区域性构造节理在遥感影像上的反映特征--以黔西北地区为例.pdf

Sichuan Building Materials Vol.41，No.6 December，2015 第41卷第6期 2015年12月 区域性构造节理在遥感影像上的反映特征 以黔西北地区为例 王德富, 陶晓风, 姚金鹏 (成都理工大学地球科学学院, 四川 成都 610059) 作者简介:王德富(1990 - ),男,四川宣汉人,在读硕士研究生,主要 研究方向:构造地质学。 基金项目:中国地质调查局“乌蒙山区地质矿产综合调查”项目子项目 “贵州15 万响水等六幅岩溶石山区域地质调查”(12120113051900) 摘 要: 区域性构造节理是由区域构造应力场作用下 产生的多组小节理的“自然优选”,是在遥感影像上反映区域 构造应力作用结果的综合表现。 解析遥感影像上区域性构 造节理, 对分析区域地质构造特征、 反演区域应力场、 恢 复区域构造演化史具有重要指导作用, 亦对从遥感影像上 分析地质灾害易发区的岩性、 构造及区域活动稳定性等具 有重要意义。 因此, 系统总结区域性构造节理在遥感影像 上的反映特征具有十分重要的现实意义。 本文主要基于前 人的研究成果, 同时结合黔西北地区的构造节理特征, 系 统地总结并阐述区域性构造节理在遥感影像上的特征。 关键词: 遥感影像; 区域性构造节理; 区域应力场; 地质灾害 中图分类号: P694文献标志码: B 文章编号:1672 -4011(2015)06 -0230 -03 DOI:10. 3969/ j. issn. 1672 -4011. 2015. 06. 117 0 前 言 利用构造节理求解主应力轴、 确定构造应力场, 以恢 复区域古构造应力环境, 一直是区域地质构造研究的基本 方法和重要途径。 然而, 一般的工作思路是通过对在野外 地质工作中所得的野外露头节理产状进行方位优选, 再找 出同组节理在方位上的统计规律和代表性产状1。 利用遥 感影像解译区域构造大节理, 具有更好的代表性。 遥感影 像上的构造大节理是野外所见“小节理”的自然优选2, 是 具有一定规模的更高级节理组, 规模较大且代表性较好。 1 构造大节理在遥感影像上的基本特征 共轭剪切大节理的力学特征一般较为稳定, 其切错关 系在遥感影像上都较为清晰, 可以据此恢复其应力状态2。 横张大节理基本上垂直层面或层理, 在空间上主要分布在 褶皱两翼, 核部地层因其切割深度有限, 其节理受到地表 分化作用等影响多遭受剥蚀或掩盖。 这类节理一般受岩性 控制成排分布, 图像上多呈现出较粗线状、 短小、 相互平 行的单色影像特征。 同时, 它与褶皱关系极其密切, 其产 状方向随着褶轴弯曲方向变化而变化。 横张大节理在力学 性质上主要是在褶皱初期沿主压应力方向产生的, 并在褶 皱过程中进一步发展起来, 常常随着初始“X”共轭剪切节 理而发育发展, 分布广且稳定2 -3。 一般地, 在遥感影像上可以看到滑坡、 崩塌、 碎屑流 等地质灾害频发地区, 这也很有可能是构造活跃程度较高 地区4。 一般岩石节理密集发育, 破碎严重, 造成岩体软 弱结构面增多并加强, 只要具备一定水文、 地貌等自然条 件或其他人为因素(如开挖边坡形成高陡斜坡临空面),岩体 极有可能转变为自然灾害体。 2 遥感影像上有关节理的解析方法 遥感影像上显现的构造形迹是地史上多次构造作用的 最终结果, 包含有多次构造变形的特征信息, 其中尤以晚 期较强的构造变形特征最为明显2。 