航空放射性伽瑪能譜數(shù)字圖像綜合處理技術(shù)在連山關(guān)地區(qū)的應(yīng)用研究

劉德長 孫茂榮 徐雙 朱德齡 董秀珍

連山關(guān)地區(qū)處于華北地臺東北緣，營口一寬甸臺隆與太子河臺凹的過渡部位。區(qū)內(nèi)發(fā)育一短軸復(fù)式背斜，軸向NWW。背斜核部由紅色混合花崗巖（同位素年齡分別有19億年和23億年）和太古界鞍山群的殘留體組成，翼部為下元古界遼河群的淺變質(zhì)巖。沿混合花崗巖體與變質(zhì)巖的接觸帶，目前已發(fā)現(xiàn)數(shù)個鈾礦床和一系列異常點(diǎn)帶（礦化年齡為19億年士），構(gòu)成我國一個重要的隱生宙產(chǎn)鈾區(qū)。

利用GR-8 0 OD高靈敏度多道航空伽瑪能譜儀在連山關(guān)地區(qū)測得的數(shù)據(jù)，通過計算機(jī)插值，使數(shù)據(jù)間距達(dá)到MSS遙感圖像的像元大�。�即由127 x 127m減小到79 x 79m），然后經(jīng)過灰階轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)壓縮，輸人到圖像顯示系統(tǒng)進(jìn)行增強(qiáng)、分解、疊合、復(fù)合、分類、提取等處理，并與地質(zhì)、遙感等資料擬合，形成各類專題圖像。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合地質(zhì)分析，在連山關(guān)地區(qū)新發(fā)現(xiàn)了一些地質(zhì)現(xiàn)象和找礦線索，認(rèn)為深入研究對認(rèn)識連山關(guān)巖體的成礦環(huán)境和進(jìn)一步找礦具有重要意義。

1 利用釷／鈾、鉀／釷、鈾的提取數(shù)據(jù)與地質(zhì)信息的疊合圖像研究巖體的劃分和構(gòu)造特征

從提取的特征釷、鈾比值與地質(zhì)信息疊合圖（彩圖A）上可明顯看出，連山關(guān)巖體可分為兩部分：西北段呈東西向展布，釷、鈾比值很高，幾乎集中了全部高場；而東南段呈北西向展布，釷、鈾比值卻很低。經(jīng)與同位素年齡數(shù)據(jù)分布圖疊合分析表明，這兩部分巖體屬不同時代的巖體：前者為呂梁期的巖體（主要與19億年的同位素年齡數(shù)據(jù)分布區(qū)重合）；后者為五臺期的巖體（主要與23億年的同位素年齡數(shù)據(jù)分布區(qū)重合）。上述研究不僅表明連山關(guān)巖體可能是由不同時代的兩個巖體組成，而且可以大致確定不同時代巖體的界線、形態(tài)、軸向及放射場的特征等。

為了檢驗航放數(shù)據(jù)在連山關(guān)地區(qū)劃分巖體的可行性，提取了鉀、釷比的高場疊合在地質(zhì)圖上，發(fā)現(xiàn)鉀、釷比的高場范圍與已知的燕山期巖體的范圍相同，大體勾劃出了燕山期巖體的輪廓。值得注意的是，在該區(qū)的西北部也存在一片鉀、釷比值高場區(qū)，大致呈半弧形。據(jù)地質(zhì)資料分析，這里出露有花崗巖株，原認(rèn)為其年齡是呂梁期的，但從鉀、釷比值與燕山期花崗巖類似來看，這些小巖株是否有燕山期的，或者深部有大的燕山期巖體，值得進(jìn)一步研究。

通過對鈾影像圖的提取，發(fā)現(xiàn)在23億年的老巖體周圍，有一個鈾的偏高場形成的環(huán)帶（彩圖B），而19億年的巖體及其以東的燕山期巖體周圍未見有此類環(huán)帶存在。進(jìn)一步研究認(rèn)為，此環(huán)帶是鈾和鉀都偏高的環(huán)帶（但釷不存在類似的偏高場環(huán)帶），其形成很可能與23億年的巖體在呂梁期發(fā)生構(gòu)造侵位有關(guān)，其理由是23億年的混合花崗巖體協(xié)調(diào)地發(fā)育在19億年形成的連山關(guān)背斜褶曲的軸部。顯然，它不是以巖漿侵入，而是以固體侵位的形式卷入背斜軸部的。構(gòu)造侵位的結(jié)果使23億年的巖體發(fā)生邊緣活化，形成構(gòu)造破碎、堿交代（鉀、鈾增高）和鈾的遷移富集。根據(jù)國內(nèi)外航放測量的經(jīng)驗，大多數(shù)已知鈾礦床均位于鈾的偏高場區(qū)內(nèi)及其邊緣。該區(qū)的幾個已知鈾礦床正是位于這一鈾的偏高場環(huán)帶之內(nèi)。因此，這一環(huán)帶的發(fā)現(xiàn)，為進(jìn)一步找礦提供了新思路。

