新大遥感地学分析讲义第4章 地质遥感

第4章地质遥感地质学是研究地球的物质组成、内部构造、外部特征、各层圈之间的相互作用以及演变历史的过程。它是由古生物学、地层学、岩石学、矿物学以及地壳运动的构造地质理论所组成了学科体系。岩石及矿物的光谱特性是岩性的遥感判读基础，而岩性的判读又是地质遥感应用的基础，本章围绕岩性的遥感判读、区域地质遥感调查、地质矿产遥感勘查以及地质灾害四个方面的应用。第一节岩性的遥感判读一、岩石与矿物的光谱特征影响矿物反射光谱的主要因素是矿物化学成份、矿物晶体结构和矿物粒度等，其中矿物化学成份是最重要的因素。可见光范围的波谱特征，取决于矿物中过渡金属离子的种类和含量，而中红外波段的特征谱带则决定于矿物中的阴离子基团。有关矿物光谱研究表明，在可见光－近红外（0.4μm—1.1μm）、短波红外（1.1μm—2.5μm）和热红外（8μm—14μm）的3个大气窗口中，岩石矿物具有一系列可诊断性光谱特征信息（陈述彭等，2000），即金属离子的电子转移和Al-OH、Mg-OH、CO32-等分子团的振动所形成的矿物光谱吸收特征，这些特征的带宽多在10~20nm之间（见表4-1）。表4-1光谱范围与可识别矿物简表波段波长范围（μm）可识别矿物可见光-近红外0.40-1.200.50-0.80Fe、Mn和Ni的氧化物、赤铁矿、镜铁矿植被短波波红外1.30-2.501.47-1.822.16-2.242.24-2.302.26-2.322.30-2.40氢氧化物、碳酸盐和硫酸盐硫酸盐岩：明矾石含Al-OH基团矿物：白云母、高岭石、迪开叶蜡石、蒙脱石、伊利石含Fe-OH基团矿物：黄钾铁矾、锂皂石碳酸盐类：方解石、白云石、菱镁石含Mg-OH基团矿物：绿泥石、滑石、绿帘石热红外8.0-14.0硅酸盐类：石英、长石、辉石、橄榄石1．有关矿物的光谱特征图4-1是几种典型矿物的光谱曲线，反映了不同化学成份矿物的光谱特征。图4-1几种典型矿物的反射光谱曲线2．岩石的光谱特性及影响因素不同岩石的反射光谱特征是遥感影像识别的基础，由于不同岩性反射光谱差异性决定了它们具有各自特定的影像色调特征。因此认识掌握不同岩性的反射光谱特征地质遥感的重要基础。图4-2几种典型火山岩和沉积岩的反射比光谱图4-3砂岩影像(安徽宁国)二、岩石与矿物的影像特征及识别1沉积岩的影像特征及其识别沉积岩本身没有特殊的反射光谱特征，因此单凭光谱特征及其表现，在遥感影像上是较难将它与岩浆岩、变质岩区分开来的，还必须结合其空间特征及出露条件，如所形成的地貌、水系特点等将其与其他岩类区分开来。沉积岩最大的特点是具成层性。胶结良好的沉积岩，出露充分时，可在较大范围内呈条带状延伸。在高分辨率的遥感影像上可以显示出岩层的走向和倾向。坚硬的沉积岩，常形成与岩层走向一致的山脊，而松软的沉积岩则形成条带状谷地。沉积岩由于抗蚀程度的差异和产状的不同，常形成不同的地貌特点。（1）坚硬沉积岩。（2）可溶性沉积岩。（3）碎屑岩。图4-4沉积岩的条带状影像岩浆岩的影像特征及其识别岩浆岩与沉积岩在遥感影像上反映出形状结构上的差别明显。前者多呈团块状和短的脉状。岩浆岩的解译，首先要注意区分酸性岩、中性岩和基性岩(图4-5)。图4-5岩浆岩影像(第四系喷出岩，黑龙江德都县)（1）酸性岩浆岩。（2）基性岩浆岩。（3）中性岩浆岩。图4-6火山岩影像(内蒙占科尔沁)3变质岩的识别由岩浆岩变质而来的正变质岩和由沉积岩变质而来的负变质岩，都保持了原始岩类的特征。