薛臘梅，趙希濤，張耀玲，高萬里

(1.中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京100083; 2.中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京100029; 3.中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所，北京100081)

遙感技術(shù)在東昆侖新生代地質(zhì)填圖中的應(yīng)用

薛臘梅1，趙希濤2，張耀玲3，高萬里1

(1.中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京100083; 2.中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京100029; 3.中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所，北京100081)

利用不同地質(zhì)體在同一波段或相同地質(zhì)體在不同波段具有不同色調(diào)的變化規(guī)律，對東昆侖東溫泉盆地的ETM圖像進行了詳細(xì)地質(zhì)解譯，建立了新生代地層和新構(gòu)造的解譯標(biāo)志。解譯結(jié)果表明，在遙感圖像上可以準(zhǔn)確勾繪新生代地層的界線和確定新生代斷裂位置。通過野外地質(zhì)驗證將新生代地層劃分為10個填圖單位，新生代斷裂主要有近東西向的左旋走滑斷裂和近北西西向的逆沖推覆構(gòu)造。遙感地質(zhì)解譯和野外驗證結(jié)果對比表明，多光譜遙感影像在新生代地質(zhì)填圖中可以發(fā)揮重要作用。

遙感;新生代地層;新構(gòu)造;東溫泉盆地;東昆侖

青藏高原是國際上公認(rèn)的天然實驗室，一直是地質(zhì)工作者的研究熱點地區(qū)［1～10］，但東昆侖地區(qū)研究程度較低。2004年的1∶50 000地質(zhì)填圖取得了新進展。最近筆者所在的研究組重點進行了野外調(diào)查、地質(zhì)年代學(xué)和遙感地質(zhì)解譯工作，獲得了新成果［11～17］。但是由于東昆侖地區(qū)高寒缺氧、環(huán)境惡劣，許多地方人跡罕至，為研究工作帶來了一定難度，而借助遙感技術(shù)在一定程度上可以為研究工作帶來便利。遙感作為一種先進的技術(shù)方法，現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用到地質(zhì)研究和地質(zhì)填圖工作中［18～24］，通過對其影像上的不同特征進行提取分析，可以獲得大量豐富的地質(zhì)信息。筆者在東昆侖東溫泉盆地新生代地質(zhì)填圖過程中，利用ETM遙感圖像對填圖區(qū)新生代地層和構(gòu)造進行了地質(zhì)解譯，獲得了豐富的地質(zhì)信息。野外地質(zhì)驗證結(jié)果表明，多光譜遙感影像在新生代地質(zhì)填圖中可以發(fā)揮重要作用。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于東昆侖造山帶東段的東溫泉盆地，由昆南地體和巴顏喀拉地體所夾持，昆南縫合帶從盆地南側(cè)通過。東溫泉盆地海拔4 000～4 200 m，盆地中部的秀溝河自東向西注入溫泉水庫;南、北兩側(cè)的基巖山區(qū)高出盆地200～500 m，發(fā)源于昆南地體和巴顏喀拉地體的眾多南北向分支河流匯入溫泉水庫，兩者混合后形成了注入柴達木盆地的現(xiàn)代格爾木河水系。由于新構(gòu)造的強烈活動與河流改造，東溫泉盆地的新生代地層強烈變形并出露地表，為研究東昆侖造山帶新生代地質(zhì)演化提供了一個極佳的窗口。由于該區(qū)氣候寒冷干燥，植被稀少，基巖裸露，為遙感技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。

2 數(shù)據(jù)選擇及圖像處理

以ETM數(shù)據(jù)為基本數(shù)據(jù)源，采用1999年9月14號的Landsat ETM原始數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)已經(jīng)經(jīng)過了前期的輻射校正和幾何校正，但校正后的精度仍不能滿足精度要求，還需要進行幾何精校正。選取20個地面控制點，按照1∶100 000地形圖均勻采點，運用二次線性擬合方法建立變換關(guān)系，進行幾何校正，使得象元誤差小于1個象元。

根據(jù)研究區(qū)地質(zhì)特點，對圖像數(shù)據(jù)進行相關(guān)分析。根據(jù)各波段間的應(yīng)用特點和地物光譜特征的分析和比較，選定ETM7、ETM4、ETM3等3個波段進行R、G、B合成，得到TM7/ 4/3假彩色合成圖像(見圖1)。這3個波段之間的相關(guān)性小，合成后影像的飽和度高，目視解譯效果良好，可以得到豐富的地質(zhì)和地貌信息。

