概述某地区的地质解译及其结构——基于遥感图像技术

第一章 绪 论

1.1 遥感技术简介

1.1.1 遥感技术国内外研究现状及发展趋势

遥感技术可以追溯到 1608 年汉斯·李波儿发明的第一架望远镜，随后伽利略将其改造成放大三倍的望远镜，并首次利用它来观测月球。19 世纪末 20 世纪初随着照相机及飞机的发明使得航空摄影及测量成为可能，遥感技术利用各种载体和设备不断的向前发展，并逐步成为一门独立的学科体系。

现代遥感技术发展以 1957 年前苏联发射的第一颗人造地球卫星为开端，在美苏争霸的近半个世纪里，以高科技为先导的军事变革也在不断的进行，遥感技术在这一阶段得到了长足的发展，1972 年美国宇航局发射的陆地卫星-1（Landsat-1）上装有MSS（Multi Spectral Scanner，多光谱扫描仪）传感器，其地面分辨率达到 79 米，之后又发射了多颗陆地卫星，2021年2月11日最新装有OLI（Operational Land Imager，陆地成像仪）和TIRS（Thermal Infrared Sensor，热红外传感器）的landsat-8 也成功发射。上世纪 80 年代以后，世界上各主要国家和政治体，如法国、中国、加拿大、日本、印度、以色列、韩国等都发射了自己的遥感卫星，并制定了遥感卫星计划。

自建国以来我国一直都十分重视新技术的研发与利用，上世纪 50 年代专门组织航拍队伍，开始了遥感技术的探索与利用，70年代以后随着我国航天事业的飞速发展，各种应用卫星（军事、气象、国土等）的不断发射，我国的遥感技术也进入了黄金发展时期，并在六五;计划中将遥感列入国家重点科技攻关项目。1979年成立中国科学院遥感应用研究所，专门从事我国遥感技术的研发和应用推广。

当前，遥感技术的发展趋势主要体现在下列方面：

（1）具有更高的时间和空间分辨率。各种不同种类、不同轨道卫星的相互衔接，使得在时间上对同一地区的监测可以达到几小时到 18 天不等，能够获得多时相遥感数据。随着具有高空间分辨率传感器的应用，遥感影像的空间分辨率由美国国家海洋与大气管理局气象卫星的1.1m、landsat-1的79m、landsat-4的30m提升到如今INOS的1m，有的军事侦察卫星的空间分辨率甚至可以达到15cm或更高，从而能够获得更高精度的遥感影像；

（2）光谱域的扩展与分辨率的提升。随着热红外成像、机载多极化合成孔径雷达和高分辨力表层穿透雷达和星载合成孔径雷达技术的日益成熟稳重，遥感波谱域从最早的可见光向近红外、短波红外、热红外、微波方向发展，波谱域的扩展将进一步适应各种物质反射、辐射波谱的特征峰值波长的宽域分布。高光谱遥感的发展，使得遥感波段宽度从早期的0.4μm（黑白摄影）、0.1μm（多光谱扫描）发展到5nm（成像光谱仪），传感器波段宽度窄化，针对性更强，可以突出特定地物反射峰值波长的微小差异；同时，成像光谱仪的应用，提高了地物光谱分辨力，有利于区别各类物质在不同波段的光谱响应特性；

1.2 选题依据和研究意义

遥感技术作为地质调查研究的一个重要手段，有着多时相、多波段等优点，能够准确把握宏观构造及地质特征指导野外地质工作，发现隐伏地质构造，同时还能节约成本。遥感地质解译是区域地质调查填图工作的一个重要组成部分。遥感地质解译和路线地质调查是不可分割的一个整体工作系统。在填图方法体系中, 二者构成了一个相互依存和相互补充的交互式作业系统, 且缺一不可。

巴彦乌拉山地区大中比例尺遥感解译至今仍属空白，仅在 1990 年，原地矿部石油地质综合大队，进行了包括本区在内的巴丹吉林-腾格里地区 1:100 万遥感图像异常解译，编制了《巴丹吉林-腾格里地区1:100万遥感图像异常解译图》。

