地质勘探岩性解译与编图

第七章遥感岩性解译与编图 何政伟博士 后 教授博士生导师地球科学学院副院长 本章提纲 第一节岩浆岩的解译第二节沉积岩与松散沉积物解译第三节变质岩解译第四节岩性识别方法与解译要领第五节遥感地层分析与岩性 岩性解译的概念依据遥感资料波谱与空间信息特性来判定出露地面的岩石地物性和产出特点 就是岩性解译 建立岩性解译标志 岩石的物性与类型 产出状况 尽可能解译不同岩性的分界 分析各种岩性展布状况 变化及其相互关系 岩性解译的内容 岩浆岩的反射率高低 色调的深浅 与岩浆岩的sio2含量 色率的大小的正比关系非常明显 中酸性岩反射率最高 基性及超基性岩较低 岩石中铁镁质暗色矿物含量越高 反射率越低 但超基性岩常因风化退色而使反射率偏高 第一节岩浆岩的解译 岩浆岩解译中几何形态的主要标志 在图像上岩浆岩体具有比较规则的平面几何形态 常成圆 椭圆 透镜状 脉状 除少数熔岩外 岩浆岩多数缺少层理影像特征 在遥感图像上出露规模较大的侵入岩 常具环状 放射状等类型的水系 节理或脉岩群 一 侵入岩 一 酸性至中性岩类 黄山花岗岩峰丛 华山是由一块完整硕大的花岗岩体构成的 它的历史可追溯到1 2亿年前 据 山海经 记载 太华之山 削成而四方 其高五千仞 其广十里 二 基性 超基性岩类 基性 超基性侵入岩常呈团块状 链状 脉状 沿区域性断裂带产出 色调一般为深灰至黑灰色 大型岩体少见 且多为正地形 浮土较薄 植被不发育 小型岩体可为正地形 也可为负地形 残积物较厚 植被较发育 岩体内节理不发育 后期脉岩极少 五台山地区 三 脉岩 脉岩主要受节理 断裂控制 成组地产出于侵入体内及其附近的围岩中 单体形态以长条状 链状 蠕虫状较常见 二 喷出岩 一 酸性喷出岩 常见为流纹岩 流纹集块岩和流纹凝灰岩 通常呈互层产出 年轻的酸性喷出岩分布区 集块岩堆积在火山口附近 形成较陡的岩锥 色调稍暗 表面有粗糙感 水系呈放射状 凝灰岩距火山口较远 色调略浅 表面较光滑 水系呈较密集的树枝状或似平行树枝状 古老的酸性喷出岩多与沉积岩伴生 空间上厚度变化较大 通常为正地形 可以是低山丘陵 也可以是方山峡谷 墨西哥活火山 浙江省温州市雁荡山 二 基性喷出岩 最常见为玄武岩 基性火山集块岩 凝灰岩通常成夹层产出于巨厚的玄武岩系之中 许多情况下 玄武岩浆是沿深断裂从许多火山口同时溢出 形成广阔的台地或平坦的高原地形 峨眉山玄武岩 云南昭通玄武岩 地球表面沉积岩分布最广 约占大陆面积的75 是煤 油 铁 铝 建材矿产的母岩 通过遥感解译 识别岩石的性质 产状 展布 进而分析它的时空变化 以及与其它地质体的相互关系 对区域地质特征的认识和找矿都有重要意义 第二节沉积岩解译 第四纪松散沉积物在平原 山区均广泛分布 在遥感图像上 绝大多数产状平缓 难见层理 岩性在空间上是渐变的 并常遍布耕地 居民点 道路纵横 解译难度大 解译要点 1 松散沉积物的成分及成因与地貌密切相关 2 色调深浅与含水程度有关 3 纹形图案是重要的解译标志 一 松散沉积物解译 一 砾石层 主要分布在戈壁荒漠 山前坡麓 洪积扇顶端等处 山区河床 古阶地 河漫滩中零星分布 影像粗糙 色调偏暗 常呈斑点状 斑块状纹形图案 土壤植被均不发育 冰川沉积和泥石流如以历史为主 则多呈丘垅地形 大渡河河漫滩砾层 二 砂层 砂层主要分布于沙漠 海滨 河岸等处 影像较光滑 色调浅而均匀 地表水系不发育 地形上呈缓坡 只有少数轻度胶结的沙层在河谷变形形成断续小陡坎 塔克拉玛干沙漠中河流形成的砂层 三 粘土和亚粘土层 主要分布在平原区 河流中 下游沿岸 大湖沿岸 洪积扇前沿及残坡积层发育区 干旱区 表面总体上平整光滑 细纹密布 色调浅 在潮湿地区则冲沟密集 切割细碎 呈网状影纹 植被发育 常发生沼泽化现象 色调较深 冰水粘土层具紊乱网状水系 湖相粘土则多具环带状条纹 碱土分布区 碱土呈白灰色 簇状草 木丛呈黑灰色 