圖1 東昆侖東溫泉盆地遙感影像圖Fig.1 Remote sensing image of East Wenquan Basin in eastern Kunlun Mountains

3 新生代地層的遙感解譯

根據(jù)增強處理后的ETM假彩色合成圖像的影像特征，并在野外地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，建立了東溫泉盆地新生代地層的遙感解譯標(biāo)志(見表1)。根據(jù)表1遙感影像解譯標(biāo)志對新生代地層進行地質(zhì)解譯，各時代地層分布如圖2所示。通過野外地質(zhì)填圖驗證，進一步劃分了新生代地層成因類型，根據(jù)區(qū)域?qū)Ρ群蜆?gòu)造地貌特征確定了地層的形成時代。主要包括:古新統(tǒng)(E1)、始新統(tǒng)(E2)、漸新統(tǒng)(E3)、中新統(tǒng)(N1)、上新統(tǒng)—下更新統(tǒng)(N2—Q1)、中更新統(tǒng)(Q2)、上更新統(tǒng)(Q3)和全新統(tǒng)(Q4)。

表1 東溫泉盆地新生代地層遙感解譯標(biāo)志Table1 Remote sensing interpretation of Cenozoic strata in East Wenquan Basin

圖2 新生代地層與新構(gòu)造遙感解譯圖Fig.2 Remote sensing interpretation of Cenozoic strata and Cenozoic structures

古新統(tǒng)(E1):主要分布在溫泉水庫北側(cè)及其西側(cè)的山前地帶，地層強烈變形，巖性以紫紅色砂、泥巖互層，間夾紫紅色砂礫巖和灰綠、灰黃色泥灰?guī)r(見圖3a)。

始新統(tǒng)(E2):主要分布在東溫泉盆地中部的山麓地帶，地層變形強烈，為灰紫、灰綠色砂礫巖、砂巖、泥巖互層的河湖相地層(見圖3b)。

漸新統(tǒng)(E3):主要分布在東溫泉盆地北部山前和盆地中北部山麓地帶，為磚紅色和淺紫紅色砂、泥巖互層，巖石膠結(jié)程度明顯差于E1地層(見圖3c)。

圖3 東溫泉盆地新生代地質(zhì)照片F(xiàn)ig.3 Photos of Cenozoic geology in East Wenquan Basin

中新統(tǒng)(N1):主要分布在一些基巖山坡地帶和秀溝北部的山麓地帶，巖層整體變形較弱，產(chǎn)狀較平緩，巖性較差，為灰綠色、淺磚紅色砂與泥巖互層的河湖相地層(見圖3d)。

上新統(tǒng)—下更新統(tǒng)(N2—Q1):主要分布在東溫泉盆地的山麓地帶，在靠近山前地帶為一套厚層的土黃色—棕黃色沖洪積相砂礫巖和礫巖互層;在靠近盆地的中部是一套整體為棕黃—黃色砂礫巖和泥巖或泥質(zhì)粉砂巖互層的河湖相地層。該套地層變形較弱，主要為掀斜變形(見圖3e)。

中更新統(tǒng)(Q2):礫石層與湖積相，呈土黃色或淺棕黃色，主要分布在東溫泉盆地北部的山麓地帶，構(gòu)成拔河高度達30～40 m左右的沖洪積扇，礫石層松散，水平分布。

上更新統(tǒng)(Q3)與全新統(tǒng)(Q4):這兩套地層基本上都為沖洪積礫石層與湖積層，包括山麓或山前地帶的拔河高度二十多米至幾米不等的沖洪積扇和湖泊周緣的河湖相堆積。

4 新構(gòu)造遙感解譯

研究區(qū)位于青藏高原的東北緣，新生代以來的新構(gòu)造發(fā)育，主要以斷裂活動為主。在遙感影像上，明顯的線性影像、直線分布的陡坎、斷層三角面、水系的同步彎曲以及沖洪積扇體的排列形態(tài)等，都是新構(gòu)造解譯的標(biāo)志。新構(gòu)造不僅控制了本區(qū)水系的分布格局，同時還控制了河流的流向。本區(qū)的新構(gòu)造主要有近北西西向的逆沖推覆構(gòu)造和近東西向的走滑斷裂(見圖2)。

