尤金鳳,邢立新*,潘軍,單玄龍,樊瑞雪

1 吉林大學(xué)地球探測(cè)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,長(zhǎng)春　130026 2 吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,長(zhǎng)春　130061

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油砂組分遙感光譜響應(yīng)特征及意義

尤金鳳1,邢立新1*,潘軍1,單玄龍2,樊瑞雪1

1 吉林大學(xué)地球探測(cè)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,長(zhǎng)春130026 2 吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,長(zhǎng)春130061

基于油砂組分的吸收光譜物理響應(yīng)機(jī)理，通過對(duì)比礦物基團(tuán)平均吸收深度，建立主要蝕變礦物ASTER多光譜遙感數(shù)據(jù)異常提取模式以識(shí)別油砂分布.研究表明，與傳統(tǒng)的烴類微滲漏遙感研究手段相比，該模式可以更有效地指示油砂的分布.利用油砂組分基團(tuán)光譜平均吸收深度與孔隙度及滲透率進(jìn)行相關(guān)分析，研究了油砂光譜與所處地質(zhì)背景環(huán)境中儲(chǔ)層物性之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系.結(jié)果表明，表征粘土礦物含量的粘土基團(tuán)吸收深度與孔滲值呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，指示含油性的烴類基團(tuán)吸收深度與孔滲值呈顯著正相關(guān)關(guān)系.

油砂；光譜響應(yīng)；烴類；孔隙度；滲透率；蝕變

1　引言

油砂作為非常規(guī)油氣發(fā)展的重點(diǎn)研究領(lǐng)域，在全球油氣供應(yīng)中占有重要地位(鄒才能，2013).20世紀(jì)70年代以來，國內(nèi)外研究人員立足于地球化學(xué)(Rubinstein et al.，1977；Desando et al.，1999；Gürgey，2003；劉春等，2010；Osacky et al.，2013)、地球物理(Eastwood，1993；于福生等，2011)、地質(zhì)(Flach，1984；黃籍中和冉隆輝，1989；王清斌等，2007；石勇等，2012)、遙感等多學(xué)科從多角度對(duì)油砂資源進(jìn)行了研究，并取得了一定的進(jìn)展，其中利用遙感光譜進(jìn)行油砂組分的研究，一是對(duì)油砂中烴類和礦物等組分基團(tuán)的診斷性光譜吸收譜段的基礎(chǔ)分析，Cloutis(1989)研究表明油砂中烴類基團(tuán)的吸收主要集中在1700 nm和2300～2600 nm；Cloutis等(1995)分析油砂樣品中高嶺石的特征吸收在2160 nm和2200 nm，伊利石在2220 nm和2360 nm處具有吸收特征，而1000～1200 nm譜段的吸收特征是判定菱鐵礦存在最有利的區(qū)域；另一是對(duì)油砂含油率的建模估算研究，Shaw和Kratochvil(1990)基于阿爾伯達(dá)油砂在1500～2400 nm波段區(qū)間的光譜特征，分別利用與含油率最相關(guān)的波段反射率一階微分以及代表重油和粘土礦物吸收波段斜率最大處的反射率一階微分建立含油率的多元回歸估算模型；Feng等(2009)通過研究阿爾伯達(dá)油砂樣品的紅外反射光譜特征，建立基于小波方法的油砂含油率估算模型；Rivard 等(2010)利用3000～30000 nm高光譜數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)油砂含油率模型，結(jié)果顯示基于高斯或小波特征的含油率估算模型與兩波段比值模型相比具有更好的穩(wěn)定性；Lyder等(2010)表示利用最大離群值極小化的小波建模方法用于油砂含油率的估算更穩(wěn)健.

基于學(xué)者在遙感油砂組分的研究，本文旨在通過分析光譜吸收特征參數(shù)——吸收深度反映油砂組分中烴類和礦物基團(tuán)在可見光-近紅外(VNIR，Visible and Near-Infrared)光譜下的響應(yīng)強(qiáng)度，一方面根據(jù)常規(guī)油氣藏遙感影像探測(cè)方法，從烴類微滲漏導(dǎo)致的氧化亞鐵(含F(xiàn)e2+)礦物、粘土礦物和碳酸鹽(含CO32-)礦物積聚等蝕變異常角度出發(fā)(Segal et al.，1985；王云鵬等，1993；Van der Meer et al.，2002；Beitler et al.，2003；Petrovic et al.，2008,2012；張麗莉等，2010；Huang et al.，2014；Salati et al.，2014)，通過對(duì)比分析研究區(qū)油砂光譜中含F(xiàn)e2+礦物、粘土礦物和含CO32-礦物等基團(tuán)響應(yīng)譜段的強(qiáng)度大小，推測(cè)研究區(qū)主要蝕變礦物類型，并根據(jù)蝕變礦物在ASTER多光譜遙感影像上的光譜特征，建立主要蝕變礦物ASTER多光譜遙感數(shù)據(jù)異常提取模式，為更準(zhǔn)確利用遙感影像進(jìn)行有針對(duì)性油砂有利區(qū)圈定提供指導(dǎo)依據(jù)；另一方面鑒于非常規(guī)油氣地質(zhì)學(xué)研究的核心為“儲(chǔ)集層是否含油”(鄒才能等，2014)，油砂儲(chǔ)層的物性和含油性的評(píng)價(jià)需作為重點(diǎn)研究對(duì)象.大量研究資料表明，儲(chǔ)集砂巖中的粘土礦物的成分、含量及產(chǎn)狀等特征，會(huì)直接影響儲(chǔ)層的孔隙形態(tài)、孔隙度和滲透率、測(cè)井資料的解釋和油井產(chǎn)能，并且在沉積成巖條件大致相同的情況下，粘土礦物含量越高，砂巖的孔隙度和滲透率越低，儲(chǔ)集性能越差(王行信，1991；王偉鋒等，1993；伏萬軍，2000；馬東旭等，2013)；又知含油率是與源儲(chǔ)條件具有相關(guān)關(guān)系的參數(shù)，孔隙度與含油率成正比(柳波等，2013).因此，基于儲(chǔ)集層中粘土礦物和含油性與儲(chǔ)層孔隙度和滲透率的關(guān)系，初步嘗試分別利用油砂光譜組分中粘土礦物和烴類等基團(tuán)響應(yīng)強(qiáng)度與孔滲值建立相關(guān)關(guān)系的可行性，為建立油砂光譜組分-儲(chǔ)層物性的關(guān)聯(lián)關(guān)系，深入研究?jī)?chǔ)層物性特點(diǎn)提供參考.

