机载高光谱成像仪在矿产勘查领域的应用

随着社会发展的需要，使用多种勘查技术研究矿产形成条件及矿体变化性特征，提高矿产勘查地质效果的技术越来越多样化。

被大众所熟知，矿产勘查核心就是预测，而预测不同于猜测，其区别就在于预测是有理论指导的。在矿产勘查方面，机载高光谱成像系统(HSI)可利用飞行过程中抓取到的高光谱图像数据与LiDAR数据融合，快速、准确地绘制出大面积的地表矿物模型渲染图，从而找出值得开采的矿产资源等，为矿产勘查提供了扎实的理论依据，大大提高了矿产勘查效率和效果。

美国Headwall全波段高光谱成像仪Co-aligned VNIR-SWIR光谱波段覆盖400-2500nm，由400-1000nm和900-2500nm两台成像光谱仪集成于一体，同时还可集成一台小型Lidar，整体小巧轻便，特别适合无人机搭载，为矿产勘查提供一种新手段。

图1短波红外相机(SWIR) 900-2500nm高光谱数据叠加到谷歌地图上生成的伪彩色矿物图

图2 3D渲染图

图3常见矿物的光谱图

结果表明，航空高光谱成像技术可以用在矿产勘察领域，并且在有合适的矿物光谱数据库的情况下，能保证很好的准确性。理想情况下，这些光谱数据库应该在当地实际测量获取，这样确保了光谱特征跟当地地质情况匹配。

无人机载高光谱成像仪在矿产勘查领域的范例

---内华达州铜矿热蚀变矿物学的高光谱成像与分析

Carson B. Roberts, Ph.D., Isabel Barton, Ph.D., Jingping He

Headwall Co-aligned VNIR-SWIR全波段无人机载高光谱成像仪搭载LiDAR

测量区地形

初步解译结果：

1、东南地区的高分辨率光谱扫描显示:

 Siebert凝灰岩和未命名的灰流凝灰岩光谱蚀变矿物学特征是相似的(主要是高岭石，部分为明矾石)。这是意料之中的，因为两者都是相对较早形成的流纹岩凝灰岩，都是由相同的热液流体引起的广泛的泥质蚀变。

 赤铜矿山砾岩是由早期凝灰岩和Harkless碳酸盐千枚岩风化而形成的填充单元，在该地区的西侧斜坡和扫描中心暴露的内部显示出明显的层状硅酸盐矿物学，第四纪冲积层则在扫描区的西南尖端位置。

 在扫描区西部边缘的砾岩，是一个蚀变程度较低的含钠的过碱性岩灰单元，与蚀变程度较重的早期凝灰岩相比，具有明显的高岭石类型。

 在扫描区域的中间有一个微小的改变(N-S含蒙脱石的红色条纹)，这可能是早期在该区域绘制的一个小的正断层痕迹。

2、地球化学解译(探索性的):

 根据现场和实验室的光谱学和地质观察，赤铜矿系统的化学状态随着距离和/或时间的变化而变化很大。在东南扫描区，高岭石和明矾石的普遍存在，以及明矾石组成中的主要成分钾，均表明地表附近存在一个高度氧化的、接近中性的蚀变系统，可能处于温泉或蒸汽加热环境中(与Swayze等人的解释一致)。

 由于该地区只报告了黄铁矿，所以硫化状态很难限制;其广泛的稳定性范围意味着它可以兼容硫化过程中几个数量级的变化(在Einaudi等人的图表中，黄铁矿-磁黄铁矿(py-po)线和硫凝结曲线之间的任何数值)。虽然层状硅酸盐组成表明SE扫描区普遍存在低硫化体系，但在部分铜矿山中，丰富的天然硫的形成反映了体系中其他地方存在极高的硫化状态。温度范围大概是150-300˚C(在Einaudi等人图表的下端)。

 其他分析正在进行中。

3、除了空间分辨率外，此次结果与Swayze的结果在一些细节上有所不同：

 Swayze等人发现了蚀变带横切岩石单元。虽然这对于两个早期凝灰岩的高岭石-明矾石蚀变是正确的，但这主要是因为它们具有相似的起始岩性;除此之外，在岩性边界和光谱边界之间存在明确的对应关系(通常考虑到位移物质)。例如赤铜矿山砾岩和Stonewall凝灰岩单元，它们都显示出地质接触后的明显光谱特征。

 我们没有检测到水铵长石，但发现大部分明矾石具有很大的铵态特征。由于水铵长石在SWIR中可以通过铵基峰检测到，这意味着样品中可能存在水铵长石，但与铵态明矾石混合。

超热相图