張志軍，劉世華，孔 迪，祁萬強，徐得忠

(武警黃金第六支隊，青海 西寧 810000)

北巴顏喀拉山1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中的遙感解譯應用

張志軍，劉世華，孔 迪，祁萬強，徐得忠

(武警黃金第六支隊，青海 西寧 810000)

遙感技術(shù)是地質(zhì)填圖的一種重要手段，充分運用遙感技術(shù)能夠有效提高填圖效率和質(zhì)量。本研究以北巴顏喀拉山地區(qū)SPOT5、ETM系列數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)影像，從巖性、構(gòu)造解譯入手進行最大程度的信息挖掘。從4個方面詳細闡述巖性判識依據(jù)，建立北巴顏喀拉山可視化解譯標志系統(tǒng)，并對地層巖性進行基于影像的重新厘定，細分了各地層巖段或巖性組合。通過構(gòu)造詳細解譯，識別了多種、不同級別的構(gòu)造形跡，建立研究區(qū)新的構(gòu)造格架，并對構(gòu)造塊體進行詳細劃分。本研究翔實、細致的工作，為北巴地區(qū)地層巖性對比、構(gòu)造重新認識提供新視角，為該區(qū)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查提供新資料。

巴顏喀拉山群；巖性遙感解譯；解譯標志；構(gòu)造塊體；SPOT5

0 引 言

遙感技術(shù)在構(gòu)造解譯、巖性識別、蝕變異常提取等方面具有速度快、質(zhì)量高、成本低等優(yōu)勢[1-5]，“遙感先行，地質(zhì)現(xiàn)象引導地質(zhì)路線”的填圖方法被普遍采用[6-7]。先期進行地質(zhì)解譯，可快速掌握基本巖性信息，部署最佳踏勘路線，梳理地質(zhì)現(xiàn)象[8-9]。在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查技術(shù)要求及其它規(guī)范中都明確提出了運用遙感技術(shù)的必要性和緊迫性[10]。本研究利用北巴顏喀拉山地區(qū)SPOT5和ETM數(shù)據(jù)，采用人機交互目視解譯方法，對巖性、構(gòu)造進行詳細解譯，并做基于影像的重新厘定，幫助解決在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查過程中遇到的重重阻礙(海拔較高、巖性單調(diào)、覆蓋較大、斷裂發(fā)育等)，節(jié)省人力、物力，解決路線連圖困難等問題，以期為北巴顏喀拉山地區(qū)地質(zhì)調(diào)查提供研究指導和佐證資料。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于阿尼瑪卿山脈南坡，隸屬青海省果洛州瑪沁縣管轄，距西寧—玉樹G214國道100 km；屬高山深切割地貌，總體地勢北高南低，平均海拔多在4 500～5 300 m之間。

圖1 測區(qū)構(gòu)造位置圖Fig.1 Geotectonic location graph of the study area(圖中數(shù)字為斷裂編號)

研究區(qū)大地構(gòu)造位置由北向南橫跨昆侖山口—昌馬河俯沖增生楔和巴顏喀拉山邊緣前陸盆地兩個單元[11]。地層屬巴顏喀拉—羌北地層區(qū)的巴顏喀拉山分區(qū)[12-13]，巴顏喀拉山群自下而上劃分為昌馬河組、甘德組、清水河組。該地層主要為砂泥質(zhì)類復理石沉積，厚度巨大，淺變質(zhì)，多為半深海-深海相濁流沉積[14]。由于后期斷裂發(fā)育，變形復雜，化石稀少，巖性單調(diào)，覆蓋較大，剖面不完整，且各地出露的層位不一致，地層劃分對比相當困難[15]。

測區(qū)巖漿活動發(fā)育，以燕山期中酸性侵入巖為主[16]。中酸性侵入巖具有多期活動性和連續(xù)演化的特點，主要包括吾和瑪黑云母花崗巖巖體、南木它黑云母花崗巖巖體和下倉界黑云母石英二長巖。這三處巖體均呈巖株狀產(chǎn)出，NWW向排列分布，與區(qū)域構(gòu)造線走向一致。

