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通过整合PRISMA、ASTER和Sentinel-2A卫星数据与实地光谱分析，在摩洛哥中央阿特拉斯的Marghout、Issougrid和Amane Tazougart区域成功识别铜矿化及热液蚀变特征，验证了多源遥感数据联合解译的高效性，为复杂地形矿物勘探提供新方法。
Hicham KHEBBI|Ali LHACHMI|Abdelaziz E.L. BASBAS|Othman SADKI|Mohamed MAGOUA|Saloua MNISSAR HIMYARI|Younes ABOUABILA|Hassan IBOUH|Ilham M’HAMDI ALAOUI
西迪·穆罕默德·本·阿卜杜拉大学，菲斯 – 塔扎跨学科学院
摘要
Marghout、Issougrid和Amane Tazougart地区位于Ouarzazate市东南方向约10公里处，属于中央反阿特拉斯山脉。通过对PRISMA高光谱图像的分析，证明了卫星数据能够识别与铜矿化相关的水热蚀变现象，并生成高分辨率的矿产潜力地图。Sentinel和ASTER数据结合GIS技术，实现了对构造线状构造的精确绘制。所采用的方法结合了ASTER、Sentinel-2A和PRISMA卫星数据以及现场光谱学分析，以识别与铜矿化相关的水热蚀变矿物。经过图像校正和处理后，生成了蚀变和构造地图。这些结果通过现场调查、岩石学分析和光谱分析得到了验证，以评估该地区的成矿潜力。
该地区的岩性主要由埃迪卡拉纪火山岩构成，以安山岩和流纹岩为主，伴有少量的凝灰岩和稀有的闪长岩至微花岗岩侵入体。频繁出现的流纹岩和安山岩岩脉以及火山碎屑夹层反映了间歇性的火山活动。这些地层受到NE–SW、ESE–WNW和N–S方向脆性变形的影响，铜矿化主要表现为安山岩中的分散体和脉状矿体。本研究旨在利用高光谱和多光谱图像等间接方法来探讨铜和银的矿化现象。从ASTER、Sentinel-2A和PRISMA图像获得的遥感结果通过全面的野外工作和光谱分析得到了验证。卫星数据中的光谱特征与现场采集的岩石光谱进行了交叉验证，并与美国地质调查局（USGS）的光谱库进行了对比。这种综合方法证明了将多光谱数据集与高光谱数据结合在矿产勘探中的高可靠性，进一步凸显了这些遥感技术在检测中央反阿特拉斯山脉偏远和崎岖地形中的水热蚀变现象及指导矿产勘探方面的强大潜力。
引言
高光谱遥感（HRS）能够同时获取目标物体的图像和光谱信息。所得图像包含数百个连续的窄光谱带，覆盖可见近红外（VNIR）到短波红外（SWIR）范围。因此，高光谱数据被广泛应用于农业、林业、海洋学、岩性学、矿产勘探、环境研究、国防应用和城市规划等领域（Ghamisi等人，2017年）。矿产潜力制图是自然资源勘探和可持续管理的关键组成部分。这种方法基于地质、地球化学和遥感数据的综合分析，能够识别出具有高矿产潜力的区域。例如，利用Landsat 8 OLI数据在阿尔及利亚西北海岸的Tifraouine地区绘制了与浅成热液矿床和块状硫化物矿床相关的水热蚀变和构造线状构造（Labdaoui等人，2023年）；同时，通过PRISMA和Sentinel-2A图像在摩洛哥西部反阿特拉斯山脉的Alma和Fouanou向斜地区识别了铜蚀变矿物和构造线状构造（Alaoui等人，2025年）。每种矿产资源在0.4至2.5微米波长范围内具有特定的光谱特征（Gaurav等人，2021年）。高光谱图像中的像素对应于该特定波长范围内的反射率值光谱向量，从而可以推断出图像中矿物对象的光谱特性。多光谱遥感则在有限数量的光谱带内捕捉反射能量（Abdelsalam等人，2000年）。因此，使用传统多光谱图像观察时，不同矿物可能表现出相似的光谱特征。新兴的高光谱遥感技术凭借其丰富且连续的光谱特征，能够比多光谱遥感更准确地表征矿产资源。
尽管技术不断进步，高光谱遥感技术仍处于发展阶段。目前有几种高光谱传感器在矿产勘探应用中表现突出，可分为以下几类（Qian，2021年）：
星载高光谱传感器（例如Hyperion），
3.无人机搭载的高光谱传感器（例如BaySpec OCI-D2000），
4.手持式光谱仪（例如Analytical Spectral Devices）。
星载高光谱技术使研究界更容易获得相关数据。Hyperion星载高光谱传感器于2000年发射，2017年停止运行（Cogliati等人，2021年）。它能够采集224个光谱带的地面数据，空间分辨率为30米，扫描宽度为7.5公里。尽管其运行时间较短，但它为星载高光谱传感器的技术进步奠定了基础。由意大利航天局（ASI）开发的PRISMA高光谱传感器于2019年3月22日发射，进入太阳同步轨道，重访周期为29天。与Hyperion传感器相比，PRISMA提供了更好的信噪比（SNR）。这颗卫星主要用于地球观测，旨在提供光谱图像，以支持自然资源管理和分析新方法的发展。
多光谱遥感基于地表特征的光谱响应，客观地反映了地质构造、构造结构和矿化蚀变等现象，在地质勘探中发挥着重要作用（Qasim等人，2022年）。此外，ASTER数据在可见近红外（VNIR）、短波红外（SWIR）和热红外（TIR）波段具有较高的光谱分辨率，有助于更精确地区分岩石和矿物之间的光谱差异。这类数据在斑岩型铜金钼矿床的勘探中应用更为广泛和有效（Wu等人，2023年）。