2 利用鈾、釷、鉀及其總量數(shù)據(jù)與遙感信息的疊合圖像研究線狀體、環(huán)狀體和成礦構(gòu)造格局

從鈾、釷、鉀及其總量的影像圖上可以看到一些線狀體和環(huán)狀體。前者主要表現(xiàn)為灰階較高（或較低）的色線和不同灰階區(qū)的線狀分界線；后者主要表現(xiàn)為灰階較高（或較低）的圓形體或相間的環(huán)帶。當(dāng)然，這里所指的灰階高低，不是地物波譜，而是地物放射性強(qiáng)度的高低。詳細(xì)分析發(fā)現(xiàn)，線性體在鈾的影像圖上顯示最為清晰，其它影像圖上（如釷、鉀和總量）則不甚明顯。環(huán)狀體的情況比較復(fù)雜，有的在鈾的影像圖上顯示清晰，有的則在釷、鉀的影像圖上顯示清晰，但在鈾、鉀的總量圖上反映出匯集了二者的總貌。為了深人研究這些線狀體和環(huán)狀體，根據(jù)需要，對鈾、釷、鉀及其總量圖分別做了比值、定向濾波、拉布拉斯變換、卷積等增強(qiáng)處理，獲得了更為理想的效果。同時、對該區(qū)的衛(wèi)星圖像進(jìn)行了計算機(jī)增強(qiáng)處理和地質(zhì)解譯，并經(jīng)過野外檢驗，得到該區(qū)衛(wèi)星圖像構(gòu)造解譯圖，共解譯的線狀構(gòu)造和環(huán)狀構(gòu)造要比航放圖像上的線狀體和環(huán)狀體復(fù)雜得多。然后，將衛(wèi)星圖像上解譯的線狀構(gòu)造和環(huán)狀構(gòu)造與航放圖像上的線狀體和環(huán)狀體疊加復(fù)合可以看到，二者有吻合的，也有不吻合的。吻合者反映了線狀構(gòu)造與環(huán)狀構(gòu)造對鈾、釷、鉀元素的分布有控制作用；不吻合者有兩種情況：一種是沒有控制作用（衛(wèi)星圖像上有線狀構(gòu)造和環(huán)狀構(gòu)造，但無相應(yīng)的航放線狀體和環(huán)狀體），另一種是控制因素不明（有航放的線狀體和環(huán)狀體，但無相應(yīng)的衛(wèi)星圖像上的線狀構(gòu)造和環(huán)狀構(gòu)造）。

值得特別強(qiáng)調(diào)的是，鈾的影像圖上解譯的線狀體和環(huán)狀體與衛(wèi)星圖像上的某些線狀構(gòu)造和環(huán)狀構(gòu)造相吻合，反映這些線狀體和環(huán)狀體是鈾的成礦斷裂和與鈾有關(guān)的環(huán)狀構(gòu)造在鈾的影像圖上的反映。根據(jù)這種相關(guān)性，可以從遙感圖像上迅速查明與鈾成礦有關(guān)的線狀構(gòu)造和環(huán)狀構(gòu)造。如果經(jīng)野外檢驗，這些線狀構(gòu)造和環(huán)狀構(gòu)造的確存在，它們則可能成為與鈾成礦有關(guān)的構(gòu)造。