2　研究區(qū)及數(shù)據(jù)源

2.1研究區(qū)概況

本文分別以鄂爾多斯盆地東南部銅川地區(qū)(Ordos-TC)以及四川盆地西北部的廣元地區(qū)(Sedchwan-GY)作為研究區(qū)，銅川地區(qū)地處鄂爾多斯盆地渭北隆起帶上，其主體為向北西緩傾斜的單斜構(gòu)造，其間有寬緩的背向斜和斷層，主要發(fā)育的地層為重要的石油儲(chǔ)集層和產(chǎn)層之一的上三疊延長(zhǎng)組，延長(zhǎng)組主要為細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖，填隙物分布較不均勻，以粘土礦物、碳酸鹽、長(zhǎng)英質(zhì)次生加大及極少量的濁沸石和鐵質(zhì)膠結(jié)物組合為主(朱國華，1985)；廣元地區(qū)位于四川盆地西北緣的龍門山斷裂帶上，該區(qū)主要地層為早泥盆世平驛鋪組，巖性為石英砂巖層，棲霞組白云巖分布較廣、厚度大、物性好(袁浩等，2010)，發(fā)育礦山梁背斜和碾子壩鼻狀構(gòu)造，構(gòu)成其構(gòu)造的寒武系、奧陶系和志留系地層之中分布著眾多的瀝青脈.

2.2數(shù)據(jù)源

在對(duì)兩研究區(qū)進(jìn)行野外調(diào)查的基礎(chǔ)上采集26個(gè)油砂樣品，利用波段范圍為350～2500 nm的ASD FieldSpec Pro FR光譜儀在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行光譜測(cè)試，獲取了油砂的光譜反射率，在保證原始光譜特征不變的情況下進(jìn)行分段光譜去噪處理，同時(shí)利用連續(xù)統(tǒng)去除法對(duì)油砂光譜進(jìn)行歸一化處理獲得譜帶的吸收深度.

ASTER傳感器通過覆蓋可見光-近紅外、短波紅外和熱紅外譜段的14個(gè)光譜波段獲取地球表面的多光譜影像數(shù)據(jù)，其顯著的特點(diǎn)是短波紅外波段數(shù)目更多以及單波段波長(zhǎng)間隔更窄，在識(shí)別和提取地表的粘土礦物、硫酸鹽和碳酸鹽等巖礦信息上具有明顯的優(yōu)勢(shì)(Hubbard et al.，2003；Gad and Kusky，2007；時(shí)丕龍，2010)，在蝕變信息提取領(lǐng)域已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用.因此，對(duì)兩研究區(qū)分別選用獲取時(shí)間為2006年5月29日和2000年11月2日的ASTER 1B遙感影像數(shù)據(jù)以及對(duì)應(yīng)的DEM數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源，并進(jìn)行輻射定標(biāo)、地形校正和大氣校正等預(yù)處理.

3　油砂組分光譜響應(yīng)研究

3.1油砂光譜主要蝕變礦物響應(yīng)分析

油砂中烴類物質(zhì)以多種方式通過地層斷裂或微細(xì)裂隙運(yùn)移至地表，導(dǎo)致地表巖石中含F(xiàn)e2+礦物、粘土礦物以及含CO32-礦物產(chǎn)生蝕變現(xiàn)象.由于油砂所處地質(zhì)背景環(huán)境不同，烴源上方蝕變礦物發(fā)育表現(xiàn)不均衡，使得不同研究區(qū)油砂組分含量不盡相同.因此，分別對(duì)兩個(gè)研究區(qū)利用平均吸收深度量化油砂中礦物組分由于電子躍遷和彎曲伸展振動(dòng)導(dǎo)致的吸收譜帶強(qiáng)度(圖1、2)，以此判斷不同研究區(qū)主要蝕變礦物類型.

圖1　Ordos-TC油砂光譜曲線圖Fig.1　Oil sand spectra of Ordos-TC region

圖2　Sedchwan-GY油砂光譜曲線圖Fig.2　Oil sand spectra of Sedchwan-GY region

分析兩個(gè)研究區(qū)油砂光譜礦物基團(tuán)特征吸收譜帶區(qū)間：1000～1200 nm附近具有Fe2+離子吸收譜帶；2180～2260 nm附近形成的吸收譜帶主要為Al-OH基團(tuán)彎曲振動(dòng)所致；2300～2340 nm附近的吸收較復(fù)雜，主要是由CH2和CH3基團(tuán)彎曲和伸展振動(dòng)引起的烴類的特征吸收和Mg-OH基團(tuán)或Mg-CO32-基團(tuán)疊加吸收引起的礦物吸收譜帶；2340～2360 nm吸收譜帶可能是由對(duì)稱CH3基團(tuán)伸展和彎曲振動(dòng)以及CO32-基團(tuán)引起的疊加吸收(Cloutis，1989；吳常泳，1992；楊琨和楊柏林，1996；Kühn et al.，2004；Khan and Jacobson，2008).相對(duì)于Sedchwan-GY地區(qū)的油砂光譜曲線，Ordos-TC地區(qū)油砂光譜在2000～2180 nm產(chǎn)生特有的次一級(jí)的吸收譜帶，與2180～2260 nm附近主要吸收譜帶構(gòu)成“二元譜結(jié)構(gòu)”.

由油砂光譜特征吸收譜帶強(qiáng)度對(duì)比圖可知(圖3)，Ordos-TC地區(qū)油砂光譜在2180～2260 nm附近吸收譜帶區(qū)間的平均吸收深度(記為H2180～2260)最大，同時(shí)位于2000～2180 nm吸收譜帶平均吸收深度也遠(yuǎn)大于其他基團(tuán)的吸收，由于這種“二元譜結(jié)構(gòu)”為高嶺石礦物的診斷性特征譜帶，說明該地區(qū)地表高嶺石礦物特征明顯；H1000～1200數(shù)值略高于H2300～2340和H2340～2360，相對(duì)于1000～1200 nm附近吸收譜帶特征是由Fe2+離子躍遷引起的，2300～2340 nm和2340～2360 nm吸收譜帶都是由烴類和礦物基團(tuán)的疊加振動(dòng)引起.因此，確定該地區(qū)地表高嶺石和Fe2+礦物等蝕變礦物作為Ordos-TC地區(qū)表征油砂分布的遙感識(shí)別的指示礦物.Sedchwan-GY地區(qū)油砂光譜吸收譜帶區(qū)間平均吸收深度大小為：H2180～2260>H2300～2340>H2340～2360>H1000～1200，其中H2180～2260數(shù)值最大，說明油砂中含Al-OH基團(tuán)的粘土礦物較多，同時(shí)其數(shù)值與H2340～2360相差不大，推測(cè)含Al-OH基團(tuán)的粘土礦物和含CO32-礦物為該地區(qū)的主要蝕變礦物，利用掃描電鏡和野外考察驗(yàn)證以上推斷的準(zhǔn)確性.

