吳海權(quán)，李琴，曹恒，李立友，楊娟

［安徽省地質(zhì)調(diào)查院(安徽省地質(zhì)科學(xué)研究所)，安徽合肥 230001］

0 引言

北美洲地區(qū)地層出露齊全，新生代—太古代地層均有分布，本文僅介紹新生代地層（第三系、第四系）的遙感地質(zhì)解譯。以Landsat-TM/ETM Mosaic 遙感數(shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù)源，補(bǔ)充其他遙感數(shù)據(jù)制作的遙感影像圖為基礎(chǔ)信息，結(jié)合已有的地質(zhì)、地貌等資料，采用人機(jī)交互解譯、目視解譯、圖像增強(qiáng)處理等方法，通過室內(nèi)初步解譯、詳細(xì)解譯、綜合研究分析等步驟，確定不同區(qū)域新生代地層（第三系、第四系）的影像特征及其分布和變化，分別建立遙感解譯標(biāo)志，同時對產(chǎn)于其中的沉積型磷礦的遙感影像特征進(jìn)行了分析研究，為今后開展境外相似地區(qū)地質(zhì)調(diào)查及找尋同類礦床提供遙感技術(shù)支持，以便節(jié)省大量的人力、物力，使找礦工作事半功倍。

1 地質(zhì)遙感解譯

1.1 數(shù)據(jù)源選擇及其處理

本次遙感地質(zhì)解譯工作［1］以獲取時間為1999—2001年、分辨率為15 m的Landsat-TM/ETM Mosaic遙感數(shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù)源，以MODIS 和ASTER、資源一號02C 衛(wèi)星（簡稱ZY-102C）遙感數(shù)據(jù)等為輔助數(shù)據(jù)源，選取的圖像清晰，對比度較好，紋理結(jié)構(gòu)明顯，利于地質(zhì)解譯。數(shù)據(jù)處理主要選擇Landsat7（R）、4（G）、2（B）波段進(jìn)行彩色合成，經(jīng)正射校正、輻射校正和配準(zhǔn)，能達(dá)到1∶10萬精度要求。

1.2 解譯方法

本次遙感地質(zhì)解譯采用分辨率為15m、7-4-2波段合成的TM/ETM 遙感影像圖作為工作底圖，采用經(jīng)緯度投影，WGS84 坐標(biāo)系。采用人機(jī)交互解譯、目視解譯、圖像增強(qiáng)處理等方法，結(jié)合已有的地質(zhì)、礦產(chǎn)資料，綜合分析解譯成果，建立北美洲新生代地層（第三系、第四系）的遙感解譯標(biāo)志，并對典型的沉積型磷礦床的礦業(yè)活動區(qū)進(jìn)行解譯，分析和總結(jié)其遙感地質(zhì)影像特征及其與成礦的關(guān)系。

1.3 新生代地層地質(zhì)遙感解譯

1.3.1 第四系解譯

第四系主要分布于河流兩側(cè)、湖泊邊緣、海濱及地勢低洼平坦地區(qū)，以河流兩側(cè)發(fā)育者最易辨認(rèn)，色調(diào)較淺，常有綠色條帶、斑點(diǎn)相伴，河流兩側(cè)發(fā)育者表面較粗糙（圖1）。北極地區(qū)的第四系由于地處北極，影像奇特，黃、褐、淺綠色，夾雜許多密集水體，與其他地區(qū)有異（圖2）?；哪教沟推絽^(qū)影像則表面較細(xì)滑，色澤為淺肉紅色，荒漠水體附近常有綠色小斑點(diǎn)（圖3、圖4）。墨西哥境內(nèi)的第四系處于最低洼處，內(nèi)陸地區(qū)色淺，少綠色；濱海地區(qū)第四系則轉(zhuǎn)為綠色調(diào)占主導(dǎo)，并有粉紅色斑狀影像分布其中，水系較發(fā)育，且有深、淺差別（圖5）。美國西海岸一帶第四系以綠色調(diào)占主導(dǎo)，并有暗紅色斑狀影像出現(xiàn)，帶有青紫色，偶有土黃色小斑點(diǎn)（圖6）。

圖1 內(nèi)陸河流旁側(cè)第四系（Q）Figure 1.Quaternary system on the both sides of an inland river