因此, 区域构造的遥 感影像解析, 需从错综复杂的综合结果中区分不同构造变 形与破裂系统之间的相互关系及空间分布规律等特征, 然 后通过对变形场特征的综合分析研究, 反演各变形时期的 构造应力场。 我们知道, 不同形式的应力场产生的构造形 迹是不同的。 因此, 在同一构造应力场作用下, 产生的主 要构造样式与伴生的节理组系在空间上具有一定的依存关 系。 例如, 一个褶皱区在受到其他方式较强应力作用时, 往往会产生晚期叠加褶皱并伴生相应的节理组系, 对早期 褶皱及其早期节理系统产生干扰, 应引起注意。 3 遥感影像区域性节理特征 本文通过收集黔西北地区 SPOT 及 ETM 遥感影像图, 解译该区域内主要构造形迹及其组合形式, 同时对两期或 多期褶皱及有关节理在空间的穿插干扰关系加以分区, 就 可以在遥感影像上辨认早期节理在晚期构造运动中发生的 方位和性质的转变。 这里特别强调, 在遥感影像上识别构 造节理时, 要注意地貌上自然地理等影像特征的识别、 区 分, 并加以排除干扰。 3 1 金佛山地区节理系特征 金佛山地区位于扬子准地台的中部, 主体部分属黔北 台隆的凤岗构造变形区, 仅西北部分属四川盆地的四川台 拗。 地区的构造格局的基本特点是由两个凹面相对的弧形 构造带和其间的大型隆起组成的菱形 - 弧形构造。 其中间 为菱形隆起, 两侧为弧形褶皱, 弧顶均位于菱形两侧钝角 处, 中间为产状平缓开阔的北北东向隆起2,5。 分析知, 该地区受到来自两个方向的挤压应力, 应力 方位分别为近东西向和 NW - SE 向(见图 1),所产生的横张 节理起始近平行于主应力方, 而后随着两个不同主应力方 向的共同作用, 使横张节理的走向发生偏转。 由南川往道 真方向, 横张节理走向由 NW - SE 向转为近东西向。 由松 坎北部至正安一带, 节理横张节理走向由近东西向逐渐转 为近 NW - SE 向。 总体来说, 该地区横张节理总体特征为 规模较大, 发育稀疏, 沿走向可与两侧弧形褶皱上的横张 节理断续相连。 节理迹线对角线呈北西西 - 南东东向直线 状。 局部受断裂影响, 节理呈不规律状分布, 节理整体可 连成以菱形块体的锐角端为中心的对称弧形节理网络, 由 此也反映了该地区东西向和北西 - 南西向两种侧压力的联 合作用2。 032 Sichuan Building Materials Vol.41，No.6 December，2015 第41卷第6期 2015年12月 图 1 金佛山地区横张节理特征及其区域构造应力场 (据乐光禹, 1996, 有修改) 3 2 六枝 - 大窑地区节理系特征 六枝地区位于扬子准地台的中部, 区内地质构造复杂, 存在多组不同方位的褶皱及断层, 且各自发育有一套伴生 节理, 横张节理尤其明显, 呈现复杂的构造复合干扰格 局2,6。 经遥感影像解析及查阅有关地质报告, 区内主要压 性构造有三组: 北西向褶皱: 包括堕却背斜、 六枝向斜; 近东西向构造: 大窑背斜、 播洞背斜以及一些近 NE - SW 和近 NNE 向断层, 构成东西向构造带; 北东向褶皱: 主要包括梅子关背斜和龙场背斜。 该地区内横张节理特别发育, 方向多变, 经遥感影像 分析, 可知横张节理组系与褶皱组系具有十分紧密的联系 (见图 2)。 NP1 P2 P2 P1 C P T K P2 D C C 龙场 P1 T P2 马场 P2 P1 P1 P1 P2 P2 落别 T T P2 P1 P1 P2 C P1 P2 T 岩脚 TC 大窑 T T J P2 P2 P1 六枝 K 堕却 与 北 西 向 褶 皱 伴 生 的横张节理 剪节理 与东西向褶皱 伴 生的横张节理 与北东向褶皱伴生的横 张节理 放射状张节理断层地层界线 018 km 图 2 六枝 - 大窑地区横大张节理分布图 (据乐光禹, 1996, 有修改) 1) 与北西向高陡褶皱有关的横张节理系: 主要发育在 堕却背斜、 六枝向斜两翼, 节理走向近 NE - SW 向, 呈较 粗的短小线状单色影像特征, 地表上冲沟槽谷呈负地形, 节理迹线大致与褶皱轴垂直。 