西藏山南努日铜多金属矿蚀变矿物组合高光谱信息识别研究

All the time, the spectroscopy of rocks and minerals is the very important aspect of remote sensing technology application. Along with the World economy fast developing and mineral resources demand increasing, efficiency prospecting and exploitation of mineral resources becomes the focus problem of the world. Because of the characteristics of macroscopy, speediness, economy and information integration of remote sensing, remote sensing had become the hotspot technology of mineral prospecting. But now, due to the influence of complex geology environment, the spectrum responded mechanism of alter mineral assemblage has been one of the research difficulty and hotspot. The subject firstly will research the spectral response mechanism and spectral feature of rock and mineral and vegetation of porphyry-skarn type copper ore in NuRi, Southern Tibet. Based on that, we will go to build the spectral feature model of rock and mineral and vegetation. And then the spectral model of alter mineral composition should be built and the correlation evidence chain of spectral cause also should be found. Next, it is going to make sure the spectral response mode of representative altered mineral composition and altered degree. Lastly, it is going to build the VNIR and TIR hyperspectral information model of altered mineral composition which is used to identify the mineral assemblage in order to enhance objectivity of results extracted from remote sensing altered information. The research production will provide the theory base and means for the hyperspectral application in domain of geology prospecting.

一直以来，岩石和矿物的光谱学研究是遥感技术应用的一个非常重要的方面。随着全球经济的飞速发展，矿产资源需求激增，矿产资源的有效勘探开发成为世界关注的焦点问题。遥感因其宏观、快捷、经济、信息综合等特点，成为矿产勘探研究中的热点技术。但目前由于矿化蚀变矿物组合光谱响应机理受复杂地质环境影响，仍然是研究难点和热点之一。本研究将在对西藏山南努日斑岩型-矽卡岩型铜矿区的典型地物（岩石矿物和植被）的光谱响应机理和光谱特征分析的基础上，建立岩石矿物和植被参量的光谱特征模型，尝试建立蚀变矿物组合光谱模型及其成因相关证据链，确定典型矿化蚀变区的矿物组合和蚀变程度光谱响应模式，构建矿化蚀变矿物组合可见光-短波红外和热红外光谱模型，实现矿化蚀变矿物组合高光谱信息识别，增强遥感蚀变信息提取结果的客观性，为高光谱在地质找矿领域的应用提供理论基础和方法。

本研究以西藏山南努日斑岩型-矽卡岩型铜矿区作为实验区，选择代表性的岩石矿物类型，利用SVC便携式地面光谱仪采集样本VNIR-SWIR高光谱数据，采用加拿大BOMAN MR304 Fourier Transform Infrared高精度光谱辐射计采集热红外（TIR）发射率数据，并选择部分样品进行X射线荧光光谱仪（XRF）分析样品中的主微量元素含量，以及电子探针分析样品中蚀变矿物的化学成分与晶体结构，综合分析了典型岩石矿物的光谱特征和光谱响应机理，建立了实验区主要蚀变矿物绢云母和绿泥石的高光谱反演模型，并通过吸收光谱位置和吸收深度来分别提取成分和含量。对于碳酸盐岩、Al硅酸盐和FeMg硅酸盐三类岩石矿物分析XRF岩石化学成分与光谱特征相关性。该矿区存在的蚀变矿物有白云母、钠云母、方解石、绿帘石、高岭石、角闪石、绿泥石、菱铁矿、蒙脱石、白云石等蚀变矿物。通过相关性分析，实验区的绢云母在2200nm附近波长随着AlVI含量的减少而向长波方向偏移，伊利石（或白云母）的结晶度Depth(Al-OH吸收峰深度)/Depth(H2O吸收峰深度)作为一个重要的参数，随着结晶度越高，其形成温度也越高，矿区伊利石（或白云母）的结晶度和2200nm波长位置具有负相关关系而与K离子的含量呈正相关关系；绿泥石在2250nm附近波长随着含Fe量的增加及含Mg量的减少含Al量的增加而向长波方向移动并且形成温度也是增加的，有利于寻找成矿热液中心。根据岩石中蚀变矿物组合类型主要有5类，即绿泥石+绿帘石±绢云母±高岭石±蒙脱石、绿帘石+绿泥石±绢云母、绢云母+黄钾铁矾+高岭土±绿泥石±绿帘石、方解石±蒙脱石±绢云母、高岭土+绿帘石，通过分析岩石矿物的主要化学成分如SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、MgO等之间及与岩石矿物组合光谱特征的相关关系，同时也反映了岩石类型。通过热红外光谱数据与岩石化学成分含量的关系研究，建立了一个SiO2比值指数SI和归一化指数NSI。实现矿化蚀变矿物组合高光谱信息识别，增强遥感蚀变信息提取结果的客观性。这为高光谱在地质找矿领域的应用提供理论基础和方法。