总体显示为花斑状纹理 凉山州冕宁县以南粘土 大理洱海湖相粘土 青藏高原盐碱湖周碱土 四 黄土 山西 二 固结沉积岩 一 砾岩多呈似层状 透镜状 条块状 层理不明显 色调较暗 沿大型节理方向常出现陡坎 悬崖 脊状垅岗 分水岭尖峭 地形崎岖 砾岩分布区残积物少 崩积物多 植被稀疏而不均 故影像粗糙 常显斑状纹理 水系稀疏 且主要受断裂控制 基威诺期半岛砾岩 砾岩 节理较发育 常成组出现 对水系控制作用明显 故以树枝状 格状水系图形最常见 冲沟横断面一般为 V 形 产状近水平的厚层砂岩常形成方山峡谷地貌 图像上表现为斑块状纹理 倾斜产出时 常构成单面山 影像为折线状条纹条带图形 近直立的砂岩常形成垅脊 呈近于直线状的条带条纹图形 二 砂岩 广东丹霞山国家地质公园 三 页岩 泥岩 岩石易风化剥蚀 常形成低矮浑圆 波状起伏的丘岗 平缓坡地及开阔低洼地形 因透水性差 地表径流发育 常呈密集树枝状水系 泥岩常不显层理 在潮湿地区可见假岩溶现象 形成与灰岩地区类似的肾状 脑纹状图型 页岩中因常夹有粉砂岩或泥灰岩 故层理清晰 在图像上呈断续细纹 页岩 KaroSystemShale 成都金堂页岩泥岩 碳酸盐类岩石 在湿热气候条件下 岩溶地貌发育 厚层质纯的灰岩岩溶发育程度最高 齐次为白云质灰岩 白云岩 而硅质灰岩 泥灰岩发育较差 图像上多出现格状 龟纹状图形 广西桂林 第三节变质岩解译 与沉积岩和岩浆岩相比 变质岩的解译要困难一些 但从总体上看 深变质的片麻岩 混合岩的影像特征接近花岗岩类 浅变质的板岩 千枚岩的影像特征接近粘土盐类 片岩影像特征介于二者之间 大理岩 石英岩多呈似层状 透镜状夹于变质岩系之中 影像特征与原岩相似 一 大理岩 气候湿润地区 发育有一定程度的岩溶地貌 表面凹凸不平 干旱地区常形成较低缓的光秃圆滑垅脊或丘岗 水系稀疏 云南大理县 二 石英岩 石英岩致密 坚硬 层理不明显 节理较发育 多构成高山峻岭 水系受断裂控制呈稀疏格状 陡坡下常有裙状坡积物或崩积物 色调较浅 具麻斑状纹理 岩石表面残积物少 植被不发育 河南嵩山 三 板岩和千枚岩 因岩石坚硬和板理 千枚理发育 故常呈鳞片状 梳状不平表面和尖棱地貌 山体坡度较陡 水系常栉状 末节冲沟呈平行密集排列 强烈切割地区 水系上源常产生滑坡 雅砻江九龙县段 四 片岩 常具有陡倾的层态和波状纹理 地形崎岖 片理常表现为一组平行密集细纹 不受山形和水系限制 也不对地形产生控制作用 水系多呈树枝状 羽状 在湿润气候条件下 片岩常形成波浪式浑圆低山或丘陵地形 覆土较厚 植被发育 甘肃兰州刘家峡 陕西佛坪县 片麻岩 正片麻岩影像特征与花岗岩相似 也呈大片出露 但边界不很明显 无相带 节理不发育 负片麻岩宏观上呈带状延伸 山脊较尖锐 色调也略深 可见深浅交替的隐约条纹 水系多为角状 树枝状 当覆土较厚时 呈现 丰 字形水系 西藏墨竹工卡县 混合岩 均质混合花岗岩影像特征与花岗岩很接近 但与周围界线不清 有过渡现象 条带状混合岩及阴影状混合岩的影像常带有模糊的斑块状 云雾状花纹 混合岩中较坚硬者 可构成陡峭山地 但山脊不尖锐 有的则形成类似花岗岩的岗峦地形 水系多为羽状 树枝状或放射状 甘肃榆中县 一 岩性解译特点遥感在区域地质研究 矿产资源勘测 地质图体编制工作中发挥作用 岩性识别是其基础 但岩性解译要比地貌 构造解译难 因为 受成像条件的影响 导致岩性解译标志的变化 需要解译的某一种岩性 常因为出露面积较小 难以形成能在图像上反映其物性的影像特征 岩性的物质组成 结构构成的横向变化 或后期岩浆活动 蚀变 叠加变质作用 风化作用引起解译标志的改变 影响解译效果 第四节岩性识别方法与解译要领 一 目视解译是岩性解译的基本方法即便在同一地区或同一幅图像的范围内 由于局部遥感成像条件发生变化 物性相近的岩层 如砂岩 的地物波谱特征也会有较大差异 出现同物异谱的现象 需要正确应用解译标志和解译技巧 排除各种干扰 