孙 雨，聂江涛，田 丰，秦 凯，杨国防,王 健

(1. 核工业北京地质研究院，遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室，北京 100029； 2.核工业北京地质研究院,中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室, 北京 100029)



相山铀矿岩芯HySpex成像高光谱数据蚀变矿物提取及其地质意义

孙 雨1，聂江涛2，田 丰1，秦 凯1，杨国防1,王 健2

(1. 核工业北京地质研究院，遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室，北京 100029； 2.核工业北京地质研究院,中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室, 北京 100029)

成像高光谱遥感具有图谱合一的优势，能够根据光谱特征直接识别地物，是遥感领域的前沿方向。本文使用江西省相山铀矿田岩芯HySpex成像高光谱数据，采用基于专家知识的MTMF和波段运算方法开展了蚀变矿物填图，提取了赤铁矿、伊利石、绿泥石和方解石4种蚀变矿物，制作了铀矿岩芯高光谱蚀变矿物分布图。通过分析高光谱蚀变矿物类型、组合和分布规律，在岩芯中划分出中心蚀变带、近矿蚀变带和矿旁蚀变带，中心蚀变带蚀变矿物为赤铁矿+伊利石+绿泥石+方解石，近矿蚀变带为伊利石+方解石，矿旁蚀变带为零星分布的伊利石+方解石。其中，岩芯高光谱遥感提取出的绿泥石第二吸收峰位于2270 nm，光谱特征分析显示属于富铁绿泥石，与前人得出的与铀矿化密切相关的绿泥石主要为富铁绿泥石的结论一致。铀矿岩芯HySpex岩芯成像高光谱数据应用实践表明该数据在地质领域具有较好的应用效果和广泛前景。

成像高光谱 蚀变矿物 HySpex 相山铀矿田 江西

Sun Yu，Nie Jiang-tao，Tian Feng，Qin Kai，Yang Guo-fang，Wang Jian．Alteration mineral mapping of the Xiangshan uranium core using HySpex imaging hyperspectral data and its geological significance[J]．Geology and Exporation, 2015, 51(1):0165-0174.

1 引言

成像高光谱遥感是当今遥感领域的前沿方向，具有“图谱合一”的特点(Petersonetal.，1999；童庆禧等，2009)。成像高光谱遥感能够在获得地物的空间位置信息的同时，根据地物的光谱特征直接识别地物，实现了由地物鉴别到地物直接识别的重要转变(Baughetal.，1998；Clark，1999)，使遥感工作方法由以图为主的图像分析模式转变为以谱为主的图谱结合模式(甘甫平等，2000；张宗贵等，2000)。航天、航空成像高光谱数据在岩矿识别、油气探测、矿山环境监测等(Sabins，1999；燕守勋等，2004；甘甫平等，2007；赵欣梅，2007)领域中发挥了重要作用，取得了较好的应用效果。

受限于数据源匮乏，国内外应用HySpex成像高光谱遥感研究工作开展不多，在铀矿中的应用研究工作更少。国外方面，有学者开展了HySpex成像高光谱数据在海湾硅藻和裸藻生物分布(Kazemipouretal.，2010)、皮肤擦伤检测(Liseetal.，2012)、野外和手标本尺度的岩性及矿物区分(Kurzetal.，2009；Baumgartneretal.，2012；Kurzetal.，2012)以及高光谱数据与激光雷达数据集成(Kurzetal.，2008)研究，取得了一些应用成果。国内方面，中国科学院遥感应用研究所和上海技术物理研究所研制了中国的地面成像光谱辐射测量系统——FISS，并成功应用于作物-杂草识别、近海岸海洋环境试验、牛奶品种识别和植物生化参数反演研究(童庆禧等，2010)。核工业北京地质研究院应用HySpex地面成像高光谱数据对铀矿第一科学深钻进行了矿物填图，利用光谱角填图(SAM)方法提取了赤铁矿、伊利石等与铀矿化密切相关的蚀变矿物(张杰林等，2013)。本文应用铀矿岩芯矿化段的HySpex地面成像高光谱数据，开展蚀变矿物提取和分析，探索了地面成像高光谱数据的地质应用前景。

