Question

应用于区域地质综合分析与编图

Answer 1

(一)用多层次遥感资料进行区域地质研究

1.用不同分辨力遥感资料进行区域地质研究

为了解区域构造格架和编图,需要小比例尺、低分辨力的遥感图像;相反,为对区域内一些重要断裂、岩体及矿化地段细节进行解译,就要求大比例尺、高分辨力的遥感图像。表11-2表明,当遥感器的技术参数(最主要的是仪器的焦距)确定以后,成像时航高愈大,图像比例尺就愈小;同时,取得单幅图像所覆盖的面积愈大,但分辨力随之降低。为了满足区域地质分析的以上要求,通常是选用多层次遥感图像进行各种地质体的对比解译分析,以发挥各种资料的长处。在甘肃北山地区进行大比例尺区域地质调查时,就充分应用各种比例尺及类型的遥感图像,进行不同尺度地质体的解译(表1-13。

表11-1 12种综合处理组合简表

(据全国遥感地质工作协调小组办公室,1991)

图11-2 香花岭地区多种地学信息图像集

2.利用遥感图像的抽象作对比解译与分析

用遥感图像的抽象能力来获取宏观区域构造特征、解译构造格架对遥感地学工作非常重要。随图像比例尺变小,地面分辨力降低,各种地质体(包括线性构造)的细节被模糊化或隐没,宏观地质特征相对被突出。滇东小江断裂东川市以南段,构造挤压特征十分明显,北段却不清楚,反映两段断裂性质及地质历史有差异(图版56)。图11-3是美国纽约地区不同比例尺图像的线性构造统计资料,航高低的航片解译出线性构造短(0-4km)而数量多;陆地卫星图像则较长(8-20km)而数量少(C.A.Shuman,1991)。

表11-2

(据朱亮璞等)

表11-3 遥感图像综合应用简表

(据戴文晗,1991)

图1-14是Kapustin(1985)利用中等、中小、小到超小比例尺遥感图像解译出滨里海盆地及其周邻地区的线性构造。与区域地质及地球物理资料对照之后,评价不同比例尺、在不同构造单元、不同走向的线性构造及其与已知断裂对应程度;确定每条线性构造在不同深度的构造层次的存在(即延深)。由于地质工作的习惯认识是:断裂构造的地表延长正比于延深(推覆构造、薄皮构造等例外),因而可以利用多层次遥感解译资料来定性分析断裂的主次与规模;建立区域断裂的构造格架;对比同一断裂的影像特征在不同地段变化。

3.用多源地学复合资料进行区域岩性识别与编图

利用遥感资料来识别岩性、圈定不同岩性的边界,历来是遥感地质的一个重点和难点。多源地学信息的应用,增加描述与区分岩性的标志。M.Fernandez与Alonso(1991)对东非卢旺达地区航磁、航放和TM的复合资料编制岩性分布图,把Th、U、K航空放射性测量数据先转换为当量浓度值,此值相当于伽玛仪产生的辐射信号的该种元素的理论含量(表11-4)。然后TM5分别与Th(R)、U(G)、K(B)做复合合成和IHS变换(图版19),并以表1-14的数值为依据编制出简易岩性图来(图11-5)。图11-6是原有的地质图件,可见图11-5岩性划分更为详细。

图11-3 阿巴拉契高原各种图像的线性构造长度分类简图

图11-4 里海盆地东部遥感图像解译图

4.用复合图像编制区域地质图

为编制区域地质图,要求遥感图像精度高,波谱与空间信息丰富。机载合成孔径雷达(SAR)与星载多波段扫描图像如(TM、MSS、SPOT)的复合图像最接近这种要求。这类数字复合图像一直是国内外遥感研究重要内容。