局部地段可见北西向褶皱与 晚期东西向以及与近北东向构造复合处, 受到后期应力作 用影响改造, 褶轴方位偏转, 斜交于北西向褶轴, 呈不相 协调状。 此外, 在堕却背斜可见发育少量共轭剪切大节理, 共轭锐角分角线与横张大节理方向基本平行, 可以判断是 同一应力场中的产物。 2) 与东西向褶皱有关的横张节理系: 主要分布在大窑 背斜南翼, 走向近南北, 与褶皱关系密切, 影像特征非常 明显。 在大窑南侧见这组节理具有切割 NE - SW 向节理特 征, 亦可能是受其限制, 据此判断近东西向褶皱较北西向 褶皱为后期构造产物。 3) 北东向褶皱有关的横张节理系: 主要分布在该区东 部, 以龙场背斜最为发育, 其走向多呈 NWW - SEE 向, 其 他地段由于受早期构造干扰, 影像上显示不清。 在龙场背 斜和大窑背斜复合处, 可见此横张大节理与走向 NNW 向节 理斜交, 同时切穿 NNW 向节理, 说明此节理的产出又晚于 近南北向节理。 综合以上各组褶皱与横张节理的关系, 得知北西向褶 皱及伴生北东向节理系形成较早, 近东西向褶皱及伴生的 近南北向节理系次之, 北东向褶皱及伴生的北西西 - 南东 东向节理系形成最晚。 3 3 大方平寨穹隆节理系特征 平寨穹隆位于贵州省大方县东侧, 大地构造位于扬子 准地台之黔北台隆西部。 根据前人资料及野外实际调查, 发现穹隆内发育地层主要为寒武系石冷水组和娄山关组地 层, 其构造变形较弱, 但具有明显的剪节理发育, 节理走 向主要为 NNE - SSW 向、 NE - SW 向、 NW - SE 向以及 NWW - SEE 向。 穹隆四周地层中岩石节理发育大量张节 理, 产状稳定, 走向近东西向和 NEE - SWW 向(见图 3)。 图 3 大方地区 ETM 遥感影像解译区域构造节理特征 大方地区平寨穹隆 ETM 遥感影像上清晰可见区域性构 造大节理。 由于穹隆内部构造变形强度较低, 地层产状稳 定, 因此, 遥感影像上可见多组共轭剪节理发育, 性状稳 定, 延伸较远。 在各组节理综合作用下, 地表岩石风化裂 (下转第 233 页) 132 Sichuan Building Materials Vol.41，No.6 December，2015 第41卷第6期 2015年12月 3 3 测绘服务网络化 测绘服务的网络化顾名思义就是这些地理数据的发布、 交换和各种服务都是在网络上进行的。 现代社会数据网络 已经全面的渗透在我们的日常生活中, 电脑、 手机的不断 更新换代使得功能更加多样化, 已经成为人们生活、 工作 不可或缺的一部分, 人们了解信息的来源就是手机、 电脑 这些数字化的产品, 测绘服务的网络化极大地便利了大众, 使得这些数据可以随时随地的获得, 只需要一个网站、 界 面、 一部手机就可以对这些信息进行访问和了解, 方便、 快捷, 符合了人们的需求。 3 4 社会化的产品 社会化的测绘产品是把这些地理数据作为一种公共化 的服务产品广泛地应用到人们的日常生活中来。 社会化的 产品是可以向公众公开的, 它是诞生在便捷的信息服务和 集成化的信息资源的基础上的。 