圖3　油砂光譜特征吸收譜帶強(qiáng)度對(duì)比Fig.3　Comparison bar graph of absorption intensity for oil sand spectra

掃描電鏡(JSM-6700F)鏡下分析，Ordos-TC地區(qū)油砂樣品多自生斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石，主要以高嶺石礦物分布為主，其次為伊利石、伊蒙混層以及綠泥石等粘土礦物，同時(shí)可見菱鐵礦、方解石以及黃鐵礦等礦物.通過微電子掃描(SEM，Scanning Electron Microscope)獲得礦物的二次電子圖(SEI，Secondary Electron Image)及其微區(qū)成分能譜圖(EDS，Energy Dispersive Spectroscopy)，圖4a為樣品中礦物的二次電子形貌圖，該礦物呈假六方形的書頁狀形態(tài)，晶片之間存在大量晶間孔隙，結(jié)合圖4b中EDS的元素分析確定其為高嶺石.圖5a中以正四面體微晶狀成群分布的礦物，顆粒晶形完整、自形程度高、大小較均一、粒度小，并且棱角分明，經(jīng)圖5b中EDS分析其元素組成為Fe和S元素，確定該礦物為黃鐵礦.

Sedchwan-GY地區(qū)油砂樣品經(jīng)掃描電鏡顯示石英分布較廣，多自生鈉長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石，伊利石、伊蒙混層等粘土礦物分布較廣，同時(shí)菱鐵礦和菱鎂礦等礦物分布較多.圖6、7和8分別為掃描電鏡下樣品中伊蒙混層、伊利石和菱鐵、鎂礦的二次電子形貌圖以及微區(qū)成分能譜分析圖，圖6a以粒表細(xì)碎撥片呈花朵狀結(jié)構(gòu)填充于孔隙中，結(jié)合圖6b中的EDS分析其元素組成確定其為伊蒙混層；圖7a中礦物呈片狀分布，邊緣呈短絲狀填充于孔隙中，經(jīng)圖7b中EDS分析元素特征證實(shí)為伊利石；圖8a為樣品中礦物的二次電子形貌圖，該礦物呈菱面形，集合體呈致密塊狀，經(jīng)圖8b中EDS分析確定其為菱鐵礦和菱鎂礦混合.

圖4　高嶺石掃描電鏡結(jié)果(a)二次電子；(b)能譜分析.Fig.4　SEM results for kaolinite(a)SEI；(b)EDS spectrogram.

圖5　黃鐵礦掃描電鏡結(jié)果(a)二次電子；(b)能譜分析.Fig.5　SEM results for pyrite(a)SEI；(b)EDS spectrogram.

野外Ordos-TC地區(qū)油砂出露處地表高嶺土化明顯，局部出現(xiàn)黃鐵礦結(jié)核的現(xiàn)象(圖9a)；Sedchwan-GY地區(qū)地表分布鈣質(zhì)砂巖及鈣質(zhì)結(jié)核，并伴隨灰色粘土分布(圖9b)，綜合電鏡分析和野外現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證信息表明油砂光譜具有表征油砂所處背景環(huán)境的特征，同時(shí)基于油砂組分基團(tuán)特征譜帶區(qū)間平均吸收深度得到的不同研究區(qū)主要蝕變礦物的方法具有科學(xué)性.

3.2主要蝕變礦物遙感影像提取模式研究

利用油砂光譜各吸收譜帶平均吸收深度，研究與油砂分布密切相關(guān)的主要蝕變礦物類型.由于在分類識(shí)別和信息提取過程中，光譜庫起著判別標(biāo)志的作用.因此，通過分析ENVI軟件中附帶的USGS標(biāo)準(zhǔn)光譜庫中氧化鐵(含F(xiàn)e3+)礦物(如褐鐵礦、赤鐵礦、針鐵礦和黃鉀鐵礬)和含F(xiàn)e2+礦物(如黃鐵礦和菱鐵礦)、粘土礦物(如高嶺石、伊利石和伊蒙混層)和含CO32-礦物(如方解石、白云石和菱鐵礦)的光譜特征(萬余慶等，2001)(圖10)，以及分析采用波譜響應(yīng)函數(shù)將其重采樣至ASTER波段區(qū)間后的礦物曲線光譜特征，實(shí)現(xiàn)主要蝕變礦物提取模式的研究(圖11).針對(duì)不同研究區(qū)的地表環(huán)境，分析與油砂分布密切相關(guān)的以下四種主要蝕變礦物信息類型：

(1)含F(xiàn)e2+蝕變信息

針對(duì)Ordos-TC地區(qū)含F(xiàn)e3+礦物在還原環(huán)境中轉(zhuǎn)化為易溶解和易遷移的含F(xiàn)e2+礦物，導(dǎo)致含F(xiàn)e2+礦物富集現(xiàn)象，分析USGS光譜庫中的赤鐵礦、褐鐵礦、黃鉀鐵礬和針鐵礦等含F(xiàn)e3+礦物以及黃鐵礦和菱鐵礦等含F(xiàn)e2+礦物光譜(圖10)，利用波段響應(yīng)函數(shù)將其重采樣到ASTER譜段上(圖11)，含F(xiàn)e3+礦物光譜在Band2反射率較高，與Band1形成的斜率較大，而含F(xiàn)e2+礦物在Band2波段附近由于具有吸收特征，其反射率相較于Band1相差不多，當(dāng)含F(xiàn)e3+礦物減少，含F(xiàn)e2+礦物增多時(shí)，其混合光譜相較于含F(xiàn)e3+礦物曲線，會(huì)出現(xiàn)光譜在Band1反射率相對(duì)升高，Band2反射率相對(duì)下降的特征，由于其主要變化發(fā)生在Band1和Band2波段.因此，以Band1和Band2的變化為主要判斷特征，同時(shí)為剔除含Al-OH和Mg-OH的礦物和含CO32-礦物的影響，連同Band3和Band4波段采用主成分分析方法(PCA，Principal Component Analysis：是在信息總量守恒，保證多光譜影像波段之間信息互不相關(guān)的前提下，將具有高度相關(guān)的信息集中到少數(shù)波段的方法)，將得到的主分量，作為表征含F(xiàn)e2+蝕變礦物信息.