2 成像高光谱地质应用基本原理

3 研究区及数据情况

相山铀矿田是我国最大的火山岩型铀矿田，位于赣杭构造带西南端，矿床受大型塌陷型火山盆地控制(范洪海等，2003)。相山火山盆地岩石建造由基底和盖层组成，基底为震旦系、下石炭统华山组和上三叠统，盖层为中生界沉积-火山碎屑岩、中酸性火山熔岩和红色碎屑岩(图1)。中生界火山岩可分为下白垩统打鼓顶组和鹅湖岭组，主要岩石类型为流纹英安岩和碎斑流纹岩，铀矿化主要发育在鹅湖岭组顶部侵入相碎斑流纹岩内。相山铀矿田热液蚀变作用普遍存在，矿床形成过程中主要发生了三次重要的热液蚀变作用(郭建，2014)，分别为富钠的碱性热液蚀变、富氟的酸性-弱酸性热液蚀变和硅质热液蚀变，其中酸性流体交代蚀变往往伴随着铀富集过程。主要蚀变类型有赤铁矿化、绿泥石化、钠长石化、水云母化、碳酸盐化、萤石化、硅化等①(黄锡强，2007；彭泽露，2013；黄志章等，1999；张玉燕，2009；郭建，2014)。除钠长石化和硅化在400～2500 nm波段范围内无明显光谱特征外，其余热液蚀变矿物均可以被高光谱遥感技术探测并提取出来。

相山地区已经开展了较多钻探工作，本次工作围绕该区某钻孔选取了一段铀矿化好的岩芯，以该段的岩芯高光谱数据为研究对象，开展了HySpex岩芯成像高光谱数据获取、处理和地质分析工作。

本次使用的数据是由HySpex岩芯成像高光谱测量系统获取。该系统主要由传感器、中央计算机和测量平台等(图2)构成，同时拥有一个可见光-近波红外(VNIR)传感器和一个短波红外(SWIR)传感器，能够同时获取0.4～2.5 μm的地面成像高光谱数据，传感器主要技术参数如表1所示。

本文所使用的相山铀矿岩芯高光谱数据由VNIR和SWIR两部分数据构成，其中VNIR波段原始数据波段数为160个，SWIR波段原始数据波段数为256个。数据采集过程中，在蚀变岩表面布设了标准白板，对白板数据进行了同步采集，为后续数据处理奠定了基础。

4 数据处理

HySpex成像高光谱数据处理工作包括数据预处理和蚀变矿物填图。本文通过反复实践和修改完善，建立了切实可行的HySpex地面成像高光谱数据处理流程，为HySpex地面成像高光谱数据大规模工程化处理提供了依据，具体流程如图3所示。

4.1 数据预处理

原始数据文件格式为RAW格式，利用HySpex地面高光谱成像系统自带软件完成原始数据的辐射校正，得到可以在ENVI软件中打开的BIL格式的辐亮度数据。然后，对辐亮度数据进行波段裁剪(表2)，剔除信噪比低和受水汽影响的坏波段；同时，为减少提取时的数据冗余干扰，剔除了1～70波段和81～150波段蚀变矿物光谱特征不明显的波段，波段裁剪后保留了142个VNIR波段和50个SWIR波段。最后，采用基于统计学模型的平场域法(Flat Field Method)进行光谱重建工作获得反射率数据，具体步骤是选取标准白板洁净区域作为平场域，将HySpex地面成像高光谱数据除以平场域平均光谱即得到了相对反射率数据。在假定标准白板在各波段反射率均为1的前提下，光谱重建后的数据可视为绝对反射率数据。

图1 相山铀矿田地质简图(据杨彪等，2014修改)Fig.1 Geological sketch map of Xiangshan uranium ore field(modified from Yang et al., 2014 ) 1-上白垩统砂砾岩；2-下白垩统鹅湖岭组碎斑熔岩；3-下白垩统打鼓顶组流纹英安岩；4-上三叠统安源组砂岩、砂砾岩；5- 中元古界变质岩；6-印支期花岗岩；7-加里东期花岗岩；8-花岗斑岩；9-断裂；10-推断火山机构1-Upper Cretaceous sandy conglomerate；2-Lower Cretaceous Porphyroclastic rhyolite of the Ehuling Formation；3-Lower Cretaceous rhyodacite of the Daguding Formation；4-Upper Triassic sandstone, glutenite of the Anyuan Formation；5-Middle Proterozonic metamorp hic rocks；6-Indosinian granite；7-Caledonian granite；8-granite porphyry；9-fault；10-inferred volcanic edifice

图2 岩芯成像高光谱测量系统工作场景图Fig.2 Photo showing the imaging HySpex hyperspectral system

表1 HySpex成像高光谱传感器主要技术参数

4.2 蚀变矿物填图

蚀变矿物填图采用的数据为预处理后形成的反射率数据，选择ENVI软件(版本4.7)推荐使用的流程化光谱沙漏工具(Spectral Hourglass Wizard)进行矿物填图。该流程可以分为MNF变换维数判断、PPI纯净像元计算、N维散度分析和填图方法选取4个部分。蚀变矿物填图过程中，选取矿物识别的端元光谱非常重要，直接影响到蚀变矿物填图的效果。

图3 HySpex成像高光谱数据处理流程Fig.3 Processing workflow of HySpex imaging hyperspectral data