因而遥感影像也分别与原始母岩的特征相似。只是由于经受过变质，使得影像特征更为复杂，识别更加困难。（1）石英岩及大理岩类。(2)千枚岩和板岩类。(3)片麻岩类变质岩的地质时代比较古老，经历了强烈的地壳运动，区域裂隙发育，岩块被分割成棱角明显的块状，地面比较破碎或成鳞片状。沿着这些区域的裂隙发育的水系，交汇、弯处也不大自然，成之字形，这一点可作为与岩浆岩区别的标志之一。4松散沉积物的识别1）松散沉积物的识别依据（1）成因型解译标志。构成地貌的松散沉积物，成因复杂，岩性多样，在遥感影像上解译识别的依据也不同。（2）岩性型解译标志。2）主要松散沉积物的识别残积物、坡积物、洪积物、冲积物、冰碛物、湖泊堆积物、风积物第二节区域地质遥感调查一、区域地质遥感工作程序任何一种遥感地质调查和研究工作，总是与航空遥感、航天遥感、航空目测、航测成图，以及各种资料予处理技术，计算机自动成图与自动解译识别联系在一起。区域地质遥感调查工作可以概略地分为四个方面：（1）空中及地面探测；（2）资料的予处理；（３）室内的地质解译与野外验证；（４）成果资料的分析与总结。按照遥感地质工作程序和工作内容，大致可分准备工作阶段、初步解译和编制遥感地质略图阶段、野外调查阶段、室内综合研究与验收阶段以及审查验收阶段。１、准备工作阶段（１）资料的收集和准备工作（２）制定工作计划２、初步解译和编制遥感地质略图３、野外调查阶段——检查和验证1）野外踏勘阶段2）野外验证阶段表4-2遥感地质解译内容简表解译对象解译要点识别和研究要求线性影像展布、延伸方向；波折、弯曲、分叉、复合特征；影像间的插值、交切、限制关系；影像两侧位移、牵引、旋扭等现象；与邻区构造影像的相互关系；按地质属性分类、命名；断裂要按构造性质分类，按方向统计分组，按规模化分等级、证据充分时确定相对时序并划分体系；环形影像详细研究影像内外色彩，结构、构造特点及变化；相关联环形影像之间的包容、叠加、切割、镶嵌、串联、辐射等空间分布关系；与相关线性影像间的交切、限制等同生、衍生关系；1.按地质属性分类；2.与岩浆侵入、喷出活动和热液活动有成因联系的应尽量鉴别岩体产状、埋深和相对侵入时序；3.与构造侵位、底劈等有关的应查明不同级次构造控制作用；4.与褶皱变形有关的应据影像边界条件及节理特点探索形变期次；块状影像详细研究影像的结构、构造特点；影像内色调的变化及色调异常的分布特点；按地质属性分类；沉积岩和浅变质岩类要研究岩层的岩性、岩相、厚度、接触关系和产状变化；侵入岩类要尽可能分解岩体接触关系，圈定接触变质带的范围；火山岩类要追踪火山机构，划分不同岩石区带；深变质岩类要划分岩性分区，研究接触关系和构造形变特点；第四纪堆积要划分成因类型，确定相对时序；４、室内综合研究与验收——成图与总结阶段５、审查验收阶段下达任务、签订合同下达任务、签订合同（任务或合同书）主管部门质量监控收集资料、培训队伍制作测区遥感影像镶嵌图初步解译、建立宏观解译标志、解译程度分区野外勘测与填图方法实验（填图实验样图）区域和主干路线踏勘、剖面测量、样品采集、样品分析解译程度分区图、地质解译草图填制工作设计（设计书）试验区图幅样图填图单元设计图前期检查设计审查填图路线、工作量部署图像处理、人机对话屏幕解译、机助制图完善解译标志遥感解译与野外调查（1：5万遥感地质图）路线填图、实测剖面、表本样品采集、轻型山地工程