霍林河地區(qū)遙感影像線性構造解譯

高利東+趙勝金+楊海星+隋海濤+于海洋+高峰

摘要：以ETM+數(shù)據(jù)為信息源，最大限度地提取了有關地層、構造、礦產(chǎn)等信息，利用目視綜合解譯法進行遙感線性地質構造信息的提取，解譯了斷裂具體位置和活動特征，有效地部署了野外構造地質調查工作，增強了構造地質現(xiàn)象的預見性，提高了地質礦產(chǎn)填圖的速度、質量，深化了對區(qū)域構造地質的認識，按照解譯性質實地進行了驗證，證明了遙感線性構造解譯在基礎地質學應用研究方面的重大作用。

關鍵詞：ETM+數(shù)據(jù)；線性構造解譯；深化構造認；驗證

近年來遙感地質構造解譯技術在區(qū)域基礎地質調查工作中的作用越來越重要，越來越多地應用于基礎地質工作，遙感影像圖上的大量呈規(guī)律性、具有宏觀性變化的線性體得到充分研究和探討，從這些線性體中劃分出與地質構造生成、演化、發(fā)展等有密切關系的線性構造，為區(qū)域地質調查工作提供依據(jù)，生產(chǎn)實踐中亦取得了很好的效果。筆者作為項目技術負責參與了霍林河地區(qū)1∶5萬區(qū)調工作，通過數(shù)字處理霍林河地區(qū)遙感影像，提取該地區(qū)的線性構造，分析遙感影像上提取線性構造的性質，對本區(qū)構造地質方面工作的開展起到了重大積極推進作用。

1.遙感影像圖上的線性構造

1.1線性構造類型

線性體是遙感影像上沿某一方向有規(guī)律性展布的呈直線狀或曲線狀分布的線性排列，它多半是以其本身的色調或其兩側地區(qū)在影像色調上和圖形結構上的差異顯示出來。本區(qū)線性體的形成是多種多樣的，一類是與人類活動有關的地物，如霍（林河）通（遼）鐵路、霍（林河）扎（魯特旗）國道、霍林河煤礦、光伏電站、蜿蜒曲折的霍林河等；一類是天然地物和水系，如直線狀的山脊、山峰，寬闊的河谷，平直的水庫河岸（霍林河水源水庫）、直線狀地貌單元的分界線等；還有一類是某些地質體和地質構造所形成的線性影像等。

1.2線性構造特點

通過對影像圖上線性構造的綜合研究，本區(qū)線性構造具有多近于正交且多屬于優(yōu)選方位的特點，反映在圖面的方位就是以北東向及北西向為主近正交的特點，它反映了本區(qū)的基本構造格局，某些地段的線性體的方位出現(xiàn)偏差，它反映的是局部構造和其他異常情況。

1.3線性構造波段選擇

本次工作剔除band1（海藍波段）、band9（卷云波段）和兩個熱紅外波段band10、band11，以數(shù)理統(tǒng)計為基礎，進行波段選擇，首先對于ETM的6個波段進行特征值統(tǒng)計和相關系數(shù)統(tǒng)計得出以下結果（表1、表2）：

統(tǒng)計結果表明：①亮度覆蓋范圍（scope）從大到小順序為Band6>Band7>Band5>Band4>Band3>Band2；②標準差值（Stdev）從大到小順序為：Band6>Band7>Band5>Band4> Band3>Band2；③相關系數(shù)三組結果具有組內相關系數(shù)較大，組間相關系數(shù)小的特點，即Band6、Band7為一組，相關性最好，相關系數(shù)為0.989376；Band3、Band4、Band5為一組，相關性較好，兩兩相關系數(shù)分別為0.975668、0.975668和0.980269；Band2單獨一組，與其他波段相關系數(shù)小于0.954633。選擇波段的原則是盡量滿足亮度覆蓋范圍大、標準差值大和相關系數(shù)小等條件。亮度覆蓋范圍大、標準差值大的波段包含的地物信息量豐富，而相關系數(shù)小確保波段之間冗余信息少。因此從三組中分別選出一個波段合成彩色圖像，將Band4、Band3和Band2分別賦予RGB通道，之后，對圖像進行了反差擴展、亮度調整、色彩平衡等增強處理，結果圖像地物清晰、影紋結構清楚、可讀性強，反映出的線構造一目了然。

