应用遥感技术提取含稀土矿花岗岩信息.pdf

第1期
福建地质 Geology of Fujian
应用遥感技术提取含稀土矿花岗岩信息
李明
(福建省地质调査研究院,福州,350013)
摘要通过分析花岗岩风化売离子吸附型稀土矿的成矿特征及地质地貌图,利用遥感手
段总结出五个步骤确定该类稀土矿表面积,经过去除水系、第四系、高坡度区以及高植被覆盖
区后,利用主成分分析法提取羟基异常信息,进一步确定其分布范围,经过与已知稀土矿矿床
矿(化)点分布资料验证,效果良好。
关键词稀土矿离子吸附型主成分分析法羟基异常信息福建
稀土矿是钪、钇、镧系稀土元素生成的矿物,主要有钪钇石、磷钇矿、独居石、氟碳铈
矿等。从稀土矿中提取的稀土氧化物、稀土金属具有光、电、磁、超导等特殊性能,广泛用
于冶金机械、石油化工、玻璃陶瓷、轻纺农牧养殖、电子工业及科学技术新领域,其用途仍
在不断扩大
福建省稀土矿产资源丰富,稀土矿(床)点在各县、市均有分布,主要集中在闽西南地
区。主要类型为花岗岩风化売离子吸附型。离子吸附型稀土矿亦称花岗岩风化壳稀土矿,即含
稀土的花岗岩类、火山岩类岩石在湿热气候和低山丘陵的地貌条件下,经强烈的风化淋滤作
用,稀土元素以离子状态吸附于矿石中粘土类矿物晶粒表面及晶层间的矿床。该类稀土矿是
内、外营力作用的产物。含矿母岩(稀土元素丰度高)为风化壳离子吸附型稀土矿提供物质基
础,表生强烈的风化作用,为稀土矿物的解体、运移和次生富集起了重要作用。这些稀土易为
强电解质交换而转人溶液,不需要破碎、选矿等工艺过程,通过直接浸取即可获得混合稀土氧
化物。其离子吸附于粘土矿物的特点,为利用羟基异常信息寻找稀土矿提供了理论基础
1福建省稀土矿特征及基本规律
福建省稀土矿绝大部分为花岗岩风化売离子吸附型稀土矿,其空间分布广泛。稀土矿化
的富集作用与岩浆侵入的时间、空间演化有着生成的联系,表现出成矿专属性;含矿母岩体
具多期次侵入特点,自晋宁期、加里东期、华力西-印支期至燕山期,各期次深成岩、浅成
岩及喷出岩分布区均有矿体发现;含矿母岩体种类较多,从石英二长岩→二长花岗岩→正长
花岗岩,随钾长石含量逐渐递增,岩石中稀土元素含量亦逐渐增大;(古)气候直接影响岩
石化学风化作用、剥蚀作用程度①,对稀土元素富集成矿产生一定的影响。
①福建省地质调査研究院,福建省稀土矿资源潜力评价成果报告,2011
收稿日期:2011-07-21
作者简介:李明(1983-),男,助理工程师,遥感科学与技术专业,主要从事遥感地质工作。
万方数据
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福建地质Ge
Fujian
第31卷
2研究区地质概况
该研究区位于福建长汀县三洲乡一河田镇一带,东经116°19'39"~116°29'22",北纬25°
33'10"~25°42'48”,总面积约289.327km2,主要出露侵入岩为晚侏罗世正长花岗岩、志留
纪二长花岗岩,沉积岩为侏罗纪漳平组砂岩、粉砂岩,变质岩为震旦纪楼子坝组变质杂砂
岩、变质粉砂岩(图1)。其中,晚侏罗世正长花岗岩和志留纪二长花岗岩为稀土矿成矿母
岩
十
3晚侏罗纪正长花岩
5YJ3
mrs志留纪二长花岗岩
NYS
z「株罗纪漳平組砂岩、粉岩
且纪子坝组变质杂砂岩
Zl1「粉砂岩
石英岩脉
q石英
J2
研究区范
图1研究区地质构造简图
Fig. I Geological structure diagram of the study area
圈定含稀土矿花岗岩表面积的遥感手段
传统上稀土矿的分布范围是根据地质填图成果和地理要素等圈定的,由于不能宏观把握
整个测区的第四系水系分布情况、成矿母岩的具体分布范围、植被发育情况等,因此在矿产
预测上会产生一定的偏差。笔者利用遥感技术手段,依据该研究区ETM遥感影像图(图2)
和实测地质资料,总结出5步骤提取花岗岩风化壳离子吸附型含稀土矿花岗岩表面积的方
法。首先去除研究区内水系、第四系、高植被区,然后圏定成矿花岗岩母岩的范围,进一步
剔除高坡度花岗岩区,结合羟基异常信息的分布,圈定研究区内可供开发的含稀土矿花岗岩
表面积
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3.5圏定ETM羟基蚀变异常信息范围
由于吸附在粘土矿物上的稀土离子在水中不溶解也不水解,仅遵循离子交换规律,所
以,在花岗岩风化的地区,可以用寻找粘土矿物来间接确认稀土矿的分布位置,利用多光谱
遥感提取羟基异常信息(粘土矿物)的方法就凸现出来。
该次研究区异常信息提取采用了克罗斯塔( crosta)分析法,该方法是利用蚀变矿物的
光谱特征,通过主成分分析法2?来提取有关的蚀变矿物,然后通过光谱角分析,结合矿点
分布图对最终结果进行初步评估。
粘土矿物是指富含O或CO32~的矽卡岩化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐化、青磐
岩化等围岩蚀变矿物。在ETM数据的各波段中,TM1、TM2、TM3为可见光波段,其中
TM2和TM3包含了铁氧化物信息,粘土矿物在ETM+数据的TM5存在反射峰,在TM4
TM7存在吸收谷,故根据这一光谱反射和吸收特征,在主成分分析波段选择上,选择已经
经过去干扰处理的TM1、TM4、TM5、TM7四个波段进行主成分分析,删除TM2、TM3
波段,排除铁氧化物的干扰。
具体的蚀变异常提取方法参考张玉君教授的“去干扰主成分分析-门限化”方法り。
主成分分析特征向量矩阵(表1),可以看出只有在PC4的时候,オ符合TM5与TM4
TM7符号相反的要求,根据光谱反射吸收特性,TM5的值不能为负,故需进行取反算法。
而在主成分分析特征向量信息(表2),虽然PC4的贡献率是最低的,但同时也说明其是千
扰因素最少的特征向量。
表1主成分分析特征向矩阵
Table I Vector matrix of the principal component characteristic analysis
波段
TMI
IM4
TM7
主分量
Pcl
0.13150
0.33012
0.76271
0.54037
PC2
0.82292
0.47098
0.31474
0,04375
PC3
0.39938
0.73441
0,12890
0,53341
PC4
0.38210
0.36034
0.55009
0.64927
表2主成分分析特征向量信息
Table 2 Vector information of the principal component characteristic analysis
主分量
特征值
标准离差
贡献率(%)
299.6916
17.3116
80,98
PC2
38.9617
6.2419
10,53
22.7230
4.7669
6,14
PC4
8,7261
2,9540
2.36
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