李新萍，郝多虎，段 朋，于學(xué)政，盛佳良，何 泉，呂鐵硬

（1.中國礦業(yè)大學(xué)（北京），北京100083；2.中國國土資源航空物探遙感中心，北京100083）

新疆東部地區(qū)是我國西部礦產(chǎn)資源較為豐富的地區(qū)，蘊(yùn)含著大量重要的礦產(chǎn)，其中煤炭資源極其豐富，大部分的低灰、低硫、低磷等優(yōu)質(zhì)煤都來自新疆東部地區(qū)。近年來，不少專家學(xué)者都對新疆東部主要含煤區(qū)做了大量的相關(guān)研究。李小彥等提出了西部煤炭“優(yōu)質(zhì)煤”的概念[1]，張泓、吳傳榮等對西北地區(qū)侏羅紀(jì)煤的成煤地質(zhì)條件進(jìn)行了研究[2－3]，陳克明、趙長毅等對吐哈盆地煤的生烴潛力做了深入研究和探討[4－6]。這些研究對地質(zhì)調(diào)查與礦產(chǎn)勘查提供了思路和方法，但尚未對主要含煤盆地及含煤地層等地質(zhì)條件等進(jìn)行宏觀系統(tǒng)解譯劃分與研究，未能構(gòu)建含煤區(qū)的區(qū)域宏觀構(gòu)造格架。隨著遙感技術(shù)的廣泛應(yīng)用，利用衛(wèi)星影像探測成礦的研究越來越系統(tǒng)。本文利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，通過遙感影像增強(qiáng)處理，結(jié)合已有的地質(zhì)礦產(chǎn)資料，對新疆東部主要含煤區(qū)進(jìn)行地層、線性、環(huán)形構(gòu)造等地質(zhì)解譯研究，分析主要含煤區(qū)的地質(zhì)特征及煤炭的賦存規(guī)律，旨在為本區(qū)開展地質(zhì)調(diào)查與礦產(chǎn)勘查工作提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于北天山褶皺系東段的山間坳陷中，隸屬于吐魯番和哈密兩個行政區(qū)，包括三塘湖和吐哈兩個含煤盆地，其地理坐標(biāo)為東經(jīng)87°00′—96°00′，北緯42°00′—45°00′，東西長約725km，南北寬約325 km，總面積約16.8萬km2。三塘湖煤田位于新疆東北部與蒙古國接壤的近邊境線一帶東準(zhǔn)噶爾界山所轄的山間坳陷盆地中，吐哈煤田位于新疆東部，為東西走向的大型山間盆地，是新疆僅次于準(zhǔn)噶爾盆地的巨型含煤盆地。

研究區(qū)尤其是含煤地層多被植被和第四系淺層覆蓋，利用常規(guī)地質(zhì)工作手段開展煤炭資源調(diào)查的難度大。但該區(qū)各地質(zhì)歷史時期沉積穩(wěn)定，地層和巖石類型發(fā)育較齊全，不同巖石地層和地質(zhì)構(gòu)造所呈現(xiàn)的微地貌、水系、土壤和植被類型等具有明顯的獨(dú)特性和規(guī)律性。在遙感影像上所反映的特征較明顯，遙感技術(shù)的應(yīng)用條件優(yōu)越，為遙感技術(shù)結(jié)合常規(guī)地質(zhì)工作手段進(jìn)行煤炭資源調(diào)查評價創(chuàng)造了條件[7]。本文利用遙感數(shù)據(jù)對全區(qū)進(jìn)行遙感地質(zhì)解譯，對兩個主要含煤盆地選擇重點(diǎn)地區(qū)進(jìn)行詳細(xì)遙感地質(zhì)解譯，工作區(qū)影像圖見圖1。

2 數(shù)據(jù)來源與地質(zhì)解譯

2.1 數(shù)據(jù)來源與影像處理

遙感數(shù)據(jù)源選用ETM數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)具有較高的光譜分辨率和空間分辨率，全色波段（8波段）分辨率為15m，1—7波段空間分辨率為30m。應(yīng)用ENVI遙感圖像處理軟件，對ETM圖像進(jìn)行校正、配準(zhǔn)、鑲嵌及融合處理，選取可有效突出巖石地層及構(gòu)造信息的743波段組合，對重點(diǎn)區(qū)域波段組合后再與8波段進(jìn)行融合處理，并輔以色彩均衡、數(shù)字圖像增強(qiáng)處理和地理要素的復(fù)合處理，制作出滿足工作要求的衛(wèi)星遙感影像圖。

