基于遥感技术的龙门山前山带烃类微渗漏信息提取

0前言利用TM 等图像数据进行地表矿物蚀变异常、地表植物异常等信息的烃类微渗漏遥感直接探测技术是一种直接找油气的方法[1]，它主要基于油气微渗漏理论。

该理论认为埋藏于地下深部的油气藏中的烃类物质通过多种方式，以盖层的断裂、节理、微细裂隙、孔隙等为通道运移至地表，甚至进而扩散到近地表的空气中，这种现象称为烃类微渗漏现象。

处于动态平衡的油气藏不断提供烃类物质是烃类微渗漏的前提，而地壳岩石裂隙存在的普遍性是烃类微渗漏的必要条件，微渗漏的烃类挥发物的主要成分为甲烷、轻烃、重烃和不饱和烃[2]。

这些物质以多种方式运移到地表，从而引起地表的一系列反应，表现为：红层褪色、粘土矿化、碳酸盐化等。

这些异常被视为烃类微渗漏在地表的可见效应，在遥感图像上表现为色调和结构的异常，主要是由于烃类物质以及蚀变体的特征波段的波谱特征在遥感图像上表现为不同灰度的变化，因此可通过各种遥感图像处理技术，提取和增强与烃类密切相关的遥感图像异常信息，从而成为遥感探测的直接依据。

本文研究内容主要涉及直接油气遥感，即利用TM 数据对烃类微渗漏信息进行提取。

本次研究的地区为龙门山构造带前山带，分布范围北至青川、广元，南达天全、宝兴，东以与川西前基于遥感技术的龙门山前山带烃类微渗漏信息提取王永（中煤航测遥感局遥感应用研究院，陕西西安710054）摘要：通过对龙门山前山带含油区与非含油区的岩石、土壤、植被等进行测试，认为烃类微渗漏会造成地表热异常、红层褪色、低价铁富集以及粘土矿化等现象，并对研究区的粘土矿物、Fe 3+、Fe 2+与烃类的波普曲线特征进行了分析对比。

以ETM 卫星图像为主要信息源，选择了TM2/TM3、TM3/TM4和TM5/TM7进行比值处理，从光谱数据中直接提取出碳酸盐化、粘土矿化、红层褪色等油气蚀变信息，并在对研究区遥感地质解译的基础上，指出烃渗漏信息异常晕主要沿断裂带分布，特别在不同走向断裂的交汇区域分布面积和强度较大，而在已知油气圈闭区域，信息晕主要呈碎片状或斑点状零散分布，且以低值异常为主。

根据烃渗漏异常的分布特征，提取出石板滩、中坝、孝泉、聚源、鸭子河以及邛崃等遥感信息异常区块。

关键词：烃类微渗漏；蚀变；波谱特征；信息提取；龙门山前山带中图分类号：P627文献标识码：A作者简介：王永（1962—），男，高级工程师，主要从事煤田地质工作。

收稿日期：2010-08-05责任编辑：唐锦秀Hydrocarbon Microseepage Information Extracting throughRemote Sensing Technology in Front Range of LongmenshanWang Yong(Remote Sensing Application Institute,Aerial Photogrammetry and Remote Sensing Bureau,CNACG,Xian,Shaanxi 710054)Abstract:Through rock,soil,vegetation tests in oil-bearing and non-oil-bearing areas in the front range of Longmenshan,considered that the hydrocarbon microseepage can cause phenomena of ground surface thermal anomalies,red beds decoloration,low valent iron enrichment and clay mineralization,carried out contrastive analysis of spectral curve features of clay minerals,Fe3+,Fe2+and hydrocarbons in study area.To take the ETM satellite images as main information source,TM2/TM3,TM3/TM4and TM5/TM7have selected to carry out ratio processing,and picked up oil and gas alteration information of carbonatization,clay mineralization,red beds decoloration etc.directly.Based on study area remote sensing geological interpretation,pointed out that the hydrocarbon seepage information anomalous halos are mainly distributed along faulted zones,especially in intersecting regions of different striked faults have larger distributing area and intensity,while in known oil and gas traps,information anomalous halos mainly present fragmentary or spotted distribution and mostly low anomalies.According to distribution features of hydrocarbon seepage anomalies have picked up Shibantan,Zhongba,Xiaoquan,Juyuan,Yazihe and Qionglai remote sensing information anomalous blocks.Keywords:hydrocarbon microseepage;alteration;spectral feature;information pickup;front range of Longmenshan中国煤炭地质COAL GEOLOGY OF CHINAVol．22No．10Oct ．2010第22卷10期2010年10月文章编号：1674－1803（2010）10－0010－07doi ：10.3969/j.issn.1674-1803.2010.10.0310期陆盆地为界，西以北川—映秀断裂带相邻，该断裂带之东广泛分布未变质的沉积岩，可与四川盆地沉积盖层对比，其基底均形成于晋宁—澄江期，与四川盆地基底相似，同属扬子板块[3]。