圖8　菱鎂、鐵礦掃描電鏡結(jié)果(a)二次電子；(b)能譜分析.Fig.8　SEM results for siderite and magnesite mixed layer(a)SEI；(b)EDS spectrogram.

圖9　野外驗(yàn)證照片(a)Ordos-TC；(b)Sedchwan-GY.Fig.9　Photos of field confirmation

(2)高嶺石礦物蝕變信息

針對(duì)Ordos-TC地區(qū)由于烴類微滲漏導(dǎo)致的還原環(huán)境使得地表長(zhǎng)石多成巖蝕變?yōu)楦邘X石礦物，分析USGS標(biāo)準(zhǔn)光譜庫中高嶺石曲線及利用ASTER波段響應(yīng)函數(shù)重采樣后的多光譜數(shù)據(jù)(圖10、11)，發(fā)現(xiàn)高嶺石在ASTER影像對(duì)應(yīng)的Band6處具有特征吸收，次級(jí)特征吸收對(duì)應(yīng)ASTER的Band5，同時(shí)在Band8也具有吸收特征，此三處吸收為高嶺石礦物的特征吸收譜帶，同時(shí)光譜在Band2波段處具有反射特征，確定ASTER影像的Band2、5、6和8波段數(shù)據(jù)應(yīng)用PCA方法提取高嶺石礦物異常富集的信息.

圖10　USGS光譜庫中礦物光譜曲線Fig.10　Spectra of minerals in USGS digital spectral library

圖11　USGS礦物光譜重采樣至ASTER光譜通道Fig.11　Spectral signature plots of mineral from USGS spectral library in the ASTER spectral channels

(3)含Al-OH基團(tuán)蝕變信息

針對(duì)Sedchwan-GY地區(qū)油氣滲漏存在一些化學(xué)作用，導(dǎo)致地表出現(xiàn)含Al-OH基團(tuán)粘土礦物的蝕變富集，對(duì)比分析USGS標(biāo)準(zhǔn)光譜庫中含Al-OH基團(tuán)的高嶺石、伊利石、蒙脫石和伊蒙混層等粘土礦物高光譜及利用ASTER波段響應(yīng)函數(shù)重采樣后的多光譜數(shù)據(jù)(圖10、11)，含Al-OH礦物在ASTER數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的Band6處吸收特征最明顯，同時(shí)在Band5和Band7具有相對(duì)反射的特征.因此，對(duì)ASTER數(shù)據(jù)采用(Band5×Band7)/Band6的比值運(yùn)算方法(是指兩個(gè)或幾個(gè)波段組合對(duì)應(yīng)的像元灰度值之比，利用該運(yùn)算可擴(kuò)大不同地物間的光譜差異，抑制地形影響，增強(qiáng)微弱的異常信息)，提取含Al-OH基團(tuán)粘土礦物富集信息.

(4)含CO32-蝕變信息

針對(duì)Sedchwan-GY地區(qū)油砂中烴類氧化物與地表微生物反應(yīng)生成CO2，H2S以及有機(jī)酸，導(dǎo)致地表出現(xiàn)輕酸環(huán)境，與土壤中的如Ca2+等金屬離子結(jié)合形成次生或三次生碳酸鹽，導(dǎo)致碳酸鹽礦物富集.綜合研究USGS標(biāo)準(zhǔn)光譜庫中含CO32-基團(tuán)的方解石、白云石和菱鐵礦等礦物高光譜及將其進(jìn)行ASTER數(shù)據(jù)波段響應(yīng)函數(shù)重采樣后的多光譜數(shù)據(jù)(圖10、11)，可知這些礦物在ASTER波譜范圍對(duì)應(yīng)的Band8波段具有特征吸收，同時(shí)在Band7和Band9波段具有反射特征，因此采用(Band7×Band9)/Band8的比值運(yùn)算方法提取含CO32-蝕變富集信息.

綜上，確定采用主成分方法利用ASTER遙感影像波段Band1、2、3和4提取含F(xiàn)e2+礦物及Band2、5、6和8提取高嶺石礦物異常信息作為Ordos-TC地區(qū)主要蝕變礦物遙感提取模式；利用比值方法對(duì)ASTER遙感影像波段Band5、6和7提取含Al-OH礦物及Band7、8和9提取含CO32-礦物異常信息作為Sedchwan-GY地區(qū)主要蝕變礦物遙感提取模式.

3.3油砂組分與儲(chǔ)層物性關(guān)系初探研究

非常規(guī)油氣地質(zhì)學(xué)核心是“儲(chǔ)集層是否含油”.因此，對(duì)于油砂的研究應(yīng)需側(cè)重于物性及含油性的研究評(píng)價(jià).儲(chǔ)層的物性主要包括孔隙度和滲透率兩個(gè)重要的特征參數(shù)，孔隙度和滲透率分別是反映儲(chǔ)層儲(chǔ)油能力和流體在地下滲流能力的主要參數(shù).資料表明，儲(chǔ)集砂巖中粘土礦物成分、含量和產(chǎn)狀會(huì)直接影響儲(chǔ)層的孔隙度和滲透率等物性參數(shù).油砂高光譜能夠通過內(nèi)部基團(tuán)激發(fā)響應(yīng)反映組分特征，針對(duì)Sedchwan-GY地區(qū)測(cè)定的8個(gè)油砂樣品儲(chǔ)層物性的孔滲值(表1)，利用2180～2260 nm附近的粘土基團(tuán)吸收深度表征粘土礦物含量以及1710～1740 nm、1740～1780 nm、2300～2340 nm和2340～2360 nm附近烴類基團(tuán)吸收深度表征含油率(Cloutis，1989；王津義等，1996)，初步嘗試分析油砂光譜組分中粘土礦物和烴類等基團(tuán)響應(yīng)強(qiáng)度與孔隙度和滲透率關(guān)聯(lián)關(guān)系.