北西西向逆沖推覆構(gòu)造:主要分布在東溫泉盆地的北側(cè)，屬于東昆侖南部新生代逆沖推覆構(gòu)造的一部分。在遙感影像上呈弧線型的平面形態(tài)特征，兩側(cè)的色調(diào)差異明顯。內(nèi)側(cè)以深藍(lán)色為主，外側(cè)以黃綠色為主，并且內(nèi)側(cè)的紋理比外側(cè)的紋理清晰。野外驗證上盤為中三疊統(tǒng)綠片巖和砂板巖，下盤為漸新統(tǒng)雅西措組磚紅色砂礫巖，并且中三疊統(tǒng)砂巖逆沖于漸新統(tǒng)磚紅色砂礫巖之上(見圖3f)，主逆沖斷層面向北傾斜，傾角約為15°～30°，水庫北側(cè)斷層傾角變陡(見圖3g)。構(gòu)造年代學(xué)數(shù)據(jù)顯示，東昆侖南部逆沖推覆構(gòu)造的主要形成時代為漸新統(tǒng)雅西措組磚紅色砂巖沉積之后、中新統(tǒng)五道梁群湖相地層沉積之前，約為距今30～23.5 Ma之間［25］。

近東西向走滑斷裂:昆侖山活動斷裂系自西向東劃分出6條次級地震斷裂構(gòu)造［25］，構(gòu)成了青藏高原北部巨型左旋走滑活動斷裂系統(tǒng)，西大灘斷裂和秀溝盆地斷裂屬于其中的2條。東溫泉盆地近東西向走滑斷裂屬于西大灘斷裂和秀溝盆地斷裂交匯部位，二者呈左階斜列。該斷裂在遙感影像上呈東西向線性延伸，在其北側(cè)有直線分布的陡坎和呈近東西向線性排列的沖洪積扇體(見圖2、圖3h)。在遙感影像上可以看到該斷裂切割全新世沖洪積扇體，并且沖洪積扇體發(fā)生向西偏轉(zhuǎn)。西大灘斷裂晚更新世以來發(fā)生過8次強烈地震［26，27］，此外，阿拉克湖東在1902年11月4日和1963年4月19日發(fā)生過2次7級地震，這些表明該斷裂帶在第四紀(jì)以來一直處于活動之中，具有典型活動構(gòu)造特征。

5 結(jié)論

通過ETM假彩色合成圖像遙感解譯，獲得了東昆侖東溫泉盆地豐富的新生代地質(zhì)信息。通過新生代地層及新構(gòu)造的詳細(xì)地質(zhì)解譯，并結(jié)合野外地質(zhì)調(diào)查，建立了東溫泉盆地新生代地層格架，劃分了沉積物的成因類型和形成時代。通過對遙感影像中的線性影像、直線分布的陡坎、斷層三角面、水系的同步彎曲以及沖洪積扇體的排列形態(tài)等方面的研究，對區(qū)域內(nèi)近東西向走滑斷裂和近北西西向逆沖推覆構(gòu)造進行了解譯。此研究不但較好地體現(xiàn)了遙感影像在高原區(qū)地質(zhì)研究和地質(zhì)填圖中應(yīng)用的優(yōu)點，而且為東昆侖新生代構(gòu)造—地貌演化研究奠定了基礎(chǔ)。

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Abstract:According to the color variations of different geological bodies in the same wave band or the same geological body in different wave bands，a close geological interpretation has been made for the ETM images from the East Wenquan Basin of the east Kunlun Mountains，resulting in the establishment of interpretation makers for the Cenozoic strata and new structures.The interpretation allows us to accurately define the Cenozoic strata boundaries and Cenozoic fault locations on the ETM images.The Cenozoic strata in the mapping area can be divided into 10 mapping units based on the field survey.The Cenozoic faults include nearly NW left-lateral strike-slip faults and nearly NWW thrust nappe structures.It is believed that multispectral remote sensing image can play an important role in Cenozoic geological mapping.

Key words:remote sensing;Cenozoic strata;Cenozoic structure;East Wenquan Basin;East Kunlun Mountains

APPLICATION OF REMOTE SENSING TECHNIQUE IN THE MAPPING OF CENOZOIC GEOLOGY OF THE EAST KUNLUN MOUNTAINS

XUE La-mei1，ZHAO Xi-tao2，ZHANG Yao-ling3，GAO Wan-li1
(1.College of Earth Science and Resources，China University of Geosciences，Beijing100083，China; 2.Institute of Geology and Geophysics，Chinese Academy of Sciences，Beijing100029，China; 3.Institute of Geomechanics，Chinese Academy of Geological Science，Beijing100081，China)

P627

A

1006-6616(2010)01-0070-08

2009-12-04

中國地質(zhì)調(diào)查局項目(編號:1212010711510)資助。

薛臘梅(1983-)，女，碩士研究生，第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)。E-mail:xuelamei1983@126.com。