本区构造活动相对强烈，断裂、裂缝、微细裂隙、节理、孔隙和不整合面等发育。

土壤吸附烃的高值区常与断层或断裂破碎带存在亲和性，表现为越与线性构造接近，吸附烃的平均值和极大值越大。

尽管油气藏上方的盖层是烃类渗漏运移的主要障碍，但线性体密集区与下伏产油构造仍有较高的吻合程度。

这些构造线性体有利于烃类微渗漏和地物波谱与遥感数据的综合研究，为遥感探测油气藏创造了条件。

1研究区烃类蚀变物异常及蚀变晕实践证明，含油气盆地地下油气藏长期的烃类微渗漏会造成地表烃类的富集，导致地表土壤或岩石产生地球化学蚀变[4]，这些蚀变在多光谱遥感图像上具有较高的光谱响应，使得地物在可见-近红外及热红外波段的反射光谱发生变化。

近年来随着遥感技术的发展，卫星遥感器可直接探测到由于长期烃类微渗漏而造成的地表地物、矿物成分甚至化学成分的微弱变化，并通过对卫星遥感数据的处理将这些微弱的信息提取出来，而成为遥感探测的直接依据。

1.1热异常晕油气藏上置地层中存在的地温升高造成在热红外波段遥感图像上的波谱异常现象称之为热异常晕。

多数油气田都存在地温升高现象。

对这种现象的解释为：①烃类物质渗漏至地表或近地表后所产生的氧化热所致，一般温度可增加1℃～3℃；②烃类微渗漏使导热率降低，热容量增加所致。

1.2红层褪色晕烃渗漏到地表以后，产生二氧化碳或硫化氢，烃类及硫化氢可将三价铁酸化或还原成二价铁的化合物，导致非蚀变岩层发生褪色化，并且形成了Fe2+的富集。

在含油气盆地中，红色地层均较发育，其红色是由赤铁矿、针铁矿及褐铁矿中的Fe3+所致。

微渗漏的烃类物质至地表后被氧化，生成CO2及H2S造成还原环境，造成赤铁矿、针铁矿、褐铁矿及黄钾铁矾等矿物中的高价铁离子（Fe3+）被还原为低价铁离子（Fe2+），使地表岩层红色褪色[5]。

由烃类微渗漏导致的地表岩层红层褪色的遥感影像波谱异常称为红层褪色化晕。

1.3低价铁富集晕当Fe3+转化为Fe2+形成红层褪色晕的同时，也形成了Fe2+的富集。

由于Fe3+与Fe2+有着不同的波谱特性，因而出现波谱异常。

这种由Fe3+转化为Fe2+所形成的遥感影像波谱异常称为低价铁富集晕。

由波谱分析知，Fe2+（如黄铁矿）在1m处有强吸收带，在1～1.5μm处有宽吸收带；而Fe3+（如褐铁矿、黄钾铁矾、赤铁矿、针铁矿等）却是在0.8～0.9μm处出现强吸收带，并在0.4～0.5μm处表现为吸收特征。

利用这些波谱特征差异，可以提取低价铁富集晕信息，识别烃类微渗漏。

1.4粘土矿化晕与烃类微渗漏相伴随的酸性溶液可引起长石的强烈风化，形成粘土矿物，如高岭石、绿泥石、蒙脱石等，导致渗漏带中粘土矿物的高丰度异常[6]，使地表产生褪色化。

烃类微渗漏的液体或气体中所含的氢硫化物和碳氢化合物改变了上覆岩石的氧化—还原环境，导致酸化，而酸性溶液可使某些在碱性环境中稳定的矿物如长石和粘土或被蚀变或被其它粘土矿物所代替。

成岩蚀变作用改变了粘土矿物的分布与构成，表现了较强的羟基基团的吸收特征。

由烃类微渗漏导致的粘土富集所呈现的遥感影像异常称为粘土化晕。

波谱特征为：①粘土矿物在2.2μm处有很强的羟基吸收带；②粘土矿物在近红外波段(2～2.5μm)较硅酸盐、碳酸盐呈低反射率，利用这一波谱特征，可以提取粘土矿化信息，识别烃类微渗漏。

1.5碳酸盐化晕当烃类物质运移至地表或近地表后，由于氧化—还原环境的变化，使烃类物质被氧化成CO2，进而与水结合成碳酸，再与各种金属离子结合形成不同的碳酸盐岩，此时所造成的碳酸盐岩矿化出现的遥感影像波谱异常称之为碳酸盐岩矿化晕。

碳酸盐岩的代表性矿物，大理岩的碳酸根吸收带出现在2.35μm及2.5μm之后处，白云岩的碳酸根吸收带出现在2.33μm及2.5μm之后处，利用这一波谱特征识别碳酸盐岩矿化晕。

碳酸盐岩矿化晕可以反映烃类微渗漏范围。

2研究区特征谱线研究2.1粘土矿物对研究区样品进行测试，非含油区上方土壤矿物组成以石英为主，粘土矿物含量不高，粘土矿物的特征吸收位置除位于水气吸收波段的1.4μm左右外，主要表现在2.2μm（TM7）附近，各矿物吸收位置的具体数据如表1。