解译要循序渐进 先区分基岩与松散沉积物 再区分三大岩类 水 火 变 在从典型样区出发 进行岩性细分 就是图像增强方法的选择 也应当在目视解译的基础上设定方案 二 岩性解译要领 高分辨率卫片和航片是基本覆盖全国的一种测绘资料 是进行详细岩性解译标志的基础影像资料 岩性 岩性 地层的解译标志主要有 色调或色彩 地形地貌 冲沟和水系的类型与密度 影纹图案特点 植被发育与土地利用情况 能直接从图像上观察到的层理 夹层 节理等地质结构现象等项 二 目视解译基本资料 解译要通过相关分析与对比来进行 对比解译内容包括 与典型样区对比 与不同类型的遥感图像上同名地物影像特征的对比 与同类岩性在不同地段的影像特征的对比 与不同岩性的影像特征进行对比 三 充分利用对比来提高解译能力 岩性解译应当从易到难 从已知到未知 从较典型地区开始 通过对比解译 选出样区来 选择样区的目的为 把每一种岩性解译单位的典型影像特征具体地展示出来 为突袭那个处理的训练区的挑选作参考 为需要进行岩性的地物波谱测试时 测试地点的选择作参考 四 正确选择岩性解译典型样区 通过地物波谱曲线的对比 研究可以 分析各种因素对波谱特征的影响 判别解译区各种岩性可解译程度 为正确解译波谱特征提供依据 同时对比不同岩性的曲线上吸收谷 反射峰所在的波长与反射强度等特点 供图像处理方案的设计参考 五 充分利用地物波谱资料 充分利用遥感资料 多 的特点来描述岩性特征 区分岩石类型是遥感地质学的一种重要内容 多波谱 多平台 多时相遥感资料 六 利用多波段 多平台遥感资料识别岩性 较之五 六十年代以前单靠黑白航空像片来作解译 提供的信息更多 效果更好 用多光谱遥感资料识别资料 利用岩石热惯性量识别岩性 用高光谱分辨率多通道成像波谱仪资料来识别岩性 用图像的影纹和结构来解译岩性 用多源地学信息资料识别岩性 三 岩性识别的主要方法 一 地层不整合接触关系的解译角度不整合的基本概念 上下两套地层在地质历史上有过沉积间断或地层缺失 两套地层成一定角度相接触 第五节遥感地层分析与岩性制图 利用遥感图像确认地层角度不整合的存在 可依据下列解译标志 区域岩性 地层单元产状的标志及其变化 角度不整合两套地层构造式 构造发育强度 变质特点等不同 地质上的上述差异 必然造成地貌景观分区 水系类型 影纹图案和色调色彩等影像特征的不同 形成较早的地质体被较新的岩性 地层单元所覆盖 二 岩相变化的遥感分析根据某个地层影像特征的变化 尤其是当沿走向变化明显或有一定规律可循时 配合地质资料 可获取区域地层的一些信息 但要很慎重 因为更多情况下 影像特征的变化是自然地理环境或成像条件变化引起的 要指出的是 基岩区的地层角度不整合接触关系和岩相的解译效果不佳 但松散沉积物的相变 其解译效果却远胜与其它一种地质方法 三 遥感地质图件的编 测 制 通过典型样区和地质解译划分出各种岩性单位而不涉及岩性单位的时代归属 利用遥感资料解译出不同的岩性 地层单元 编制或修改地质图件 对解译出的不同岩性或岩类赋予一定地层学的涵义 它与区域地层有一定对应关系 但并不对等 划分岩性 地层单元并赋予区域地层学的涵义 作为区域地质制图的填 岩性 地层制图的步骤 1 准备阶段 2 野外踏勘及建立遥感岩性 地层单位的阶段 4 综合解译成图和遥感地质专题研究阶段 3 解译 野外验证及图件测制阶段 总结 成图阶段 1 影像地层单位可分程度的评价对工作区内影像地层单位可分程度按四级标准来区分 良好 岩性单元或地层划分可达实际填图单元的80 以上 各种填图单元解译界线精确度达75 以上 较好 在无环境因素干扰的情况下 可解率达80 以上 但局部地段较差 中等 地层划分率低于65 解译的界线有一定的误差 差或极差 大多数地层界线难于确定 可分程度低的要如强地面地质工作 遥感地质图件编 测 制的几种主要工作 2 影像标志层的选择影像标志层的选择标准是 其上下岩层的色调