法包括：典型礦床的選擇、所處圍巖條件分析、礦床尺度高光譜蝕變礦物精細(xì)識(shí)別、蝕變異常與成礦地質(zhì)背景綜合分析、定位模型建立和找礦預(yù)測(cè)等(圖8)。

圖8 典型礦床找礦定位模型的構(gòu)建思路Fig.8 Construction of prospecting positioning models

5.2 典型礦床綜合異常信息特征

5.2.1 地質(zhì)特征

龍首山地區(qū)典型礦床為芨嶺鈾礦床，區(qū)內(nèi)斷裂十分發(fā)育，以NW向馬路溝斷裂的次級(jí)平行斷裂以及近SN向斷裂為主，礦體位于二者交匯部位，賦礦巖體為鈉交代巖(主要為蝕變似斑狀花崗巖、蝕變閃長(zhǎng)巖和鈉長(zhǎng)巖脈)，芨嶺鈾礦床的整體產(chǎn)狀向北西側(cè)伏，側(cè)伏角為30°。礦區(qū)內(nèi)赤鐵礦化、鈉長(zhǎng)石化、碳酸鹽化、綠泥石化、高嶺石化等蝕變發(fā)育，芨嶺鈾礦床具有“鈉長(zhǎng)石化-綠泥石化-赤鐵礦化-碳酸鹽化”四位一體的典型蝕變礦物組合[17](圖9a)。

a.礦床地質(zhì)圖；b.地面蝕變礦物分帶圖；c.礦物遙感影像和蝕變礦物綜合信息圖；d.礦床地質(zhì)和蝕變礦物綜合信息圖。1.第四系；2.古元古界龍首山群塌馬子溝組；3.加里東晚期肉紅色中粗粒斑狀黑云斜長(zhǎng)花崗巖；4.加里東晚期肉紅色中粗粒花崗巖；5.加里東晚期中細(xì)粒閃長(zhǎng)巖及石英閃長(zhǎng)巖；6.鈉交代巖；7.斷裂；8.地質(zhì)界線；9.硅化；10.方解石化；11.綠泥石化；12.赤鐵礦化；13.鈉長(zhǎng)石化；14.高嶺土化；15.礦體；16.礦化體；17.近礦圍巖；18.外圍近礦圍巖；19.外圍正常圍巖。圖9 龍首山地區(qū)典型鈾礦床地質(zhì)圖、蝕變剖面圖、航空蝕變分布及綜合信息圖Fig.9 Geological map, alteration profile, distribution and comprehensive information map of typical uranium deposits in Longshoushan area

5.2.2 礦體特征

芨嶺鈾礦床鈾礦體主要產(chǎn)于區(qū)域性斷裂馬路溝斷裂和與之呈銳角相交或近于平行的次級(jí)斷裂帶中，成群出現(xiàn)，產(chǎn)狀基本和斷裂一致，礦體呈透鏡狀、似透鏡狀、扁豆?fàn)詈筒灰?guī)則狀，礦石具碎裂、碎斑和破碎角礫狀結(jié)構(gòu)，脈狀、網(wǎng)脈狀、浸染狀或不規(guī)則團(tuán)塊狀構(gòu)造，礦床類型為鈉交代型鈾礦床。

5.2.3 地面蝕變分布特征

礦體內(nèi)的蝕變類型主要為赤鐵礦化、綠泥石化、鈉長(zhǎng)石化、硅化；礦化體的蝕變類型為赤鐵礦化、硅化；近礦圍巖蝕變類型為赤鐵礦化、硅化、方解石化；外圍近礦圍巖的蝕變類型為高嶺土化、方解石化；外圍正常圍巖的蝕變類型為方解石化、高嶺土化。赤鐵礦化主要分布在鈾礦體、礦化體、近礦圍巖和斷裂發(fā)育地段，綠泥石化主要分布于鈾礦體附近地段，鈉長(zhǎng)石化主要分布在鈾礦體和斷裂發(fā)育的近礦圍巖地段，硅化主要分布于礦化體、近礦圍巖和斷裂發(fā)育地段，方解石化主要分布于近礦圍巖、外圍近礦圍巖和外圍正常圍巖地段，高嶺土化主要分布于外圍近礦圍巖和外圍正常圍巖地段(圖9b)。

