遥感图像岩性解译及地层分析
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三、火山岩解译 不同时代的火山岩解译效果差异很大,时代越新解译效果越好,
特别是第四纪以来的火山岩在图像上易于识别。其解译标志主要 有: (1)具有火山机构、火山锥,火山口或者环形岩墙、岩脉、放射 状岩墙、岩脉。 (2)熔岩形态特征明显,以色调、地貌、水系所表现出来的近圆 形或不规则形态,在大比例尺图像上可见到火山岩的流动构造, 其影像呈皱纹状、绳状影纹图案。 (3)具有放射状水系。如吉林白头山玄武岩、望天鹅玄武岩(图 6—8),具有明显的锥状地形,在锥顶有火山口,白头山火山口 已形成了火山口湖——天池,望天鹅玄武岩火山口因河流的溯源 侵蚀已到火山口未形成湖泊。两者均以深色色调表现出近圆形形 态特征,具有放射状水系。白头山火山岩根据色调可识别出两期, 早期为玄武岩,晚期是浅色调显示的粗面岩。内蒙古达里诺尔湖 火山群瘤状火山锥地形保存完整,瘤状中心凹下去是火山口,有 的火山口呈裂隙状,在图像上很醒目,由近百座火山构成广阔的 熔岩流台地。
二、侵ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ岩解译
侵入岩解译较为容易,解译效果也比较好。主要从以 下几个方面进行解译:
(1)首先是形态特征,尽管侵入岩岩石类型多,具有不 同成因、不同时代的侵入岩,但它们都有一个共同的形态 特征,在遥感图像上呈圆形、椭圆形、透镜状或不规则的 团块状,规模大小不一。 (2)与围岩呈侵入接触关系,在遥感图像上反映比较清楚, 可看到岩体切割了围岩的层理、片麻理或片理 (3)在大比例尺图像上可看到岩体的原生构造环状节理、 放射状节理以及悬垂体、析离体。 (4)有些岩体与围岩接触带形成接触式矿体 ,常用采场、 采坑,它们可作为识别和圈定岩体边界的标志。
又如海南岛北部及雷州半岛,广泛分布有第四纪玄武岩, 以深色调表现出近圆形特征,火山锥众多,火山口湖星罗 棋布,在MSS4、5、6合成的彩色图像上,根据色彩将玄 武岩分图6--8吉林白头山、望天鹅火山岩为三期。最早 一期(β1)在图像上呈暗红色至褐红色斑点状影像,第二 期(β2)喷发的玄武岩在图像上色调呈棕红色的斑点影像, 第三期(β3)喷发的玄武岩呈黄棕色至深红色。
碎屑岩类岩石由碎屑和胶结物组成,碎屑多为
石英、长石、云母等矿屑和硅质、燧石等岩屑,
它们没有特征的谱带,胶结物为泥质、硅质、钙质
等。胶结物的成分直接影响着碎屑岩的颜色及反射
光谱特征,粘土质、钙质、铁质胶结的碎屑岩的 光谱特征,分别出现OH-、CO3、Fe2+、 Fe3+离子相应的吸收峰带,随着岩石颜色的加深 特征谱带被压抑而变得不明显(图6—11)。
岩性解译主要从色调、形态、地貌、水系、影纹、植被、人类活 动痕迹七个标志去识别。
第一节 岩浆岩解译
一 岩浆岩光谱特征
(一)岩浆岩反射光谱特征
岩浆岩石在0.4-2.5μm波谱范围内的反射率主要取决于岩 石成分、颜色及其结构构造。岩浆岩类岩石的颜色(色率)与 SiO2含量有关,其成分和色率(表6—1)。由酸性-中性-基性 -超基性Si02含量逐渐减少,即浅色矿物长石、石英含量逐渐 减少,铁镁质矿物即暗色矿物含量则逐渐增高,色率逐渐增大, 岩石的反射率整体由高变低,规律十分明显。
时代较老的火山岩经过后期地质作用的改造,难以找到
它的原始形态特征,只能根据它的色调、影纹、水系、地 貌特征与其它岩性相区别,结合地质资料、物探、化探资 料综合分析推断,或根据地质资料或野外调查确定火山岩 岩性。
第二节 沉积岩及松散沉积物解译 一 沉积岩光谱特征
(一)沉积岩反射光谱特征 沉积岩反射光谱特征取决于岩石成分、颜色、结构构造, 沉积岩主要成分及反射率见表6—2。岩石中的金属杂质 (铁质、钙质)及有机物对岩石的颜色影响较大,并且对其 反射波谱特征有明显影响,即使是微量也往往增强或削弱 甚至掩盖主要矿物的反射光谱特征。碳酸盐岩类岩石在 0.4~1.1μm波段反射率缓慢上升,在1.1~2.0μm比 较稳定平直,在2.0~2.5μm反射率有下降趋势,在 2.33μm附近由C03基团内部振动和晶格振动有明显的吸 收特征。灰岩的强吸收峰中心波长位置在2.33μm,而白 云岩强吸收峰中心波长位置在2.30μm。随着岩石颜色 的变深其反射率整体降低,并且吸收谱带特征被掩盖表现 不明显(图6—9)。