2 遙感數(shù)據(jù)預處理

2.1 遙感數(shù)據(jù)配置

研究區(qū)積雪、草被覆蓋嚴重，經(jīng)多種多時相數(shù)據(jù)對比，最終選定的遙感信息源主要為SPOT5數(shù)據(jù)與ETM數(shù)據(jù)。SPOT5數(shù)據(jù)用于地質(zhì)解譯，ETM數(shù)據(jù)主要用于區(qū)域認識和蝕變信息提取。除了上述遙感數(shù)據(jù)外，還采用Google Earth平臺數(shù)據(jù)做補充。

2.2 預處理

圖2 SPOT5數(shù)據(jù)增強處理結(jié)果示例Fig.2 Results of optimizing and enhancement processing for SPOT5 data

遙感數(shù)據(jù)地理配準、增強處理、信息提取均在ENVI下進行，人機交互解譯則依托ARCGIS、PHOTOSHOP平臺進行。

(1)正射糾正：SPOT5數(shù)據(jù)包內(nèi)含DIMAP 文件，包含了拍攝時間、側(cè)擺角度、坐標等信息，幫助提高幾何校正的精度。

(2)數(shù)據(jù)融合：SPOT5數(shù)據(jù)選用全色波段及近紅外、紅、綠(藍)波段以色度空間轉(zhuǎn)換的方式進行融合[17]。

(3)圖像增強：針對不同對象選取不同處理方法，如針對巖性解譯進行的數(shù)據(jù)鑲嵌、色度空間擴展，針對構(gòu)造解譯進行的紋理卷積與邊緣銳化，針對構(gòu)造塊帶劃分的3D高程模型建立等(圖2)。

由于冰雪覆蓋的干擾，并且侵入體等地質(zhì)體的解體需寬譜數(shù)據(jù)支撐，解譯基準影像采用不同數(shù)據(jù)鑲嵌形成。數(shù)據(jù)主體以SPOT5為主，其空間分辨率高，具層理紋形辨別優(yōu)勢，但冰雪分布多。侵入體發(fā)育區(qū)使用對巖石響應好、具巖體宏觀判別優(yōu)勢的ETM數(shù)據(jù)替換。

3 研究區(qū)遙感地質(zhì)景觀

研究區(qū)位于北巴顏喀拉山構(gòu)造帶東中部，處在北巴構(gòu)造帶NW、NWW向展布的沉積變形地層構(gòu)成的斷塊山地中，北部跨入NW向中酸性巖漿侵入帶中，地勢高亢，坐落有高山-極高山山體，總體呈環(huán)塊狀。中南部NW向線理密集，呈線理帶，表明其發(fā)育各類斷裂及平行層理，總體呈塊帶狀。構(gòu)造線主要沿NW、NWW向延伸，并有大量NE向和其它方向斷裂與之截切，使區(qū)內(nèi)影像形成菱形格狀、條帶狀、團塊狀及環(huán)狀，顯示出巴顏喀拉構(gòu)造帶總體向東擠出逃逸形成的菱形斷塊走滑逆沖構(gòu)造區(qū)的特點(圖3)。

圖3 區(qū)域宏觀影像展示的地質(zhì)景觀Fig.3 Geological landscape of regional macro images

不同巖石組合、結(jié)構(gòu)構(gòu)造的地質(zhì)體在影像上反映的空間信息和波譜信息具有明顯不同的影像特征：三疊紀碎屑巖出露區(qū)色調(diào)較深，溝壑發(fā)育，紋形細而均一，呈NWW向線性展布，主要分布于與山前盆地接觸的中山地區(qū)[18]；其中能干性較強的石英砂巖、雜砂巖則構(gòu)成基巖山地的主體；能干性較弱的板巖、頁巖類巖層，紋理和山脊線平直，地勢低洼。吾和瑪巖體具明顯的環(huán)形輪廓，色調(diào)鮮明，放射狀水系發(fā)育，凹形坡面明顯，并可見冰蝕槽谷、冰磧壟等冰川地貌。新近系陸相沉積受斷陷地形控制明顯，部分抬升呈臺地或丘陵[19]。