波段范围去除的波段去除理由VNIR1～18信噪比低SWIR1～70减少蚀变提取的数据冗余干扰81～150减少蚀变提取的数据冗余干扰151～195受1900nm附近水汽影响236～256信噪比低

因此，本文以相山铀矿田蚀变矿物类型作为专家知识，采用基于专家知识的人工光谱选取方法对光谱沙漏识别出的端元光谱进行逐一判别，选取出具有明确地质意义的端元光谱进行蚀变矿物填图，为后续地质分析奠定了基础。本次采用的蚀变矿物填图方法为混合调制匹配滤波(MTMF)方法，该方法是将线性混合分解与匹配滤波相结合而形成的一种复合方法，具有矿物检出限低，能探测出其他方法不能检测出的岩石中微量矿物成分的优点。

HySpex地面高光谱数据由VNIR数据和SWIR数据两部分组成，二者的光谱分辨率和空间分辨率各不相同。因此，需要对VNIR数据和SWIR数据分别进行蚀变矿物填图。

4.2.1 VNIR数据矿物填图

对相山铀矿区的HySpex地面成像高光谱数据VNIR波段数据进行光谱沙漏处理，获得了11条图像端元光谱。采用基于专家知识的光谱选择方法对每条端元光谱进行特征吸收位置、吸收深度、吸收宽度和光谱整体形态等的综合分析，逐一筛选剔除，判定端元3为赤铁矿光谱，与USGS光谱库中赤铁矿光谱较为接近，具有880 nm位置的宽展吸收峰和740 nm位置的强反射峰，同时，具有550 nm反射率突然急剧增高的形态(图4)。

图4 VNIR数据赤铁矿端元光谱与USGS光谱 库中赤铁矿光谱对比图Fig.4 Comparison of hematite endmember spectrum in the VNIR data with its in the USGS spectral library

利用端元3赤铁矿端元光谱进行MTMF方法矿物填图并选择合适的阈值，制作了赤铁矿矿物分布图。通过与HySpex真彩色影像进行对照，发现局部存在误提取，误提取的赤铁矿多位于肉红色钾长石分布区和岩芯中暗色地段。对赤铁矿、钾长石和暗色地段的光谱分析发现，赤铁矿在880 nm附近的吸收深度大于钾长石，在743 nm位置具有反射峰且在554 nm附近具有弱吸收峰，为减少异物同谱干扰，有针对性的设计了波段运算公式(1)：

Imagehematite=((b91 gt b39) and (1.0*b91/b128 gt 1.1))*B3

(1)

Imagehematite—赤铁矿分布灰度图；

b39—反射率数据39波段(中心波长554 nm)；

b91—反射率数据91波段(中心波长743 nm)；

b128—反射率数据128波段(中心波长877 nm)；

B3—MTMF数据MF3波段；

gt-IDL数值比较运算符，含义为"大于"。

同时，为消除“椒盐效应”，对波段运算后得到的灰度图进行3×3中值滤波，然后选择合适的阈值进行密度分割，制作了铀矿岩芯赤铁矿矿物分布图(图5)。从图中可以看出，赤铁矿主要位于断裂构造附近，与岩石中深红色地段吻合较好，误提取现象得到了改善。

4.2.2 SWIR数据矿物填图

对相山铀矿区的HySpex地面成像高光谱数据SWIR波段数据进行光谱沙漏处理，获得了16条图像端元光谱。采用基于专家知识的光谱选择方法对每条端元光谱进行特征吸收位置、吸收深度、吸收宽度和光谱整体形态等的综合分析，逐一筛选剔除，选取出3条蚀变矿物端元光谱。端元1为方解石光谱，端元3为绿泥石光谱，端元7为伊利石光谱(图6)。方解石端元光谱第一吸收峰位于2343 nm位置，呈左宽右窄不对称状，第二吸收峰位于2163 nm位置；绿泥石端元光谱在2200～2400 nm范围内呈现双吸收特征，第一吸收峰位于2342 nm附近，第二吸收峰位于2270 nm附近；伊利石端元光谱具有3个吸收峰，分别为2215 nm、2340 nm和1417 nm附近，特别是1417 nm附近的弱吸收特征，是伊利石与绢云母、蒙脱石等其它粘土矿物区分的重要特征。

图5 VNIR数据铀矿岩芯赤铁矿矿物分布图Fig.5 Hematite distribution map of uranium core in VNIR data

图6 SWIR数据矿物填图应用的端元光谱图Fig.6 Endmembers applied for mineral mapping in SWIR data

在此基础上，利用3种矿物端元光谱进行MTMF方法填图，为消除“椒盐效应”，对其MF灰度图进行3×3中值滤波，然后选择合适的阈值进行密度分割，制作了铀矿岩芯方解石、绿泥石和伊利石的矿物分布图(图7～图9)。