圖2 北極地區(qū)第四系（Q）Figure 2.Quaternary system in the Arctic region

圖3 荒漠地區(qū)第四系（Q）（一）Figure 3.Quaternary system in the desert area（No.1）

圖4 荒漠地區(qū)第四系（Q）（二）Figure 4.Quaternary system in the desert area（No.2）

圖6 美國海岸線（濱海地區(qū)）第四系（Q）Figure 6.Quaternary System in the coastal area of USA

在第四系大片分布地區(qū)，可大致將其劃分為全新統(tǒng)（Qh）和更新統(tǒng)（Qp），其解譯標(biāo)志二者略有差異。

（1）第四系全新統(tǒng)（Qh）。僅在長度為1 000 km河流相沉積類型中加以區(qū)分。集中分布于河床兩側(cè)河漫灘和一級階地附近。色澤以深、淺不一的綠色為基調(diào)，其間尚有些淺色斑點(diǎn)，質(zhì)感較粗糙，水網(wǎng)、支流發(fā)育。

（2）第四系更新統(tǒng)（Qp）。發(fā)育地區(qū)同全新統(tǒng)（Qh），并與之緊密相伴，綠色基調(diào)已減弱，并顯現(xiàn)淺肉紅色。這是由于其標(biāo)高較全新統(tǒng)（Qh）高，作物、植被較少。水網(wǎng)仍發(fā)育，綠色條帶、斑點(diǎn)仍常見。

值得一提的是：第四系的勾繪或解譯與比例尺有關(guān)［2-3］。在1∶500 萬尺度上僅規(guī)模大于1 000 km 河流兩側(cè)第四系才上圖，小于500 km 規(guī)模者一般都被忽略不計，而不是理論規(guī)定的尺度。濱海地帶第四系的最大特征除上面已提及的外，入海的河流常呈綠色條帶。

以美國第一大河流——密西西比河為例：其下游是影像上唯一能較好區(qū)分全新統(tǒng)（Qh）、更新統(tǒng)（Qp）的地區(qū)（圖7）。全新統(tǒng)（Qh）：綠色團(tuán)塊和斑點(diǎn)是其特點(diǎn)，綠色團(tuán)塊緊鄰河流分布，黃色、綠色分布全區(qū)。更新統(tǒng)（Qp）：以粉紅色布滿綠色斑點(diǎn)為特色，并以此與Qh相區(qū)別。

圖7 美國密西西比河下游第四系（Qh、Qp）影像特征Figure 7.Image features of Quaternary system（Qh、Qp）in the lower Mississippi River of USA

1.3.2 第三系解譯

第三系（R）可劃分為新近系（N）、古近系（E），其進(jìn)一步細(xì)分僅在美國南部、墨西哥灣北部地區(qū)分布。從圖8、圖9 可看出，兩國第三系的解譯標(biāo)志特征基本相同，但綠色色調(diào)有深淺之分。

圖8 美國境內(nèi)第三系（R）影像特征Figure 8.Image features of Tertiary（R）system in USA

圖9 墨西哥境內(nèi)第三系（R）影像特征Figure 9.Image features of Tertiary（R）system in Mexico

（1）新近系（N）。多和第四系更新統(tǒng)（Qp）相隨，整體特征與第四系類似，以綠色基調(diào)為特征，綠色條帶和斑點(diǎn)、淺色帶肉紅色斑點(diǎn)共生，但綠色不均勻。差別是新近系（N）缺少具規(guī)模的河流，水系（水網(wǎng)）不發(fā)育。

（2）古近系（E）。與新近系（N）相隨，兩者界線較清楚，可能與古近系固結(jié)程度較高有關(guān)。而斷續(xù)可見代表走向的線形是解譯古近系的標(biāo)志之一。

2 沉積型磷礦的遙感影像特征

磷礦是指在經(jīng)濟(jì)上能被利用的磷酸鹽類礦物的總稱，是一種重要的化工礦物原料。磷礦物按其成礦起源可分為沉積巖、變質(zhì)巖和火成巖。目前，工業(yè)開采的約85%磷礦是海相沉積磷礦，其余為火成巖磷礦、變質(zhì)巖磷礦。北美洲地區(qū)的美國佛羅里達(dá)磷礦是世界著名的磷礦生產(chǎn)基地［4］，屬于海相沉積磷礦，產(chǎn)于新生代沉積盆地的第三系中。第三系磷塊巖、磷灰石結(jié)核是沉積型磷礦床的重要礦源層。佛羅里達(dá)磷礦由一系列分散的礦床組成，露天開采（圖10、圖11）。