自然界的岩石类型多而复杂,它们的波谱特征和空间特征不仅 取决于它们本身的成分、颜色、结构构造及其性质,而且受到多种 因素的影响,如风化程度、湿度、植被发育程度以及所处的构造部 位、自然地理环境等因素影响,使得岩石解译标志既有普遍性,又 有不稳定性、可变性、多解性以及模糊性。因此岩性解译难度比较 大,需要利用各种解译标志仔细对比,找出差异性综合分析其影像 特征加以识别。对于初学者来说,要注意掌握各种岩性典型解译标 志及正确的解译与分析方法。
岩石的结构对岩石的光谱反射率有一定的影响,碎屑颗粒 越细光谱反射率越高。此外,岩石的风化程度对岩石的光 谱反射率也有影响,在我国北方地区,碳酸盐类岩石、泥 质岩石,由于风化岩石中有机质被运移流失,浅色矿物相 对集中导致岩石面的反射率较新鲜面普遍升高;碎屑岩中 的透明矿物由于风化后有一层深色铁质膜粘附,使得碎屑 岩风化面颜色加深导致风化面反射率较新鲜面反射率相对 降低。在潮湿炎热的南方地区化学风化作用强烈,岩石风 化后形成含有多价铁的氧化物、红色粘土、黄棕色粘土, 或者在岩石露头上生长有褐绿色、灰紫色等不同颜色的地 衣和台藓,使岩石的反射率较新鲜面要低。
2.基性、超基性岩体 基性、超基性岩体反射率最低(ρ=10~15%),在图像上呈深
灰色,灰黑色调,由于含有大量的暗色矿物,易风化常形成负地形。 基性、超基性岩体常含有稀有元素导致植被很不发育。此外,岩体 受区域深大断裂的控制,多个基性、超基性岩体呈线状展布,如在 西藏萨茄幅图像上,沿雅鲁藏布江断裂带分布有几个超基性岩体,
1.酸、中性岩体 酸性岩体在岩浆岩类岩石中反射率最高(ρ=30~50%)在图像上 以灰白一浅灰色色调显示;中性岩体反射率中等(p=15~30%) 在图像上为中等灰度,因此可根据色调深浅区别酸、中性岩体。它 们的地貌特征与其所处的自然地理环境有关。在我国北方地区气候 干旱,以物理风化为主,常形成低缓的丘陵地貌,在河南、安徽一 带山区,由于流水、冰劈作用反复交替常形成陡峻的山峰和山岭, 如黄山、华山等,在我国东南福建、广东一带,岩石裂隙发育,风 化、流水共同作用形成低缓的穹窿状丘岗,称为蛋丘地形。酸、中 性岩体透水能力较强,在其分布区常形成密度小一中等的树枝状水 系,如果风化程度强烈,风化后有残积的黄土发育形成密度较大的 水系。风化后的黄土有利于植物的生长
3.隐伏岩体 隐伏岩体的侵入必然以各种方式影响或控制着上覆岩层
的裂隙发育以及地表山脊形态、色调、水系、沟谷的发育 等,在图像上表现出环形影像特征(见第九章环形构造一 节),通过解译环形构造及其它资料分析;推断隐伏岩体。
4.脉岩 脉岩最突出的特点是形态特征,其形态为长条状或线
状,成群出现,呈平行状、雁列状、环状、放射状产出。 在大比例尺图像上其影像特征十分醒目。按其色调深浅可 区分酸、中、基性岩脉。酸性岩脉较坚硬,抗风化侵蚀能 力强往往形成正地形,暗色的辉绿岩脉、煌斑岩脉常形成 负地形。此外根据脉岩之间的切割关系可判别脉岩侵入的 先后次序。
酸、中性岩石在可见光波段反射率由低逐渐上升,而后缓 慢上升,到2.2μm以后有下降趋势。酸性岩由于长石、石英液 态包体中水分所引起在1.4μm、1.9μm、2.5μm附近有较强 的吸收峰。酸性喷出岩(除火山玻璃外)除上述特征外,由于粘 土矿物和含羟基OH—蚀变矿物所引起在2.2μm处有一吸收峰 带。中性、碱性岩石除了由水和OH-引起的吸收峰带外,铁镁 质矿物相对增多,在0.4~0.5μm有一吸收峰带,在0.81μm 和1.0μm附近有Fe2+、Fe3+离子的吸收峰,当含有一定量 磁铁矿时使整个反射率降低,而趋于平直。