5 结果与分析

为研究岩芯中蚀变矿物类型、组合和分布规律，需要将蚀变矿物叠加到遥感底图上。本文以相山铀矿岩芯HySpex真彩色合成影像作为遥感底图(图10)，该影像由R：641 nm、G：551 nm、B：482 nm三波段合成。该影像图色彩饱和度高，地物颜色真实自然，其显著特点是高空间分辨率极高，成图比例尺为1∶2.5。

蚀变矿物由VNIR波段和SWIR波段分别提取，其空间分辨率各不相同，因此需要进行图像几何配准，具体方法是以VNIR波段真彩色影像为基准，选择同名地物点对SWIR波段影像和蚀变矿物分布图进行几何配准，再将几何配准后的蚀变矿物叠加到HySpex真彩色影像图上，制作了岩芯高光谱蚀变矿物分布图，并根据蚀变矿物分布情况进行了蚀变带划分(图11)。

从图11可以看出，相山铀矿矿化段岩芯蚀变发育强烈，断裂构造附近蚀变最为强烈，远离断裂构造则蚀变强度逐渐减弱。高光谱遥感共提取出了4种蚀变矿物，分别为赤铁矿、方解石、绿泥石和伊利石，蚀变矿物主要位于断裂构造附近。根据高光谱提取的蚀变矿物类型、组合和分布情况，结合前人已有研究(郭建，2014)，将铀矿岩芯划分为6个蚀变带，以断裂构造为界，上盘和下盘各包括3个蚀变带，分别为上盘矿旁蚀变带、上盘近矿蚀变带、上盘中心蚀变带、下盘中心蚀变带、下盘近矿蚀变带、下盘矿旁蚀变带。

图7 SWIR数据铀矿岩芯方解石矿物分布图Fig.7 Calcite distribution map of uranium core in SWIR data

图8 SWIR数据铀矿岩芯绿泥石矿物分布图Fig.8 Chlorite distribution map of uranium core in SWIR data

图9 SWIR数据铀矿岩芯伊利石矿物分布图Fig.9 Illite distribution map of uranium core in SWIR data

图10 相山铀矿岩芯真彩色影像图(比例尺1∶2.5)Fig.10 True color image of Xiangshan uranium core(at a scale of 1∶2.5)

图11 相山铀矿岩芯1∶2.5高光谱蚀变矿物分带图Fig.11 Distribution map of hyspectral alteration minerals zone of Xiangshan uranium core, with the scale of 1∶2.5 1-赤铁矿；2-方解石；3-绿泥石；4-伊利石；5-断裂构造；6-蚀变带界线1-hematite；2-calcite；3-chlorite；4-illite；5-fault structure；6-alteration zone boundary

中心蚀变带为主要赋铀段，岩石为下白垩统鹅湖岭组碎斑流纹岩，颜色为暗红色，残斑变晶结构，块状构造。岩石破碎，斑晶矿物大多被交代，石英斑晶破碎，裂隙中重结晶现象明显。中心蚀变带内高光谱遥感提取出的蚀变矿物主要为赤铁矿+伊利石+绿泥石+方解石，多种蚀变叠加分布。赤铁矿使岩石染色，形成通常所称的“红化”现象，分布范围严格局限于中心矿化带内，呈团块状、条带状展布，整体走向与断裂构造走向近于平行，下盘中心蚀变带赤铁矿蚀变作用相对强烈，分布范围大于上盘中心蚀变带。伊利石在中心蚀变带分布相对较少，呈团块状、斑点状展布。绿泥石主要分布于中心蚀变带内，呈条带状展布，整体走向与断裂构造走向近于平行。方解石呈白色，广泛分布于中心蚀变带内，产出形态各异，呈团块状、脉状展布，上盘中心蚀变带方解石蚀变作用相对强烈，分布范围大于下盘中心蚀变带。

近矿蚀变带内高光谱遥感提取出的蚀变矿物为伊利石+方解石，伊利石呈团块状、斑点状展布，无明显方向性。方解石呈白色，广泛分布于中心蚀变带内，呈团块状、脉状展布，脉状走向多变，以平行断裂构造走向为主，其次沿断裂构造同期共轭裂隙贯入，少量沿与断裂构造走向垂直的张性面贯入，下盘近矿蚀变带方解石蚀变作用相对强烈，分布范围大于下盘近矿蚀变带。

矿旁蚀变带内高光谱遥感提取出的蚀变矿物为伊利石+方解石，蚀变作用较弱，仅零星发育有伊利石和方解石。伊利石呈团块状、斑点状零星散布，无明显方向性。方解石呈白色，呈细脉状展布。