圖10 美國佛羅里達(dá)一帶第三系中的沉積型磷礦影像特征Figure 10.Image features of sedimentary phosphate deposit in Tertiary system in Florida, USA

圖11 美國佛羅里達(dá)沉積型磷礦礦業(yè)活動遙感影像解譯Figure 11.Remote sensing image interpretation of sedimentary phosphate mining activities in Florida, USA

ETM遙感影像上地勢比較平坦開闊，第三系主要以淺綠、綠色的條帶和斑點(diǎn)為主，夾雜暗紅、櫻紅色團(tuán)塊、斑點(diǎn)，影像中櫻紅色、灰白色、深藍(lán)色為磷礦范圍，地表開采場（櫻紅色）、選礦場（灰白色夾淺藍(lán)色）、尾礦庫與采空區(qū)（深藍(lán)色）、礦區(qū)道路（灰白、暗紅色等）等礦業(yè)活動區(qū)清晰可見。

磷礦屬于不可再生資源，磷在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮的作用是不可替代的，其重要性日益彰顯。各主要產(chǎn)磷國為滿足本國需求及保護(hù)磷礦資源，相繼出臺了限制磷礦石出口的政策。我國磷礦資源儲量豐富，但高品位磷礦儲量低，已查明資源儲量的磷礦中97.5%為中低品位磷礦，全國磷礦資源平均品位為16.95%［5］。磷礦資源已經(jīng)被國家列為2010 年以后的緊缺資源。由于開發(fā)滯后，我國磷礦產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了磷化工發(fā)展需要，須采取有力措施，以保障我國磷礦資源的可持續(xù)發(fā)展［6-7］。應(yīng)在合理開發(fā)利用國內(nèi)現(xiàn)有資源的前提下，鼓勵進(jìn)口，鼓勵有實(shí)力的企業(yè)“走出去”開發(fā)利用境外資源［8］。遙感是區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和成礦預(yù)測行之有效的方法和手段，若在境外相似地區(qū)開發(fā)海相沉積磷礦，應(yīng)在收集相關(guān)地質(zhì)礦產(chǎn)資料的基礎(chǔ)上先進(jìn)行遙感地質(zhì)解譯，分析其控礦要素，為找尋同類礦床提供遙感技術(shù)支持，可節(jié)省大量的人力、物力，對減少境外礦產(chǎn)投資的盲目性具有一定的指導(dǎo)意義。

3 結(jié)束語

以Landsat-TM/ETM Mosaic 遙感數(shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù)源，采用人機(jī)交互解譯、目視解譯、圖像增強(qiáng)處理等方法，對北美洲新生代地層的遙感地質(zhì)特征等進(jìn)行分析研究，分別建立遙感解譯標(biāo)志，以美國佛羅里達(dá)沉積型磷礦床為例，分析其控礦要素的遙感影像特征，為今后開展境外相似地區(qū)地質(zhì)調(diào)查及找尋同類礦床提供遙感技術(shù)支持，對減少境外礦產(chǎn)投資的盲目性具有一定的指導(dǎo)意義。

致謝：本文是在“全球地質(zhì)礦產(chǎn)與資源環(huán)境衛(wèi)星遙感‘一張圖’工程”工作項目“北美洲地質(zhì)礦產(chǎn)與資源環(huán)境衛(wèi)星遙感‘一張圖’工程”的基礎(chǔ)上撰寫的，在項目實(shí)施過程中得到了中國國土資源航空物探遙感中心方洪賓、楊清華、聶洪峰、郭大海，吉林大學(xué)姜琦剛，浙江大學(xué)黃智才，四川地調(diào)院尹顯科，核工業(yè)北京地質(zhì)研究院劉德長，湖南遙感中心余德清，安徽地調(diào)院王永敏等正高級工程師的指導(dǎo)與幫助，在此表示衷心的感謝！