李得林，李宗仁，張 興，李曉民，莊永成

（1.青海省青藏高原北部地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810012；2.青海省地質(zhì)調(diào)查院，青海 西寧 810012）

高分?jǐn)?shù)據(jù)在造山帶復(fù)理石巖性及構(gòu)造中的應(yīng)用

李得林1,2，李宗仁1,2，張 興1,2，李曉民1,2，莊永成1,2

（1.青海省青藏高原北部地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810012；2.青海省地質(zhì)調(diào)查院，青海 西寧 810012）

運(yùn)用WorldView-2全像素融合圖像，在三疊紀(jì)巴顏喀拉山群復(fù)理石地層分布的新疆西昆侖地區(qū)，進(jìn)行巖層及細(xì)微構(gòu)造的判讀，可區(qū)分出大量巖性單元。在南北向應(yīng)力擠壓作用下，巴顏喀拉山巖群的中上部構(gòu)造層發(fā)生了彈塑性縱彎曲變形，并以復(fù)式緊閉傾豎褶皺的形式表現(xiàn)出來(lái)，形成大量平行軸線、軸面，這一地質(zhì)現(xiàn)象在高分遙感影像上清晰顯示。不通過影像的俯視觀察，很難在地面調(diào)查中掌握其地層真實(shí)厚度，一般會(huì)使地層剖面測(cè)量厚度呈幾何級(jí)尺度放大，并通過實(shí)驗(yàn)佐證了高分遙感地質(zhì)調(diào)查結(jié)果?？梢钥闯?，復(fù)理石巖層的厚度受各種構(gòu)造樣式控制，可通過高分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查。

高分?jǐn)?shù)據(jù);復(fù)理石;巴顏喀拉山群;遙感調(diào)查

復(fù)理石是一種特殊的海相沉積巖套[1,2]。巴顏喀拉山群出露于新疆西昆侖甜水海北泉水溝、瓊冰水河、郭扎錯(cuò)一帶，呈北西西－南東東向，橫貫研究區(qū)大紅柳灘地層分區(qū)南緣。本次工作應(yīng)用高分辨率遙感數(shù)據(jù)WorldView-2進(jìn)行了巴顏喀拉山群復(fù)理石中巖性、構(gòu)造的高分辨率遙感解譯及分析，結(jié)合野外調(diào)查，充分發(fā)揮遙感優(yōu)勢(shì)，為區(qū)域地質(zhì)調(diào)查提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 遙感數(shù)據(jù)

1.1 遙感數(shù)據(jù)源的選擇

遙感數(shù)據(jù)選擇WorldView-2衛(wèi)星數(shù)據(jù)，時(shí)相為2011-12-06。WorldView-2由Digitalglobe公司于2009-10-06發(fā)射升空，運(yùn)行在770 km高的太陽(yáng)同步軌道上，能夠提供0．5 m全色圖像和1．8 m分辨率的多光譜圖像。星載多光譜遙感器不僅具有4個(gè)業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)譜段（紅、綠、藍(lán)、近紅外），還包括4個(gè)額外譜段（海岸、黃、紅邊和近紅外），多樣性的譜段可提供進(jìn)行精確變化檢測(cè)和制圖的能力。WorldView-2具較高的地面分辨率，空間解析力的大幅度躍進(jìn)奠定了WorldView-2數(shù)據(jù)在高精度、大比例尺地物地質(zhì)解釋方面應(yīng)用的基礎(chǔ)[3]。理論上，WorldView-2基本能滿足地質(zhì)剖面實(shí)測(cè)時(shí)巖性分層需要，對(duì)斷裂、節(jié)理、層理、不整合面等線狀地質(zhì)體的最小可解長(zhǎng)度縮小到了不足3 m。

1.2 遙感影像處理與制作

首先收集了研究區(qū)1∶50 000地形圖以及數(shù)字高程模型（DEM），用于遙感影像正射糾正。彩色合成處理根據(jù)遙感圖像各波段的特征與應(yīng)用范圍及研究區(qū)實(shí)際特點(diǎn)，選擇均值相近、方差最大、相關(guān)系數(shù)最小的3個(gè)波段進(jìn)行彩色合成處理與直方圖拉伸，以保證影像圖上信息的豐富程度。通過最小相關(guān)系數(shù)求取、主要巖石實(shí)測(cè)波譜的高方差值映射等實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，WorldView-2衛(wèi)星數(shù)據(jù)的最佳彩色合成波段組合為8、6、2波段。