表1　油砂樣品孔隙度和滲透率統(tǒng)計(jì)圖

4　結(jié)果與分析

4.1應(yīng)用模式識(shí)別油砂分布

采用ASTER數(shù)據(jù)的Band1、2、3和4波段進(jìn)行PCA分析提取含F(xiàn)e2+礦物蝕變信息，同時(shí)為消除散點(diǎn)異常的影響，對(duì)所提取信息進(jìn)行低通濾波處理.參考化探異常分級(jí)的辦法，以數(shù)倍σ(標(biāo)準(zhǔn)離差)做為限定蝕變遙感異常主分量的取值范圍，按數(shù)值的高低分為強(qiáng)級(jí)、中級(jí)和弱級(jí)異常并進(jìn)行密度分割，分別在圖像上以紅、黃和藍(lán)等色彩表達(dá)強(qiáng)中弱的蝕變強(qiáng)度，得到Fe2+蝕變礦物遙感異常信息分布圖(圖12a)；對(duì)ASTER數(shù)據(jù)的Band2、5、6和8波段進(jìn)行PCA分析，提取高嶺石礦物的富集信息，以同樣的低通濾波處理和密度分割方式，得到高嶺石蝕變礦物遙感異常信息分布圖(圖12b)；利用(Band7×Band9)/Band8的比值運(yùn)算方法提取含CO32-蝕變礦物富集信息，得到含CO32-蝕變礦物遙感異常信息分布圖(圖12c).

經(jīng)野外現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證Ordos-TC地區(qū)已探明的油砂主要分布在衣食村、上石節(jié)和崔家溝地區(qū)，基于含F(xiàn)e2+蝕變礦物和高嶺石蝕變礦物的遙感提取模式得到的結(jié)果與實(shí)際油砂的分布吻合度好，而利用含CO32-礦物富集的異常分布特征得到的提取結(jié)果對(duì)于油砂分布指示性較弱，如圖12c中影像南部顯示的含CO32-蝕變信息匯集強(qiáng)烈的地區(qū)并非油砂分布區(qū)域，而是油頁巖的分布區(qū)，這一結(jié)果表明本文采用含F(xiàn)e2+蝕變礦物、高嶺石蝕變礦物和含CO32-蝕變礦物的遙感提取模式對(duì)于油氣引起的烴類微滲漏現(xiàn)象具有較好的指示作用，進(jìn)一步說明油砂光譜可以表征所處背景環(huán)境蝕變礦物特征，同時(shí)證明對(duì)于Ordos-TC地區(qū)有針對(duì)性的利用含F(xiàn)e2+礦物和高嶺石礦物等主要蝕變礦物進(jìn)行遙感提取模式信息提取能夠更準(zhǔn)確的明確油砂的分布.

根據(jù)Sedchwan-GY地區(qū)地表特點(diǎn)，為減少干擾信息對(duì)異常提取產(chǎn)生的影響，保證蝕變異常信息提取的準(zhǔn)確度，對(duì)該地區(qū)水體進(jìn)行掩膜處理，利用掩膜后的影像進(jìn)行異常信息遙感提取，采用Band1、2、3和4波段進(jìn)行PCA分析、(Band5×Band7)/Band6和(Band7×Band9)/Band8進(jìn)行比值運(yùn)算，并采用低通濾波和蝕變強(qiáng)中弱閾值分級(jí)處理，分別得到含F(xiàn)e2+遙感異常信息分布圖(圖13a)，含Al-OH蝕變礦物和含CO32-蝕變礦物遙感異常信息分布圖(圖13b和c).

Sedchwan-GY地區(qū)已探明的油砂主要分布在銀溪窩、何家溝、火石村和馬村附近以及碾子壩背斜的田壩到馬家溝附近，據(jù)提取結(jié)果顯示，相較于Fe2+蝕變礦物信息對(duì)于油砂分布具有較弱的指示作用，利用遙感模式提取含Al-OH基團(tuán)粘土礦物富集和含CO32-礦物富集方法得到的結(jié)果較一致，并且更能夠明確指示油砂的分布，進(jìn)一步印證了通過研究油砂光譜特征能夠表征所處背景環(huán)境的蝕變礦物特征.因此，采用比值方法提取含Al-OH礦物及含CO32-礦物異常信息作為Sedchwan-GY地區(qū)基于主要蝕變礦物油砂分布的遙感提取模式具有科學(xué)性.

4.2油砂光譜響應(yīng)強(qiáng)度與儲(chǔ)層物性分析

初步嘗試對(duì)Sedchwan-GY地區(qū)8個(gè)樣品建立油砂光譜和儲(chǔ)層物性之間的關(guān)系進(jìn)行研究，利用光譜2180～2260 nm附近的吸收深度表征粘土基團(tuán)的含量與孔隙度和滲透率建立相關(guān)關(guān)系，如表2顯示，油砂中粘土礦物含量與其孔隙度和滲透性率呈反比，即孔隙度和滲透率隨著油砂中的粘土含量的增加而降低，但不是同比變化的，粘土礦物含量變化對(duì)砂巖孔隙度的影響較不顯著，但對(duì)砂巖滲透率具有極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明粘土礦物含量對(duì)滲透率的影響較大.由電鏡分析結(jié)果顯示，該地區(qū)粘土礦物以伊利石和伊蒙混層為主，主要以孔隙填充物形式產(chǎn)出，這種產(chǎn)狀的粘土礦物一般會(huì)在高流速流體的作用下產(chǎn)生運(yùn)移進(jìn)而堵塞孔隙喉道.因此，會(huì)出現(xiàn)粘土礦物與儲(chǔ)層的物性呈負(fù)相關(guān)關(guān)系的現(xiàn)象；以1700～1740 nm、1740～1780 nm、2300～2340 nm和2340～2360 nm附近譜帶的吸收深度表征烴類基團(tuán)的含量與孔隙度和滲透率建立相關(guān)關(guān)系，孔隙度和滲透率與4處烴類基團(tuán)吸收深度呈極其顯著的高度正相關(guān)關(guān)系，表明當(dāng)孔隙連通性好，滲透率高時(shí)，含油性就越高.因此，通過分析油砂高光譜組分基團(tuán)與孔隙度和滲透率的相關(guān)關(guān)系，表明利用油砂光譜組分中粘土礦物和烴類等基團(tuán)響應(yīng)強(qiáng)度與孔滲值建立相關(guān)關(guān)系具有可行性，可為建立油砂光譜組分-儲(chǔ)層物性的關(guān)聯(lián)關(guān)系，深入研究?jī)?chǔ)層物性特點(diǎn)提供參考依據(jù).

表2　油砂組分基團(tuán)吸收深度與孔隙度和滲透率相關(guān)分析

圖12　Ordos-TC地區(qū)遙感異常分布(a)Fe2+礦物；(b)蝕變粘土礦物；(c)CO32-蝕變礦物.Fig.12　Distribution of remote sensing anomalies in Ordos-TC region(a)Ferrous Fe-bearing minerals；(b)Clay mineral alteration；(c)Carbonates alteration.