表11-4

图11-5 卢旺达西部岩性解译简图

图11-6 卢旺达西部构造一造性单元图

岳阳地区SAR图像为X波段(波长2.4-3.75cm)HH极化,分辨力为3m(图版68)。复合处理包括:①把SAR扫描资料转换为地距图像;②进行投影变化和数字镶嵌;③重采样使SAR及TM的像元大小统一为7m,④按TM4+SAR(R)、TM5+SAR(G)、TM3+SAR(B)作假彩色合成图像(图版24)。复合图像比单幅SAR、TM对区域地质解译与编图有如下主要优点(朱亮璞,1991):①更强的立体效应,便于构造与地貌解译,图版24上△处莲沱组(Z₂1)不整合于冷家溪群(Pt)之上,单面山的构造地貌十分清楚。②MSS/TM的云下阴影与SAR图像上因微波直射受阻产生的阴影区在两者复合图上得以互为补充,改善图像质量。③微波辐射能显示浓密植被下的某些地形细节,使像冷家溪群那样岩性单调、构造复杂,又缺少可供地面追索的标志层的地层,能够凭复合图像上垅脊、陡坎等微地貌特征,揭示其细部地质构造和层理。我国有很多类似中浅区域变质岩(如华南冷家溪群、华北滹沱群等),一直缺少能揭示其内部构造的技术手段。上述复合图像是一种有开发潜力的技术资料。④由于波谱与空间信息丰富,也增强了编图时岩性-地层单元的识别与划分(图11-7)。

图11-7 岳阳地区SAR与TM数字复合图像地质解译图

(二)多源地学信息资料在断裂、线性构造研究中的应用

1.对内蒙东南部线性构造带的研究

研究区位于内蒙东南与河北省交界处,区内矿化受岩性、断裂、火山盆地等因素控制。

使用的多源地学信息资料包括:①遥感(TM磁带)、航磁、航放等数据资料;②地质图、矿点分布图、线性构造解译图等二维平面图件;③其他地质资料。对航空放射性测量资料,经过含量、放射性平衡、高度、大气等多项校正处理,使测量数据转换为能直接显示Th、U、K三种放射性元素在地壳表层的含量分布。对地质图等平面图件,首先进行整饰处理,如对陆地卫星数据的几何校正,使其经纬网坐标系统与地形图件相匹配。对各种解译图件统一比例尺等,即按本章第一节中的数字化、网格化、编码、几何配准等步骤,形成矢量数据文件,以便建立多源信息图像数据文件库,为复合、叠合作好准备。

图版22是在TM图像目视解译(全向或不同方向)线性构造的资料基础上,进行密度统计,把U(R)、Th(G)、K(B)假彩色合成图像与全方位线性构造密度统计图的叠合(叠和)图像。

线性构造的统计是经过试验后,选定一定半径的圆为窗口,统计出全区每个窗口线性构造长度之和后,绘出线性构造等密度图。并按密度一定的网值及地质资料,确定高值区构成的线性构造带。第二是对线性构造的几何形态进行研究,分为“Y”、“O”、“U”、“X”等型。第三是结合区域地质及解译资料,分析这些线性构造带与区域断裂、火山、盆地边界等的关系,推断其地质成因。最后探索其与区域成矿(铀、金等)的空间与成因关系。何钟琦等(1992)还根据地质、遥感、航磁等多种特征信息资料,分析与断裂有关的线性构造的切割深度(表11-5)与产状特征(表11-6)为断裂遥感半定量研究提供新的技术途径。

表11-5 线性构造带产出深度特征识别(模型)表

(据何钟琦等)

F—地质观察断裂;Ma—岩浆岩体;B—中新生代盆地;

F、Ma、B三者可以是断续出露的;

LD—遥感图像线性构造带(单位面积断裂构造总长度);

CD—遥感图像线性构造区(单位面积环形构造数量);

HM—磁场高通方向滤波显示出的线性特征;

LM—磁场低通方向滤波显示出的线性特征

表1-16 线性构造带产状特征识别(模型)表

(据何钟琦等)

