航空放射性伽瑪能譜數字圖像綜合處理技術在連山關地區的應用研究

劉德長 孫茂榮 徐雙 朱德齡 董秀珍

連山關地區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。區內發育一短軸復式背斜，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巖。沿混合花崗巖體與變質巖的接觸帶，目前已發現數個鈾礦床和一系列異常點帶（礦化年齡為19億年士），構成我國一個重要的隱生宙產鈾區。

利用GR-8 0 OD高靈敏度多道航空伽瑪能譜儀在連山關地區測得的數據，通過計算機插值，使數據間距達到MSS遙感圖像的像元大�。�即由127 x 127m減小到79 x 79m），然后經過灰階轉換和數據壓縮，輸人到圖像顯示系統進行增強、分解、疊合、復合、分類、提取等處理，并與地質、遙感等資料擬合，形成各類專題圖像。在此基礎上進行綜合地質分析，在連山關地區新發現了一些地質現象和找礦線索，認為深入研究對認識連山關巖體的成礦環境和進一步找礦具有重要意義。

1 利用釷／鈾、鉀／釷、鈾的提取數據與地質信息的疊合圖像研究巖體的劃分和構造特征

從提取的特征釷、鈾比值與地質信息疊合圖（彩圖A）上可明顯看出，連山關巖體可分為兩部分：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。經與同位素年齡數據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據分布區重合）；后者為五臺期的巖體（主要與23億年的同位素年齡數據分布區重合）。上述研究不僅表明連山關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、軸向及放射場的特征等。

為了檢驗航放數據在連山關地區劃分巖體的可行性，提取了鉀、釷比的高場疊合在地質圖上，發現鉀、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，在該區的西北部也存在一片鉀、釷比值高場區，大致呈半弧形。據地質資料分析，這里出露有花崗巖株，原認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，值得進一步研究。

通過對鈾影像圖的提取，發現在23億年的老巖體周圍，有一個鈾的偏高場形成的環帶（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帶存在。進一步研究認為，此環帶是鈾和鉀都偏高的環帶（但釷不存在類似的偏高場環帶），其形成很可能與23億年的巖體在呂梁期發生構造侵位有關，其理由是23億年的混合花崗巖體協調地發育在19億年形成的連山關背斜褶曲的軸部。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。構造侵位的結果使23億年的巖體發生邊緣活化，形成構造破碎、堿交代（鉀、鈾增高）和鈾的遷移富集。根據國內外航放測量的經驗，大多數已知鈾礦床均位于鈾的偏高場區內及其邊緣。該區的幾個已知鈾礦床正是位于這一鈾的偏高場環帶之內。因此，這一環帶的發現，為進一步找礦提供了新思路。

2 利用鈾、釷、鉀及其總量數據與遙感信息的疊合圖像研究線狀體、環狀體和成礦構造格局

從鈾、釷、鉀及其總量的影像圖上可以看到一些線狀體和環狀體。前者主要表現為灰階較高（或較低）的色線和不同灰階區的線狀分界線；后者主要表現為灰階較高（或較低）的圓形體或相間的環帶。當然，這里所指的灰階高低，不是地物波譜，而是地物放射性強度的高低。詳細分析發現，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。環狀體的情況比較復雜，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狀體，根據需要，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、卷積等增強處理，獲得了更為理想的效果。同時、對該區的衛星圖像進行了計算機增強處理和地質解譯，并經過野外檢驗，得到該區衛星圖像構造解譯圖，共解譯的線狀構造和環狀構造要比航放圖像上的線狀體和環狀體復雜得多。然后，將衛星圖像上解譯的線狀構造和環狀構造與航放圖像上的線狀體和環狀體疊加復合可以看到，二者有吻合的，也有不吻合的。吻合者反映了線狀構造與環狀構造對鈾、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（衛星圖像上有線狀構造和環狀構造，但無相應的航放線狀體和環狀體），另一種是控制因素不明（有航放的線狀體和環狀體，但無相應的衛星圖像上的線狀構造和環狀構造）。

值得特別強調的是，鈾的影像圖上解譯的線狀體和環狀體與衛星圖像上的某些線狀構造和環狀構造相吻合，反映這些線狀體和環狀體是鈾的成礦斷裂和與鈾有關的環狀構造在鈾的影像圖上的反映。根據這種相關性，可以從遙感圖像上迅速查明與鈾成礦有關的線狀構造和環狀構造。如果經野外檢驗，這些線狀構造和環狀構造的確存在，它們則可能成為與鈾成礦有關的構造。

在上述研究工作的基礎上，確定了連山關地區鈾的成礦構造格局：

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

（2）該區兩條規模最大的NEE向斷裂，將連山關巖體分為東、中、西三個鈾場不同的塊段。

（3）線狀構造格局還被環狀構造復雜化，形成線一塊一環相結合的成礦構造模型。

3 利用鈾、釷、鉀及其比值數據的合成、疊合、復合圖像研究找礦靶區和礦床定位的多參數影像模式

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

為了建立連山關地區鈾礦床定位的航放數據多參數影像模式，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)。根據這一彩色合成系列圖像，對連山關地區已知鈾礦床進行了影像特征的綜合分析，初步建立了礦床定位的航放數據多參數影像模式（見表），為優選找礦靶區提供了綜合標志。在此基礎上，與上述疊合和復合方法選出的靶區進行印證，提出連山關巖體的北帶，特別是與多參數影像模式符合的地段為值得深入研究的成礦遠景地段。最后，將上述最有利的多參數復合異常疊加在衛星圖像（彩圖D）上，作為野外檢驗的依據。

連山關地區鈾礦床定位的多參數影像模式表

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

參考文獻

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彩圖A 釷/鈾比值高場與地質圖疊合圖 （鮮紅色為連山關巖體部分;黃色為釷/鈾高場）	彩圖B 鈾偏高場環帶影像圖
彩圖C 鈾、 鈾/釷、 鈾/鉀假彩色合成影像圖	彩圖D 多參數復合異常與衛星影像疊合圖（斑點為異常區;底圖為衛星影像）