幾何畸變和投影差使形成的遙感圖像失真，影響了圖像的質(zhì)量和后期應(yīng)用效果，使用前應(yīng)消除。消除的方法是通過對(duì)遙感圖像進(jìn)行正射校正，制作高精度的正射遙感影像及影像地圖，即在ERDAS或PCI軟件下利用有理函數(shù)模型+高精度高程數(shù)據(jù)DEM+地面控制點(diǎn)GCP來(lái)進(jìn)行正射校正并提高最終的定位精度。

遙感圖像增強(qiáng)處理主要選擇波段組合法、比值組合法、主成分分析法、HIS彩色空間變換法和融合技術(shù)等，使需要的專題因子信息得到突出，擴(kuò)大不同影像特征之間的差別。這是對(duì)解譯目標(biāo)信息實(shí)施針對(duì)性增強(qiáng)處理的一種方法，以便提高對(duì)圖像的解譯和分析能力。

2 巴顏喀拉山群復(fù)理石解譯

2.1 地質(zhì)解譯

巴顏喀拉山群屬巴顏喀拉山地層區(qū)，南北貫通，與下伏甜水海微陸塊的甜水海巖群、肖爾谷地巖組、恰提爾群均為脆韌性斷層接觸，與上覆黃羊嶺群也為脆韌性斷層接觸，總體為一套復(fù)理石建造[4]。遙感影像上呈灰褐色、粉紅色、桔紅色紋線，光滑紋，條帶形，平行線狀，圓滑狀山脊。根據(jù)其巖石組合可進(jìn)一步劃分為下組（TB1）、中組（TB2）、上組（TB3）3個(gè)組（圖1）。下組主要為深灰色中－厚層鈣質(zhì)石英細(xì)砂巖、灰色中層狀中-厚層狀長(zhǎng)石巖屑細(xì)砂巖夾深灰色粉砂質(zhì)板巖、泥質(zhì)板巖，總體以砂巖為主；中組主要為深灰色石英細(xì)砂巖、深灰色中-厚層狀巖屑長(zhǎng)石細(xì)砂巖、灰色鈣質(zhì)長(zhǎng)石細(xì)砂巖夾（互）灰色粉砂質(zhì)板巖、灰色灰綠色泥質(zhì)板巖；上組為灰色、深灰色、灰綠色薄-中層狀、中-厚層細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石雜砂巖夾灰色粉砂質(zhì)板巖、粉砂質(zhì)泥巖，局部夾灰?guī)r透鏡體。

圖1 研究區(qū)巴顏喀拉山群地質(zhì)簡(jiǎn)圖

本次工作在巴顏喀拉山群地層中劃分了大量非正式地層填圖單元，高分影像上可見石英砂巖、板巖、砂巖、石英細(xì)砂巖等。巖性影像特征如圖2。

圖2 巴顏喀拉山群巖性遙感影像特征

石英砂巖（qu）在WordView-2數(shù)據(jù)影像上呈黃褐色、紫紅色，巖石單元平行層理發(fā)育，局部形成褶皺。

板巖（sl）在WordView-2數(shù)據(jù)影像上呈藍(lán)色，羽狀紋理發(fā)育，可見緊閉褶皺、直立褶皺等小型褶皺。

砂巖（ss）在WordView-2數(shù)據(jù)影像上呈黃褐色、黃色，平行紋理，發(fā)育形成正地形。

深灰色石英細(xì)砂巖（gss）在WordView-2數(shù)據(jù)影像上呈灰黃色，平行紋理發(fā)育，走向北西。

2.2 構(gòu)造解譯

巴顏喀拉山群位于青藏高原北緣印度板塊與歐亞板塊結(jié)合部位的中央造山帶西部，主體為西昆侖新生代板內(nèi)再生造山帶。經(jīng)歷多期、多旋回的洋陸轉(zhuǎn)化演變歷史及“開、合”構(gòu)造演化，鑄就了區(qū)內(nèi)較為復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造格局[5]。

本區(qū)構(gòu)造帶主構(gòu)造線方向?yàn)楸蔽?南東向，帶內(nèi)斷裂構(gòu)造仍以北西-南東向?yàn)橹鳎植堪l(fā)育北東向平移斷裂。

泉水溝褶皺構(gòu)造帶北西向分布，卷入地層主要為三疊紀(jì)巴顏喀拉山巖群。褶皺構(gòu)造樣式多種多樣，高分遙感影像上可見中等緊閉等厚褶皺、傾豎褶皺、不對(duì)稱褶皺等褶皺樣式[6]（圖3），軸面陡傾或近直立，發(fā)育扇形板劈理，軸跡走向近北西向，伴隨褶皺形變，局部巖石發(fā)生縱向構(gòu)造置換作用。