2.用航磁与遥感资料综合分析线性构造

航磁资料是多源地学信息中最常用的一种非遥感资料。通过对航磁值的高与低及正、负异常来解译基底磁性与非磁性岩石分布,推断基底断裂的特点。航磁资料的不同深度延拓与不同方向滤波,配合遥感资料解译线性构造非常有用。航磁资料常经处理成下列几种平面图:①航磁ΔT彩色图像;②航磁△T等值线图(图11-8右上);③航磁△T剩余磁场图;④航磁不同深度的延拓图(图11-8左上);⑤航磁不同方向的卷积图;⑥航磁ΔT的LAHE图,⑦航磁ΔT不同方向的二次导数图(图1-8,左下);⑧航磁ΔT的阴影浮雕图(图1-18右下)等种类。当然也可以把航磁资料与遥感图像进行复合处理(图版20),或把航磁资料与岩性界线叠加起来,这对研究区岩性磁性的解译与分析都非常直观有用。通过分析可以取得研究区构造格架、优势断裂或线性构造发育方向及特点,以及断裂、线性构造与其他地质体的相互关系,对区域成矿预测提供新的认识。

(三)多源地学信息复合资料在隐伏岩体和构造岩浆带遥感地质研究中的应用

1.用重、磁资料与SAR图像复合来研究香花岭岩体深部构造特点

应用SAR、航磁、重力与陆地卫星遥感多源地学信息复合来研究我国著名南岭多金属矿带,并预测成矿有利地段(易昌善,1990)。首先对SAR图像进行重采样,使分辨力变为30m×30m,对分辨力较低的航磁与重力资料用内插方法也使它变成30m×30m的分辨力。然后将上述资料转换成图像形式,对航磁与重力在统一的公里网坐标系下配准,两种异常图分别用不同颜色表示其数据大小(表1-17)。在此基础上,再分别以航磁异常数据为H、重力异常为S、SAR图像为I,作HSI变换所得假彩色合成图像(图版20)。据孟赛尔颜色系统的关系,彩版中色彩的变化反映航磁△T的强度变化,其中蓝紫反映航磁高值,色彩饱和度则是重力异常的强度。每种颜色中渗入白光愈少,重力异常值愈高。

香花岭矿田是湖南耒阳-临武南北向拗褶与嘉禾-资兴北东向深大断裂复合部位的通天庙穹隆背斜处。背斜核部是寒武纪变质岩系,两侧是上古生代地层,并有中生代侵入的中酸性岩株、岩瘤出露地面,多金属矿化、矿点普遍。通天庙穹隆背斜在MSS/TM、SAR及航片上均显示有多层环状影像特征。布格异常图也显示为椭圆形,但范围比穹隆背斜更大。区域重力异常图像上以深浅不同的色调显示出三层环状影像特征,表示岩体地下部分的展布范围与几何形态特征(图版70)。即岩体的顶部有小的局部突起与凹陷,突起处是岩枝、岩瘤,基部是相连的,是中酸性大岩基。图11-9是显示由各种数据所得出的环形影像。

由于隐伏小侵入体(如岩枝、岩瘤)的揭露对寻找隐伏矿体很有意义,应充分利用各种地学信息资料作综合分析,如利用化探圈闭异常(欧阳成甫,1990)或某些特殊影像特征来解译隐伏岩体。

图11-8 航磁资料的几种处理

表11-7

(据易昌善,1991)

2.用多源地学信息资料研究构造岩浆带

内蒙东部白音诺与黄岗梁一带是我国北方重要多金属成矿带。通过重、磁资料与MSS图像的复合,揭示区内存在两条侵入时代、岩性与成矿类系都不尽相同的构造岩浆带(图11-10及图版21左中)。其中NE向延伸的是花岗岩类,重力低;NEE向展布的是中酸性花岗闪长岩类,重力高。据物探资料与遥感影像特征分析:①NE向穿插NEE向的,时代分属中生代燕山早与中晚期。②花岗岩构造岩浆带的深部为复式岩基,中深部处为钟形岩体突起,浅部则沿断裂侵入,形成大小不等的花岗岩侵入体。③NEE展布的花岗闪长岩构造岩浆带的重磁资料显示,岩体沿EW、NE和NW三组断裂交叉处侵入,在卫片上呈现向心环状影像特征。④据区域成矿资料分析:Sn、W、Mo、Pb、Zn与花岗闪长岩构造岩浆带有关,而Cu、Pb、Zn、Ag等多金属则与较晚的花岗岩类有关。

图11-9 香花岭岩体的各类数据的环形影像

图11-10 由重磁异常图像揭示的岩浆构造系列