2.線性構造遙感解譯數(shù)據(jù)及方法

2.1數(shù)據(jù)選擇與處理

區(qū)調工作區(qū)中北部地區(qū)屬于基巖裸露區(qū)，裸露程度較高，地質特征明顯，南部植被覆蓋，部分地段亦出露有基巖，適合遙感地質構造解譯工作。經(jīng)過與實地的相配套對比，選擇了2010年10月20日和2010年9月4號的ALOS2.5米全色波段（PAN）數(shù)據(jù)和10米多光譜數(shù)據(jù)4（R）3（G）2（B）波段數(shù)據(jù)，軌道號分別為ALAV2A252362680（111，2680）、ALAV2A252362690（111，2690）、ALPSMW245°652680（111，2680）、ALPSMW245°652685（111，2685）、ALPSMW245°652690（111，2690）（圖1）。這期間影像具有植被較少、積雪少的適合特點；經(jīng)過對圖像進行幾何精校正、地理配準、波段組合、反差擴展、分辨率融合等處理生成了工作區(qū)假彩色合成遙感影像圖，作為線性構造解譯的理想底圖。

2.2線性構造解譯采用的方法

本次線性構造遙感解譯是以目視解譯為主，輔以計算機上以人機對話方式進行識別和解譯方法。為了準確進行線性構造遙感地質解譯，解譯者首先應具備一定的地質、遙感知識，其次對解譯區(qū)的地質基礎、構造格架、災害地質、地形地貌和水文情況等要有粗略的了解。采用的解譯分析方法有：

（1）直判法：根據(jù)不同性質地質體在遙感圖像上顯示出的影像特征規(guī)律所建立的遙感地質解譯標志或影像單元，并在遙感圖像上直接解譯提取出線性構造信息，實現(xiàn)地質體解譯圈定與屬性劃分。

（2）對比法：對未知區(qū)遙感圖像上反映的地質現(xiàn)象，通過已知區(qū)圖像特征與解譯標志的對比進行解譯。如圖像上解譯的連續(xù)可不連續(xù)的線性構造體，往往是通過已知區(qū)域斷裂構造標志來進行對比圈定。

（3）鄰比法：當圖像解譯標志不明顯，解譯困難時，可與相鄰圖像進行比較，將鄰區(qū)的解譯標志或地質細節(jié)延伸、引入，從而對困難區(qū)做出解譯。如對多組斷裂交匯區(qū)或斷裂帶交切關系的解譯時，采用鄰比法一般可取得好的效果。endprint

（4）綜合判斷法：當目標在圖像上難以直接顯現(xiàn)時，可采取對控制地區(qū)目標物有因果關系的生成條件、控制條件的解譯分析，預測目標物存在的可能性。

3.工作區(qū)的線性構造解譯

3.1工作區(qū)概況

霍林河地區(qū)位于內蒙古自治區(qū)東北部，處于通遼市、錫林郭勒盟、興安盟和赤峰市交界處。大興安嶺山脈主脊自區(qū)內北東至南西穿過，地勢險峻，中北部屬丘陵平原區(qū)，南部屬國家森林保護區(qū)。大地構造單元古生代屬西伯利亞板塊南東緣興蒙造山帶—霍林郭勒—索倫殘余海盆，南接錫林浩特—西烏旗—牤牛海構造帶。中晚侏羅世及早白堊世火山噴發(fā)活動強烈；晚侏羅世花崗巖及其巖漿期后熱液所形成的細?；◢弾r脈及石英脈等與成礦關系密切。

3.2線性構造解譯標志

工作區(qū)遙感影像總體以棕色、褐色調為主，西北側霍林河煤田區(qū)呈現(xiàn)淺藍色調，地勢平緩；北部區(qū)基巖裸露，色調稍淺一些，北東走向的山脊突起，線狀及環(huán)狀地質構造明顯，具有較好的解譯效果；南部區(qū)植被覆蓋，色調變得更為深一些，山峰溝谷明顯。

線性構造解譯最直接目的是控制區(qū)內斷裂、巖脈、礦脈等，解譯內容包括線性體特征、線性體之間時空結構、演化特點以及與成巖、成礦、控礦地質作用間的關系等。區(qū)內線性構造發(fā)育，遙感影像圖上解譯標志明顯：線狀影像由不同色彩的直線型界面所顯示，地貌為直線型溝谷及山鞍部、水系轉折點、錯斷的山脊、水體展布和不同巖石界線、連續(xù)或斷續(xù)延展的斷層三角面。