圖13　Sedchwan-TC地區(qū)遙感異常分布(a)Fe2+礦物；(b)蝕變粘土礦物；(c)CO32-蝕變礦物.Fig.13　Distribution of remote sensing anomalies in Sedchwan-TC region(a)Ferrous Fe-bearing minerals；(b)Clay mineral alteration；(c)Carbonates alteration.

5　結(jié)論

(1)對(duì)不同地質(zhì)環(huán)境和地表景觀的油砂礦物基團(tuán)吸收譜帶吸收深度分析可知，不同油砂分布區(qū)具有各自特征的蝕變礦物，通過建立主要蝕變礦物遙感提取模式，能為更準(zhǔn)確利用遙感影像進(jìn)行有針對(duì)性油砂有利區(qū)圈定提供指導(dǎo)依據(jù)；

(2)利用油砂組分基團(tuán)光譜吸收深度與孔隙度及滲透率進(jìn)行相關(guān)分析，表征粘土礦物的粘土基團(tuán)吸收深度隨著孔隙度和滲透率的增加而降低，同時(shí)其對(duì)砂巖滲透率的影響要大于對(duì)孔隙度的影響，指示含油性的烴類基團(tuán)吸收深度與孔滲值呈顯著正相關(guān)關(guān)系，初步研究表明油砂光譜中基團(tuán)吸收特征能夠在一定程度上反映儲(chǔ)層物性特征，利用油砂光譜組分中粘土礦物和烴類等基團(tuán)響應(yīng)強(qiáng)度與孔滲值建立相關(guān)關(guān)系具有可行性，可為深入研究油砂光譜組分-儲(chǔ)層物性關(guān)聯(lián)關(guān)系奠定基礎(chǔ).

綜上所述，油砂的組分光譜響應(yīng)特征研究是進(jìn)行油砂遙感研究的理論基礎(chǔ)，可為構(gòu)建油砂遙感找礦預(yù)測(cè)模型提供堅(jiān)實(shí)的科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持.

致謝感謝吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院?jiǎn)涡埨蠋熢谝巴鈹?shù)據(jù)收集方面提供的方便條件以及中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心國際科學(xué)數(shù)據(jù)鏡像網(wǎng)站(http://www.gscloud.cn)免費(fèi)提供的DEM數(shù)據(jù)源.

References

Beitler B,Chan M A,Parry W T.2003.Bleaching of Jurassic Navajo sandstone on Colorado Plateau Laramide highs:Evidence of exhumed hydrocarbon supergiants.Geology,31(12):1041-1044.

Cloutis E A.1989.Spectral reflectance properties of hydrocarbons:remote-sensing implications.Science,245(4914):165-168.

Cloutis E A,Gaffey M J,Moslow T F.1995.Characterization of minerals in oil sands by reflectance spectroscopy.Fuel,74(6):874-879.

Desando M A,Lahajnar G,Ripmeester J A,et al.1999.The low temperature oxidation of Athabasca oil sand asphaltene observed from13C,19F,and pulsed field gradient spin-echo proton n.m.r.spectra.Fuel,78(1):31-45.

Eastwood J.1993.Temperature-dependent propagation of P-and S-waves in Cold Lake oil sands:Comparison of theory and experiment.Geophysics,58(6):863-872.

Feng J,Rivard B,Gallie A,et al.2009.Feature selection and broad band bitumen content estimation of Athabasca oil sand from infrared reflectance spectra//First Workshop on Hyperspectral Image and Signal Processing:Evolution in Remote Sensing,2009.WHISPERS′09.Grenoble:IEEE,1-5.

Flach P D.1984.Oil sands geology:Athabasca deposit north [Ph.D.thesis].Edmonton:Alberta Research Council.

Fu W J.2000.Influence of clay minerals on sandstone reservoir properties.Journal of Palaeogeography (in Chinese),2(3):59-68.

Gad S,Kusky T.2007.ASTER spectral ratioing for lithological mapping in the Arabian-Nubian shield,the Neoproterozoic Wadi Kid area,Sinai,Egypt.Gondwana Research,11(3):326-335.

Gürgey K.2003.Correlation,alteration,and origin of hydrocarbons in the GCA,Bahar,and Gum Adasi fields,western South Caspian Basin:geochemical and multivariate statistical assessments.Marine and Petroleum Geology,20(10):1119-1139.Huang J Z,Ran L H.1989.Bitumen and oil-gas exploration in simian “denying limestone” in Sichuan Basin.Acta Petrolei Sinica (in Chinese),10(1):27-36.

Huang Z Q,Yao Z X,Cheng M H.2014.Lithologic anomaly identification of hydrocarbon microseepages in Kelasu fold-and-thrust belt,West China using ASTER imagery//2014 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS).Quebec City,QC:IEEE,863-866.Hubbard B E,Crowley J K,Zimbelman D R.2003.Comparative alteration mineral mapping using visible to shortwave infrared (0.4～2.4 μm)Hyperion,ALI,and ASTER imagery.IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing,41(6):1401-1410.

Kühn F,Oppermann K,H?rig B.2004.Hydrocarbon index—an algorithm for hyperspectral detection of hydrocarbons.International Journal of Remote Sensing,25(12):2467-2473.Khan S D,Jacobson S.2008.Remote sensing and geochemistry for detecting hydrocarbon microseepages.Geological Society of America Bulletin,120(1-2):96-105.

Liu B,Guo X B,Huang Z L,et al.2013.Discussion on prediction method for hydrocarbon resource potential of shale oil:Taking Lucaogou Formation shale oil of Malang sag as case.Journal of Central South University (Science and Technology)(in Chinese),44(4):1472-1478.Liu C,Zhang H L,Shen A J,et al.2010.Geochemistry characteristics and origin of the Devonian oil-sandstone in the northwest of Sichuan Basin.Acta Petrolei Sinica (in Chinese),31(2):253-258.

Lyder D,Feng J,Rivard B,et al.2010.Remote bitumen content estimation of Athabasca oil sand from hyperspectral infrared reflectance spectra using Gaussian singlets and derivative of Gaussian wavelets.Fuel,89(3):760-767.

Ma D X,Du Z W,Zhang T,et al.2013.Physical properties and controlling factors of reservoirs in the Z30 block in Sulige gas field.Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science)(in Chinese),32(5):68-76,83.