圖1 研究區(qū)遙感影像

2.2 影像特征與地質(zhì)解譯

根據(jù)各地層遙感解譯標(biāo)志和各類巖石典型波譜曲線特征分別進(jìn)行地層目視遙感解譯和巖石類型計算機(jī)自動信息識別，對區(qū)內(nèi)地層單元進(jìn)行了綜合遙感解譯，尤其對各含煤地層特征進(jìn)行了詳細(xì)解譯。該區(qū)含煤地層的沉積和分布均較穩(wěn)定，巖石組合含煤地層是一種比較穩(wěn)定的沉積地層，由特定的巖性組合而成，不僅有地表出露厚度和長度，而且具有一定的影像特征。地層中不同巖性的組合及軟硬巖層的差異分化，在影像上形成特殊的條帶狀影紋。因含煤地層多呈深灰色，其影像色調(diào)相應(yīng)較暗。因此，利用這些特殊的影像標(biāo)志容易將含煤地層識別[8]。區(qū)內(nèi)主要地層巖性特征及遙感影像標(biāo)志見表1。

表1 主要地層巖性特征及遙感影像標(biāo)志

3 結(jié)果與分析

3.1 研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造分析

3.1.1 線性構(gòu)造 線性構(gòu)造是指在遙感圖像上與地質(zhì)作用有關(guān)或受地質(zhì)構(gòu)造控制的線狀影像，它主要體現(xiàn)的是斷層、隱伏斷裂、破碎帶、裂隙或巖體邊界等。因此在進(jìn)行詳細(xì)的線性構(gòu)造解譯時，只確定那些具有地質(zhì)意義的線性特性，要重點(diǎn)進(jìn)行中、小型線性構(gòu)造的解譯[9]。含煤區(qū)人工建筑物較少，遙感圖像上的線性構(gòu)造經(jīng)篩除交通線、山脊、河流等要素后，絕大多數(shù)是斷裂構(gòu)造的表現(xiàn)，可以反映區(qū)內(nèi)基本構(gòu)造格局[10]。

圖2 泥盆系標(biāo)志特征

圖4 侏羅系標(biāo)志特征

圖5 第四系標(biāo)志特征

在遙感圖像上，三塘湖盆地呈北西向似走廊狀分布，兩側(cè)基本受區(qū)域性大斷裂（F2，F(xiàn)4）控制，煤盆地存在的含煤地層中下侏羅統(tǒng)宏觀分布受北西向大斷裂控制，而近南北向或北西向次級斷裂在局部地段則主要起到控制含煤地層分布范圍及分布形態(tài)的作用。三塘湖盆地區(qū)域構(gòu)造解譯見圖6。

吐哈盆地內(nèi)兩側(cè)基巖隆起區(qū)與盆地內(nèi)的山前地段東西，北東向、北西向兩組大斷裂（F5，F(xiàn)6）線性構(gòu)造以及覆蓋區(qū)內(nèi)隱伏線性構(gòu)造形跡均顯示非常醒目，總體呈菱形。在盆地內(nèi)中侏羅統(tǒng)含煤地層大致沿吐魯番—鄯善—三道嶺東呈向北凸出近似東西向弧形斷續(xù)分布，并經(jīng)五堡向哈密南側(cè)的大南湖地區(qū)延伸。由于受后期近南北或北西或北東向次級斷裂構(gòu)造活動的影響，導(dǎo)致該套含煤地層在個別地段出現(xiàn)不連續(xù)分布現(xiàn)象，致使地表形成微凸起山體或隱伏下陷形成平坦戈壁荒灘。吐哈盆地區(qū)域構(gòu)造解譯圖見圖7。

圖6 三塘湖盆地區(qū)域構(gòu)造解譯圖

圖7 吐哈盆地區(qū)域構(gòu)造解譯圖

3.1.2 環(huán)形構(gòu)造 環(huán)形構(gòu)造是指與地質(zhì)構(gòu)造有密切聯(lián)系的環(huán)狀影像，包括與巖株、斑巖體等淺成、超淺成巖漿巖侵入體相關(guān)的環(huán)要素；與花崗巖侵入體或侵入作用相關(guān)的環(huán)要素；與火山機(jī)構(gòu)或火山作用相關(guān)的環(huán)要素；與圍巖蝕變相關(guān)的環(huán)形封閉狀影像；與構(gòu)造活動相關(guān)的環(huán)形或類環(huán)形影像；與沉積巖層，環(huán)狀褶皺相關(guān)的穹隆構(gòu)造[11]等，環(huán)形構(gòu)造可以促使裂隙的發(fā)育?；鶐r區(qū)顯示存在有環(huán)形影像，分析認(rèn)為一般為侵入體所致，而盆地內(nèi)有零星分布的不規(guī)則狀環(huán)形影像，初步分析認(rèn)為與隱伏的地層褶皺或彎曲有關(guān)，依據(jù)環(huán)形構(gòu)造標(biāo)志特征，并結(jié)合含煤地層分布特點(diǎn)對區(qū)內(nèi)隱伏褶皺類型、形態(tài)、規(guī)模褶皺軸位置進(jìn)行解譯劃分，對盆地內(nèi)含煤地層的控制及分布狀況等有所了解，詳見圖8。