3.3線狀構造解譯特征與實地驗證對照之結果

本區(qū)解譯線性構造方向以NE向為主、NW向次之，少量近EW向。

3.3.1 NE向斷裂：解譯出55條。解譯標志為：斷層兩側影像顏色、影紋截然不同；北東向帶狀陰影；水系端點沿構造直線分布；溝谷沿構造方向近直線延展；有北西、北北東向線性構造被錯斷之現(xiàn)象；陡立的斷層三角面。野外實地驗證之依據(jù)有：①北東向沖溝，見有陡坎地貌；②密集節(jié)理破碎帶；③線狀分布的斷層三角面；④充填有巖脈；⑤所經(jīng)過區(qū)域地表巖石破碎；⑥具有線狀展布的礦化蝕變帶。

（1）烏日達哈達胡舒F2北東斷裂：影像特征：不連續(xù)線狀負地形，可見帶狀陰影，經(jīng)過多個溝谷、水系拐折點，局部水系沿構造方向直線分布（圖2）。驗證地貌為一條與解譯構造重合的北東向沖溝，溝南東為陡坎地貌，北東向劈理發(fā)育（圖3）。

（2）塔日巴干扎拉格—呼和出魯嘎查F3北東斷裂：影像特征：兩側影像顏色、影紋特征截然不同；多個溝谷沿構造方向近直線分布、呈線狀負地形；經(jīng)過多個水系拐折點，局部隔間發(fā)育斷層三角面（圖4）。野外由五個點驗證：D3000點巖石中呈現(xiàn)密集節(jié)理，薄板狀，厚約1cm～7cm，測得主構造產(chǎn)狀為北東320°∠50°（圖5）；D1008點見到北東向構造破碎帶，南段D6071、D1190點處于北東向線性沖溝內見斷層三角面，D2296點見北東向正長斑巖脈。

3.3.2 NW向斷裂：解譯出29條。解譯標志為：線狀沖溝沿構造方向分布；小面積水體分布形態(tài)受構造控制；溝谷、水系拐折點及山脊錯斷處沿直線分布；斷層三角面。野外實地驗證之依據(jù)有：①北西或北北西向沖溝，局部呈明顯線性深“V”字形溝谷；②密集破劈理帶；③充填有巖脈；④線狀分布的斷層三角面；⑤光滑的斷層面，見有壓性硅質薄膜及擦痕構造特征；⑥被北東向沖溝截切。

（1）塔日巴干扎拉格西F12北西斷裂：影像特征：多個溝谷、水系拐折點及山脊錯斷處沿直線分布，具不連續(xù)線狀陰影；有小面積水體分布形態(tài)受構造控制，邊部直線狀分布（圖6）。由D5161驗證，地表采坑中觀察此處應為兩組構造斷裂通過處（圖7），一組產(chǎn)狀為260°∠80°，特點是形成長大于30m寬10m光滑斷裂面，見有壓性硅質薄膜及擦痕，與解譯線性北西向構造方向一致；另一組產(chǎn)狀為310°∠80°，特點是形成密集的破劈理帶，寬度大于60m，切割前者。D5172點出露一條正長斑巖脈，與解譯北西向構造方向一致，長大于150m。

（2）巴彥敖包圖嘎查F23北西向斷裂：影像特征：多個水系起點、拐折點、沖溝拐折點沿直線分布，局部為線狀負地形，具不連續(xù)的線狀陰影（圖8）。該構造較明顯的驗證點為5個。其中2點表現(xiàn)為狹長的北西向溝谷，D4247地表見密集北西向節(jié)理（圖9），D4246點見斜交北西向珍珠巖脈。

（3）三棟房F35北西斷裂：影像特征：線狀負地形，具明顯線狀影紋，兩側影像色調沿直線不同，北東側沖溝被截斷（圖10）。D4817點驗證為明顯“V”字形沖溝（圖11）。

結論

（1）通過遙感線狀構造地質解譯，為本區(qū)地質構造方面的預測性與地質填圖提供了極有價值的資料，以此為指導思路，野外地質填圖過程注重了地表存在的構造線索及地質現(xiàn)象，區(qū)調工作中取得了較好效果。

（2）內蒙古東部植被覆蓋較為嚴重的地區(qū)，在圈定線性構造、環(huán)狀構造、找礦遠景區(qū)及靶區(qū)等方面遙感解譯技術與地質、特化探等學科進行綜合研究，可以起到事半功倍的作用。

（3）遙感解譯技術的應用可提高填圖質量和基礎地質研究的程度，它是填圖過程中大量地面實測資料的反饋，又促進了遙感解譯方法和遙感地質學理論基礎的深入研究和發(fā)展。

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