值得注意的是，前人研究表明随着Fe和Mg二价离子在绿泥石矿物八面体晶体中含量的变化，光谱中Fe-OH吸收峰位置会发生偏移，富铁绿泥石吸收峰一般位于2260 nm附近，铁镁绿泥石在2255～2260 nm，富镁绿泥石吸收峰一般在2250～2255 nm(Scottetal.，1998)。同时，有学者研究发现在热液蚀变矿床中，低氧化、低pH值条件下有利于形成富镁绿泥石，还原环境有利于形成富铁绿泥石(Inoue，1995)，相山铀矿蚀变岩中绿泥石主要为富铁绿泥石(章卫星等，2007；杨水源等，2010；邓林燕，2012；郭建，2014)。本次提取的绿泥石第二吸收峰位于2270 nm附近，属于富铁绿泥石，与前人认识一致，为后续利用高光谱遥感技术有针对性的提取与矿化关系密切的绿泥石提供了依据。

6 结论

本文以铀矿岩芯HySpex成像高光谱数据为研究对象，通过开展蚀变矿物填图，制作了岩芯蚀变矿物分布图并对进行了地质分析，得出以下结论：

(1) 利用基于专家知识MTMF和波段运算数据处理方法从相山铀矿岩芯HySpex成像高光谱数据中提取了赤铁矿、伊利石、绿泥石和方解石共4种蚀变矿物，与地质资料中的描述吻合较好。

(2) 分析了铀矿岩芯高光谱蚀变矿物类型、组合和分布规律，划分出了6个蚀变带，中心蚀变带主要为赤铁矿+伊利石+绿泥石+方解石，近矿蚀变带主要为伊利石+方解石，矿旁蚀变带主要为零星分布的伊利石+方解石。

(3) 高光谱遥感提取出的绿泥石光谱特征分析表明，铀矿岩芯中的绿泥石属于富铁绿泥石，与前人得出的相山铀矿绿泥石主要为富铁绿泥石的结论一致，为应用高光谱遥感技术有针对性的提取绿泥石提供了依据。

(4) HySpex岩芯成像高光谱数据具有图谱合一的优势，高空间分辨率可以制作大比例尺影像，高光谱分辨率可以提取蚀变矿物并对矿物亚类进行区分，在相山铀矿岩芯中的地质应用效果较好，亦可应用于其它金属矿产勘查，具有广泛的应用前景。

致谢： 感谢核工业北京地质研究院赵英俊研究员和张杰林研究员对本文指导和帮助，以及黄艳菊高级工程师、王俊虎工程师和郭建硕士在数据处理和蚀变矿物分析中的帮助。感谢评审专家对本文提出的宝贵意见。

[注释]

① 李子颖，黄志章，李秀珍，等．2006．相山铀矿田深源成矿流体研究．

Baugh W M，Atkinson W W，Kruse F A.1998.Quantitative geochemical mapping of ammonium minerals in the Southern Cedar Mountains，Nevada，using airborne visible/infrared imaging spectrometer (AVIRIS)[J].Remote Sensing of Environment，65：292-308

Baumgartner A，Gege P，Köhler C，Lenhard K，Schwarzmaier T.2012.Characterisation methods for the hyperspectral sensor HySpex at DLR’s calibration home base.[EB/OL] [2013-11-20].http://-elib.dlr.de/78685/1-/SPIE_Baumgartner_2012_3.pdf

Clark N R.1999.Spectroscopy of rocks and minerals，and principles of spectroscopy.[EB/OL] [2013-11-20].http://speclab.cr.usgs.gov/papers.refl-mrs/refl4.html

Clark R N，Swayze G A，Livo K E，Kokaly R F，Sutley S J，Dalton J B，Mcdougal R R，Gent C A.2003.Imaging spectroscopy：Earth and planetary remote sensing with the USGS Tetracorder and expert systems[J].Journal of Geophysical Research，108(E12)：1-44

Deng Lin-yan.2012.Characteristics and formation environment of Chloritization in Shazhou uranium deposit [D].Nanchang：East China Institute of Technology：1-63(in Chinese with English abstract)

Fan Hon-ghai，Ling Hong-fei，Wang De-zi，Liu Chang-shi，Shen Wei-zhou，Jiang Yao-hui.2003.Study on metallogenetic mechanism of Xiangshan uranium ore field[J].Uranium Geology，19(4)：208-213(in Chinese with English abstract)

Gan Fu-ping，Wang Run-sheng，Guo Xiao-fang，Wang Qing-hua.2000.extraction for rock and ore deposits information and prospects for application of geology using hyperspectral remote sensing-Tibet Plateau as test sample[J].Remote Sensing for Land & Resources，12(3)：38-44(in Chinese with English abstract)