圖8 環(huán)形構(gòu)造標(biāo)志特征

3.2 聚煤規(guī)律分析

煤的聚集規(guī)律受古氣候、古植物、古地理和古構(gòu)造等多種因素的控制，這些因素既相互獨(dú)立，又相互制約，構(gòu)成一個復(fù)雜的聚煤作用系統(tǒng)[12]。其中區(qū)域構(gòu)造格局對聚煤作用、煤形成后的改造作用以及賦煤狀態(tài)都起著重要的主導(dǎo)作用[13]。三塘湖煤田與吐哈煤田煤層多集中于八道灣組以及西山窯組。

3.2.1 三塘湖煤田 三塘湖煤田位于準(zhǔn)噶爾盆地東部，為湖灣環(huán)境、三臺等隆起減弱了該區(qū)與準(zhǔn)格爾盆地腹部的水力聯(lián)系，使之處于半封閉狀態(tài)，沉積物以泥質(zhì)巖、細(xì)碎屑巖為主夾砂巖，并發(fā)育多層厚—巨厚煤層。同時也說明克拉麥里低山—博格達(dá)低山丘陵更加低緩。在構(gòu)造活動微弱的條件下，碎屑供應(yīng)減少。成煤期除在山前地帶有少量河流及濱湖三角洲沉積外，東部廣大地區(qū)均為湖灣沉積。三塘湖煤田聚煤規(guī)律見表2。

表2 三塘湖煤田含煤地層聚煤規(guī)律表

3.2.2 吐哈煤田 吐魯番—哈密盆地南部為依連哈比爾尕山和覺羅塔格山，北部為博格達(dá)山和巴里坤中低山。盆緣斷裂控制含煤盆地的范圍和幾何形態(tài)，南緣為南東東—東西—北西西向弧形展布的博羅科努—康吉爾—星星峽深斷裂，北緣和西北緣為北東東向展布的博格達(dá)斷裂和東西展布的喀拉烏成斷裂，各斷裂展布方向聯(lián)合構(gòu)成東西向狹長的菱形構(gòu)造向斜盆地。吐哈盆地早、中侏羅世煤系地層沉積歷史與準(zhǔn)噶爾盆地有一定的相似性，完全是陸相沉積。盆地中央長期存在一條由大南湖北側(cè)至鄯善呈近東西向展布的次一級隆起帶，隆起帶及其古地理環(huán)境對聚煤作用起到了重要作用。吐哈煤田聚煤規(guī)律見表3。

表3 吐哈煤田含煤地層聚煤規(guī)律

4 結(jié)論

在遙感技術(shù)的應(yīng)用與野外調(diào)查驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，結(jié)合地質(zhì)資料對研究區(qū)進(jìn)行了地層、線性、環(huán)形構(gòu)造等遙感地質(zhì)解譯，研究區(qū)內(nèi)解譯的地層主要有：泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、古近系—新近系、第四系，主要含煤地層為侏羅系八道灣組與西山窯組。

通過遙感地質(zhì)解譯圖可以清晰地辨別出吐哈盆地主要由北東向、北西向兩組大斷裂控制，三塘湖盆地主要由近東西向、北西向兩組大斷裂控制。環(huán)形構(gòu)造主要由侵入體所致，或與隱伏的地層褶皺或彎曲有關(guān)，環(huán)形構(gòu)造可以為預(yù)測成礦區(qū)提高較好的解譯依據(jù)。線性、環(huán)形構(gòu)造的解譯研究可以重新或深入地認(rèn)識研究區(qū)構(gòu)造發(fā)育和分布規(guī)律，充分體現(xiàn)出遙感技術(shù)在地質(zhì)調(diào)查中的宏觀應(yīng)用，很大程度上降低了野外調(diào)查的難度，并提高了調(diào)查的準(zhǔn)確度；綜合分析了該區(qū)的兩個主要含煤區(qū)的成煤條件與聚煤規(guī)律，為該區(qū)的煤炭資源調(diào)查提供了依據(jù)；編制了工作區(qū)區(qū)域構(gòu)造解譯圖，遙感地質(zhì)解譯圖，為今后的區(qū)域調(diào)查做了鋪墊；隨著衛(wèi)星遙感信息獲取技術(shù)的進(jìn)步，對于解決煤礦地質(zhì)中的構(gòu)造規(guī)律，巖溶發(fā)育、地下水活動、煤層瓦斯分布具有重要的作用。

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