1、第 37 卷第 1 期2023 年 2 月现代地质GEOSCIENCEVol.37No.1Feb.，2023DOI:10.19657/j.geoscience.1000 8527.2022.019基于分形理论的遥感蚀变信息和构造分析研究:以黑龙江多宝山地区为例赵忠海1，陈俊1，乔锴1，崔晓梦1，梁杉杉1，李成禄2(1.辽宁工程技术大学矿业学院，辽宁 阜新123000;2.黑龙江省自然资源调查院，黑龙江 哈尔滨150036)收稿日期:2021-10-01;改回日期:2022-03-04。基金项目:辽宁省自然科学基金项目(2020 BS 258);辽宁省教育厅科学研究经费资助项目(LJ2020JC
2、L010);辽宁工程技术大学学科创新团队资助项目(LNTU20TD 14);国家重点研发计划项目(2017YFC0601306)。作者简介:赵忠海，男，副教授，博士生导师，1984 年出生，矿物学、岩石学、矿床学专业，主要从事矿产勘查和矿床学研究。Email:zhaozhonghai 。摘要:矿化蚀变信息提取和构造解译对于成矿预测具有重要意义，分形理论在遥感地质领域可用于揭示隐藏于复杂地形地物信息的精细结构，为遥感矿化蚀变信息提取和解译地质构造的定量分析提供理论基础和新方法。利用 Landsat 8OLI 影像与相关的地质资料，基于分形理论研究黑龙江多宝山地区的蚀变信息与构造分形特征。采用“去
3、干扰+波段比值+主成分分析+分形阈值分割”方法对蚀变异常信息进行提取，利用分形理论的盒维数法分别得到线性构造与蚀变信息分维等值线图，分析其空间展布及分形特征;并将构造和蚀变信息叠加与构造、蚀变分维高值区进行对比，同时与成矿地质背景进行比较。结果表明，遥感蚀变分维高值区与蚀变信息密集区一致，构造分形结果与成矿构造空间展布情况一致，叠加信息兼并了两者的优势信息，排除干扰缩小勘查范围，更为有效地突出了成矿有利部位。本文研究尝试了遥感蚀变异常与构造信息叠加的分形特征分析方法，不但可增加遥感信息利用度与精准性，同时分析结果反映其与实际成矿地质背景和勘查成果更加符合，可作为遥感信息综合找矿预测的一种新理论
4、和新方法，也为研究区下一步勘查工作提供理论依据和找矿方向。关键词:分形理论;遥感蚀变;构造分析;信息提取中图分类号:P627;P612文献标志码:A文章编号:1000 8527(2023)01 0153 11emote Sensing Alteration and Structure Analysis Based on Fractal Theory:A Case Study of Duobaoshan Area of Heilongjiang ProvinceZHAO Zhonghai1，CHEN Jun1，QIAO Kai1，CUI Xiaomeng1，LIANG Shanshan1，LI
5、Chenglu2(1.College of Mining，Liaoning Technical University，Fuxin，Liaoning123000，China;2.Heilongjiang Institute of Natural esources Survey，Harbin，Heilongjiang150036，China)Abstract:Mineralization-alteration information extraction and structural interpretation are of great significancefor metallogenic
6、prediction Fractal theory can be used to reveal the fine structure of hidden information in com-plex terrain features，in the field of remote sensing geology，and the theories and new methods for remote sens-ing mineralization/alteration information extraction and quantitative analysis of geological/s
7、tructural interpreta-tions This study mainly used Landsat-8 OLI images and related geological data to study the alteration and struc-tural fractal characteristics of the Duobaoshan area in Heilongjiang Province，based on analysis theory The in-terference removal+band ratio+principal component analysi
8、s+fractal threshold segmentation method was usedto extract the alteration anomaly information Dimension contour map of linear structure and alteration was ob-tained by box dimension method of fractal theory，and its spatial distribution and fractal characteristics were ana-lyzed The structural and al