Gan Fu-ping，Wang Run-sheng.2007.The application of the hyperspectral imaging technique to geological investigation[J].Remote Sensing for Land & Resources，74(4)：57-60(in Chinese with English abstract)

Guo Jian.2014.Study on mineralization alterations of scientific deep drilling in Xiangshan uranium ore field[D].Beijing：Beijing Research Institute of Uranium Geology：1-116(in Chinese with English abstract)

Huang Xi-qiang.2007.The hydrothermal alteration characteristics and physics and chemistry conditions of mineralization of Xiangshan uranium ore-field in Jiangxi[D].Beijing：Chinese Academy of Geological Sciences：1-83(in Chinese with English abstract)

Huang Zhi-zhang，Li Xiu-zhen，Cai Gen-qing.1999. Alteration field and type of hydrothermal uranium deposit[M].Beijiing：Atomic Energy Press：1-109 (in Chinese with English abstract)

Hunt G R.1977.Spectral signatures of particulate minerals in the visible and near infrared[J].Geophysics，42：501-513

Inoue A.1995.Formation of clay minerals in hydrothermal environments[A].In: Velde B, ed.Origin and mineralogy of clays: Clay and the environment[M].Berlin: Springer.268-330

Kazemipour F，Launeau P，Méléder V，Barillé L.2010.Improved microphytobenthos biomass mapping using hyperspectral images.[EB/OL] [2013-11-20].http://earth.esa.int/work shops/hy-perspectral_ 2010/papers/p_kazemi.pdf

Kurz T H，Buckley S J，Howell J A，Schenider D.2009.Close range hyperspectral and lidar data integration for geological outcrop analysis.Hyperspectral Image and Signal Processing：Evolution in Remote Sensing，WHISPERS '09. First Workshop on Source：IEEE Xplore，1-4

Kurz T H，Buckley S J，Howell J A，Schneider D.2008.Geological outcrop modeling and interpretation using ground based hysperspectral and laser scanning data fusion.[EB/OL] [2013-11-20].http://www.linkfast.com.tw/file/Example/RIEGL_TLS/RIEGL_2/isprs2008.pdf

Kurz T H，Buckley S J，Howell J A.2012.Close range hyperspectral imaging integrated with terrestrial liddar scanning applied to rock characterization at centimeter scale[C].International Archives of the Photogrammetry，Remote Sensing and Spatial Information Sciences，XXII ISPRS Congress，(XXXIX-B5)：417-422

Lise R，Julio H P.2012.Hyperspectral Imaging of Bruises in the SWIR Spectral Region[J].Processing.SPIE Photonic West BIOS，San Francisco，USA:21-26

Liu Yan-jun，Jin Li-fang.1993.Remote sensing ground model for mineral information[M].Beijing：Geological Publishing House:1-157(in Chinese)

Peng Ze-lu.2013.The alteration imformation extracation research by remote sensing on Xiangshan uraium ore field，Jiangxi province[D].Nanchang：East China Institute of Technology:1-93(in Chinese with English abstract)

Peterson J Q，Jensen G L.Greenman M E，Kristl J A.1999.Calibration of the Hyperspectral Imaging Polarimeter[J].Polarization：Measurement，Analysis and Remote SensingⅡ.SPIE:296-456

Sabins F F.1999.Remote sensing for mineral exploration[J].Ore Geology Reviews，14(3-4)：157-183

Scott K M，Yang K，Huntington J F.1998.The application of spectral reflectance studies to chlorites in exploration[R].Australia:CSIRO Exploration & Mining Report 545R

Tong Qing-xi，Wang Jin-nian，Zhang Bing，Zheng Lanfen.2009.Based on the domestic and innovation to the world—the 30 years review for hyperspectral remote sensing development in the institute of remote sensing applications Chinese academy of sciences[J].Journal of Remote Sensing，13(S1)：21-33(in Chinese with English abstract)

Tong Qing-xi，Xue Gui-qi，Wang Jin-nian，Zhang Li-fu，Fang Yun-yong，Yang Yi-de，Liu Xue，Qi Hong-xing，Zheng Lan-fen，Huang Chang-ping.2010.Development and application of the field imaging spectrometer system[J].Journal of Remote Sensing，14(3)：416-429(in Chinese with English abstract)

Tong Qing-xi，Zhang Bing，Zheng Lan-fen.2006.Hyperspectral remote sensing[M].Beijing：Higher Education Press:1-415(in Chinese)

Vane G，Goeta A F H.1993.Terrestrial imaging spectroscopy：Current status，future trends[J].Remote Sensing of Environment，44：117-126.