在摩洛哥的反阿特拉斯山脉地区，尤其是Landsat 8和ASTER的卫星多光谱图像被多位研究人员广泛使用。例如，Adiri等人（2016年）的研究揭示了位于东部反阿特拉斯山脉的Sidi Flah-Bouskour地区与构造断层相关的构造线状构造。在西部反阿特拉斯山脉的Ameln山谷进行的研究采用了综合遥感方法来绘制构造线状构造。HyMap高光谱数据由于其高光谱分辨率，能够精确检测断裂。多光谱图像（ASTER、Sentinel-2A）和雷达数据（Sentinel-1A）相互补充并验证了这些发现，而ALOS PALSAR DEM则提高了地形可视化效果。这种综合方法识别出了超过2000条构造线状构造，其主要方向为NNE–SSW、NE–SW和ENE–WSW（Hajaj等人，2022年）。
高光谱成像技术自20世纪80年代以来在地质应用中证明了其有效性，特别是在美国内华达州的Cuprite和Goldfield地区的水热蚀变区得到了广泛应用（Synthesis on Hyperspectral Imaging，2008年）。这些地区作为测试地点，为首批高光谱传感器的规格制定和数据验证提供了依据（Synthesis on Hyperspectral Imaging，2008年）。高光谱传感器开启了地质制图的新时代，不仅提供了结构和构造信息，还直接、全面且定量地揭示了地表岩石的矿物学特征，包括其丰度及某些情况下的物理化学性质（Synthesis on Hyperspectral Imaging，2008年）。
在此背景下，意大利航天局（ASI）的PRISMA（PRecursore IperSpettrale della Missione Applicativa）任务为我们研究区域提供了增强地质知识的机会（Candela等人，2016年）。该任务通过丰富的光谱带和连续的光谱范围，能够高精度地确定矿物蚀变的空间分布（Chirico等人，2023年；Beygi等人，2021年）。这种方法为Marghout、Issougrid和Amane Tazougart等地质复杂区域的可持续经济发展和矿产资源定位奠定了坚实基础。
本研究整合了PRISMA、ASTER和Sentinel-2A卫星数据与Ouarzazate地区（摩洛哥中央反阿特拉斯山脉）的野外观测结果，旨在：（i）根据光谱特征绘制构造线状构造、相关矿化和水热蚀变区；（ii）通过地面验证和实验室分析验证遥感结果。
地质框架
反阿特拉斯山脉构成了环绕西非克拉通的泛非造山带的主要北部地带（Hefferan等人，1992年；Ennih，Liégeois 2001年；Thomas等人，2004年）。前寒武纪地层通过多个向西-东北（WSW-ENE）方向延伸的侵入体暴露出来，覆盖面积达800公里长、200公里宽，从大西洋西部延伸至塔菲拉尔特东部。北部与高阿特拉斯山脉的前陆盆地接壤，南部...
数据来源
本研究采用了多种卫星数据集来描述研究区域。ASTER（Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer）于1999年发射，由于其合理的覆盖范围（VNIR波段像素大小15米、SWIR波段30米、TIR波段90米），至今仍被广泛用于地质研究（El-Desoky等人，2022年）（表1）。使用了两幅经过地形校正和传感器相关畸变校正的Level 1T ASTER图像...
结果
多光谱和高光谱遥感数据在Cu-Ag和Mn矿床的勘探中具有广泛应用，尤其是在Cu斑岩和浅成热液矿床方面。ASTER数据覆盖广泛的光谱带，常用于Cu矿床的勘探；而Sentinel-2A数据则常用于构造线状构造的识别。
讨论
本研究首次尝试结合多光谱卫星图像（ASTER和Sentinel-2A）和高光谱数据（PRISMA），对Jbel Marghout-Issougrid-Amane Tazougart地区进行勘探，旨在识别潜在富含矿物蚀变的区域，特别是与铜相关的蚀变区。所采用的方法包括先进的数据处理技术，如光谱带组合、主成分分析（PCA）、像素纯度指数（PPI）和最大噪声分数...
结论
多光谱（ASTER、Sentinel-2A）和高光谱（PRISMA）数据与现场光谱学和岩石学观测的结合，在中央反阿特拉斯山脉的埃迪卡拉纪火山-沉积地层中，特别是在Jbel Marghout、Issougrid和Amane Tazougart地区，对于绘制水热蚀变图和 delineate 铜矿化区域表现出极高的有效性。PRISMA图像在详细光谱特征方面的可靠性得到了验证...
CRediT作者贡献声明
Othman SADKI： 方法论。Abdelaziz EL BASBAS： 监督、项目管理。Ali LHACHMI： 监督、项目管理。Hicham KHEBBI： 资源获取。Ilham M’HAMDI ALAOUI： 数据管理、概念设计。Hassan IBOUH： 方法论。Younes ABOUABILA： 数据管理。Saloua MNISSAR HIMYARI： 可视化。Mohamed MAGOUA： 方法论
未引用参考文献
《中央反阿特拉斯山脉及Ouarzazate向斜带的地质地图》；FEKKAK等人，2008年；R.J. FEKKAK等人，2004年；Walsh等人，2012b年。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
我衷心感谢国家碳氢化合物和矿业办公室（ONHYM）的持续支持，这对本研究的完成起到了重要作用。最后，我也想向所有亲爱的教授们表示诚挚的感谢，他们的教导和支持对这项研究的成功完成至关重要。