在上述研究工作的基礎(chǔ)上，確定了連山關(guān)地區(qū)鈾的成礦構(gòu)造格局：

（1）主干格架由分布在連山關(guān)巖體南、北兩側(cè)的兩條NWW向大斷裂和夾持在共間的一系列NEE向斷裂組成。

（2）該區(qū)兩條規(guī)模最大的NEE向斷裂，將連山關(guān)巖體分為東、中、西三個鈾場不同的塊段。

（3）線狀構(gòu)造格局還被環(huán)狀構(gòu)造復(fù)雜化，形成線一塊一環(huán)相結(jié)合的成礦構(gòu)造模型。

3 利用鈾、釷、鉀及其比值數(shù)據(jù)的合成、疊合、復(fù)合圖像研究找礦靶區(qū)和礦床定位的多參數(shù)影像模式

近幾年國內(nèi)外研究認(rèn)為，多個有利的航空伽瑪能譜參數(shù)疊合區(qū)比單純鈾的高場區(qū)具有更大的找礦意義。為此，進(jìn)行了航放數(shù)據(jù)鈾、鈾／釷、鈾／鉀假彩色合成增強(qiáng)處理，得到了一幅假彩色合成圖像，其中呈白色斑點(diǎn)的區(qū)域是鈾、鈾／釷、鈾／鉀3個有利參數(shù)的疊合地區(qū)（彩圖C）。可是，圖像內(nèi)呈白色斑點(diǎn)的區(qū)域可以是鈾、鈾／釷、鈾／鉀的高場疊合區(qū)，也可以是等量場的疊合區(qū)。為了獲得高場值的疊合區(qū)，又分別對鈾的影像圖、鈾釷比的影像圖、鈾鉀比的影像圖進(jìn)行了高場提取，并將其高場疊合，獲得了鈾、鈾／釷、鈾／鉀的高場疊合圖。其中呈白點(diǎn)的區(qū)域為鈾、鈾／釷、鈾／鉀3個參數(shù)的高場疊合區(qū)，3個已知礦床均位于此區(qū)內(nèi)。另外，還獲得了4片高場疊合區(qū)，其中兩片位于前述鈾偏高場環(huán)帶之內(nèi)。兩個參數(shù)的高場疊合區(qū)，如圖像中呈紫色斑點(diǎn)的區(qū)域，雖然也可能為有利地區(qū)，但只有二級意義。同時采用加權(quán)（鈾占40％、鈾／釷、鈾／鉀各占30％）疊加復(fù)合的方法，獲得了鈾、鈾／釷、鈾／鉀的復(fù)合圖像，并經(jīng)高值提取，得到的遠(yuǎn)景區(qū)與前述合成疊合方法得到的找礦靶區(qū)相同。但將上述方法獲得的結(jié)果與提取的單純鈾的高場區(qū)對比，則不盡相同。如王家堡子點(diǎn)在鈾的高場圖上并非鈾的高場區(qū)，但在鈾、鈾／釷、鈾／鉀的復(fù)合圖上為高值區(qū)。相反，258點(diǎn)在鈾的高場圖上為一高場區(qū)，但在鈾、鈾／釷、鈾／鉀的復(fù)合圖上并非高值區(qū)等。

為了建立連山關(guān)地區(qū)鈾礦床定位的航放數(shù)據(jù)多參數(shù)影像模式，做了鈾、釷、鉀量的假彩色合成影像圖（U、Th、K），鈾、釷、鉀量的比值合成影像圖(U/Th、U/K、Th/K)，鈾的彩色合成影像圖(U、U/Th、U/K)，釷的彩色合成影像圖(Th、Th/U、Th/K)以及鉀的彩色合成影像圖(K、K/U、K/Th)。根據(jù)這一彩色合成系列圖像，對連山關(guān)地區(qū)已知鈾礦床進(jìn)行了影像特征的綜合分析，初步建立了礦床定位的航放數(shù)據(jù)多參數(shù)影像模式（見表），為優(yōu)選找礦靶區(qū)提供了綜合標(biāo)志。在此基礎(chǔ)上，與上述疊合和復(fù)合方法選出的靶區(qū)進(jìn)行印證，提出連山關(guān)巖體的北帶，特別是與多參數(shù)影像模式符合的地段為值得深入研究的成礦遠(yuǎn)景地段。最后，將上述最有利的多參數(shù)復(fù)合異常疊加在衛(wèi)星圖像（彩圖D）上，作為野外檢驗的依據(jù)。

連山關(guān)地區(qū)鈾礦床定位的多參數(shù)影像模式表

合成影像圖	色    調(diào)	形    狀	礦床實(shí)例
U、Th、K	白色、淺橙色、朱紅色	點(diǎn)   狀	3個已知礦床
U/Th、U/K,Th/K	白色	點(diǎn)   狀
U、U/Th、U/K	白色	點(diǎn)   狀
Th、Th/U、Th/K	深紅色	點(diǎn)   狀
K、K/U、K/Th	玫瑰紅色	點(diǎn)   狀

參考文獻(xiàn)

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彩圖A 釷/鈾比值高場與地質(zhì)圖疊合圖 （鮮紅色為連山關(guān)巖體部分;黃色為釷/鈾高場）	彩圖B 鈾偏高場環(huán)帶影像圖
彩圖C 鈾、 鈾/釷、 鈾/鉀假彩色合成影像圖	彩圖D 多參數(shù)復(fù)合異常與衛(wèi)星影像疊合圖（斑點(diǎn)為異常區(qū);底圖為衛(wèi)星影像）