Wang Run-sheng，Xiong Sheng-qing，Nie Hong-feng，Liang Shu-neng，Qi Ze-rong，Yang Jin-zhong，Yan bo-kun，Zhao Fu-yue，Fan Jing-hui，Tong Li-qiang，Lin Jian，Gan Fu-ping，Chen Wei，Yang Su-ming，Zhang Rui-jiang，Ge Da-qing，Zhao Xiao-kun，Zhang Zhen-hua，Wang pin-qing，Guo Xiao-fang，Li Li.2011.Remote sensing technology and its application in geological exploration[J].Acta Geologica Sinica，85(11)：1699-1743(in Chinese with English abstract)

Yan Shou-xun，Zhang Bing，Zhao Yong-chao，Zheng Lan-fen，Tong Qing-xi，Yang Kai.2003.Summarizing the VIS-NIR spectra of minerals and rocks[J].Remote Sensing Technology and Application，18(4)：191-201(in Chinese with English abstract)

Yan Shou-xun，Zhang Bing，Zhao Yong-chao，Zheng Lan-fen，Tong Qing-xi，Yang Kai.2004.Summarizing the technical flow and main approaches for discrimination and mapping of rocks and mineral using hyperspectral remote sensing[J].Remote Sensing Technology and application，19(1)：52-63(in Chinese with English abstract)

Yang Biao, Wang Zheng-qi, Han Chang-qing, Li Huai-yuan, Chen Guo-sheng, Liu Hui-hua. Potassium incremental anomalies from airborne radioactivity survey in the Xiangshan area, Jiangxi Province and their geologic genesis[J]. Geology and Exploration, 2014, 50(6): 1061-1069(in Chinese with English abstract)

Yang Shui-yuan，Jiang Shao-yong，Jiang Yao-hui，Luo Li，Zhao Kui-dong，Fan Hon-ghai.2010.Characteristics and geological significance of chlorite of Xiangshan uranium ore hosted rocks in Jiangxi Province[J].Mineral Deposit，29(S1)：158-159(in Chinese with English abstract)

Zhang Jie-lin，Huang Yan-ju，Wang Jun-hu，Zhou Mi，Wu Ding，Xuan Yan-xiu.2013.Hyperspectraldrilling core logging and 3D mineral mapping technology for uranium exploration[J].Uranium Geology，29(4)：249-255(in Chinese with English abstract)

Zhang Wei-xing，Feng Wei-hua，Zhang Bao-song.2007.Formation temperature of chlorite and its relationship to mineralization of Zoujiashan uranium deposit in Jiangxi Province[J].Resources Survey & Environment，28(4)：293-297(in Chinese with English abstract)

Zhang Yu-yan.2009.Study on Julongan uranium deposit alteration of Xiangshan uranium ore-field [D].Beijing：Beijing Research Institute of Uranium Geology:1-79(in Chinese with English abstract)

Zhang Zong-gui，Wang Run-sheng.2000.Imaging spectrometer remote sensing methodological technology and its application based on spectroscopy [J].Remote Sensing for Land & Resources，12(3)：16-24(in Chinese with English abstract)

Zhao Xin-mei.2007.Study on using hyperspectral remote sensing to explore oil & gas resources based on hydrocarbon miscroseepage theory[D].Beijing：China University of Geosciences(Beijing)：1-99(in Chinese with English abstract)

[附中文参考文献]

邓林燕.2012.沙洲铀矿床绿泥石化特征及形成环境研究[D].南昌：东华理工大学：1-63

范洪海，凌洪飞，王德滋，刘昌实，沈渭洲，姜耀辉.2003.相山铀矿田成矿机理研究[J].铀矿地质，19(4)：208-213

甘甫平，王润生，郭小方，王青华.2000.高光谱遥感信息提取与地质应用前景——以青藏高原为实验区[J] .国土资源遥感，12(3)：38-44

甘甫平，王润生.2007.高光谱遥感技术在地质领域的应用[J].国土资源遥感，74(4)：57-60

郭建.2014.相山铀矿田科学深钻岩石铀矿化蚀变研究[D].北京：核工业北京地质研究院：1-116

黄锡强.2007.江西相山铀矿田热液蚀变特征及成矿物理化学条件分析[D].北京：中国地质科学院：1-83

黄志章，李秀珍，蔡根庆.1999.热液铀矿床蚀变场及蚀变类型[M].北京：原子能出版社：1-173

刘燕君，金丽芳.1993.矿产信息的遥感地面模式[M].北京：地质出版社：1-157

彭泽露.2013.江西相山铀矿田遥感蚀变提取研究[D].南昌：东华理工大学：1-93

童庆禧，王晋年，张兵，郑兰芬.2009.立足国内 开拓创新 走向世界——中国科学院遥感应用研究所高光谱遥感发展30年回顾[J].遥感学报，13(增刊)：21-33