地理信息的获得就是为大 众服务的, 在向人们不断提供测绘信息的同时, 也能实现 地理信息资源的高效利用, 可以随时发现问题解决问题, 这是一个双赢的结果。 4 信息化测绘体系的框架 信息化测绘体系的结构层次主要包括: 技术层、 数据 层、 管理层、 服务层和应用层 5 个层面。 从功能上划分可 以包括对于信息的收集、 更新、 整理、 集成等。 技术层主 要是为测绘信息提供一个技术上的支持的帮助, 是其他层 面的支持和保障; 数据层是对于采集到的不同地理信息进 行储存; 管理层是起到一个管理者的作用, 它对于得到的 数据进行不同的分类、 整合, 建立数据库, 并对于数据库 进行及时的更新换代; 服务层是一个服务体系, 对于这些 地理信息进行产业化、 社会化的服务, 公共信息的公开、 政务信息的发布等; 应用层是建立在服务层的基础上的, 服务层为应用层提供了平台。 现代社会的信息资源异常丰富, 对于这些数据的处理 者来说, 数据太多没有办法处理, 对于需要者来说又找不 到核实的数据, 大众的需要得不到满足。 因此, 自动化、 智能化的地理信息加工和处理是急需解决的问题。 随着全 球信息网格(GIG)的提出, 目前的网络形式已经不能满足 发展的需求, 需要我们去建立一个全球性的空间信息网格。 GPS 定位系统的广泛应用为信息的采集和处理提供了极大 的便利, 在实际应用中应该成立专门的数据库和信息集成 系统为社会大众提供更为广泛的服务内容。 5 结 论 社会的不断发展为测绘技术带来了极大的便利, 传统 的测绘技术已经被现代化的数字信息技术所取代, 测绘信 息应用也更加的大众化、 社会化, 服务体系更加的便捷、 快捷。 尽管在发展中存在着这样那样的问题, 但是时代的 发展、 科技的进步、 科技人员的不断探索, 信息测绘技术 会不断创新, 获得更为精确的数据, 为社会大众提供更为 便利、 广泛的服务。ID: 002392 参 考 文 献: 1 李德仁,苗前军,邵振峰. 信息化测绘体系的定位与框架J. 武汉大学学报:信息科学版,2007,51(3):112 -113. 2 梁云燕. 信息化测绘体系的定位与框架J. 科学与财富, 2014,16(3):55 -56. 3 雷伊娉. 信息化测绘体系的定位与框架探究J. 科学与财富, 2014,16(7):78 -79. 4 黄丕源. 分析信息化测绘体系的定位与框架J. 建材发展导 向(下),2014,36(9):90 -91. 5 吕林. 信息化测绘体系的定位与框架J. 环球人文地理, 2014,5(18):88. (上接第 231 页) 隙呈网格状(见图 3)。 经解译分析, 第一组节理走向为近 NWW - SEE 向和 NW - SE 向, 第二组节理走向呈北北东向 以及少量近南北向展布, 且第二组对第一组节理有切穿和 限制作用。 据此可以判断, 近北北东向节理为先期节理, 近北西向节理为后期构造作用产物, 反映了平寨穹隆先是 受到了近南北向构造挤压力, 后期又受到了近东西向或近 北西南东向构造应力作用。 同时, 在该穹隆四周地层中 可见大量垂直地层走向的横张节理分布, 在整个穹隆四周 呈放射状分布。 尤其以穹隆西侧横张节理的分布极其明显, 走向近东西(见图 3)。 在穹隆南侧地层中, 横张节理不明 显, 其形迹被近北北东向剪节理所改造掩盖。 根据穹隆地 区节理遥感解译结果, 与野外实际测得节理作对比发现, 吻合度较高, 进一步验证了遥感解译的可行性和优越性。 4 结 论 1) 遥感影像具有记录地质构造总体和个体的各种形与 色等信息真实、 客观、 全面的特征, 具有高度的概括性和 信息连续性。 这种方法可克服一般地面地质构造观察中