研究区变质岩分布较广，地质情况复杂，交通不便，也给路线地质调查带来了很大的困难，前人研究基础较为薄弱，对地质构造等情况认识和研究程度十分低，本研究尝试利用遥感技术对巴彦乌拉山变质岩地区进行地质与构造的解译，尽可能的查明巴彦乌拉山变质岩地区的地质与构造情况从而指导野外地质工作、减轻野外调查工作量、加快野外地质调查进度、提高图幅质量、丰富图面信息、节约成本，以期为 1:5万区域地质调查提供更为丰富的资料。

第二章 区域概况

2.1 自然地理及社会经济概况

2.1.1 自然地理条件

研究区位于贺兰山北偏西约180m的内蒙古自治区阿拉善盟阿拉善左旗境内，大部分位于吉兰泰镇、诺尔公镇，部分为庆格勒图（东北）、锡林高勒（南）等苏木地域。由本研究区近中心位置向东南到阿拉善左旗政府所在地巴彦浩特镇约 150m，从本区近中心位置向正东到内蒙古乌海市约160m。苏海图喀喳西南距阿拉善盟所在地巴彦浩特镇约120m，至银川240m。区内有吉兰泰镇至乌海市乌达的盐业专用铁路可通达全国，中南部有省道S218横穿，将苏海图、图格里、吉兰泰及巴彦浩特连接，吉兰泰至和屯盐池有简易公路相连（图2.1），其余地区均可驼运。

本区位于阿拉善高原中部流沙、戈壁荒漠区，紧靠乌兰布和沙漠西缘，南距腾格里沙漠北缘约30m。位于测区内且主要由老变质基岩构成的巴彦乌拉山长约150m，呈北东、南西向展布于测区中部，宽约3.5～4m，最高点位于南段的和屯盐池幅内，海拔1475.8m，最低点海拔约1300m。山脉浑圆低矮，切割不深。相对高差一般不超过200m，属于残山丘陵区。吉兰泰至于咀陶以东，为浩瀚的乌兰布和沙漠。

区内干旱，水系不发育，水系均为季节性河流，瀑洪季节水多汇入洼地，形成季节性的内陆咸水湖。测区水系以勃罗敖包-阿蒙乌苏一线全部汇入西部幅吉龙通古硝池，其余地区流入吉兰泰盐湖及桃黄莫等洼地。

研究区夏天炎热，冬季酷寒、年温差及昼夜温差较大，属典型的温带大陆性气候，春季风沙盛行。据吉兰泰国家基本气象站提供的1955～2005年气象资料显示，本区年平均气温8.9℃，最高气温38.6℃，最低气温零下27.2℃。年平均降水量126mm，最大为227.4 mm，最小为55.4mm，多以暴雨形式集中于7～9月。年平均蒸发2866mm，最大3000.8mm，最低2687 mm，远超过降水量。年平均湿度47%，十月份最大为55%，六月份最小为35%。风向以东北为主，西北、西南次之，平均风速3～8m/s，最大风速达24m/s。冰冻期为10月至翌年3月，最大冰深1.12m。但研究区南邻的贺兰山区，1962～1970年的年均降水量为419.9mm，最大为546.9mm，最小为315.4mm，是本研究区降水量的三倍左右，为吉兰泰盆地提供了丰富的地下水来源，也为吉兰泰形成大型盐湖基地创造了有利的自然条件。

2.2 区域地质概况

研究区的大地构造位置为华北板块北缘西段的阿拉善地块（如图2.2）。

研究区地层缺失很多，由老到新仅出露有：中太古代乌拉山岩群（Ar2W.）、侏罗纪中世龙凤山组（2l）、白垩纪早世庙沟组（1mg）、古近纪渐新世清水营组（E3q）、新近纪上新世苦泉组（N2）、第四系更新统（Qp3、Qpch）、第四系全新统（Qhl、Qhal、Qheol）。其中新生界（第四系更新统Qp3、古近系渐新统E3q）分布最广，遍及全区；其次为中太古代乌拉山岩群（Ar2W.）和中生界白垩系（如图2.3）；地层的总厚大于7335m，如表2.1。