童庆禧，薛永祺，王晋年，张立福，方俊永，杨一德，刘学，亓洪兴，郑兰芬，黄长平.2010.地面成像光谱辐射测量系统及其应用[J].遥感学报，14(3)：416-429

童庆禧，张兵，郑兰芬.2006.高光谱遥感——原理、技术与应用[M].北京：高等教育出版社：1-415

王润生，熊盛青，聂洪峰，梁树能，齐泽荣，杨金中，闫柏琨，赵福岳，范景辉，童立强，林键，甘甫平，陈微，杨苏明，张瑞江，葛大庆，张晓坤，张振华，王品清，郭小方，李丽.2011.遥感地质勘查技术与应用研究[J].地质学报，85(11)：1699-1743

燕守勋，张兵，赵永超，郑兰芬，童庆禧，杨凯.2003.矿物与岩石的可见-近红外光谱特征综述[J].遥感技术与应用，18(4)：191-201

燕守勋，张兵，赵永超，郑兰芬，童庆禧，杨凯.2004.高光谱遥感岩矿识别填图的技术流程与主要技术方法综述[J].遥感技术与应用，19(1)：52-63

杨彪，王正其，韩长青，李怀渊，陈国胜，刘惠华．2014．江西相山地区航空放射性钾增量异常特征及其地质成因探讨[J]．地质与勘探，50(6)：1061-1069

杨水源，蒋少涌，姜耀辉，罗莉，赵葵东，范洪海.2010.江西相山铀矿赋矿围岩中绿泥石的特征及其地质意义[J].矿床地质，29(S1)：158-159

张杰林，黄艳菊，王俊虎，周觅，武鼎，宣言秀.2013.铀矿勘查岩心高光谱高光谱编录及三维矿物填图技术研究[J].铀矿地质，(4)：249-255

张玉燕.2009.相山矿田居隆庵铀矿床蚀变研究[D].北京：核工业北京地质研究院：1-79

张宗贵，王润生.2000.基于谱学的成像光谱遥感技术发展与应用[J].国土资源遥感，12(3)：16-24

章卫星，冯为华，张宝松.2007.江西邹家山铀矿绿泥石形成温度及其成矿关系[J].资源调查与环境，28(4)：293-297

赵欣梅.2007.基于烃类微渗漏理论的高光谱遥感油气异常探测方法研究[D].北京：中国地质大学(北京)：1-99

Alteration Mineral Mapping of the Xiangshan Uranium Core Using HySpex Imaging Hyperspectral Data and its Geological Significance

SUN Yu1，NIE Jiang-tao2，TIAN Feng1，QIN Kai1，YANG Guo-fang1，WANG Jian2

(1.BeijingResearchInstituteofUraniumGeology,NationalKeyLaboratoryofRemoteSensingInformationandImageAnalysisTechnology,Beijing100029； 2.BeijingResearchInstituteofUraniumGeology,CNNCKeyLaboratoryofUraniumResourceExplorationandEvaluationTechnology,Beijing100029)

The imaging hyperspectral remote sensing which has an advantage of integrated images and spectra is a frontier direction in the remote sensing field，which can be applied to direct identification of surface objects based on spectral characteristics. This study was based on the HySpex imaging hyperspectral data of the core from the Xiangshan uranium ore field，Jiangxi Province. Alteration mineral mapping was conducted using the MTMF and bandmath method based on expert knowledge，and four alteration minerals including hematite, illite, chlorite, and calcite were extracted. A distribution chart of hyperspectral alteration minerals in the uranium core was obtained. From analyzing the type, combination and distribution laws of hyperspectral alteration minerals, the ore can be divided into the central alteration zone, ore-nearby alteration zone, and ore-adjacent alteration zone. The alteration minerals were hematite+illite+chlorite+calcite, illite+calcite, and scattered illite+calcite in the central, ore-nearby, and ore-adjacent alternation zones, respectively. Among the alteration minerals, it was found that the second absorption peak of chlorite in the core extracted by hyperspectral remote sensing is at 2270 nm. The spectral characteristic analysis demonstrates that it is Fe-rich chlorite, coincided with the previous conclusion that the uranium-related chlorite mainly is Fe-rich chlorite. It is indicated that the HySpex imaging hyperspectral data have good application results and show a promising potential in geology.

imaging hyperspectral, alteration mineral mapping, HySpex, Xiangshan uranium ore field, Jiangxi

2014-08-09；

2014-11-20；[责任编辑]郝情情。

中国核工业集团公司基金项目、中国地质调查局项目(12120113072900、12120113099500)联合资助。

孙雨(1983年-)，男，工程师，现主要从事高光谱遥感地质研究。E-mail：sunyutectonics@163.com。

P237

A

0495-5331(2015)01-0165-10