4 地層巖性解譯

4.1 主要面狀地質(zhì)體的遙感解譯標志

由于巖石能干性、礦物構(gòu)成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等要素的差異，面狀地質(zhì)體在圖像上反映為不同色調(diào)、形態(tài)和影紋結(jié)構(gòu)的塊(帶)狀影像單元。本著解譯盡可能細化的原則，本次解譯將原資料[11-15]所述的各地層群組及侵入體按巖性推斷解譯的方法，依據(jù)影像的地質(zhì)表現(xiàn)力做了最大程度的劃分，選取基于影像可辨識的各影像單元或影像體作為可視化解譯標志對比劃分參照系統(tǒng)。

4.1.1 主體地層

巴顏喀拉山群的昌馬河組、甘德組、清水河組共被劃分為20個巖性組合，它們具備各自的影像特征。下面僅以甘德組為例進行說明。

研究區(qū)巴顏喀拉山群(上—中三疊統(tǒng))甘德組(T1-2gd)解譯劃分如下：(1)上部石英砂巖、粉砂質(zhì)板巖互層巖性組合(qss-stl)，局部見粉砂質(zhì)板巖(stl)，據(jù)資料描述為灰色厚層狀粉砂質(zhì)板巖為主的巖性組合，局部還見石英砂巖(qss，灰色厚層狀巖屑石英砂巖)為主的巖性組合；(2)上部石英砂巖夾粉砂質(zhì)板巖巖性組合(qss>stl)；(3)下部石英砂巖夾板巖巖性組合(qss>sl)，局部見強蝕變石英砂巖(mqss，局限于侵入體的圍巖及頂蓋)為主的巖性組合，局部見石英砂巖(qss，青灰色變質(zhì)巖屑石英砂巖)為主的巖性組合，局部見板巖(sl，深灰色薄層狀板巖)為主的巖性組合；(4)下部石英砂巖、板巖互層巖性組合(qss-sl)，局部見板巖(sl，灰色厚層狀板巖)為主的巖性組合。

上述參照系統(tǒng)使得解譯標志具備了可視化，不同地質(zhì)體的影像特征一目了然。同時解譯已達到米級分辨率，主要依據(jù)圖像解析力和解譯者的地質(zhì)洞察力以及對背景資料的掌握。故此，傳統(tǒng)的基于低分辨率影像(MSS、TM等)的解譯標志文字性、模糊性描述(色、紋等)已失去原有意義，在此采用可視化的“遙感描述”方式。

4.1.2 新近系曲果組(Nq)

該地層抬升剝蝕，影像上依稀可辨，推測為砂巖夾泥巖巖性組合(ss>ms)[19]。

4.1.3 吾和瑪侵入體

圖4 影像上對吾和瑪侵入體、冰川活動的解譯Fig.4 Image interpretation of Wuhema intrusion and glacier activities

圖5 本區(qū)解譯中用野外路線調(diào)查結(jié)果建立直接解譯標志示例Fig.5 Key example of direct interpretation by means of geological reconnaissance in the study area

參考近期完成的“青海省礦產(chǎn)資源潛力評價”編圖，根據(jù)ETM影像可粗略識別出該巖體內(nèi)部與邊緣地帶以及外圍小巖株的巖性不一致(圖4)，相對劃分為：(1)侏羅紀似斑狀二長花崗巖(πηγJ)；(2)侏羅紀二長花崗巖(ηγJ)；(3)侏羅紀花崗閃長巖(γδJ)。其中似斑狀二長花崗巖侵入體基本居于巖體中部，二長花崗巖侵入體位于巖體邊部，花崗閃長巖侵入體大多處于巖體外圍或邊部[16]。巖體中部快速結(jié)晶，粒度較大，向外由于溫度漸變，冷凝速率慢，粒度較小，巖體邊部有后期的偏中性侵入體侵位。