表4 龍首山地區(qū)鈉交代型鈾礦床找礦定位模型一覽表

1.第四系；2.新近系；3.中寒武統(tǒng)香山群；4.新元古界震旦系韓母山群；5.中元古界薊縣系墩子溝群；6.古元古界龍首山群塌馬子溝組；7.古元古界龍首山群白家咀子組；8.加里東晚期花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖；9.加里東晚期肉紅色細(xì)粒、中細(xì)?；◢弾r；10.加里東晚期肉紅色中粗粒斑狀黑云斜長(zhǎng)花崗巖；11.加里東晚期肉紅色花崗閃長(zhǎng)巖；12.加里東晚期肉紅色中粗?；◢弾r；13.加里東晚期灰白色中粗粒斑狀斜長(zhǎng)花崗巖；14.加里東晚期灰白色中粗?；◢弾r；15.加里東晚期花崗閃長(zhǎng)巖、斜長(zhǎng)花崗巖；16.加里東晚期中細(xì)粒閃長(zhǎng)巖及石英閃長(zhǎng)巖；17.加里東晚期混染閃長(zhǎng)巖；18.花崗巖脈；19.輝綠巖脈；20.石英巖脈；21.鈉交代巖；22.硅質(zhì)角礫巖；23.地質(zhì)界線；24.斷裂；25.硅化；26.方解石化；27.綠泥石化；28.赤鐵礦化；29.鈉長(zhǎng)石化；30.高嶺土化；31.找礦預(yù)測(cè)區(qū)；32.找礦預(yù)測(cè)區(qū)編號(hào)。圖10 龍首山地區(qū)找礦預(yù)測(cè)區(qū)分布圖Fig.10 Distribution of mineral prospecting prediction area in Longshoushan area

5.2.4 航天高光譜蝕變特征

礦區(qū)的航天高光譜蝕變礦物組合為赤鐵礦化+綠泥石化+鈉長(zhǎng)石化+硅化+方解石化+高嶺土化。礦區(qū)外圍蝕變礦物組合為硅化+方解石化+高嶺土化，主要呈團(tuán)塊狀、星散狀分布(圖9c、d)；礦區(qū)近礦蝕變組合為赤鐵礦化+綠泥石化+鈉長(zhǎng)石化，主要呈條帶狀、斑塊狀，NW向展布(圖9c、d)。

5.3 區(qū)域鈾礦找礦模型構(gòu)建

根據(jù)龍首山地區(qū)航天高光譜蝕變礦物信息特征，結(jié)合礦床產(chǎn)出地質(zhì)背景和區(qū)域成礦地質(zhì)條件及成礦規(guī)律，從地質(zhì)背景、蝕變特征、高光譜蝕變信息特征等方面構(gòu)建龍首山地區(qū)礦床模型。區(qū)內(nèi)鈉交代型鈾礦床的航天高光譜找礦定位模型為：“標(biāo)志性蝕變礦物組合(赤鐵礦化+綠泥石化+鈉長(zhǎng)石化)”+賦(控)礦層位(龍首山群塌馬子溝組、鈉交代巖)+構(gòu)造(NW向馬路溝斷裂及其兩側(cè)次級(jí)斷裂交匯部位)，找礦標(biāo)志主要特征見(jiàn)表4。

5.4 找礦預(yù)測(cè)及野外查證

依據(jù)前文構(gòu)建的找礦定位模型，利用航天高光譜蝕變礦物分布與區(qū)域地質(zhì)背景圈定3處找礦預(yù)測(cè)區(qū)(圖10)。

經(jīng)過(guò)對(duì)YC1找礦預(yù)測(cè)區(qū)進(jìn)行野外查證，發(fā)現(xiàn)多處鈾礦化線索，礦化賦存于鈉長(zhǎng)石化花崗巖，采集樣品的U、Th、K測(cè)試分析結(jié)果顯示，U含量達(dá)105×10-6，蝕變礦化帶特征明顯，發(fā)育赤鐵礦化帶、鈉長(zhǎng)石化帶和高嶺土化帶，赤鐵礦化帶寬1～4 m，長(zhǎng)15 m左右，呈NW向展布(圖11)。

經(jīng)過(guò)對(duì)YC2和YC3找礦預(yù)測(cè)區(qū)進(jìn)行野外查證，發(fā)現(xiàn)多處鈾礦化線索，礦化蝕變特征明顯，YC2和YC3樣品分析結(jié)果中U含量最高分別達(dá)102×10-6和88.76×10-6，鈾礦化均賦存于蝕變花崗巖中，巖石較破碎，構(gòu)造現(xiàn)象明顯。

6 結(jié) 論

(1)針對(duì)GF-5航天高光譜數(shù)據(jù)開(kāi)展高光譜數(shù)據(jù)蝕變信息提取研究，完成龍首山地區(qū)鈉長(zhǎng)石、方解石、石英、綠泥石、赤鐵礦和高嶺土蝕變礦物的提取工作，實(shí)現(xiàn)了GF-5高光譜數(shù)據(jù)在蝕變信息提取中的應(yīng)用。

(2)針對(duì)提取的蝕變礦物開(kāi)展空間定位和準(zhǔn)確性驗(yàn)證，采用了地面波譜測(cè)試加野外查證的方式，發(fā)現(xiàn)基于GF-5航天高光譜的蝕變異常與地質(zhì)信息一致性好，地面波譜曲線、GF-5光譜曲線和標(biāo)準(zhǔn)波譜曲線吻合度高，提取結(jié)果可靠性好。

(3)在綜合研究典型鈾礦床成礦地質(zhì)背景的基礎(chǔ)上，構(gòu)建典型礦床找礦定位模型，圈定找礦預(yù)測(cè)區(qū)3處，找礦效果顯著，為龍首山地區(qū)鈾礦找礦提供了方向，也為鈾礦及多金屬礦產(chǎn)勘查提供了航天高光譜找礦新思路。