第三章 遥感图像处理........................15

3.1 图像源的选择 ...................... 15

3.2 图像预处理..................... 15

3.3 图像的彩色合成与融合 ............................ 16

第四章 岩石、地层解译................21

4.1 沉积岩解译........................ 21

4.1.1 古近纪清水营组............................ 21

4.1.2 白垩纪早世庙沟组 ............................. 23

4.1.3 侏罗纪中世龙凤山组 ........................ 23

第五章 构造解译与分析.......................29

5.1 线性构造解译................. 29

5.1.1 线性构造整体解译与统计分析................... 29

第五章 构造解译与分析

5.1 线性构造解译

遥感手段对线性构造的解译最能体现其优势所在，应用遥感技术解译线性构造往往要比野外地质工作更为有效。因为断裂构造在地表反映出的构造形迹通常是分散而隐蔽的，野外一般很少能够直接观察到断层面的露头；此外，一些隐伏断裂在地表严重风化或是被第四系沉积覆盖后，在野外很难调查识别，但通过分析遥感图像的色调特征、纹理特征、几何形态等信息，可以获取以往野外地质调查工作难于观察到的宏观性的、规律性的地质构造信息[27]，从而能够弥补野外地质工作所受到的限制和不足，增加地质调查的准确性。

线性构造的类型主要有：①地质界线，地表各种直线或是弧线状的界线，例如岩性、岩相、侵入体接触界，地层不整合界线，岩层层理线、片理和片麻理纹层线等；②断裂构造，不仅指有明显位移的断裂带、断层，还包括节理、劈理和构造破碎带等无明显位移的破裂，以及大型的隐伏断裂和深大断裂等；③由色调、地形影纹所反映出来的线状变化，通过野外地质观察仍无法确定其具体形成原因的线性构造形迹；线状应变带，类似于韧性剪切带的构造应变场，在区域构造应力的作用下岩石甚至于整套地层都发生塑形变形的带状形迹，它既非断层亦非破裂。

本文着重研究的线性构造主要为：断裂构造，包括断层、隐伏断层；韧性剪切带；变质岩的片理和片麻理等。

第六章 结论

6.1 遥感图像解译成果总结

6.1.1 岩石、地层解译总结

对于本区岩石地层，本次研究所做的 ETM＋741-8 融合图像质量较高，地质界线清晰，色调和影纹特征区分度较高，各解译标志明显，效果较好（附录 B）。根据沉积岩、侵入岩和变质岩光谱特征及空间信息特征的不同特点，分别进行了分析，将地层划分到组，其中侏罗纪中世龙凤山组（2l）、白垩系早世庙沟组（1mg）可解译度最高，其次是乌拉山岩群的三个岩组。

（1）沉积岩从老到新划分为：侏罗纪中世龙凤山组（2l）、白垩系早世庙沟组（1mg）、古近纪清水营组（E3q）以及第四纪沉积物。

（2）对主要侵入岩体进行了系统的分析，并结合物化探资料和野外地质情况相对比，结果真实可靠。

（3）将乌拉山岩群（Ar2W.）变质岩成功的划分为：深色片麻岩组（Arpg）、浅色片麻岩组（Arq）和大理岩组（Armb），与野外实际情况相吻合，对野外地质调查具有很好的指导与补充作用。

6.1.2 构造解译结果总结

综合运用ETM＋741-8 图像与 Google earth 高清图像进行分析研究，对研究区的线性、褶皱等构造进行了系统的分析，所建立的解译标志明确，效果明显，多被野外实际情况所验证。

（1）线性构造解译中，共解译出314条线性构造，其中确定为断层的63条，野外查证 39 条，确定为断层的线性图像具有①两侧线性、山脊或地质体被中断、错开不再连续，②两侧地质单元存在明显差异，③有断层三角面等特点与其他线性构造相区别；同时根据断层之间的切割关系将各方向断层的先后顺序进行了划分，EW 向最早、NE向其次、NW向最晚。

（2）通过对一系列北东向线性构造的组合特征判断所得的走滑断层揭示出本区主体构造为左行右阶的挤压走滑断层。

（3）盆地内部的隐伏断裂与左行右阶的挤压走滑断层系共同形成了本区的地堑-地垒组合，这与通过航磁所解译的构造结果相一致。

（4）韧性剪切带的解译建立在对图像纹理的判别研究，通过野外调查，发现本区存在三个不同层次的韧性剪切带。韧性剪切带的解译在变质岩区遥感解译中具有重要的意义。

（5）褶皱构造解译中，对具代表性的3处褶皱进行了详细分析。在野外很难被发现的构造，在本次解译中能够很好的进行分析与判断。

此外，解译出的构造与成矿关系密切，本文对两处矿点进行了分析，解译具有很好的现实意义。

参考文献（略）