4.1.4 冰川活動的識別

在吾和瑪巖體附近識別出多處現(xiàn)代山岳冰川及殘存的晚更新世冰川活動的遺跡(圖4)，主要包括以吾和瑪巖體為中心呈放射狀分布的寬闊冰蝕槽谷、沿冰蝕谷兩側(cè)分布的側(cè)磧壟、冰川前緣呈半環(huán)狀的終磧壟，還有冰斗、刃脊、角峰等冰川地貌。上述冰川地貌在ETM影像上特征明顯，易于識別。

4.2 巖性組合判識、劃分依據(jù)

4.2.1 區(qū)域地質(zhì)資料揭示的巖性及組合特征

根據(jù)“全國地層多重劃分對比研究——青海省巖石地層”[20]以及“青海省板塊構(gòu)造研究——1∶100萬青海省大地構(gòu)造說明書”[21]、“青海省礦產(chǎn)資源潛力評價(1∶25萬，2010)”，兼顧1∶20萬區(qū)調(diào)資料和關(guān)于巴顏喀拉山群的最新研究成果[22-25]，將本區(qū)可能出露的各地層的巖性及組合進行梳理?！扒嗪Ｊ〉V產(chǎn)資源潛力評價”采用昌馬河組、甘德組和清水河組的劃分方案，其地層沿革及巖性描述，在此不做贅述。

4.2.2 野外實地調(diào)查的巖性及組合特征

實地見到多處標志性巖石及組合(圖5)，對解譯建標的作用重大。根據(jù)野外調(diào)查結(jié)果直接鎖定解譯標志的巖性及組合主要有：北部吾和瑪侵入體外接觸帶(殘留頂蓋)的強蝕變石英砂巖(mqss)、青灰色變質(zhì)巖屑石英砂巖(qss)，中部基性巖脈巖墻(v)、灰?guī)r塊體(ls)等。

4.2.3 歸納、建立基于影像的區(qū)域巖石及組合的分布規(guī)律

4.2.3.1 昌馬河組

其巖性組合下部以巖屑砂巖夾板巖為主，局部夾礫巖；上部出現(xiàn)粉砂質(zhì)板巖；以巖屑砂巖夾粉砂質(zhì)板巖為主，局部夾灰?guī)r透鏡體。在影像上呈亮白色、點狀色斑。

4.2.3.2 甘德組

其巖性組合下部以石英砂巖夾板巖或互層為主，上部以石英砂巖夾粉砂質(zhì)板巖或互層為主，巖體接觸帶及頂蓋部位出現(xiàn)強蝕變的石英砂巖。在影像上呈山脊線平直，表現(xiàn)為線狀紋理極為發(fā)育的條帶狀特征，寬度較大、表面平滑的巖段以板巖為主。

4.2.3.3 清水河組

其巖性組合下部以變砂巖夾粉砂質(zhì)板巖為主，局部變砂巖較寬；上部以砂巖、板巖互層為主，局部出露寬度達數(shù)百米的粉砂質(zhì)板巖。在影像上，主要表現(xiàn)為淺藍色色塊夾極細的深藍色線，平行線理發(fā)育，凹形坡，坡面相對光滑，巖石能干性較弱。

4.2.4 基于知識經(jīng)驗的巖性及組合的推斷識別

據(jù)《遙感圖像目視解譯原理與方法》[26]及解譯經(jīng)驗，較多粉砂巖構(gòu)成的巖段易于剝蝕夷平，表面相對光滑，反射值較高因而色調(diào)較淺。變砂巖的物理特性趨向于片巖類的變質(zhì)巖，平行層理或片理發(fā)育，表現(xiàn)在高分辨影像上會缺失其砂巖特有的爪狀紋形，這類塊層狀巖石易形成巖層三角面。頁片狀板巖以影像上密集平行線理發(fā)育為主要特征，表現(xiàn)為易于剝蝕形成相對負地形，坡面呈直線或凹形，巖石因泥質(zhì)、鈣質(zhì)、碳質(zhì)含量不同而呈現(xiàn)不同的色調(diào)。