Osacky M,Geramian M,Ivey D G,et al.2013.Mineralogical and chemical composition of petrologic end members of Alberta oil sands.Fuel,113:148-157.

Petrovic A,Khan S D,Chafetz H S.2008.Remote detection and geochemical studies for finding hydrocarbon-induced alterations in Lisbon Valley,Utah.Marine and Petroleum Geology,25(8):696-705.Petrovic A,Khan S D,Thurmond A K.2012.Integrated hyperspectral remote sensing,geochemical and isotopic studies for understanding hydrocarbon-induced rock alterations.Marine and Petroleum Geology,35(1):292-308.

Rivard B,Lyder D,Feng J,et al.2010.Bitumen content estimation of Athabasca oil sand from broad band infrared reflectance spectra.The Canadian Journal of Chemical Engineering,88(5):830-838.

Rubinstein I,Strausz O P,Spyckerelle C,et al.1977.The origin of the oil sand bitumens of Alberta:a chemical and a microbiological simulation study.Geochimica et Cosmochimica Acta,41(9):1341-1353.Salati S,van Ruitenbeek F J A,de Smeth J B,et al.2014.Spectral and geochemical characterization of onshore hydrocarbon seep-induced alteration in the Dezful embayment,southwest Iran.AAPG Bulletin,98(9):1837-1857.

Segal D B,Ruth M D,Merin I S.1985.Remote detection of anomalous mineralogy associated with hydrocarbon production,Lisbon Valley,Utah.AAPG Bulletin-American Association of Petroleum Geologists,69(2):305-306.

Shaw R C,Kratochvil B.1990.Near-infrared diffuse reflectance analysis of Athabasca oil sand.Analytical Chemistry,62(2):167-174.

Shi P L,Fu B H,Ninomiya Y.2010.Detecting lithologic features from ASTER VNIR-SWIR multispectral data in the arid region:A case study in the eastern Kalpin uplift,southwest Tian Shan.Chinese Journal of Geology (in Chinese),45(1):333-347.

Shi Y,Hou G T,Zhong S L,et al.2012.Study on diagenesis of Lower Youshashan Formation of Wunan oil field in Qaidam Basin.Natural Gas Geoscience (in Chinese),23(5):909-915.

Van der Meer F,Van Dijk P,Van Der Werff H,et al.2002.Remote sensing and petroleum seepage:a review and case study.Terra Nova,14(1):1-17.

Wan Y Q,Zhang F L,Yan Y Z.2001.The analysis of mineral and rock′s hyper-spectral library.Geo-Information Science (in Chinese),3(3):54-58.Wang J Y,Shu W P.1996.Geochemical exploration,plant ash content,geobody short wave infrared spectrum from remote sensing test arer in northern XiZang (Tibet).Earth Science-Journal of China University of Geosciences (in Chinese),21(2):215-220.

Wang Q B,Shan X L,Zhang C Y,et al.2007.Geological characteristics and forming pattern of Sazhi oil sand in Chuxiong Basin.Global Geology (in Chinese),26(1):52-57.

Wang W F,Xu H M,Lin C Y.1993.Evaluation of the clay mineral assemblage and sensitivity of the reservoirs in the Zaobei oil field.Geological Review (in Chinese),39(S1):29-34.

Wang X X.1991.Characteristics of clay minerals and their effects on production capacity of the cretaceous sandstone reservoirs in Songliao Basin.Petroleum Exploration and Development (in Chinese),(1):48-55.

Wang Y P,Ding X,He Z C.1993.The hydrocarbon microseepage alteration information and it′s extraction mechanism.Remote Sensing of Environment (in Chinese),8(4):292-299.

Wu C Y.1992.Shortwave IR spectral scanning——a new aerial IR remote sensing method for oil and gas resources survey.Journal Infrared Millimeter and Waves (in Chines),11(3):189-194.

Yang K,Yang B L.1996.Effectiveness and application of airborne short-wave infrared split spectral remote sensing technique in direct search of oil-gas resources.Acta Mineralogica Sinica (in Chinese),16(3):321-326.

Yu F S,Wang Y H,Li X L,et al.2011.Deformation characteristics and genesis simulation of the Shizigou-Youshashan structural belt in Qaidamu Basin.Geotectonica et Metallogenia (in Chinese),35(2):207-215.

Yuan H,Yin F P,Yang W,et al.2010.An approach to distribution and genesis of Dolomitite of the Lower Permian Qixia Formation in Northwest Sichuan.Acta Geologica Sichuan (in Chinese),30(4):386-389.

Zhang L L,Hao T Y,Huang X X,et al.2010.Recognition of hydrocarbon-seepage-related magnetic anomalies in the North Yellow Sea basin.Chinese J.Geophys.(in Chinese),53(6):1354-1365.

Zhu G H.1985.Formation of low permeability sandbodies and secondary pore sandbodies in the upper Triassic Yanchang series of south-western Shan-Gan-Ning basin.Acta Sedimentologica Sinica (in Chinese),3(2):1-17.

Zou C N,Yang Z,Zhang G S,et al.2014.Conventional and unconventional petroleum “orderly accumulation”:concept and practical significance.Petroleum Exploration and Development (in Chinese),41(1)：14-27.

Zou C N,Zhang G S,Yang Z,et al.2013.Geological concepts,characteristics,resource potential and key techniques of unconventional hydrocarbon:On unconventional petroleum geology.Petroleum Exploration and Development (in Chinese),40(4):385-399.

附中文參考文獻(xiàn)

伏萬軍.2000.粘土礦物成因及對(duì)砂巖儲(chǔ)集性能的影響.古地理學(xué)報(bào),2(3):59-68.

黃籍中,冉隆輝.1989.四川盆地震旦系燈影灰?guī)r黑色瀝青與油氣勘探.石油學(xué)報(bào),10(1):27-36.

柳波,郭小波,黃志龍等.2013.頁巖油資源潛力預(yù)測(cè)方法探討:以三塘湖盆地馬朗凹陷蘆草溝組頁巖油為例.中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),44(4):1472-1478.

劉春,張惠良,沈安江等.2010.川西北地區(qū)泥盆系油砂巖地球化學(xué)特征及成因.石油學(xué)報(bào),31(2):253-258.

馬東旭,杜支文,張濤等.2013.蘇里格氣田Z30區(qū)塊儲(chǔ)層物性特征及控制因素.山東科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),32(5):68-76,83.

時(shí)丕龍,付碧宏,二宮芳樹.2010.基于ASTER VNIR—SWIR多光譜遙感數(shù)據(jù)識(shí)別與提取干旱地區(qū)巖性信息——以西南天山柯坪隆起東部為例.地質(zhì)科學(xué),45(1):333-347.