圖3 巴顏喀拉山群中褶皺構(gòu)造現(xiàn)象

由高分遙感影像上可見，巴顏喀拉山群巖石產(chǎn)狀均近于直立，褶皺多為傾豎褶皺，在基巖裸露好的區(qū)域可見復(fù)式緊閉傾豎褶皺如圖4，褶皺走向與區(qū)域構(gòu)造線方向大致相同，均為北西向，地層傾角大，近于直立，發(fā)育扇形板劈理，A、B兩點(diǎn)為同一層位。

圖4 巴顏喀拉山群中復(fù)式緊閉傾豎褶皺（圖中A、B 兩點(diǎn)實(shí)為同一層位）

從三疊紀(jì)巴顏喀拉山巖群褶皺變形及構(gòu)造面理的發(fā)育特征、變質(zhì)程度來(lái)看，反映的是南北向擠壓機(jī)制下中上部構(gòu)造層次彈塑性縱彎曲變形。這種變形在許多地方以復(fù)式緊閉傾豎褶皺表現(xiàn)出來(lái)，形成大量平行軸線、軸面，在山體垂坡面看不到褶皺現(xiàn)象，不通過影像的俯視觀察，很難在地面調(diào)查中掌握其地層真實(shí)厚度，一般會(huì)使地層剖面測(cè)量厚度呈幾何級(jí)尺度放大，如圖5所示。

圖5 巴顏喀拉山群發(fā)育的傾豎緊閉褶皺

2.3 野外調(diào)查

野外地質(zhì)調(diào)查過程中對(duì)甜水海區(qū)內(nèi)巴顏喀拉山群采集了系統(tǒng)的沉積巖石樣品，并進(jìn)行了常量、微量等地球化學(xué)特征分析，從不同角度探討了物源區(qū)的地球化學(xué)特點(diǎn)及源區(qū)構(gòu)造背景，并對(duì)沉積時(shí)盆地所處的大地構(gòu)造位置進(jìn)行了分析[7,8]，為確定盆地性質(zhì)和盆山演化的研究提供了重要證據(jù)，也從實(shí)驗(yàn)室的角度佐證了高分遙感地質(zhì)調(diào)查結(jié)果（野外調(diào)查及巖石樣品測(cè)試工作由長(zhǎng)安大學(xué)裴先治老師、劉成軍博士、李瑞保博士等參與調(diào)查并提供測(cè)試分析數(shù)據(jù)）。

在巴顏喀拉山群11件樣品中，石英含量為52%～81%，平均68%，其中多晶石英含量相對(duì)較少，占石英總量6%；巖屑含量為5%～22%，平均11%，其中火山巖巖屑、沉積巖巖屑、變質(zhì)巖巖屑含量占巖屑總量分別為18%、52%、30%；長(zhǎng)石含量為7%～36%，平均18%，長(zhǎng)石碎屑以斜長(zhǎng)石為主，K/P比值為0．58。巴顏喀拉山群主要巖石類型為次巖屑長(zhǎng)石砂巖，石英、長(zhǎng)石、巖屑的平均含量分別為70%、19%、11%。如圖6，巴顏喀拉山群的樣品在Qt-F-L三角圖中，主要落入再造山旋回帶的源區(qū)，個(gè)別落入過渡大陸源區(qū)。在Qm-F-Lt三角圖中，巴彥喀拉山群主要落入石英再旋回源區(qū)，相當(dāng)一部分落入過渡大陸源區(qū)，個(gè)別落入靠近過渡大陸的混合區(qū)。

3 結(jié) 語(yǔ)

通過上述遙感巖性構(gòu)造解譯，圖像技術(shù)參數(shù)和野外使用該圖像的經(jīng)驗(yàn)都表明，在WorldView-2全像素融合圖像進(jìn)行巖層及細(xì)微構(gòu)造的判讀，提升了其在地質(zhì)應(yīng)用的價(jià)值。

圖6 巴顏喀拉山群Qm-F-Lt、Qt-F-L圖解(據(jù)Dickinson，1985)

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P237

B

1672-4623（2016）06-0056-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.06.019

李得林，工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)遙感技術(shù)應(yīng)用研究。

2015-04-29。

項(xiàng)目來(lái)源：中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查資助項(xiàng)目（1212011120885）。