5 構(gòu)造解譯

5.1 線性構(gòu)造的主要特點及構(gòu)造塊體劃分

依據(jù)解譯斷裂的規(guī)模、延伸和控制地質(zhì)體分布的狀況可區(qū)分為區(qū)域性斷裂或構(gòu)造塊體邊界斷裂、一般斷裂、小斷裂、隱伏斷裂(圖6)。按斷裂性質(zhì)可區(qū)分為逆斷層、正斷層、平移斷層。按延伸方向分為NW向組、NE向組，及近EW向組、NNW向組、NEE向組。

斷裂以NW向為優(yōu)勢組[24]，NE向次之，近EW向、NNW向、NEE向少量。NW向斷裂一般呈逆沖推覆性質(zhì)，是區(qū)域主干斷裂構(gòu)造，控制了地質(zhì)體的空間分布。NE向、NNW向、NEE向斷線多具雁列走滑性質(zhì)，對其它各組斷裂及地質(zhì)體有破壞作用。近EW向斷裂形成得相對古老，區(qū)域上金的礦化與其關(guān)系密切[27]。

依據(jù)全區(qū)的斷裂、層理等線性影像、環(huán)塊構(gòu)造的解譯，可對本區(qū)的構(gòu)造塊體做出劃分。北部吾和瑪一帶以較大的環(huán)形構(gòu)造為中心，是一個巖漿活動隆起帶。測區(qū)中部在影像上反映為NWW向展布的擠壓隆起帶，從層理看巖層的變形程度，其南部巖石變形較強，可以橫亙工作區(qū)中部的NWW向區(qū)域性斷裂為界，將該擠壓隆起帶分為北側(cè)擠壓隆起塊體(主要為昌馬河組地層)和南側(cè)擠壓變形隆起塊體(主要為甘德組地層)。南部形成楔狀擠壓塊體，物質(zhì)構(gòu)成推斷為清水河組砂板巖。北東端逆沖塊體出現(xiàn)較老的馬爾爭組地層。在這些塊體之間，鑲嵌有多處走滑拉分構(gòu)造盆地及斷陷寬谷盆地，說明構(gòu)造塊體之間的差異性運動表現(xiàn)強烈。

本區(qū)解譯出少量環(huán)形構(gòu)造，并排除了地表地形干擾(滑坡、冰蝕等)和斷裂干擾(弧形斷裂等)，可初步確定為與圍巖蝕變或下部熱源活動有關(guān)的“環(huán)”。

5.2 其它構(gòu)造現(xiàn)象的識別

本區(qū)褶皺構(gòu)造也較為發(fā)育[25]，解譯標志特征明顯(圖7)，主要發(fā)育在清水河組，甘德組地層也有發(fā)育，褶皺以平行密集的圓滑曲線為骨架，不同的色調(diào)、紋形對稱重復出現(xiàn)，線理轉(zhuǎn)折端顯示清晰，多呈渾圓狀，構(gòu)成封閉或半封閉的弧狀影像體系，褶皺形態(tài)受其附近較大的線性構(gòu)造制約，局部地段由層理產(chǎn)狀可識別一些地面上不易識別的緊閉傾豎皺褶。

圖6 測區(qū)構(gòu)造塊體劃分圖Fig.6 Division map of tectonic block in the study area

圖7 測區(qū)褶皺構(gòu)造的解譯Fig.7 Interpretation of fold structures in the study area

圖8 野外實地查證照片F(xiàn)ig.8 Photos of verification in field

6 野外驗證

遙感解譯與實地驗證是動態(tài)、反復、不斷完善的過程。通過實地驗證，使先期解譯成果得到檢驗，更是對誤判、錯誤之處進行修正。通過野外實地建標后，從遙感影像上又發(fā)現(xiàn)3處類似影像特征的疑似灰?guī)r塊，并一一進行了實地查證(圖8(a))。測區(qū)內(nèi)斷層密集發(fā)育，圖8(b)為野外查證斷層的實地照片。由于斷層的錯動，使此處為負地形，斷層位置巖石破碎，地表巖塊表面多見擦痕，另外還可見較多石英細脈。