不同成因类型的岩浆岩,由于成分、结构构造不同,其 反射波谱特征也有所不同,图6一3是杨柏林等1987把云 南前寒武纪昆阳群内花岗岩分为壳型、幔型两类,各测得 6条反射波谱曲线,同类成因的花岗岩反射波谱特征相似, 不同成因花岗岩反射波谱曲线有明显差别。
(二)岩浆岩发射光谱特征
岩浆岩发射光谱特征及其特点取决于岩石成分、结构构造, 岩浆岩在8—14μm波谱范围发射光谱特征与SiO2含量 有明显的规律性。前已在热红外一节详细论述。
碳酸盐岩类岩石在 0.4~1.1μm波段 反射率缓慢上升,在 1.1~2.0μm比较 稳定平直,在2.0~ 2.5μm反射率有下 降趋势
灰岩强吸收峰中心波 长位置2.33μm 白云岩强吸收峰中心 波长位置2.30μm
泥质类岩石含有粘土矿物和有机质反射率总体比较 低,由于粘土矿物中羟基(OH-)和H2O基团的不对 称伸缩振动在2.2μm处有明显的吸收峰(图6— 10)。含有钙质胶结在2.33μm有吸收峰,由于 泥质岩常含有有机物使其颜色变黑,压抑了整个 光谱形态及特征,使吸收峰表现的不明显。
野外地质调查表明,一个岩体往往是一个多期次侵入的复 式岩体。不同期次侵入的岩体在成分、结构构造上有所差 异, 结构构造差异的岩石反映在地貌形态特征上,细粒
结构的岩石多构成峰岭地貌,中粒结构的岩石形成块状地 貌,粗粒似斑状岩石多呈现山间盆地地貌特征。因此利用 大比例尺航空像片以色调〈或色彩〉、影纹、地貌可区分 复式岩体中的多期次侵入体。不同期次侵入的岩体,因它 们的成分、结构构造的差异,造成地貌、水系、影纹特征 的不同,如图6-6中,A为海西期晚期黑云母花岗岩体, 呈浅色词,具有放射状水系;B为加里东期的花岗岩岩体, 地形较A起伏,两者从色调、地貌上可以区分。它们为侵 入接触。又如图6-7中为海西中期花岗闪长岩沿背斜核部 侵入到地层C中,晚期花岗岩体B又沿两者的接触面侵入, A与B两者的水系A发育有不同的影纹特征在图像上可以区 分。
表9-1岩浆岩类岩石色率及反射率
岩类 色率
花岗岩 花岗闪 石英闪 闪长岩 辉长岩 辉绿岩 橄榄岩 长岩 长岩
9
16 18 35 35 38 98
反射率 30- 15- 15- 15- 10- 50 30 30 30 15
<10
由酸性-中性-基性-超基性Si02含量逐渐减少,即浅色矿物长石、 石英含量逐渐减少,铁镁质矿物即暗色矿物含量则逐渐增高,色率 逐渐增大,岩石的反射率整体由高变低,规律十分明显。
酸性岩由于长石、 石英液态包体中 水分所引起在1.4、 1.9、2.5μm附 近有较强的吸收 峰。 粘土矿物和含羟 基OH—蚀变矿物 所引起在2.2μm 处有一吸收峰带。 基性岩、超基性岩 在反射波谱曲线 的斜率较酸性、 中性岩体的斜率 大,普遍在 1.0μm处有吸收 峰带
基性岩、超基性岩(除辉长岩外)含有大量的铁镁质矿 物成分,在可见光波谱段,反射波谱曲线的斜率较酸性、 中性岩体的斜率大,而后反射率趋于平稳,普遍在 1.0μm处有吸收峰带,超基性岩这一吸收峰带更为明显。 当含有磁铁矿反射率整个降低,特征吸收峰减弱。超基性 岩反射波谱特征变化相对较大一些。
第九章 遥感图像岩性解译及地层分析
自然界一切地质现象都是通过岩石、地层表现出来,要查明各 种地质现象的分布特点以及它们的演化历史,首先必须进行岩石、 地层的研究,遥感地质解译首先对岩性解译。岩性解译的内容包括: (1)识别区分不同岩石、地层、产状、相变及其接触关系。(2)建 立各类岩石、地层解译标志。(3)圈定每类岩石的分布范围,编制 岩性解译图。
泥质类岩石由 于粘土矿物中 羟基(OH-)和 H2O基团的不 对称伸缩振动 在2.2μm处 有明显的吸收 峰
含有钙质胶结 在2.33μm有 吸收峰,由于 泥质岩常含有 有机物使其颜 色变黑,压抑 了整个光谱形 态及特征,使 吸收峰表现的 不明显
碎屑岩类岩石由碎 屑和胶结物组成, 碎屑多为石英、长 石、云母等矿屑和 硅质、燧石等岩屑 胶结物为泥质、硅 质、钙质等。胶结 物的成分直接影响 着碎屑岩的颜色及 反射光谱特征,碎 屑岩类岩石分别出 现OH-、CO3、 Fe2+、Fe3+离子 相应的吸收峰带, 随着岩石颜色的加 深特征谱带被压抑 而变得不明显