9、teration information were superimposed to compare with the high value area of struc-tural and alteration fractal dimension，and with the metallogenic geological background The results show thatthe high-value area of remote sensing alteration fractal dimension coincides with the alteration data-intens
10、ive are-a，and the structural fractal results are consistent with the spatial distribution of ore-forming structures The su-perimposed information combines the advantages of the two，i.e.，eliminates interference，narrows the explora-tion scope，and more effectively highlights the favorable ore-forming s
11、ites Here，the fractal feature analysismethod of remote sensing alteration anomaly and structural information superposition is first applied This meth-od can increase the utilization and accuracy of remote sensing information，and is also more consistent with theactual metallogenic geological backgrou
12、nd and exploration results It can be used as a new theory and method forcomprehensive prospecting prediction of remote sensing data，and provides theoretical basis and prospectingdirection for future exploration work in the areaKey words:fractal theory;remote sensing alteration;structural analysis;in
13、formation extraction0引言自然界中很多事物具有复杂的不规则特征，但其背后普遍蕴藏着一定的规律特征。自 20 世纪70 年代 Mandelbrot1 提出分形几何理论之后，分形理论作为描述不规则形状或分布的自然现象或物体的定量方法，可从复杂无序的图案中，提取出确定性、规律性的参量，既可以反演分形结构的形成机制，又可以从随机演化过程中推测体系演化的结果。因地球系统中有许多具有分形特征的地质现象及分布，尤其是随着岩浆流体的生成、运移、侵入等复杂流程的热液成矿过程，由于矿化地质特征具有不同程度的自相似性，可通过分形理论进行蚀变异常信息提取2。同时围岩蚀变作为内生矿床的重要找矿标志，
14、其范围一定程度上受断裂构造带的控制，断裂的形态也具有明显的分形特征，通过分形几何原理可定量表征其空间分布规律及特征。近年来，分形理论在地质调查和矿产勘查中得到了广泛的应用。首先分形理论可应用于遥感蚀变异常信息提取指导找矿，如 Mehrnia7、Fo-rouzan 等8、Zamani 等9、王倩等10通过分形方法提取了遥感蚀变异常，确定了热液蚀变范围，并取得了良好的找矿效果;梁钰琦等11、余敏等12分别采用分形理论对所提取的铁染蚀变进行了定量化分析研究，取得了较好勘查成果。其次分形理论也可应用于断裂构造研究，如Ahmadirouhani 等13利用分形理论综合研究发现断裂的分维、强度、密度和交叉
15、点的最大值集中于研究区影像的 NW 和 SE 部分，为下一步勘查提供了方向;Ahmadfaraj 等14利用分形理论系统研究了伊朗中部萨韦地区的铜矿床(点)与断层的空间相关性，取得了一定的成果;Behyari 等15、Shiran 等16通过分形维数对地表异常及其构造特征定量分析进行了探索性研究;蒋超等17、雷天赐等18 通过分形理论盒维数法对断裂构造体系进行分形研究，表明断裂分形分维值的高低在一定程度上指示了研究区内的成矿潜力。本文选择 Landsat 8 OLI 影像数据，对黑龙江多宝山地区进行构造解译，采用“去干扰+波段比值+主成分分析+分形阈值分割”方法进行遥感蚀变信息提取，利用分形理
16、论盒计数法分析线性构造和遥感蚀变异常的分形特征及空间分布规律，对比分析叠加遥感蚀变异常与构造信息分形特征，探讨叠加信息与成矿地质背景的成矿空间关系，为研究区下一步勘查工作提供理论依据和找矿方向。1研究区地质特征研究区位于西伯利亚板块南缘早古生代陆缘增生带与华北地台北缘增生带(即兴蒙造山带)的东段，大兴安岭弧盆系之扎兰屯多宝山岛弧带、贺根山黑河蛇绿混杂带与孙吴上叠构造盆地过渡带附近(图 1(a)，为东乌珠穆沁旗嫩江铜钼铅锌金钨锡铬成矿带的北段，多宝山铜金钼钨成矿带南部，是我国著名的斑岩型铜金钼矿成矿区，伴生矿产资源十分丰富。研究区包括永新金矿床以及霍龙门沟、依克特、大岔子等多处矿点及矿化点。区内广泛分布的古生界多宝山组、中生界光华组、龙江组地层和早晚石炭世花岗岩均富含 Au、Ag、Pb、Zn等元素27，为区域近年来相继发现的多宝山铜矿、铜山铜矿、争光岩金矿、三道湾子岩金矿和451现代地质2023 年图 1研究区大地构造位置图(a)和地质简图(b)Fig.1Tectonic map(a)and geological sketch map(b)of the study area永新岩金矿等一