7 結(jié) 論

(1)基于巖性構(gòu)造的翔實解譯獲取了豐富的地質(zhì)信息，總結(jié)歸納了北巴顏喀拉山地區(qū)巖性組合劃分依據(jù)：區(qū)域地質(zhì)資料揭示的巖性及組合特征；野外調(diào)查結(jié)果顯示的巖性及組合特征；根據(jù)已有資料與野外調(diào)查獲取的認識，初步建立基于影像的區(qū)域巖石及組合的分布規(guī)律；基于經(jīng)驗知識的巖性及組合的推斷識別。

(2)通過構(gòu)造詳解，建立了研究區(qū)的構(gòu)造體系，將構(gòu)造格架詳分為擠壓隆起塊體、擠壓變形隆起塊體、巖漿活動隆起帶、逆沖推覆塊體和滑脫構(gòu)造塊體，識別了2個走滑拉分盆地。上述遙感劃分對地面調(diào)查指示意義明確，如走滑拉分盆地邊界斷裂都易于在野外追索，從而豐富了區(qū)域地質(zhì)調(diào)查成果。

(3)解譯出一些復式、緊閉褶皺。地面調(diào)查時，一般在山體垂坡面看不到褶皺，很難在地面調(diào)查中掌握其地層真實厚度。這也說明遙感俯瞰巖石展布(垂直角度的調(diào)查)和水平角度的地面調(diào)查有著很好的互補性。

(4)圈劃、推斷了5處有熱源意義的環(huán)形構(gòu)造，推測其均與下部巖漿活動有關(guān)；解譯本區(qū)的冰川活動，識別了晚更新世規(guī)模較大的冰川活動形成的終磧壟、冰蝕槽谷，還區(qū)分了現(xiàn)代殘存山岳冰川及冰磧物。

致謝：在本文形成過程中，得到了青海省地質(zhì)調(diào)查院莊永成高級工程師的悉心指導，在此致以誠摯的謝意！

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Application of Remote Sensing Interpretation on 1∶50,000 Regional Geological Survey of North Bayan Hara Mountain

ZHANG Zhijun, LIU Shihua, KONG Di, QI Wanqiang, XU Dezhong

(NO.6GoldGeologicalPartyofCAPF,Xining,Qinghai810000,China)

Remote sensing technology is an important means of geological mapping. The efficiency and quality of mapping can be effectively improved through making full use of remote sensing technology. By using remote sensing method, and starting with the lithological and structure interpretation based on the SPOT5 and ETM data of Bayan Hara Mountain, the research obtained information to the greatest degree. The basis of lithology interpretation was carried on the detailed elaboration from four aspects in this research. The visual interpretation key system was established for the research area. And then the formation lithology was delimited through visual interpretation key. The rock section and lithological association were subdivided on each stratum. Various different levels of structural features were identified. New tectonic framework was established, and the tectonic blocks were divided for the research area. A perspective recognition of lithostratigraphic correlation and structure was obtained by painstaking research work. This would provide new materials for regional geological in Bayan Hara Mountain.

Bayan Hara Mountain Group; lithological remote sensing interpretation; remote sensing interpretation key; tectonic block; SPOT5

2016-03-09；改回日期：2016-09-20；責任編輯：潘令枝。

中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項目“西昆侖與青東基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查”(12120114009001，12120115041401)。

張志軍，男，工程師，1986年出生，地球探測與信息技術(shù)專業(yè)，主要從事遙感技術(shù)在地質(zhì)調(diào)查中的應用研究。Email：zhangzhijun-0001@163.com。

P548；P627

A

1000-8527(2016)05-1141-09