石勇,侯貴廷,鐘尚倫等.2012.柴達(dá)木盆地烏南油田下油砂山組成巖作用研究.天然氣地球科學(xué),23(5):909-915.

萬余慶,張鳳麗,閆永忠.2001.礦物巖石高光譜數(shù)據(jù)庫分析.地球信息科學(xué),3(3):54-58.

王津義,舒文培.1996.藏北油氣遙感-化探-植物灰分-地物短波紅外細(xì)分光譜試驗(yàn)研究.地球科學(xué)—中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào),21(2):215-220.

王清斌,單玄龍,臧春艷等.2007.楚雄盆地灑芷油砂地質(zhì)特征及成藏模式.世界地質(zhì),26(1):52-57.

王偉鋒,徐懷民,林承焰.1993.棗北油田儲(chǔ)層粘土礦物組合與敏感性評(píng)價(jià).地質(zhì)論評(píng),39(S1):29-34.

王行信.1991.松遼盆地白堊系砂巖儲(chǔ)層的粘土礦物特征及其對(duì)油層產(chǎn)能的影響.石油勘探與開發(fā),(1):48-55.

王云鵬,丁暄,何在成.1993.江漢油田烴類微滲漏蝕變信息及提取機(jī)理.環(huán)境遙感,8(4):292-299.

吳常泳.1992.航空紅外遙感油氣資源新方法—短波紅外分光譜掃描.紅外與毫米波學(xué)報(bào),11(3):189-194.

楊琨,楊柏林.1996.航空短波紅外分光譜遙感技術(shù)直接尋找油氣藏的有效性及應(yīng)用實(shí)例.礦物學(xué)報(bào),16(3):321-326.

于福生,王彥華,李學(xué)良等.2011.柴達(dá)木盆地獅子溝-油砂山構(gòu)造帶變形特征及成因模擬.大地構(gòu)造與成礦學(xué),35(2):207-215.

袁浩,尹富平,楊巍等.2010.川西北地區(qū)下二疊統(tǒng)棲霞組白云巖分布與成因探討.四川地質(zhì)學(xué)報(bào),30(4):386-389.

張麗莉,郝天珧,黃曉霞等.2010.北黃海盆地?zé)N滲漏蝕變帶“磁亮點(diǎn)”的識(shí)別研究.地球物理學(xué)報(bào),53(6):1354-1365.

朱國華.1985.陜甘寧盆地西南部上三疊系延長(zhǎng)統(tǒng)低滲透砂體和次生孔隙砂體的形成.沉積學(xué)報(bào),3(2):1-17.

鄒才能，楊智，張國生等.2014.常規(guī)-非常規(guī)油氣“有序聚集”理論認(rèn)識(shí)及實(shí)踐意義.石油勘探與開發(fā),41(1):14-27.鄒才能，張國生，楊智等.2013.非常規(guī)油氣概念、特征、潛力及技術(shù)——兼論非常規(guī)油氣地質(zhì)學(xué).石油勘探與開發(fā)，40(4):385-399.

(本文編輯張正峰)

Characteristics of spectral response of oil sand components and their significance

YOU Jin-Feng1,XING Li-Xin1*,PAN Jun1,SHAN Xuan-Long2,FAN Rui-Xue1

1 College of Geo-exploration Science and Technology,Jilin University,Changchun 130026,China 2 College of Earth Sciences,Jilin University,Changchun 130061,China

Oil-bearing sands are a mixture of clay mineral，bitumen (an array of various hydrocarbon),quartz grains,water and minor accessory minerals.A number of analytical techniques have been applied to study the complex nature of such oil sands.The laboratory-derived reflectance spectra of oil sands show an abundance of diagnostic absorption features in the 350～2500 nm wavelength range.Discrete absorption bands due to clay mineral,ferrous mineral,carbonate and hydrocarbon appear at well-defined wavelengths.The phases are present in the oil sand,except quartz,which display distinct absorption bands that are potentially resolvable.The intensities and wavelength positions of spectra could provide information on the physical and chemical properties of various phases.The most prominent regions which are indicative of hydrocarbon absorption bands are near 1700 nm and between 2200 and 2600 nm,respectively.These spectral ranges are dominated by various C-H stretching overtones and combination bands.Absorption bands in the 2200 nm regions are most useful for identifying the presence and types of clay minerals with Al-OH.

Oil sands；Spectral response；Hydrocarbon；Porosity；Permeability；Alteration

尤金鳳,邢立新,潘軍等.2016.油砂組分遙感光譜響應(yīng)特征及意義.地球物理學(xué)報(bào)，59(8):3068-3078,

10.6038/cjg20160829.

You J F,Xing L X,Pan J,et al.2016.Characteristics of spectral response of oil sand components and their significance.Chinese J.Geophys.(in Chinese),59(8):3068-3078,doi:10.6038/cjg20160829.

國家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05028-002)、中國石油天然氣股份有限公司科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目(2013E-050102)、中國地質(zhì)調(diào)查局基金項(xiàng)目(1212010761502)資助.

尤金鳳，女，1985年生，博士，主要研究方向?yàn)榈厍蛱綔y(cè)與信息技術(shù)遙感技術(shù)與應(yīng)用研究.E-mail:biyewenzhang31@163.com

邢立新，女，1954年生，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)檫b感技術(shù)研究與應(yīng)用.E-mail:xinglx@jlu.edu.cn

10.6038/cjg20160829

P631

2014-11-20，2015-09-06收修定稿

Based on the absorption spectra of physical response mechanism of the components of oil sands,the patterns of ASTER imagery anomalies extracted from the main alteration minerals were established by comparing the average absorption depth of the mineral groups.These patterns could be filtered to produce a lot of interference information and may more effectively indicate the distribution of oil sand compared with conventional tools with hydrocarbon microseepage of remote sensing.The correlation analysis was made to absorption depth of groups and porosity and permeability,then the relationship between the spectra of oil sands and reservoir quality from geological background environment was studied.The results show that the absorption depth of clay mineral group which characterizes clay mineral content is negatively correlated with poroperm values and absorption depth of hydrocarbon groups which characterizes petroliferous properties is positively related with poroperm values.This research proves that the field spectral characteristics of oil sand components may guide using the imagery data to detect the distribution of favorable areas for oil sands and provide an approach to in-depth study the petrophysical properties by establishing the relationship between the spectra of oil sands and poroperm values.